基于复杂地形条件下的交通建筑群落设计—以昆明长水国际机场改扩建项目T2 航站楼及附属工程为例

李天

（华东建筑设计研究院有限公司， 上海 200000）

1 项目概况

2019 年12 月27 日云南省被列入全国交通强国试点， 昆明综合交通枢纽项目是国家确认的6 个试点项目之一。 2030 年昆明综合交通枢纽项目旅客吞吐量达到1.2 亿人次， 其中： 新建T2、 S2 为本文重点论述的技术成果。 其规划指标： 2030 年国内外旅客吞吐量达到6700 万人次。

1.1 现状地形

场地呈典型的喀斯特岩溶地貌， 地形最大的特点是高差大， 地势有一定的起伏。 站坪标高（2096.2）与自然地形约有75m 的高差， 工作区内部呈中间高（2050） 两侧低的趋势。 （如图1 所示）。

图1 场地现状地形平面剖面图

1.2 功能群体

如表1 所示： 建设区域分为航站区与工作区两大部分。 主要建筑设计群体集中在航站区。 功能包括T2航站楼、 交通中心（地铁、 高铁、 地面交通综合换乘中心）、 立体停车楼、 酒店及办公。 工作区主要是辅助航站区功能设置的一些厂房及办公以及商业开发。

表1 6700 万旅客所对应T2 航站楼及附属工程的功能规模

1.3 道路交通

1） 轨道交通包括三条地铁轨线（6 号、 9 号、 嵩明线）， 以及渝昆高铁昆明枢纽段， 两者均在此设长水机场站； 2） 高架及地面道路： 南北向有昆曲高速等三条高速， 以及320 国道等三条快速路。 东西向有两条高速以及两条快速路。

1.4 技术难点

1） 航站区南北区域的75m高差的场坪设计； 2）工作区400 万方用地的场坪设计；3） 建筑群落如何与大高差地形结合； 4） 大高差条件下交通建筑群落的自身空间逻辑； 5） 市政道路如何接入60m高差的建筑群落； 6） 大高差场地上建筑群落的出入口、 垂直与水平交通的组织； 7） 大体量建筑群位于60m高填方场地的结构安全问题； 8） 高架道路与60m高差边坡的关系。 实际工程的问题远不止这些， 本文列举八大较为典型的技术难点来分析， 并阐述实际工程中的应对策略。

2 建筑群落与75m高差地形的结合

场地存在75m高差， 势必出现高填方的安全性问题， 根据初勘资料， 场地存在大小溶洞119 个， 红黏土、 次生红黏土等不良地质体厚度大， 分布范围广，加上昆明当地设防烈度高（8.5 度） 罕遇地震峰值加速度达到0.577g， 使得高填方及边坡的稳定性问题尤为突出， 我们站在7 建筑安全、 经济、 美观三原则角度， 进行总体控制。

2.1 整场场坪设计原则

遵循场地原有地貌高差进行场坪设计， 避免高填方， 减少土方量， 节省投资。 如图2 所示， 航站区大体量建筑群落位于75m高差岩溶上， 需要岩土工程特殊处理。 工作区场坪采用土方平衡原则， 保留并利用现状水系进行景观和泄洪设计。 航站区及工作区均采用边坡设计解决75m场地高差。

图2 全场场平设计

2.2 航站区建筑群与场坪结合设计

1） 航站区场坪： 如图2 所示， 对于75m高差，建筑面积约150 万m的建筑群， 用地紧张， 需要在航站区局部高填方平整， 争取更多建设用地， 并缩小75m高差。 最终将最大高差缩小至50m左右。 高填方（30m）， 地基处理除了常规的强夯置换之外， 亦采用满铺3 万根碎石桩， 提高地基的承载力及抗滑移破坏能力。

2） 边坡设计： 如图2 右上侧剖面图示， 针对50m高差， 按岩土设计要求， 须逐级放坡设计， 在保证安全性前提下， 综合坡比确定在1 ∶2.3 （ ＞正常1∶3）， 是为了使放坡段尽可能少占用地。 具体设计中， 约每十米高度斜坡设一级平台（最小3m的施工平台）， 50m高差共设置约四级平台。 建筑设计中，可根据需要放大中间任一平台做为建设用地， 经过放宽后的平台， 可以将边坡破坏曲线外移， 也利于边坡的安全性。 对于平台段， 建筑柱子、 桥墩均须设置在此段， 因为斜坡会对柱子或桥墩产生水平推力， 但低于5m的斜坡对建筑柱子水平推力较小， 桥墩对于水平荷载的抵抗力较强。 在场地利用紧张的情况下， 亦可将边坡改为垂直挡墙， 用高造价来争取更多用地。工作区边坡设计亦如此。

3） 建筑群体与场地的结合： 在场坪及边坡设计原则下， 考虑梯田是云南当地特色地景， 例如元阳梯田等， 以及诸如哈尼族特殊传统民居等当地建筑实践， 将建筑群落采用独具当地特色的跌落式布局。

设计之初， 我们先进行了建筑群功能布局。 如图3 所示， 按照机场设计经验， 以航站楼为中心， 往工作区依次展开功能布局： 首先按照公交优先原则， 先是地铁， 上叠大巴和出租车等公共交通组成GTC， 然后是两侧的立体停车楼， 上叠酒店， 中间区域的旅游集散， 最外侧为高铁（换乘量少）。 再往北为工作区远期开发， 包括商业、 办公、 酒店等功能。

图3 航站区建筑群与场平设计

方案设计中， 航站楼在第一级平台2096.2 的基础上， 下沉两层， 形成标高2087 的第二级平台， 根据地铁线路高度， 将边坡设计的标高2069 中间平台放大作为第三级平台， 建设地铁站线及站房， 且使地铁线路桥梁变为地基， 节省了投资。 第四级2049 平台的确定， 是根据斜穿建筑群落的高铁线路标高以及保证线路下方可通车的要求。 进而形成了四级平台跌落式建筑群落布局。

我们可以看到第三级2069 标高大平台中间端，存在用垂直挡墙设置多级下沉平台， 原因是此处汇集了地铁、 高铁及GTC复杂的建筑、 桥梁工程， 结构复杂， 为了减少安全风险， 柱子与桥墩都落在平台上。东西两侧的边坡设计详见下文。

2.3 市政道路与建筑、 边坡设计的结合

本案作为交通建筑， 有多层市政高架道路连接，设计将道路与边坡设计相结合， 使得道路尽可能不占用地。 如图4 所示， 但会存在以下问题。

图4 道路系统与边坡结合设计

1） 边坡设计的每级平台标高与道路设计不一致，各级平台标高可根据道路、 高架标高的需要进行微调； 2） 道路会存在纵向坡度， 所以边坡平台与地面道路较难结合， 大规模仍是采用高架道路， 桥墩落在边坡平台段的做法； 3） 道路半径与边坡弧线不一致的情况， 可以有少量的桥墩落至边坡斜坡段， 需要桥梁结构专业核算水平荷载对桥墩的影响； 4） 高架道路斜切边坡的情况， 可以将边坡设置成局部挡墙来为道路争取空间； 5） 道路局部放大的情况， 例如闸机口、平交口等， 可将边坡平台放大， 结合挡墙来设计。

3 大高差条件下的建筑群落的空间布局研究

3.1 建筑群规划结构

由于建筑群位于不同标高平台， 易在最上层高架道路上形成第五鸟瞰视角， 因此建筑群落的规划结构尤为重要。 在前文提到的建筑设计之初的功能规划布局， 已经考虑了整体空间采用“梯田式” 跌落的建筑群落空间。

具体设计中， 建筑与建筑之间的组织结构采用“中轴串联多级院落” 的方式。 如图5 所示， “中轴”是指沿一二期全场南北向， 从南至北依次为原有T1航站楼、 S1 卫星厅， 新建S2 卫星厅、 T2 航站楼、GTC、 高铁、 工作区开发， 自然形成了一条空间中轴。此轴线从T2 航站楼依次发生四次跌落， 每次跌落均采用“几字型” 收尾， 最后一级跌落运用高铁与“几字型” 健身中心形成的院落收头。

图5 建筑群规划结构

“多级院落” 是指沿中轴线两侧不同标高的空间院落， 每级院落功能相对独立， 院落下部设置的39万方近、 远端停车楼， 形成了“多级院落” 及中轴的“空间基座”。

3.2 大高差建筑群的交通组织

本案建筑性质为交通建筑， 因此在如此大高差跌落建筑群的人行、 车行系统组织尤为重要。 主要流线原则如下。

1） “3 +1” 车行网络， 上文提到整个建设场地高差约50m， 建筑群出入口高差基本跟地形高差保持一致： 约60m。 为了将建筑群与市政道路系统衔接， 如图六6 右下侧图示， 我们设计了“三层高架系统+地面道路系统”， 即“3 +1”： “3” 是出发层高架、 到达层高架、 车库出入口； “1” 是地面道路系统。 出发层高架是位于最上部2113.7 国际及2105.2 国内出发车道边， 外接市政高速路， 内部可以直接进入航站楼值机。 第二层为到达层高架路2088 标高， 主要是从航站楼到达的人流疏散， 包括大巴车、 出租车道边，内部可以将人流及时疏散， 接至外部市政高架路。 此外， 2088 层高架还承担了近远端酒店及办公的出入口， 高铁出发车道边、 健身中心出入口的功能。 第三层为标高2073 的停车楼出入口高架， 此高架与第二层2088 高架功能相互补充。 地面道路作为近端停车楼第二出入口（市政测算结果） 以及远端停车楼以及GTC、 酒店、 办公等后勤出入口。

通过“3 +1” 车行网络基本解决了所有建筑群落的进出口问题， 并将出发、 到达、 后勤、 车库等车行系统空间上分开， 避免了车行交叉。

2） 内部水平及垂直人行交通系统。 建筑群在空间主要分为三类： “中轴空间” 的T2 航站楼、 GTC、高铁、 地铁、 旅游集散中心、 健身中心； “空间基座”的停车楼（七层）； “多级院落” 的酒店及办公（四～七层）； 设计的最终目的是将所有功能群体的人流引入或引出T2 航站楼， 楼内有自身独立的交通体系。

“中轴空间” 既是贯穿南北的空间结构， 亦是将高铁、 地铁、 车库、 大巴出租车停车场、 酒店、 健身中心等功能综合起来与航站楼连接的空间。 其中GTC2078.5 层混流大通道基本承担了将所有功能群体的人流引入或引出T2 航站楼的责任， 具体设计如图6所示： ①针对“中轴空间” 的其他功能群， 如地铁、高铁、 旅游集散中心、 健身中心等， 均通过电扶梯等垂直交通引入到此层平面内， 再与航站楼水平连接；②针对“多级院落” 的酒店及办公； 单体内部拥有自己的独立出入口、 水平、 垂直交通体系， 设计在GTC2078.5 混流大通道层将其与航站楼连接起来； ③针对“空间基座” 的近端停车楼（七层）， 如图6 右上侧图示， 在靠近航站楼方向设置一条库内车道边，先将各层平面人流汇集到此处， 通过垂直交通引入到GTC2078.5 混流大通道层将其与航站楼连接起来， 远端车库亦是如此。

图6 “3 +1” 车行系统及垂直人行交通

4 结语

虽然机场项目设计并不常见， 但建筑空间设计的本质具有一致性， 希望会对其他项目有一定启发意义。 回到文初所提的八大问题： 首先， 在大高差地形下， 建筑群体设计建议结合自然地貌， 注重第五立面的空间逻辑； 垂直交通是设计的难点， 最好用简捷的单流线处理复杂群体， 避免人流混杂； 复杂的边坡设计中也可以争取到很多对设计有利的条件； 设置之初可将造价从各专业（尤其是岩土专业） 调控， 避免后期投资带来的设计折扣； 多层道路系统需要有清晰的层次划分， 避免混淆。 这也我们对于实践的一些思考。

此外， 在我国国土资源中， 平面仅占到12%， 丘陵、 山地、 盆地可占到62%， 因此， 具有一定高差土地资源的建设开发经验， 对国家土地资源综合利用具有长远的意义。