基于PBA工法的地铁车站暗挖工程的建筑设计分析

康 磊

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

0 引言

PBA工法又称洞桩法，是浅埋暗挖法的一种，用于地铁暗挖车站施工[1]。其主要方法是将盖挖及分步暗挖法有机结合起来，发挥各自的优势，在顶盖的保护下可以逐层向下开挖土体，施作二次衬砌，可采用顺作和逆作两种方法施工，最终形成由初期支护＋二次衬砌组合而成的永久承载体系[2-4]。本文以西安地铁6号线广济街站为例，探讨基于PBA工法的地铁车站暗挖工程的几个环节的设计，包括车站公共区楼扶梯的布置、出入口楼扶梯的布置以及车站底板和站台板下夹层的建筑设计，以期对今后其它类似站点的建筑设计提供借鉴与参考。

1 工程概况

广济街站位于西大街与广济街十字交叉路口，沿西大街东西向敷设，此处紧邻西安市核心城区钟鼓楼广场及美食文化街区回民街。站点周边建筑密集，且紧贴道路红线设置，站点西北侧为百盛商场，东北侧为旭弘大厦，西南侧为工商银行，东南侧为金泰丰大厦。站点所在位置车流量大，交通繁忙，西大街为双向六车道，道路红线宽度仅为50m。站点所在位置地下管线复杂，主要为沿西大街北侧有一根埋深4.5m的DN300污水管以及一根埋深4.3m的DN1000雨水管，沿西大街南侧有一根埋深4.1m的DN300污水管，沿广济街路中有一根埋深7m的DN1000排水砖涵。

综上可知，面对地面交通疏解、地下管线迁改及车站埋深等因素的影响，工程需要适用性强、作业效率高、地面沉降相对小、技术成熟、应用较为广泛的施工技术。在对明、暗挖法进行比选后，最终确定采用4导洞PBA工法施工（见图1）。

图1 4导洞PBA法横断面图

2 公共区楼扶梯的布置

2.1 站台尺寸

西安地铁6号线全线采用6B编组的行车组织方案，标准站台长度按118m进行设计。该站站台宽度拟采用单柱双跨的11m岛式站台，经宽度计算后满足安全疏散需求。

2.2 宽岛式站台车站公共区楼扶梯的布置

6号线11m宽岛式站台车站公共区楼扶梯标准布置形式为两端分别设置一组上下行扶梯，中部设置一组T型楼梯和一部垂直电梯，垂直电梯采用玻璃井道。由于T型楼梯沿车站横纵方向存在转折，转折处楼梯休息平台以及踏步的上部净高无法满足净空高度要求，需要在T型楼梯处断开车站中纵梁，以满足平台及踏步上部净高要求。该方案将垂直电梯和T型楼梯组合设置，将付费区楼扶梯分为三组，平面布置紧凑，空间利用合理。公共区标准布置平面图见图2，车站中心里程处横断面图见图3。

图2 公共区标准布置平面图

图3 车站中心里程处横断面图

2.3 广济街站公共区楼扶梯的布置

广济街站公共区楼扶梯布置形式为两端分别设置一组上下行扶梯，中部设置一组直跑楼梯和一部垂直电梯，垂直电梯采用混凝土井道。该站与标准站的主要区别在于将公共区中部的T型楼梯与垂直电梯组合形式调整为直跑楼梯并与垂直电梯分开设置，且垂直电梯由玻璃井道调整为混凝土井道。调整的主要原因在于该站为PBA暗挖法施工，车站埋深较深，拱顶覆土荷载较大，考虑到结构安全性与稳定性，车站中纵梁无法断开，导致车站无法设置T型楼梯。广济街站公共区布置平面图见图4。

图4 广济街站公共区布置平面图

2.4 广济街站公共区楼扶梯布置相较于标准布置的特点

（1）由于广济街站采用PBA工法施工，车站中纵梁无法断开，在付费区中部无法像标准站一样设置T型楼梯，需要将T型楼梯调整为两部直跑楼梯，并将其与垂直电梯沿车站纵向分别独立设置。该方案中垂直电梯与直跑楼梯临近设置，楼梯的第一级踏步边缘距垂直电梯侧边装修完成面仅为2.2m，空间相对局促，乘客上下楼梯时容易形成人流交叉、拥堵等情况。

（2）由于广济街站采用PBA工法施工，车站中纵梁无法断开，公共区垂直电梯仅能沿中纵梁一侧布置。当采用标准的玻璃井道时，由于井道尺寸较大，垂直电梯在站台层的位置会侵入有效站台，导致侧站台宽度不满足要求。为减小井道尺寸，避免垂直电梯对侧站台宽度的影响，广济街站将垂直电梯由玻璃井道调整为混凝土井道。该方案虽保证了侧站台最小宽度的要求，但垂直电梯的通透性完全丧失，对公共区的空间感受及装修美观程度影响较大。

（3）由于中间垂直电梯与直跑楼梯无法像标准布置形式一样形成有效的空间组合,需要中间两跨才能满足要求，占用较多付费区空间，进一步压缩了付费区两端扶梯组与中部楼梯之间的距离。标准布置时扶梯上工作点到中部T型楼梯边的长度为12.8m，采用PBA工法施工的广济街站仅为10.8m。此处为上下客流与进出站客流的交汇点，空间较小，容易形成人流交叉以及拥堵等情况。

2.5 评价

PBA工法对中纵梁整体性要求高于常规车站，需形成完整的连续梁结构，不允许局部断开。公共区楼扶梯的布置受站台长度及宽度的影响较大，当车站采用6B以上编组的行车组织方案且单柱双跨的岛式站台宽度不小于11m时，公共区采用此种楼扶梯布置形式更加合适。

3 出入口楼扶梯的布置

（1）地下两层明挖车站顶板覆土约为3m，出入口提升高度一般不大于10m，通过一次提升即可到达室外地面。当出入口楼梯采用直跑形式与扶梯并行设置时，由于楼梯踏步数相对较少，通行效率相对较高。

（2）广济街站拱顶覆土约为10.5m，出入口提升高度约为19m，需要经过两次提升后方能到达室外地面。当出入口楼梯采用直跑形式与扶梯并行设置时，楼梯踏步数较多，平时使用效率相对较低。且由于提升高度的原因，出入口本身较明挖车站较长，工程投资较大。综合考虑出入口楼梯使用效率、周边环境以及工程投资等因素，最终将出入口设置为两部扶梯+防烟楼梯间的形式，及两扶梯并行设置为常用出入口，在出入口与车站主体交接的平直段上（人防门外）设置有防烟楼梯间，供人员紧急疏散使用，并设置常闭防火门，楼梯间按设备区安全口装修标准进行装修设计。广济街站出入口楼扶梯平面布置图见图5。

图5 广济街站出入口楼扶梯平面布置图

4 出入口楼梯间的设计

车站出入口在与车站主体衔接处需设置挡烟垂壁，将车站公共区与出入口通道分别设置为不同的防烟分区，当出入口通道长度>60m时需要设置独立的排烟措施。广济街站出入口将与扶梯并行布置直跑楼梯调整为折跑楼梯间，该楼梯间的设置存在以下两种可行性：

（1）将楼梯间设置为敞开楼梯间。该处理方案将独立设置的折跑楼梯类比为标准布置形式的直跑楼梯，不考虑折跑楼梯的排烟效果以及室内外地坪高差等因素的影响，楼梯间的疏散宽度不小于1.8m。

（2）将楼梯间设置为防烟楼梯间，并在楼梯间及其前室分别设置常闭防火门[5]。考虑到折跑楼梯排烟效果不如直跑楼梯，且整个人员疏散过程都在一个竖向垂直空间内进行，很容易出现人烟混行的情况，故将楼梯间作为一个独立个体进行设计。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中相关规定，地下楼梯间室内外地坪高差>10m时，很难满足自然通风要求，需要设置为防烟楼梯间，并设置独立的机械加压设施，保证在火灾等工况下楼梯间及其前室始终处于正压及楼梯间风压大于前室，前室大于出入口通道，使其成为一个安全可靠的消防疏散楼梯间。同时该楼梯间只在紧急工况下使用，将该楼梯间定义为消防专用楼梯，故该楼梯间的疏散宽度按不小于1.2m进行设置[6]。

以上两种楼梯间设计方案是目前常见的设计思路，由于现行的《地铁设计规范》（GB50157-2013）中并未对此种情形做出明确要求，本着从严的设计理念，广济街站最终采用了第二种设计方案，即将出入口楼梯间设置为防烟楼梯间[7]。该楼梯间在火灾工况下联动启动机械加压送风系统，使其成为一个安全可靠的安全疏散口，保证人员的正常疏散要求。

5 站台板下夹层的设计

当明挖车站相邻区间为盾构区间时，车站大小里程端需设置盾构扩大段及盾构吊装孔，以满足盾构机始发、接收、吊装等要求。车站底板标高按矩形隧道内轨道的结构高度确定，当轨道无减震等特殊要求时，一般B型车的线路中心线与轨顶连线交叉点至车站结构底板顶高度为560mm。故车站底板顶标高除盾构扩大段、污废水池、供电设备房夹层处需要局部下沉外，其余均按轨面以下560mm考虑。车站底纵梁无特殊要求时为上翻梁，用以保证车站底板防水的完整性，当车站底纵梁与供电设备夹层、垂直电梯基坑等发生冲突时，将其局部下翻。

广济街站采用PBA工法施工，相邻两端区间为盾构区间，车站为盾构过站。在车站设计时，车站底板顶标高需要综合考虑盾构过站的要求。该站底板顶标高统一为轨面以下1.63m，当盾构完成后再用混凝土将轨行区回填至轨面以下560mm的位置。该站采用4导洞进行施工，车站底纵梁位于下层导洞之内，考虑到下层导洞施工安全，且尽量减小竖井横通道的暗挖深度，车站底纵梁不得随意上下翻梁，故在设计时底纵梁顶面标高应结合站台板下电缆夹层净高要求综合考虑。广济街站两端区间工法示意图见图6。

图6 广济街站两端区间工法示意图

6 结束语

当前城市轨道交通的建设如火如荼，在地铁建设过程中会有越来越多的车站采用PBA工法施工。以往人们总认为车站的施工工法主要对车站结构设计影响较大，从而忽略了对建筑设计的影响。广济街站作为西安地铁的第一座PBA工法暗挖车站，在设计以及施工过程中发现了很多有别于明挖车站的设计要点。本文主要从车站公共区布置、出入口楼扶梯以及车站底板和站台板下夹层的设计等方面进行了探讨。除此之外，车站公共区装修、设备安装、顶板渗漏水处理等很多方面都有别于明挖车站。