暗挖地鐵車站建筑設(shè)計方法探析

1、    暗挖地鐵車站建筑設(shè)計方法探析    石梁+劉洪宇摘 要：地鐵作為改善城市交通狀況的重要方式，地鐵建設(shè)也成為了城市交通設(shè)施的重要組成部分。地鐵車站施工必須要解決地鐵建設(shè)對城市建筑的影響。地鐵施工可能會導(dǎo)致周邊的建筑物出現(xiàn)沉降或坍塌情況，為了更好的進(jìn)行地鐵施工，在地鐵車站建筑設(shè)計中，可選取暗挖法進(jìn)行施工。關(guān)鍵詞：暗挖法；地鐵車站；建筑設(shè)計一、暗挖車站建筑設(shè)計原則地鐵車站是地鐵線路中的交通樞紐，隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，地鐵線路越來越多的穿越城市繁華地段。由于車站所處地理位置的特殊性，車站不能采用全明挖施工，車站越來越多的采用暗挖或明暗結(jié)合的建筑結(jié)構(gòu)型式。暗

2、挖車站的核心問題是如何減少車站規(guī)模，但又必須滿足以下設(shè)計原則：1、適用性地鐵車站是一個人流聚集的公共建筑，車站設(shè)計首先是必須滿足車站的使用功能，包括： 合理的 設(shè)置出入口、afc 系統(tǒng)、站內(nèi)樓扶梯，有序的組織進(jìn)出站客流，最大程度的避免客流的交叉； 提供滿 足高峰客流的運輸能力、緊急疏散的設(shè)備、集散場地； 方便與周邊交通系統(tǒng)的換乘、過街功能； 提供相 應(yīng)的設(shè)備及管理用房，滿足運營管理的功能要求。2、安全性地鐵車站首先在滿足結(jié)構(gòu)安全的情況下，還必須滿足相關(guān)的建筑安全，比如： 樓扶梯、afc 的設(shè)置數(shù)量必須滿足正常高峰客流、突發(fā)客流要求，避免出現(xiàn)客流擁擠現(xiàn)象； 提供滿足火災(zāi)狀況下的乘客 緊急疏散要求

3、的設(shè)備數(shù)量，避免人員傷亡； 滿足工 作人員消防需要的消防通道； 火災(zāi)狀況下提供足夠 的新風(fēng)和排煙設(shè)施，完善的消防設(shè)施； 滿足出地面 建筑的防火距離要求、衛(wèi)生防疫要求、防淹要求。3、舒適性地鐵車站設(shè)計以人為本，車站設(shè)計除完善樓扶梯、殘疾人電梯、商業(yè)自助等設(shè)施外，還應(yīng)給乘客提 供舒適的感官設(shè)計，提供舒適的乘車環(huán)境。二、暗挖車站的建筑結(jié)構(gòu)型式、特點、 適用條件第一，明、暗結(jié)合車站。地鐵車站在有明挖施工條件的情況下，且頂板覆土較少時，一般明挖施工難度小、風(fēng)險小、施工速 度快、經(jīng)濟(jì)。但往往由于受各種外界條件的限制， 車站無法采用全明挖施工，若采用全暗挖施工，勢必造成施工風(fēng)險大、難度大、施工時間長、造價高

4、的 現(xiàn)象，此時若能活采用暗挖與明挖結(jié)合的型式，則可能收到意想不到的效果。 根據(jù)近年來的工程實踐，明暗結(jié)合型式車站大致分為以下幾種類型： 站臺暗挖，站廳、設(shè)備管理用 房區(qū)明挖； 半邊明挖半邊暗挖； 兩端明挖、中間暗挖； 中間明挖、兩（ 單） 端暗挖。第二，全暗挖車站。當(dāng)車站頂板覆土較大時，車站仍采用明挖法施工，工程造價就不一定合理，或者是路面交通繁忙，不允許中斷交通進(jìn)行明挖施工，且周邊沒有任何明挖施工場地，此時只能考慮全暗挖施工。全暗挖車站一般為雙層車站，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)型式可分為雙柱 三聯(lián)拱、單柱雙聯(lián)拱、分離暗挖單拱三種。三、建筑功能對車站布置的影響地鐵車站涉及專業(yè)繁多，根據(jù)各系統(tǒng)功能要求能否合理

5、組織房間布置，對車站規(guī)模及使用功能影響較大。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對車站規(guī)模影響 較大的系統(tǒng)主要有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)等。1、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)第一，隧道通風(fēng)系統(tǒng)。隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括區(qū)間隧 道通風(fēng)及車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)兩部分。某地鐵線推薦區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)與車站隧道通風(fēng)系統(tǒng) 分開獨立設(shè)置，且區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的活塞風(fēng)采用 雙活塞風(fēng)的模式，此種模式車站需要設(shè)置 4 個活塞風(fēng)道（ 其中 2 個為機(jī)械風(fēng)互為備用風(fēng)道） ，2（ 或 1） 個排熱風(fēng)道。因為車站暗挖，車站應(yīng)盡量 減少暗挖通道數(shù)量及面積。通過系統(tǒng)模擬測試，此時若采用單活塞風(fēng)及“變頻”技術(shù)，車站的活塞風(fēng) 道可減少為 2 個，且通過“tvf”風(fēng)機(jī)與“

6、tef”風(fēng)機(jī)的共用，可節(jié)省較大規(guī)模的土建面積，降低車站造價。如果在車站范圍內(nèi)無條件做區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)置在車站兩端的區(qū)間，但其距車 站有效站臺端部的最長距離不宜超過 100 m。第二，車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（ 含防排煙系統(tǒng)） ：。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括大系統(tǒng)和小系統(tǒng)。 大系統(tǒng)： 大系統(tǒng)是指相對站廳、站臺公共區(qū) 的空調(diào)系統(tǒng)。小系統(tǒng)： 小系統(tǒng)是指相對設(shè)備管理用房的空調(diào)系統(tǒng)。小系統(tǒng)有“全空氣系統(tǒng)”、“風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)”、“vrv系統(tǒng)”三種。各種實驗數(shù)據(jù)表明，在新建地鐵項目的小系統(tǒng)中全空氣系統(tǒng)為首選； 而對于改造項目，宜采用 vrv 系統(tǒng)； 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)只有在一年四季比較炎熱的地區(qū)使用。在選定采用何種

7、小系統(tǒng)外，為節(jié)省土建建筑面積，其關(guān)鍵在于優(yōu)化功能房間組合，盡量減少小系統(tǒng)機(jī)房數(shù)量。第三，空調(diào)冷源及水系統(tǒng)。空調(diào)冷源及水系統(tǒng)包括分站供冷、集中供冷兩種。采用分站供冷，需要在車站內(nèi)設(shè)置100 m2 左右的冷凍機(jī)房，地面設(shè)置冷卻塔。若采用集中供冷則可以省略冷凍機(jī)房及冷卻塔。車站空調(diào)冷源及水系統(tǒng)是采用集中供冷還是分站供冷，應(yīng)視全線地面條件而定。如果某段線路的幾個車站地面周邊環(huán)境約束較大，地面均無條件設(shè)置冷卻塔，此時可考慮集中供冷的模式。2、供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)在車站中所占的比例也較大，但由于其系統(tǒng)在某地某線中具有相對的穩(wěn)定性。為節(jié)省土建建筑面積，其關(guān)鍵在于優(yōu)化功能房間組合。車站供電系統(tǒng)包括牽引變電所、降壓

8、變電所、跟隨降壓變電所，其中是否設(shè)牽引變電所視系統(tǒng)而定。在車站房間功能布局上應(yīng)盡量集中布置，將供電負(fù)荷較大的房間設(shè)置在一起，可以節(jié)省一個跟隨降壓變電所，壓縮車站規(guī)模。在有條件的情況下，應(yīng)盡量將變電所設(shè)置在車站站臺。3、電扶梯系統(tǒng)公共區(qū)樓扶梯：在滿足距離要求的情況下，另外還必須滿足車站正常運營的需要和車站高峰時期的緊急疏散需要。暗挖車站中，如果需要暗挖樓扶梯通道，應(yīng)通過綜合比選暗挖通道的數(shù)量及斷面的大小對車站的影響，進(jìn)而確定是采用大斷面，減少通道數(shù)量，還是選用小 斷面，增加通道數(shù)量。電梯： 車站站廳至站臺應(yīng)設(shè)無障礙通道， 國內(nèi)大部分地區(qū)的做法均是在站廳與站臺之間設(shè) 殘疾人電梯。對于暗挖車站，為減

9、少暗挖電梯的工 程量，可在站廳至站臺的樓梯上設(shè)置樓梯升降機(jī)， 若無條件，則必須增設(shè)暗挖電梯通道。消防通道： 地鐵設(shè)計規(guī)范規(guī)定任一防火 分區(qū)均應(yīng)有一直出地面的出入口通道。車站設(shè)計 中應(yīng)盡量將相關(guān)的設(shè)備管理用房（ 平時有人的房 間） 進(jìn)行集中布置，減少消防通道的數(shù)量。此外， 在有條件的情況下，可考慮將消防出入口與乘客出 入口進(jìn)行合并設(shè)置，減少土建工程量。四、結(jié)束語綜上所述，隨著城市地鐵的迅速發(fā)展，城市地鐵設(shè)計及施工受周邊條件、施工方法、工期等方面的限制因素越來越多，因車站總體布局必須符合城市規(guī)劃、城市交通規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和城市景觀的要求，且能夠妥善處理好與地面建筑、地下管線、地下構(gòu)筑物之間的關(guān)系。要求對其建筑結(jié)構(gòu)型式提出了更高的要求，目前地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)型式已經(jīng)由最初的明挖逐步 向暗挖、明暗結(jié)合的多元化發(fā)展。通過優(yōu)化建筑功能布局，達(dá)到減少暗挖車站工程規(guī)模、降低暗挖車站施工風(fēng)險、節(jié)約工程造價目的，這對地鐵車站設(shè)計具有重要意義。參考文獻(xiàn)1何孝貴，牛志平，蔡雪峰.北京地鐵五號線暗挖施工技術(shù)方案選優(yōu)方法探討j.土木工程學(xué)報，2014，37（9）：83-85.2瞿東江.新奧法施工在北斗坡隧道開挖