含存車線的廣州地鐵六號線元崗站建筑方案設計摘要:地鐵車站建筑設計方案受多方面因素的影響,尤其是含存車線的地鐵車站在設計過程中需考慮更多的限制條件,本文以廣州地鐵六號線元崗站為例探討含存車線地鐵車站的設計要點。關鍵詞:地鐵車站;存車線;方案設計1工程概況 廣州地鐵六號線元崗站位于廣州市天源路,站后設折返線,兼作停車線(即存車線)之用,主要用于存放備用列車、臨時存放故障列車及夜間線路和運行設備維修等用途。站點周邊基本為文教等公共設施用地,西南側為村鎮發展用地及工業用地,西北側主要為教育、軍事、居住及體育用地。規劃周邊以教育科研用地為主,其余區域已進行開發建設,房屋較密集,多為2～6層的建筑物。該站線路沿天源路呈東西向布置,路段道路紅線寬均為60m,走向較穩定。因天源路中有兩處跨規劃路的高架橋,因此站位主要沿路南側敷設。2工程設計條件分析2.1設計特點 本工程為地下車站,站后設有折返線兼存車線,車站較長,站臺長10m,線間距13m,線路中線距側墻2.15m,這就決定了車站寬度僅為21.6m,造成整個空間呈狹長狀。從建筑角度上考慮,要在一個狹長的空間里合理布置各類管理和設備用房是相當困難的,往往因設計不好而造成房間布置不合理或不實用,同時施工區域內市政管線較多,路段車流量也較大,設計時需考慮交通疏解及管線遷改對方案實施的影響。2.2設計重點 本工程建筑方案設計重點需處理好以下幾方面的問題,包括:車站站位與規劃的關系,結合現場周邊條件和周邊區域的規劃要求,合理布置出入口通道和風井風亭;處理好內部管理用房和設備用房的關系;處理好地下管線與車站平面布置、埋深及車站規模的關系;處理好車站規模與折返線、存車線的關系;盡量減少車站施工對交通疏解的影響。 2.3其它需考慮的問題包括合理控制車站規模,以減少房屋拆遷量,同時注意合理利用折返線上部明挖空間,本站為信號聯鎖站,設有牽引變電所,還要充分考慮人流過街等問題。3建筑設計方案分析比較3.1需考慮的矛盾和設計指導思想 ⑴設計所面對的主要矛盾 地鐵車站建筑方案設計受多方面因素的影響,根據以上對本工程特點和重點等方面的分析,可得出設計中需解決的主要矛盾是如何在一個狹長區域內設計合理的車站方案(含存車線),并控制工程總造價。其中應主要考慮存車線的問題,含有存車線的車站必定比普通車站要長,規模也相對更大,車站的規模和形式則直接影響工程造價。有關統計數據顯示,軌道交通工程每1km造價約為4～8億元人民幣。設計人員在考慮建筑方案時必須兼顧其實施的可行性與造價的合理性,在滿足乘客需求、運營管理及行車安全的前提下,最大限度地壓縮車站規模,才能使車站設計體現出綜合最優的效果。 ⑵設計指導思想 普通的地鐵車站設計可以在站廳層公共區兩側根據需要均勻設計設備管理用房,很易實現各專業管線走向流暢且運營時工作人員使用方便的目的。進行本工程建筑設計時,首先考慮周圍環境及規劃要求,布置車站平面、出入口及風亭的位置。其次,通過調整車站平面、站位和埋深,最大限度地吸引客流,減少建筑物拆遷量及地下構筑物和管線的遷移量,方便施工并盡量減少對地面交通的影響。在滿足車站使用功能的前提下,合理布置車站的總平面,壓縮規模和減小埋深,以降低乘客的乘降高度及工程造價,節約運營費用。前兩個方面與其它車站設計是一樣的,但從減小車站規模和降低造價而言,本工程則需通過盡量壓縮站臺起點至車站起點的距離且盡可能利用存車線上方的空間來加以實現。
3.2最初設計方案(如圖1～2) 設計的最初焦點是存車線上方的空間是回填或是利用,由于存車線區域地質圍巖不具備暗挖施工條件,因此整個車站包括存車線必須明挖作業,就存車線段而言,假使開挖后再回填,其概算也大致等于把上方設為利用空間,相比之下選擇回填還需增大結構頂板厚度,因此可考慮利用其上方空間作為車站設備用房,即使作為地下停車場或倉庫也更為經濟,經綜合考慮決定對此空間作二次開發利用。 建筑方案采用兩層設計,覆土控制在規劃要求的3m線處,車站有效站臺中心里程YAK24+015,起點YAK23+954.25,終點YAK25+297.7,總長343.45m,其中存車線長234.7m。本方案的優點在于環控負荷集中在一端,配電較方便,車站控制室和通信信號等房間集中布置,較為合理。但缺點也較明顯,包括:①由于有效站臺總長72m,其左端根據空調專業系統提供只設置活塞風及有關的設備用房,此設計中未能把車站左端的長度壓縮至最短,較不經濟;②車站公共區流線不順暢,乘客需轉身才能進出站;③由于車站需要設置牽引變電所,為了節省面積和便于設備運輸,把牽引變電所設置在負2層兩個岔線所形成的“子彈頭”部位,車站管理用房設置在距離公共區較近的地段,這樣就限制了負1層空調機房距離公共區較遠,導致風管和冷凍水管走線過長,能耗損失過大;④盡管車站本身相對較大,但乘客使用的公共空間卻相對較少。當然,如果單純追求空間效果,可以把中間做成通透,即站廳層和站臺層實現通視,整個建筑空間效果會改善許多,但此方案因受消防因素制約,最終未能采用。3.3幾個修改方案 通過對最初方案的評析,在此基礎上重新進行調整,設計了3個參考方案(圖略),分別介紹如下: [方案1]此方案優化了左端設備用房布置,將低壓設備用房與環控機房位置互調。其優點是環控機房距離公共區較近,大系統的通風空調管線行程較短,便于公共區及設備區送排風,同時可不穿越低壓電房。缺點是通信信號用房與車控室、綜合控制室、AFC等專業距離太遠,與站廳和站臺公共區也太遠;車站變電所離負荷中心較遠,電纜及橋架較長;站廳、站臺層錯位較大,空調開洞位置不夠合理,導致地面風亭布置分散。 [方案2]此方案把環空機房調整到左側。其優點是大系統的通風空調管線行程最短,同時不穿越任何設備區房間;環控負荷均布,便于公共區及設備區的送排風,風管較短。缺點是環控負荷大多數設在西端,而變電所設在東端,配電距離較長;地面風亭必須由2個增至4個,地面部分所占面積加大;由于該站為分站供冷,供往大系統的冷凍水管需穿越公共區。 [方案3]此方案把管理用房設置在左端。優點是大系統的通風空調管線行程最短,同時不穿越任何設備區房間;環控負荷集中在一端,配電較方便。缺點是系統空調房間、通風房間需穿越公共區,尺寸較大的風管需穿越公共區,設備管理用房集中在左端,而變電所設在東端,配電距離長,較多電纜需穿越公共區,勢必需要增大層高。3.4最終方案 由于以上3個調整方案均未能取得實質性的突破,本著使管理及設備用房布置更合理并盡可能利用存車線上方空間和盡量減小車站規模的原則,最終方案采取把左端活塞通風系統和右端機械風系統位置調換的方式,使車站長度由原來的343.45m減小至335m,同時優化了公共區的人流流線問題,如圖3所示。以上討論的各項問題在最終方案中基本都得到了解決,且為了便于交通疏解而將有效站臺中心里程改為YAK24+004,說明相對以上各方案,最終方案具有明顯的合理性和適用性,唯一不足的是空調管線較長的問題仍未得到很好的解決。 筆者曾對其它含折返線的車站建筑設計方案進行研究,發現雖設計條件大致類同,但沒有一個車站方案設計能徹底解決所有問題。如廣州地鐵六號線天平架站設計,其大部分管理用房布置在距離公共區較遠的地方,這樣會讓運營單位將來的使用不太方便,故元崗站最終未考慮按此方案進行調整。當然,若某些設計條件可以改變,則方案的設計與選擇可能會變得更為容易,比如元崗站不設置牽引變電所或冷水機組等,往往設計時的限制條件越多,則考慮的問題就要更全面,綜合權衡各方面才能作出比較理想的方案。4結語 包含存車線(或折返線)的地鐵車站方案設計仍是一個值得探討和實踐的課題,隨著國內越來越多的城市興建地鐵項目,相信這種類型的地鐵車站也會越來越多,因為存車線的存在使得設計過程中增加了不少限制條件,如何在多次修改設計過程中找出最佳的處理辦法,以及如何多方考證推敲、抓住矛盾的弱點,設計相對合理的方案,筆者希望通過本文的設計實例,對今后同類設計起到一定的啟發作用。參考文獻[1]廣州地鐵六號線元崗站設計文件[M].廣州地下鐵道設計研究院[2]GB50157-2003地鐵設計規范[S][3]天平架站設計文件[M].中水珠江規劃勘測設計有限公司
3.2最初設計方案(如圖1～2) 設計的最初焦點是存車線上方的空間是回填或是利用,由于存車線區域地質圍巖不具備暗挖施工條件,因此整個車站包括存車線必須明挖作業,就存車線段而言,假使開挖后再回填,其概算也大致等于把上方設為利用空間,相比之下選擇回填還需增大結構頂板厚度,因此可考慮利用其上方空間作為車站設備用房,即使作為地下停車場或倉庫也更為經濟,經綜合考慮決定對此空間作二次開發利用。 建筑方案采用兩層設計,覆土控制在規劃要求的3m線處,車站有效站臺中心里程YAK24+015,起點YAK23+954.25,終點YAK25+297.7,總長343.45m,其中存車線長234.7m。本方案的優點在于環控負荷集中在一端,配電較方便,車站控制室和通信信號等房間集中布置,較為合理。但缺點也較明顯,包括:①由于有效站臺總長72m,其左端根據空調專業系統提供只設置活塞風及有關的設備用房,此設計中未能把車站左端的長度壓縮至最短,較不經濟;②車站公共區流線不順暢,乘客需轉身才能進出站;③由于車站需要設置牽引變電所,為了節省面積和便于設備運輸,把牽引變電所設置在負2層兩個岔線所形成的“子彈頭”部位,車站管理用房設置在距離公共區較近的地段,這樣就限制了負1層空調機房距離公共區較遠,導致風管和冷凍水管走線過長,能耗損失過大;④盡管車站本身相對較大,但乘客使用的公共空間卻相對較少。當然,如果單純追求空間效果,可以把中間做成通透,即站廳層和站臺層實現通視,整個建筑空間效果會改善許多,但此方案因受消防因素制約,最終未能采用。3.3幾個修改方案 通過對最初方案的評析,在此基礎上重新進行調整,設計了3個參考方案(圖略),分別介紹如下: [方案1]此方案優化了左端設備用房布置,將低壓設備用房與環控機房位置互調。其優點是環控機房距離公共區較近,大系統的通風空調管線行程較短,便于公共區及設備區送排風,同時可不穿越低壓電房。缺點是通信信號用房與車控室、綜合控制室、AFC等專業距離太遠,與站廳和站臺公共區也太遠;車站變電所離負荷中心較遠,電纜及橋架較長;站廳、站臺層錯位較大,空調開洞位置不夠合理,導致地面風亭布置分散。 [方案2]此方案把環空機房調整到左側。其優點是大系統的通風空調管線行程最短,同時不穿越任何設備區房間;環控負荷均布,便于公共區及設備區的送排風,風管較短。缺點是環控負荷大多數設在西端,而變電所設在東端,配電距離較長;地面風亭必須由2個增至4個,地面部分所占面積加大;由于該站為分站供冷,供往大系統的冷凍水管需穿越公共區。 [方案3]此方案把管理用房設置在左端。優點是大系統的通風空調管線行程最短,同時不穿越任何設備區房間;環控負荷集中在一端,配電較方便。缺點是系統空調房間、通風房間需穿越公共區,尺寸較大的風管需穿越公共區,設備管理用房集中在左端,而變電所設在東端,配電距離長,較多電纜需穿越公共區,勢必需要增大層高。3.4最終方案 由于以上3個調整方案均未能取得實質性的突破,本著使管理及設備用房布置更合理并盡可能利用存車線上方空間和盡量減小車站規模的原則,最終方案采取把左端活塞通風系統和右端機械風系統位置調換的方式,使車站長度由原來的343.45m減小至335m,同時優化了公共區的人流流線問題,如圖3所示。以上討論的各項問題在最終方案中基本都得到了解決,且為了便于交通疏解而將有效站臺中心里程改為YAK24+004,說明相對以上各方案,最終方案具有明顯的合理性和適用性,唯一不足的是空調管線較長的問題仍未得到很好的解決。 筆者曾對其它含折返線的車站建筑設計方案進行研究,發現雖設計條件大致類同,但沒有一個車站方案設計能徹底解決所有問題。如廣州地鐵六號線天平架站設計,其大部分管理用房布置在距離公共區較遠的地方,這樣會讓運營單位將來的使用不太方便,故元崗站最終未考慮按此方案進行調整。當然,若某些設計條件可以改變,則方案的設計與選擇可能會變得更為容易,比如元崗站不設置牽引變電所或冷水機組等,往往設計時的限制條件越多,則考慮的問題就要更全面,綜合權衡各方面才能作出比較理想的方案。4結語 包含存車線(或折返線)的地鐵車站方案設計仍是一個值得探討和實踐的課題,隨著國內越來越多的城市興建地鐵項目,相信這種類型的地鐵車站也會越來越多,因為存車線的存在使得設計過程中增加了不少限制條件,如何在多次修改設計過程中找出最佳的處理辦法,以及如何多方考證推敲、抓住矛盾的弱點,設計相對合理的方案,筆者希望通過本文的設計實例,對今后同類設計起到一定的啟發作用。參考文獻[1]廣州地鐵六號線元崗站設計文件[M].廣州地下鐵道設計研究院[2]GB50157-2003地鐵設計規范[S][3]天平架站設計文件[M].中水珠江規劃勘測設計有限公司
