況昌鵬

(中國土木工程集團,100038,北京∥工程師)

本文介紹的地下暗挖車站為以色列特拉維夫市規(guī)劃的紅線軌道交通項目部分。它是以色列目前最大的BOT/PPP(建造-運營-移交/公私合作)投資基礎設施建設項目。

紅線線路全長23 km,設33個車站,含約10 km長的地下隧道和地下車站。33個車站中10個為地下站(9個暗挖站,1個明挖站),23個為地面站。其中暗挖車站全部采用了拱形無柱的車站建筑形式,力求實現(xiàn)小巧、精致、舒適、通透、簡單樸實、造價經(jīng)濟、維護簡單的目標?，F(xiàn)例舉一站介紹其主要特點。

1 車站用地規(guī)劃的控制特點

與我國的規(guī)劃相比,特拉維夫市軌道交通用地規(guī)劃對于用地和車站的位置有嚴格的限定性。在項目招標階段(概念設計之前)已經(jīng)確定好用于建設的用地范圍(稱為藍線),如圖1所示。藍線不同于我國的項目建設控制紅線,而是預先劃定、但允許有小的設計空間變化的用地邊界線。藍線經(jīng)審批公示后予以批準。若要修改藍線,需要花費近1～2年的時間。因此在項目早期設計(概念設計和初步設計)階段,若無特殊情況,所有的車站及隧道設計全部限定在藍線的平面范圍內(nèi)。同樣,豎向范圍內(nèi)亦對隧道及車站深度及位置進行了限定,但略比平面限制寬松。

圖1 特拉維夫市軌道交通某車站的藍線控制范圍

正因為這些限制的存在,一方面雖限制了設計的發(fā)揮,但另一方面也減少了建設規(guī)劃和設計的隨意性和多變性,保證了早期設計工作的一貫性。

如何在有限的范圍內(nèi)做好車站及隧道的設計,如何更好地發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性去實現(xiàn)功能要求,如何更好地進行造價成本控制及規(guī)劃,是項目實施的重要工作目標。

2 與車站相關的車輛技術特點

車輛選用低地板車輛。車輛地板面至軌頂高度為350 mm,可以實現(xiàn)地面公共交通與軌道交通的共面運營。車輛地板凸起部分不超過總面積的30%。

列車長度為72 m,由8節(jié)車輛組成。車體寬度為2.65 m。列車可通過的線路最小曲線半徑為190 m。車輛載客標準按5人/m2考慮。列車最小發(fā)車間隔時間為2 min,運行速度為80 km/h,采用DC 1 500 V接觸網(wǎng)供電。

3 車站建筑的設計特點

某暗挖車站寬約為 22.3 m,有效站臺寬為10.35 m,有效站臺長為75 m。車站高約為18.5 m,總長為98 m。

按有關技術標準規(guī)定,車站出入口不少于2個,并必須另設2個獨立的緊急出入口[1]。該站設置3個出入口及2個從設備用房直接通到地面街道的緊急出入口。

該車站為三層結(jié)構(gòu),從上往下依次為站廳層、站臺層和站臺板下的設備層。車站斷面采用拱形無柱形式,適合于設備用房的布置和利用。其站廳層視野通透、舒適,藝術感強(見圖2)。

圖2 車站站廳效果圖

站臺板的下層空間為設備層,可充分利用暗挖工法形成的仰拱空間,設置隧道通風系統(tǒng)的設備房和風道。

站臺面積按每人0.8 m2的空間考慮。

電梯設于車站中部,便于均衡分布客流,并符合乘客習慣。

車站采用簡單裝修,站臺層吊頂完成后的凈高不少于3.5 m,且任何突出物如導向標志、攝像頭等高度不低于3 m。

4 分枝樹型的風道設計特點

該車站設置全屏蔽門系統(tǒng)。設計時沒有考慮常見的側(cè)出式風道,而在車站中部設置一個帶通風豎井的擴大斷面(見圖3(b)),空氣經(jīng)軌行區(qū)下方,沿著二襯墻結(jié)構(gòu),經(jīng)風道豎井的分枝樹型風道(見圖4)及地面風亭(見圖5)通到地面(活塞風模式)。排煙模式是利用站臺板下的通風設備系統(tǒng)實現(xiàn)煙氣和新風的控制。其優(yōu)點是省去側(cè)出式風道結(jié)構(gòu)以及相應的圍護結(jié)構(gòu),并可充分利用主體結(jié)構(gòu)作為風道結(jié)構(gòu)。此站共設有風亭6個,平面尺寸為2.4 m×4.5 m,設在地面道路的隔離帶上(見圖5)。

圖3 車站標準段及風道處的橫剖面圖

圖4 分枝樹型風道縱剖圖

圖5 地面隔離帶上的風亭平面圖

分枝樹型風道適用于有中間隔離帶的城市街道,可節(jié)約土地,并有效地減少通風長度,提高了通風效果。

分枝樹型的風道設計使車站具有小而精的特點,使車站同時具備機械通風系統(tǒng)和活塞風系統(tǒng)。軌行區(qū)的下方在運營時作為活塞風道,在緊急情況時可作為疏散通道或排煙風道。

5 車站的消防疏散特點

車站消防疏散按美國NFPA101和NFPA130規(guī)范[1-2]要求及當?shù)丶夹g標準執(zhí)行。要求從乘客站臺區(qū)域疏散到安全區(qū)域的時間應少于4 min,車站最遠處人的疏散時間應少于6 min;要求車站兩端必須設置獨立的直通地面街道的緊急出入口。

實際車站的設計,站臺區(qū)域和車站最遠處人員的安全疏散時間分別達到了3.2 min和4.3 min,滿足了NFPA標準的要求;在緊急疏散樓梯配備了緊急電話、防煙設施,且緊急疏散出入口口部設置了風壓系統(tǒng)以維持緊急疏散通道內(nèi)為正壓,以保障人員疏散時的安全撤離。

要求緊急疏散口口部的相互距離應盡可能的遠,且距離排煙風口不小于25 m。通風系統(tǒng)應能在30 s內(nèi)感應啟動,在120 s內(nèi)滿負荷運行。

6 車站結(jié)構(gòu)施工特點

該車站結(jié)構(gòu)的施工考慮了當?shù)亓晳T、法律要求及技術特點。如根據(jù)當?shù)貏诠しǖ囊?周末、節(jié)日、宗教活動日等不能或不宜作為施工日。此外,由于出于保護當?shù)鼐蜆I(yè)需要,對外籍工人數(shù)量控制較嚴。另外,由于勞工的交通、保險、安全以及稅收等費用支出較多,因而設計和施工中應盡可能選用熟練工藝、機械化施工。減少人工是控制成本和保證質(zhì)量進度的途徑。

車站豎井尺寸為18 m×14 m的橢圓形結(jié)構(gòu)(如圖6)。車站主體結(jié)構(gòu)設計與施工不同于國內(nèi)常用的CRD(中隔墻加臺階)工法,采取分隔成較多的小斷面、多掌子面同時或交錯掘進,而是更多考慮機械開挖作業(yè),設計為較大的開挖斷面及較強的超前支護形式(如φ500 mm水平旋噴樁),來保證進度和成本的要求(如圖7所示的雙側(cè)壁導坑法分臺階開挖,超前支護)。主體及豎井橫通道二襯結(jié)構(gòu)采用襯砌臺車施工(如圖8),以盡可能減少人工數(shù)量,規(guī)避施工風險。

圖6 通風豎井的設計及施工

圖7 初期支護施工示意圖

圖8 主體二襯施工示意圖

7 結(jié)語

1)本文介紹的暗挖車站具有規(guī)模小、投資費用少、運營維護成本低等顯著特點,適合于中等城市和中等運量的軌道交通系統(tǒng)。

2)利用車站中部主體結(jié)構(gòu)作為風道,并由分枝樹型風道通往地面道路上方的做法具有通風功能完備、減少拆遷、節(jié)省投資等特點,而且由于將風亭設置在道路中央的隔離帶上,因而節(jié)約了用地。

3)暗挖車站一般為拱形結(jié)構(gòu),具有設計為大跨或無柱車站的條件,通過建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、設備工程師們的精心設計、互相協(xié)作、細致研究,定能設計出便捷、安全、美觀、宜維護的精品車站。

[1]NFPA,NFPA101 Life Safety Code[S].2003.

[2]NFPA,NFPA130 Standard for Fixed Guideway Transit A nd Passenger Rail Systems[S].2003.

[3]GB 50157—2003 地鐵設計規(guī)范[S].

[4]施仲衡.地下鐵道設計與施工[M].西安:陜西科學技術出版社,2006.