李 樸

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

城市發(fā)展促進(jìn)了軌道交通的快速發(fā)展，軌道交通的發(fā)展又解決了城市發(fā)展中的交通問(wèn)題。車站作為軌道交通與城市連接的窗口，應(yīng)堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)理念[1]，不僅應(yīng)體現(xiàn)交通功能，同時(shí)也應(yīng)該與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)綜合一體化開(kāi)發(fā)，并使車站建筑作為城市形象的一部分。車站建筑方案設(shè)計(jì)需充分結(jié)合站點(diǎn)周邊市政條件、管線條件、周邊建(構(gòu))筑物環(huán)境以及近遠(yuǎn)期規(guī)劃條件等因素而綜合確定，在實(shí)施過(guò)程中會(huì)受到建設(shè)時(shí)序不匹配、規(guī)劃條件不穩(wěn)定等外部條件的制約[2]，因此車站建筑方案設(shè)計(jì)會(huì)先行于規(guī)劃而預(yù)留遠(yuǎn)期可實(shí)施條件。但受到當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)思路和規(guī)劃條件的局限，當(dāng)前預(yù)留接口或條件不一定能滿足未來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)的新需求新想法，且當(dāng)車站建成運(yùn)營(yíng)之后，將會(huì)在一定程度上降低周邊工程的可實(shí)施性，如既有路由的占用、地鐵主體和附屬運(yùn)營(yíng)保護(hù)范圍等。因此，在軌道交通地下車站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)與周邊規(guī)劃條件的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)同步設(shè)計(jì)，共同開(kāi)發(fā)[3]。

地鐵車站主體一般敷設(shè)于市政道路下方，在保證車站換乘和正常使用功能前提下，應(yīng)盡量減少對(duì)地下管線遷改，并遠(yuǎn)離既有或規(guī)劃其他市政建(構(gòu))筑物，以降低工程實(shí)施難度，降低工程造價(jià)。隨著城市的不斷發(fā)展，城市交通的立體形態(tài)不斷凸顯，地鐵車站建筑主體需充分考慮與各種市政交通的關(guān)系，以確保工程可實(shí)施性。一些專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量探索和研究，并應(yīng)用于國(guó)內(nèi)一些城市地鐵建設(shè)中，如葉至盛[4]針對(duì)成都地鐵3號(hào)線省體育館站，提出了地鐵車站與市政隧道上下重疊、共板設(shè)計(jì)的方案；馬荷荷[5]對(duì)鄭州地鐵5號(hào)線車站下穿京廣南路市政隧道，提出了暗挖下穿設(shè)計(jì)方案，對(duì)鄭州地鐵4號(hào)線下穿綜合管廊，提出了預(yù)留實(shí)施條件方案；魏重麗[6]對(duì)武漢地鐵徐家棚站下穿市政隧道，提出了統(tǒng)籌考慮工期設(shè)計(jì)、同期實(shí)施的方案。綜上可知，專家們對(duì)地鐵車站建筑與市政隧道、地下綜合管廊的結(jié)合研究較多，但對(duì)地鐵車站建筑與市政橋梁的研究較少。

地鐵車站附屬出入口為吸引周邊客流，方便乘客出行，一般沿道路紅線布置于各象限內(nèi)；車站風(fēng)亭、安全出口等附屬一般設(shè)置于道路兩側(cè)綠地內(nèi)。隨著城市現(xiàn)代化程度的不斷發(fā)展，軌道交通網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，地鐵車站附屬設(shè)施不可避免需要占用周邊地塊。因此，附屬設(shè)施與周邊規(guī)劃條件或既有建筑物的結(jié)合，顯得越來(lái)越重要，國(guó)內(nèi)一些專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量研究，并應(yīng)用于實(shí)際工程。如姚顯貴[7]對(duì)成都地鐵天府廣場(chǎng)站出入口及風(fēng)亭與既有天府廣場(chǎng)進(jìn)行了景觀一體化設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)置下沉廣場(chǎng)及低矮風(fēng)亭，使場(chǎng)地環(huán)境達(dá)到統(tǒng)一的效果；劉丹[8]、趙志宏[9]提出車站附屬設(shè)施的整合理念，認(rèn)為每個(gè)附屬設(shè)施需因地制宜，體現(xiàn)不同城市不同位置的特色；郭建[10]提出上海地鐵漕寶路站與周邊建筑物充分結(jié)合的案例，使出入口及風(fēng)亭與既有建筑物充分結(jié)合，顯得不突兀，提升整體形象；高興、王欣、姜林波等[11-15]對(duì)地鐵車站與周邊不同情況的結(jié)合進(jìn)行了理論和案例分析。綜上可知，專家們對(duì)地鐵車站附屬與既有建筑物結(jié)合案例分析較多，對(duì)不同建設(shè)時(shí)序情況下，附屬設(shè)施與周邊環(huán)境結(jié)合多采用預(yù)留遠(yuǎn)期接口條件為主，而對(duì)于地鐵促進(jìn)周邊地塊與車站附屬進(jìn)行深度一體化設(shè)計(jì)的情況較少。

以北京軌道交通房北線四環(huán)路站為例，在站位選擇上與規(guī)劃公路橋共路由并實(shí)現(xiàn)了共建，使兩種交通方式進(jìn)行了較好的結(jié)合，減少了對(duì)城市道路的影響；同時(shí)為了體現(xiàn)軌道交通對(duì)周邊地塊的帶動(dòng)性，避免遠(yuǎn)期預(yù)留造成的影響，將地鐵附屬與建設(shè)時(shí)序較為滯后的科研用地進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，既保障了車站的使用功能，同時(shí)也使乘客出行更為便捷，使車站地面建筑與周邊環(huán)境實(shí)現(xiàn)了更好的融合，提升了車站的整體建筑形態(tài)。

1 工程概況[16]

四環(huán)路站是北京市軌道交通房山線北延工程第二座車站，車站位于南四環(huán)路與規(guī)劃張新路交叉口處，沿規(guī)劃張新路南北向設(shè)置。周邊規(guī)劃以科研教育、商業(yè)及居住用地為主，車站主導(dǎo)客流為C類(通勤)。路口西北象限為在建國(guó)家法官學(xué)院及天壇醫(yī)院新址，東北象限為新房子村大片低層建筑及棚戶，規(guī)劃為居住用地，尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，西南象限現(xiàn)狀為空地，規(guī)劃為商業(yè)及產(chǎn)業(yè)用地，東南象限現(xiàn)狀為巴莊子村低層居民住宅，規(guī)劃為市政綠地。

2 主要控制因素

2.1 重要控制性管線

(1)沿四環(huán)路東西向有多條控制性管線，如φ1 150 mm、φ1 050 mm污水管埋深7 m，2 600 mm×2 800 mm上水管埋深8.8 m，2 000 mm×2 350 mm電力管埋深12 m，4 000 mm×2 000 mm雨水管埋深4 m。這些管線管徑較大，埋深較深，是車站跨四環(huán)路設(shè)置的控制因素。受以上管線影響，若車站跨四環(huán)路設(shè)置，采用暗挖法施工，車站埋深大，工程風(fēng)險(xiǎn)高。

(2)沿張新路南北向有1條φ2.2 m的上水管，埋深為4.53 m，為大型有壓水管，車站主體及附屬的實(shí)施均需為其留出足夠的保護(hù)間距，以免影響此給水主干管正常使用。

2.2 主要市政道路

(1)四環(huán)路東西走向，道路紅線寬100 m，基本實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，主路雙向8車道，輔路單向4車道，共計(jì)16車道，是北京市環(huán)城快速路，車流量大，交通極其繁忙，因此站位選擇需盡量減少對(duì)四環(huán)路的影響。

(2)規(guī)劃張新路南北走向，道路紅線寬30 m(路口處擴(kuò)大至50 m)，尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃。此道路較窄，對(duì)車站主體平面位置限制較大。

2.3 規(guī)劃公路橋

根據(jù)道路規(guī)劃條件，張新路與四環(huán)路交叉路口處規(guī)劃有張新橋，為市政公路橋。根據(jù)規(guī)劃條件，本橋上跨四環(huán)路，四環(huán)路以北引橋設(shè)置為樁基礎(chǔ)，并于樁基礎(chǔ)上方設(shè)門式橋墩，上跨區(qū)間結(jié)構(gòu)?？缭剿沫h(huán)路采用(29+42+29) m鋼箱梁，梁高2.3 m(包括橋面鋪裝)，吊裝施工。由此可見(jiàn)，該規(guī)劃公路橋與軌道交通車站及區(qū)間共路由，車站站位選擇時(shí)，需充分考慮與該橋梁的關(guān)系。

3 車站建筑方案比選

3.1 設(shè)計(jì)思路—與規(guī)劃公路橋共建設(shè)計(jì)

根據(jù)上述車站主要控制因素可以看出，四環(huán)路站與規(guī)劃市政公路橋張新橋均沿規(guī)劃張新路南北向敷設(shè)，兩種交通方式共路由，因此車站與公路橋的關(guān)系是地鐵設(shè)計(jì)需解決的首要問(wèn)題。

規(guī)劃張新路道路紅線寬30 m，道路較窄，按照目前軌道交通車站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)12 m島式車站主體橫斷面寬為21 m左右[4]，且根據(jù)規(guī)劃及現(xiàn)狀條件，車站不宜設(shè)置于道路兩側(cè)地塊內(nèi)，建議設(shè)置于道路下方，因此車站不具備與橋梁獨(dú)立平行設(shè)置的條件。按照常規(guī)設(shè)計(jì)思路，需要調(diào)整四環(huán)路站站位或者規(guī)劃張新橋路由，使兩種交通方式獨(dú)立運(yùn)行，以保障工程的可實(shí)施性。但根據(jù)房北線線路走向，四環(huán)路站站位設(shè)置于此路口，線路敷設(shè)較為平順，對(duì)前后車站及區(qū)間設(shè)置較為便利，客流吸引效果較好，因此提出將四環(huán)路站與規(guī)劃張新橋進(jìn)行共建的思路。將車站主體設(shè)置于規(guī)劃橋梁正下方，均敷設(shè)于規(guī)劃張新路路中。根據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)核算，推薦將四環(huán)路站與規(guī)劃張新橋輔橋進(jìn)行結(jié)合，將橋梁基礎(chǔ)落在地鐵車站主體結(jié)構(gòu)正上方，車站主體結(jié)構(gòu)柱承受橋樁傳遞荷載。因?qū)嵤┲黧w不同，地鐵車站主體上方預(yù)留橋樁基礎(chǔ)實(shí)施條件，公路橋與地鐵均完成設(shè)計(jì)并通過(guò)專家評(píng)審。四環(huán)路站與規(guī)劃張新橋共建設(shè)計(jì)橫、縱斷面分別如圖1、圖2所示。

圖1 四環(huán)路站與規(guī)劃張新橋共建設(shè)計(jì)橫斷面(高程單位為m，其余為mm)

圖2 四環(huán)路站與規(guī)劃張新橋共建設(shè)計(jì)縱斷面(高程單位為m，其余為mm)

根據(jù)道路及管線資料可以看出，若四環(huán)路站車站跨四環(huán)設(shè)置，為減少對(duì)主干道路交通的影響以及減少對(duì)大量管線的遷改，則需采用暗挖法施工，車站埋深較深，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，工程造價(jià)較高；再結(jié)合上述車站與橋梁共建的思路，推薦車站偏路口設(shè)置于四環(huán)路北側(cè)或南側(cè)。本文重點(diǎn)對(duì)四環(huán)路北側(cè)和四環(huán)路南側(cè)兩個(gè)方案進(jìn)行闡述。

3.2 建筑方案比選

3.2.1 方案1：四環(huán)路南側(cè)方案

車站主體沿規(guī)劃張新路南北向設(shè)置于四環(huán)路南側(cè)，車站主體與規(guī)劃張新橋輔橋進(jìn)行結(jié)合，重點(diǎn)照顧四環(huán)路南側(cè)客流，通過(guò)下穿四環(huán)路的出入口通道兼顧北側(cè)的客流吸引。車站為地下雙層明挖島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層。車站設(shè)置3個(gè)出入口通道、4個(gè)出入口地面廳，2個(gè)安全疏散出口，2個(gè)地面無(wú)障礙電梯，3組風(fēng)亭，1座冷卻塔。車站主體建筑面積9 823 m2，附屬建筑面積為5 997 m2，總建筑面積為15 820 m2，如圖3所示。

本方案優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

(1)車站設(shè)置在四環(huán)路南側(cè)沿張新路南北向布置，對(duì)路口西南象限規(guī)劃豐臺(tái)科技園三期客流吸引充分。豐臺(tái)科技園三期是本線重點(diǎn)服務(wù)的功能區(qū)域，以通勤客流為主，也是本站的主要客流來(lái)源區(qū)域。

(2)站位處路口南側(cè)，馬草河西側(cè)沿張新路均為空地，車站采用明挖法施工，場(chǎng)地條件好，施工便利，工程可實(shí)施性強(qiáng)。

(3)車站對(duì)四環(huán)路北側(cè)客流吸引稍差。四環(huán)路北側(cè)路口西北象限為在建國(guó)家法官學(xué)院及天壇醫(yī)院新址，該功能區(qū)通勤客流所占比例較少；路口東北象限為新房子村規(guī)劃產(chǎn)業(yè)用地，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小。故方案設(shè)置跨四環(huán)出入口通道，該出入口通道預(yù)留張新路過(guò)街通道接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)四環(huán)路北側(cè)各方向客流吸引。

(4)站位處路口南側(cè)沿張新路規(guī)劃市政管線眾多，車站設(shè)置必須考慮為規(guī)劃管線預(yù)留充足的實(shí)施條件。

圖3 方案1車站總平面(單位：m)

3.2.2 方案2：四環(huán)路北側(cè)方案

車站主體沿規(guī)劃張新路南北向設(shè)置于四環(huán)路北側(cè)，車站主體與規(guī)劃張新橋輔橋進(jìn)行結(jié)合，為雙層明挖島式車站，重點(diǎn)照顧四環(huán)路北側(cè)客流，通過(guò)下穿四環(huán)路的出入口通道兼顧南側(cè)的客流吸引，車站地下一層為站廳層、地下二層為站臺(tái)層，車站底板埋深20.0 m。車站設(shè)置3個(gè)出入口通道、4個(gè)出入口地面廳，2個(gè)安全疏散出口，2個(gè)地面無(wú)障礙電梯，3組風(fēng)亭，1座冷卻塔。車站總建筑面積14 678 m2。

本方案優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

(1)車站設(shè)置在四環(huán)路北側(cè)沿張新路南北向布置，對(duì)路口西北象限在建國(guó)家法官學(xué)院及天壇醫(yī)院新址客流吸引充分。

(2)站位處路口北側(cè)，規(guī)劃張新路尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，現(xiàn)狀為新房子村大片低層建筑，車站在此施工，拆遷量大，工程可實(shí)施難度大。

(3)車站對(duì)四環(huán)路南側(cè)客流吸引效果差。四環(huán)路南側(cè)路口西南象限為規(guī)劃豐臺(tái)科技園三期，是本線重點(diǎn)服務(wù)的功能區(qū)域。故方案設(shè)置跨四環(huán)出入口通道，可實(shí)現(xiàn)對(duì)四環(huán)路南側(cè)各方向客流吸引。

綜合以上分析，兩方案均能實(shí)現(xiàn)車站與橋梁共建，方案1對(duì)路南側(cè)豐臺(tái)科技園三期通勤客流吸引充分，并可兼顧路北側(cè)客流，車站主體采用明挖施工，工法簡(jiǎn)單，車站附屬設(shè)于規(guī)劃商業(yè)地塊和規(guī)劃綠地內(nèi)，現(xiàn)狀無(wú)拆遷，規(guī)劃協(xié)調(diào)性好，可實(shí)施條件好；方案2則對(duì)四環(huán)路南側(cè)豐臺(tái)科技園三期通勤客流吸引效果較差，且車站附屬需整體拆遷路北側(cè)新房子村低層建筑，拆遷量大。因此推薦采用方案1的布置站位和形式。

4 車站附屬一體化設(shè)計(jì)[17-20]

四環(huán)路站推薦方案(方案1)共設(shè)置3個(gè)出入口及2組風(fēng)亭。其中，A1、A2出入口設(shè)置于四環(huán)路兩側(cè)道路紅線內(nèi)，現(xiàn)狀為空地，規(guī)劃為市政綠地；B出入口位于規(guī)劃張新路與四環(huán)路交叉口東南角規(guī)劃綠地內(nèi)，下穿馬草河，緊貼四環(huán)路南側(cè)道路紅線東西向布置，現(xiàn)狀為村落低矮用房，規(guī)劃為綠地；2號(hào)風(fēng)道位于四環(huán)路南側(cè)規(guī)劃綠地內(nèi)，現(xiàn)狀為空地。結(jié)合現(xiàn)狀和周邊規(guī)劃條件，以上附屬不具備一體化開(kāi)發(fā)條件。四環(huán)路站C出入口、1號(hào)風(fēng)道等附屬設(shè)置于路口西南象限豐臺(tái)科技園三期用地范圍內(nèi)，現(xiàn)狀為空地，規(guī)劃為科研、工業(yè)用地，可考慮與地塊進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。

四環(huán)路站C出入口等附屬占用豐臺(tái)科技園三期48號(hào)地，該地塊產(chǎn)權(quán)方并無(wú)具體開(kāi)發(fā)計(jì)劃，而房北線計(jì)劃于2019年底開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，兩者建設(shè)時(shí)序不匹配。若按照兩者不結(jié)合的方案，本站C出入口、1號(hào)風(fēng)亭、1號(hào)安全出口、無(wú)障礙出口以及冷卻塔等附屬設(shè)施均設(shè)置于該地塊內(nèi)，需整體占用地塊東側(cè)一部分，對(duì)地塊影響較大。即使考慮設(shè)置臨時(shí)出口的方案，風(fēng)道等附屬也需永久占用地塊一部分面積，且會(huì)帶來(lái)部分廢棄工程，且若本站開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后，地塊建設(shè)需按照相關(guān)法規(guī)退讓地鐵附屬一定距離，對(duì)地塊影響更大。因此建議在48號(hào)地分兩段進(jìn)行開(kāi)發(fā)，先期將與本站附屬結(jié)合的東側(cè)用地與地鐵同步建設(shè)，西側(cè)用地待時(shí)機(jī)成熟再進(jìn)行建設(shè)。

本著分期建設(shè)開(kāi)發(fā)原則，會(huì)同一體化及地塊設(shè)計(jì)單位，對(duì)該東側(cè)用地與附屬進(jìn)行了一體化方案設(shè)計(jì)，推薦方案將東側(cè)用地設(shè)計(jì)為地下三層、地上三層商業(yè)建筑，C出入口通道設(shè)置于建筑體內(nèi)，通過(guò)兩段扶梯提升至地面，平通道與建筑體地下二層連通，并設(shè)置連通接口，可通達(dá)48號(hào)用地以及北側(cè)44號(hào)用地；第一段扶梯提升至地下一層下沉廣場(chǎng)，并設(shè)置連通接口；第二段扶梯提升至地面，方便地面客流進(jìn)出軌道交通。將新風(fēng)亭設(shè)置于下沉廣場(chǎng)內(nèi)，排風(fēng)亭與出入口地面廳結(jié)合，冷卻塔設(shè)置于建筑體頂部，使地面附屬進(jìn)行整體一體化設(shè)計(jì)。既保證了地鐵的使用功能，又美化了地面景觀，提升了周邊環(huán)境融合性，優(yōu)化了建筑空間結(jié)構(gòu)，更加有效地提升了土地效益。經(jīng)與北京市建筑設(shè)計(jì)研究院建筑師徐超配合完成設(shè)計(jì)方案如圖4、圖5所示。

圖4 地下一層平面

圖5 一體化效果圖

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合規(guī)劃條件、市政條件及周邊環(huán)境等，通過(guò)對(duì)北京軌道交通房山線北延工程四環(huán)路站方案分析及附屬一體化設(shè)計(jì)，可以得出以下結(jié)論。

(1)地鐵車站主體與規(guī)劃公路橋同路由時(shí)，可將地鐵車站設(shè)置于橋梁輔橋正下方，車站主體雙柱位于橋樁下方，承受上部傳遞荷載，使車站與橋梁在豎向?qū)崿F(xiàn)共建設(shè)計(jì)，在平面上實(shí)現(xiàn)兩種交通方式共路由，減少對(duì)市政道路的占用。

(2)地鐵車站周邊地塊建設(shè)時(shí)序滯后于地鐵建設(shè)周期時(shí)，可將地塊分階段實(shí)施，將附屬所占的局部地塊與地鐵附屬進(jìn)行深度一體化設(shè)計(jì)，可提高土地的利用率，減少對(duì)地塊的影響，使地塊遠(yuǎn)期開(kāi)發(fā)更具靈活性。

(3)車站附屬出入口、風(fēng)亭與下沉廣場(chǎng)一體化結(jié)合，冷卻塔設(shè)置于屋頂，可提升附屬整體景觀效果，改善立體空間層次感，提高地鐵與周邊建筑物的通達(dá)性。