杜 宇

(中鐵第六勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300133)

0 引言

近20年來，國內(nèi)地鐵建設(shè)飛速發(fā)展，地鐵運(yùn)營線網(wǎng)不斷擴(kuò)容,給城市帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，為國家的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。地鐵車站處于城市環(huán)境中，需與城市環(huán)境融為一體，這樣才能在發(fā)揮地鐵最大功能的同時將負(fù)面影響降至最低。我國地鐵的普遍設(shè)計使用年限為100年，但城市總體規(guī)劃的周期為20年，城市近期規(guī)劃(詳細(xì)規(guī)劃)的期限為5年，因此位于城市建成區(qū)的地鐵車站會遇到每20年1次的城市建設(shè)規(guī)劃調(diào)整。一旦規(guī)劃調(diào)整較大，運(yùn)營地鐵將難以適應(yīng)城市的發(fā)展，打破原有的平衡，引發(fā)相應(yīng)的矛盾。還有其他一些原因?qū)е逻\(yùn)營地鐵出現(xiàn)問題，如車站所在位置的道路紅線寬度增加、車站自身功能完善、地鐵線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整、運(yùn)營大小交路變化、線路的延伸及拆解等。這些原因的產(chǎn)生可能由城市規(guī)劃條件變動引發(fā)，可能由建設(shè)期邊界條件受限引發(fā)，也可能由建設(shè)期的社會經(jīng)濟(jì)水平不足導(dǎo)致。若想從根本上解決運(yùn)營地鐵面臨的問題，改擴(kuò)建是最有效的辦法，能夠達(dá)到適應(yīng)城市環(huán)境變化和滿足運(yùn)營功能需求的目的?？梢?，地鐵車站的改擴(kuò)建工程在內(nèi)外部環(huán)境變化的情況下，既勢在必行又意義重大。

徐一鳴[1]在上海軌道交通2號線徐涇東站出入口改造工程中，對施工工序和現(xiàn)場管理進(jìn)行了梳理和分析；劉力[2]在北京地鐵5號線大屯路東站站臺寬度改造中總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)；王林等[3]在長沙地鐵2號線望城坡站附屬結(jié)構(gòu)改造中采用有限元分析軟件對整個施工過程進(jìn)行了設(shè)計數(shù)值分析；李智[4]在佛山萬科廣佛線季華園站出入口及風(fēng)亭改造中對土建及機(jī)電改造設(shè)計方案進(jìn)行了分析及研究；李斌[5]基于天津地鐵2號線對既有地鐵車站改造提出了車站大規(guī)模改造和地下障礙物清除的可行方案；張景娥[6]在西安火車站改造與地鐵車站結(jié)合建設(shè)中提出了改擴(kuò)建工程一體化設(shè)計理論；陳宏等[7]在廣州地鐵5號線小北站暗挖設(shè)計中總結(jié)了結(jié)構(gòu)暗挖工法實(shí)現(xiàn)地鐵建筑功能的經(jīng)驗(yàn)及要點(diǎn)；姚顯貴[8]在地鐵出入口建筑設(shè)計中總結(jié)了地鐵出入口與規(guī)劃、鄰近建筑、征地拆遷、重要市政管線之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

隨著國內(nèi)地鐵線路開通運(yùn)營里程不斷增加，運(yùn)營地鐵改擴(kuò)建工程日益增多。地鐵改擴(kuò)建工程的研究目前尚無完整的理論體系。由于地鐵設(shè)計、施工規(guī)范的更新，當(dāng)改擴(kuò)建工程涉及到與新舊規(guī)范不一致時，部分條件良好的改擴(kuò)建工程執(zhí)行改造時期的現(xiàn)行規(guī)范，但部分條件困難的改擴(kuò)建工程仍執(zhí)行原設(shè)計時期的舊規(guī)范，因此對于地鐵項(xiàng)目的改擴(kuò)建工程，尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文通過研究運(yùn)營地鐵幾種常見土建相關(guān)改擴(kuò)建工程，總結(jié)了已完成工程實(shí)例的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并評價了改擴(kuò)建后的綜合效益，以期為運(yùn)營地鐵改擴(kuò)建工程設(shè)計和實(shí)施提供參考。

1 運(yùn)營地鐵土建相關(guān)改擴(kuò)建工程的分類

運(yùn)營地鐵土建相關(guān)改擴(kuò)建工程的復(fù)雜程度遠(yuǎn)大于新建工程。除了要確保不影響運(yùn)營安全外，還要解決完善功能、兼容系統(tǒng)、減少浪費(fèi)、接駁有序和安全可靠等方面的問題。

運(yùn)營地鐵車站土建相關(guān)改擴(kuò)建工程主要有2大類：車站主體改擴(kuò)建工程和車站附屬改擴(kuò)建工程，這里的車站附屬包含車站出入口、車站風(fēng)道(風(fēng)亭)、車站小型構(gòu)筑物(冷卻塔和化糞池)。

1.1 車站主體改擴(kuò)建工程

車站主體是地鐵運(yùn)營的靈魂所在，對地鐵的運(yùn)營起統(tǒng)領(lǐng)性作用。車站主體的改擴(kuò)建主要是針對車站公共區(qū)，作為地鐵的主要功能核心區(qū)域，改擴(kuò)建極其復(fù)雜，需要解決的矛盾和問題多，是地鐵改擴(kuò)建工程難度最大、綜合要求最高的部分。

1.1.1 增加側(cè)式站臺的方案

地鐵站臺是乘客上車之前排隊等候，列車進(jìn)站后客流交換的場所。如果車站的站臺寬度不足，上車排隊乘客占滿站臺，進(jìn)站列車帶來的乘客受上車乘客阻礙無法下車，可能導(dǎo)致列車停站時間加長、全線列車晚點(diǎn)，甚至整條線路運(yùn)營系統(tǒng)癱瘓等問題。采取方案為在原有島式車站站臺以外區(qū)域明挖增加側(cè)式站臺。擴(kuò)建的側(cè)式站臺通過原車站結(jié)構(gòu)外墻后開洞與既有車站軌行區(qū)接駁，實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)站后站臺門的雙側(cè)開啟；通過多站臺對不同方向和進(jìn)出站乘客實(shí)施分流，重點(diǎn)解決列車到站時乘客下車及出站問題，并減小站臺上進(jìn)站客流密度，規(guī)避客流風(fēng)險。

1.1.2 增加公共區(qū)樓扶梯的方案

地鐵車站公共區(qū)樓扶梯是地鐵主要的垂直交通系統(tǒng)，運(yùn)送乘客往返于站臺與站廳之間。如果車站站臺至站廳的樓扶梯組數(shù)太少，乘客將遭遇擁堵、排隊時長、通行效率低等問題。采取方案：對車站公共區(qū)進(jìn)行改建，調(diào)整原有的布置方案，在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾诱九_至站廳的樓扶梯，為乘客開辟新的快速進(jìn)出站通道。

1.1.3 增加站廳公共區(qū)面積的方案

地鐵車站站廳公共區(qū)是地鐵客流集散的樞紐，為進(jìn)出站乘客提供購票、問詢、安檢、檢票等服務(wù)。如果面積過小或乘客數(shù)量激增會導(dǎo)致乘客無法有序流動；由于購票、安檢、出站人流相互交織，如不及時疏散將導(dǎo)致進(jìn)站乘客滯留。采取方案：擴(kuò)建增加車站站廳公共區(qū)面積，為乘客集散提供更大空間；分散布置各功能區(qū)域，使各區(qū)域互不干擾，減少客流的相互交織及穿插，提升客流的行進(jìn)速度及效率。

1.1.4 線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整換乘站方案

線網(wǎng)規(guī)劃是指導(dǎo)地鐵建設(shè)的綱領(lǐng)，所有地鐵建設(shè)均執(zhí)行線網(wǎng)規(guī)劃的統(tǒng)籌安排，但線網(wǎng)規(guī)劃也根據(jù)城市的擴(kuò)容而不斷調(diào)整，調(diào)整后的線網(wǎng)規(guī)劃對運(yùn)營車站的影響非常大。原車站類別為無換乘功能的一般站，隨著地鐵線網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整、地鐵新線或加密線的介入，部分車站由一般站調(diào)整為換乘站。目前國內(nèi)很多車站均因?yàn)榫€網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整新增了換乘功能。采取方案：重新預(yù)測由于換乘帶來的客流，分析客流數(shù)量對既有車站的沖擊，綜合考慮采用擴(kuò)建站廳、擴(kuò)建站臺、增加公共區(qū)樓扶梯、增加換乘通道的其中之一方案或組合方案，以適應(yīng)車站換乘功能的要求。

1.2 車站附屬改擴(kuò)建工程

1.2.1 車站出入口改擴(kuò)建工程

地鐵出入口是乘客進(jìn)出車站的通道，由水平通道及提升樓扶梯組成，出地面雨棚體量較大。可能導(dǎo)致地鐵出入口改擴(kuò)建的原因如下：1)原車站建設(shè)時出入口受制于相鄰建筑拆遷，將出入口雨棚作為臨時建筑設(shè)置在道路紅線內(nèi)；2)相鄰地塊的建筑建設(shè)周期與地鐵通車運(yùn)營時間節(jié)點(diǎn)不匹配，地鐵出入口先期建設(shè)，待建筑建成才接入建筑大樓內(nèi)；3)周邊建筑性質(zhì)調(diào)整，原有的住宅建筑拆遷后調(diào)整為商業(yè)建筑，提出地鐵出入口的接駁需求。上述原因可能導(dǎo)致設(shè)置于道路紅線內(nèi)的出入口不能滿足規(guī)劃要求，或出入口方案與新建筑景觀不協(xié)調(diào)。采取方案：將原有出入口或安全出口拆除，與周邊商業(yè)建筑結(jié)合建設(shè)；調(diào)整出入口地面建筑位置，使出入口與周邊環(huán)境融為一體，方便乘客出行，帶動商業(yè)客流。

1.2.2 車站風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程

地鐵車站的風(fēng)道及風(fēng)亭是地鐵室內(nèi)外空氣交換的通道及窗口，為車站和區(qū)間提供新鮮空氣，并排出地鐵運(yùn)營產(chǎn)生的廢氣。地鐵風(fēng)亭會產(chǎn)生噪聲，排風(fēng)亭有一定的污染性。地鐵風(fēng)亭建筑有2種布設(shè)方案：低矮風(fēng)亭體量小、占地面積較大；高風(fēng)亭體量大、占地面積小。導(dǎo)致地鐵風(fēng)亭改擴(kuò)建的原因與1.2.1車站出入口改擴(kuò)建原因大致相同。這些原因可能導(dǎo)致設(shè)置于道路紅線內(nèi)的風(fēng)亭不能滿足規(guī)劃要求，或?qū)е嘛L(fēng)亭方案與新建筑景觀不協(xié)調(diào)，甚至出現(xiàn)影響相鄰地塊開發(fā)效益等問題。采取方案：將原有高風(fēng)亭改建為低矮風(fēng)亭，延長地下風(fēng)道，使位于道路紅線內(nèi)的風(fēng)亭調(diào)整至地塊；將已建風(fēng)亭拆除后與周邊商業(yè)建筑結(jié)合建設(shè)。通過調(diào)整風(fēng)亭布置方案，重新適應(yīng)周邊環(huán)境，并處理好衛(wèi)生、景觀、噪聲等問題。

1.2.3 車站小型構(gòu)筑物改擴(kuò)建工程

車站化糞池、冷卻塔屬于運(yùn)營必不可少的小型附屬構(gòu)筑物，對周邊環(huán)境的負(fù)面作用大，因此處理好其與周邊環(huán)境的關(guān)系是設(shè)計的重點(diǎn)與難點(diǎn)。較多的運(yùn)營車站由于原設(shè)計冷卻塔、化糞池的選址受建筑拆遷或用地協(xié)調(diào)的制約，設(shè)置位置不合理，引發(fā)了運(yùn)營期間景觀突兀、噪聲污染、給水污染等問題。采取方案：對冷卻塔、化糞池的位置重新規(guī)劃選址，選擇對周邊環(huán)境影響小、較為隱蔽的位置；對冷卻塔進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈暯翟胩幚?；對化糞池進(jìn)行防水隔絕處理，設(shè)置在下風(fēng)處避免氣味的擴(kuò)散，將負(fù)面作用降到最低，以適應(yīng)周邊環(huán)境的要求。

2 地鐵車站主體改擴(kuò)建工程

2.1 工程概況

開遠(yuǎn)門站為西安地鐵1號線1期工程的中間站，車站主體位于蓮湖區(qū)大慶路與灃惠路開遠(yuǎn)門立交橋東側(cè)，為地下2層單柱雙跨島式站臺車站，站臺寬度10.5 m，根據(jù)功能需要，設(shè)置3個出入口及2組風(fēng)亭，車站于2013年9月建成通車并投入運(yùn)營。開遠(yuǎn)門站總平面圖見圖1。

圖1 開遠(yuǎn)門站總平面圖Fig.1 Plan of Kaiyuanmen Station

2.2 車站主體改擴(kuò)建背景分析

2.2.1 車站建設(shè)方案

地鐵開遠(yuǎn)門站在建設(shè)時為整條線路的中間站，無換乘需求，車站周邊規(guī)劃為工業(yè)用地，客流量小。車站公共區(qū)設(shè)置了2組樓扶梯及1臺滿足《無障礙設(shè)計規(guī)范》[12]要求的垂直電梯，樓扶梯設(shè)置有2臺寬度為1.0 m的上行扶梯和2部寬度為2.0 m的樓梯，滿足《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》[14]要求。

2.2.2 改擴(kuò)建原因分析

車站整體規(guī)模偏小，主要表現(xiàn)如下：1)站臺寬度過窄，側(cè)站臺通行及等候空間緊張；2)站廳公共區(qū)面積偏小，付費(fèi)區(qū)及非付費(fèi)區(qū)較為擁擠；3)站廳至站臺的樓扶梯組數(shù)偏少，出站乘客排隊等候時間長，進(jìn)站僅采用樓梯，通行緩慢。隨著地鐵線網(wǎng)的調(diào)整，該站由一般站升級為換乘站，原車站的建設(shè)未考慮換乘功能，未預(yù)留任何換乘條件，因此提出了該站主體的改擴(kuò)建需求。開遠(yuǎn)門站站廳層、站臺層平面布置如圖2所示。

(a) 站廳層 (b) 站臺層圖2 開遠(yuǎn)門站站廳層、站臺層平面圖Fig.2 Plan of hall and platform at Kaiyuanmen Station

2.3 車站主體改擴(kuò)建實(shí)施方案

該車站主體改擴(kuò)建應(yīng)解決2個問題：1)車站換乘接駁問題;2)車站規(guī)模擴(kuò)大問題。經(jīng)過多方案比選，提出如下改擴(kuò)建方案。

2.3.1 對樓扶梯布置的改擴(kuò)建

在車站公共區(qū)東端中柱兩側(cè)的結(jié)構(gòu)中板和站臺板新增開洞口，以滿足加設(shè)1組樓扶梯的要求，提升車站的客運(yùn)輸送能力。

2.3.2 對站廳公共區(qū)的改擴(kuò)建

原車站站廳公共區(qū)規(guī)模小，無法適應(yīng)換乘客流組織的需求。在北側(cè)站廳側(cè)墻開洞，使車站主體與新增擴(kuò)建的站廳及換乘通道連接，并布設(shè)少量的設(shè)備用房，實(shí)現(xiàn)兩站間的換乘功能，提升車站的客流集散能力。

2.3.3 對車站出入口的改擴(kuò)建

擴(kuò)建原車站建設(shè)時預(yù)留的車站出入口，完善車站的出入口功能，為乘客提供便捷的進(jìn)出站服務(wù)。北側(cè)站廳擴(kuò)建時與相鄰已建出入口通道局部位置沖突，拆除了該沖突出入口部分通道及人防段，并在擴(kuò)建站廳北側(cè)還建。改擴(kuò)建后開遠(yuǎn)門站總平面圖見圖3，改擴(kuò)建后開遠(yuǎn)門站站廳公共區(qū)平面圖、開遠(yuǎn)門站剖面圖分別見圖4和圖5。

圖3 改擴(kuò)建后開遠(yuǎn)門站總平面圖Fig.3 Plan of Kaiyuanmen Station after rehabilitation/expansion

圖4 改擴(kuò)建后開遠(yuǎn)門站站廳公共區(qū)平面圖Fig.4 Plan of public areas of hall at Kaiyuanmen Station after rehabilitation/expansion

圖5 改擴(kuò)建后開遠(yuǎn)門站剖面圖Fig.5 Profile of Kaiyuanmen Station after rehabilitation/expansion

2.4 車站主體改擴(kuò)建后效果

車站主體改擴(kuò)建是為了解決車站客流過大與車站規(guī)模不足的矛盾。為檢驗(yàn)改造方案能否負(fù)載車站的客流，采用客流仿真模擬數(shù)值模型對改造方案進(jìn)行檢驗(yàn)，改擴(kuò)建后車站客流仿真模擬情況如圖6所示。由圖6可知：1)站臺層客流密度未達(dá)到飽和、擁擠部位僅集中于樓扶梯下方，并且在列車發(fā)車間隔內(nèi)能有序疏散至站廳層；2)站廳層客流流線順暢，交叉部分客流聚集僅集中在3處，客流集中處最大客流密度為1.8人/ m2，客流仍處于有序運(yùn)動狀態(tài)，未出現(xiàn)爆發(fā)性的客流集中及停滯狀態(tài)。因此，改擴(kuò)建后的車站客流負(fù)載能力明顯增強(qiáng)，改擴(kuò)建方案能有效解決車站客流過大導(dǎo)致的規(guī)模不足問題。

圖6 車站客流仿真模擬情況Fig.6 Simulation diagram of passenger flow

2.5 車站主體風(fēng)險源及技術(shù)措施分析

本工程風(fēng)險源主要來源于施工時基坑開挖影響既有地鐵主體結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆除風(fēng)險、改造施工的安全風(fēng)險，因此需要采取專項(xiàng)應(yīng)對措施。

2.5.1 基坑開挖施工影響既有地鐵主體結(jié)構(gòu)安全及防范措施

地鐵擴(kuò)建站廳為單層結(jié)構(gòu)，緊鄰既有地鐵車站主體?；邮┕χ苓叺貙赢a(chǎn)生擾動，改變土層受力狀態(tài)，產(chǎn)生地面不均勻沉降。地鐵結(jié)構(gòu)傾斜是主要風(fēng)險源，采取防范措施如下：

1)施工過程中加強(qiáng)對構(gòu)筑物的監(jiān)測；

2)制定系統(tǒng)、周詳?shù)膽?yīng)急預(yù)案，施工前準(zhǔn)備一定數(shù)量的應(yīng)急材料，做好搶險加固準(zhǔn)備工作；

3)做好施工過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，用監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計或施工參數(shù)，做到信息化設(shè)計與施工。

2.5.2 車站主體側(cè)墻開洞風(fēng)險及防范措施

車站改造施工中，需要在既有的結(jié)構(gòu)側(cè)墻開洞，拆除既有的墻體或梁、柱。拆除結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，既有結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)發(fā)生改變。針對上述風(fēng)險，采取防范措施如下：

1)采用多種不同的結(jié)構(gòu)計算軟件對結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)多重分析，加強(qiáng)改擴(kuò)建設(shè)計的驗(yàn)算；

2)挖除1號線開遠(yuǎn)門站換乘廳區(qū)域內(nèi)北側(cè)半跨覆土，同時對站內(nèi)區(qū)域進(jìn)行圍擋；

3)對既有車站客流進(jìn)行導(dǎo)改；

4)對需要切割的部分先進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，控制每次切割墻體尺寸不大于1 000 mm×1 000 mm；

5)墻體切割完成后及時施作該部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；

6)待現(xiàn)澆框架柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開始切割其他范圍墻體。

2.5.3 車站主體中板結(jié)構(gòu)開洞風(fēng)險及防范措施

車站中板結(jié)構(gòu)開洞設(shè)計原理與車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻開洞原理一致,具體防范措施如下：

1)孔洞切割前先采用工45C型鋼支撐對既有結(jié)構(gòu)中板進(jìn)行支撐；

2)切割新增柱及范圍外500 mm中板，切割完成后及時施作該部新增柱結(jié)構(gòu)；

3)待現(xiàn)澆柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開始切割橫跨車站方向新增梁范圍中板，切割完成后及時施作該部梁結(jié)構(gòu)，并在梁下部搭設(shè)腳手架，以保證新梁體的安全；

4)垂直車站方向新增梁達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，切割平行車站方向新增梁中板，切割完成后及時施作該部新增梁結(jié)構(gòu)；

5)待所有框架梁柱均達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，切割開洞部分中板，完成開洞；

6)對中板開洞跨既有站做誘導(dǎo)縫處理。

2.5.4 車站改造過程中的施工安全應(yīng)對措施

1)對于不需要圍擋施工的作業(yè)區(qū)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行在停運(yùn)后施工及進(jìn)出材料；

2)對于需要局部圍擋施工的作業(yè)區(qū)，應(yīng)在施工圍擋范圍內(nèi)作業(yè)，并在停運(yùn)后嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)出材料；

3)增加站廳—站臺層樓扶梯的土建施工作業(yè)，應(yīng)利用車站施工的2號出入口通道作為材料進(jìn)場或廢棄物外運(yùn)通道，避免與乘客流線交叉，導(dǎo)致不安全問題發(fā)生；

4)對于站廳側(cè)墻開洞的土建施工作業(yè)，應(yīng)利用車站外擴(kuò)換乘廳的施工作業(yè)區(qū)作為材料進(jìn)場或廢棄物外運(yùn)通道，避免與乘客流線交叉，導(dǎo)致不安全問題發(fā)生；

5)每一項(xiàng)改造完成后，在投入使用之前，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工程竣工驗(yàn)收制度，避免出現(xiàn)安全事故。

2.6 改擴(kuò)建工程運(yùn)營保障措施

2.6.1 運(yùn)營風(fēng)險分析

在車站改擴(kuò)建過程中，需要對站廳、站臺公共區(qū)進(jìn)行圍擋施工，并進(jìn)出運(yùn)送工程材料及廢棄物，這是造成車站運(yùn)營風(fēng)險的主要來源；因此需要采取應(yīng)對措施，避免施工圍擋導(dǎo)致乘客無法進(jìn)出站影響乘客疏散，及材料進(jìn)場或廢棄物外運(yùn)與乘客流線交叉。

2.6.2 突發(fā)客流應(yīng)對措施

1)車站圍擋作業(yè)施工期間，車站公共區(qū)面積減小，車站的服務(wù)水平及通行能力下降，車站的施工過程可分為多個階段，每個階段之間均有明顯的界限，建議與運(yùn)營協(xié)調(diào)施工周期，避開大客流時間段施工；

2)在施工期間，對全線車站做好宣傳工作，非必要情況下，要求乘客避免在開遠(yuǎn)門站上、下車，減少車站的客流量；

3)在滿足施工作業(yè)的前提下盡量減少車站的施工圍擋范圍，避免占用乘客使用區(qū)域，及時調(diào)整可提前撤除或瘦身的圍擋；

4)在車站早晚高峰期間，增加車站運(yùn)營指揮人員，加強(qiáng)對客流的分流引導(dǎo)，避免增加樓扶梯區(qū)域的上下車客流；

5)在施工期間，對于不可避免出現(xiàn)的突發(fā)大客流，應(yīng)立即啟動限流或停站等應(yīng)急預(yù)案，并做好宣傳工作，避免產(chǎn)生不良的社會輿論。

2.6.3 緊急疏散分析

1)車站站臺層的施工圍擋區(qū)域不影響車站事故狀態(tài)下的疏散能力；

2)車站站廳層的施工圍擋區(qū)域?qū)е萝囌緲欠鎏輸?shù)量減小，但按照施工組織籌劃，每次圍擋均保證有2組樓扶梯正常使用；

3)車站3號出入口的改擴(kuò)建施工應(yīng)在車站2號出入口完工并投入使用的前提下進(jìn)行，確保車站東端有1個出入口作為乘客的疏散口；

4)在車站施工期間，車站站廳—站臺投入使用的樓扶梯數(shù)量應(yīng)與現(xiàn)狀保持一致，并提前做好自動扶梯的檢修工作，避免在改擴(kuò)建施工期間對車站的樓扶梯進(jìn)行檢修；

5)在車站改擴(kuò)建施工期間，共有3個出入口可正常使用，滿足《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》[15]要求。

綜上，1號線開遠(yuǎn)門站在車站改擴(kuò)建施工期間，可滿足乘客在事故工況下的緊急疏散要求。

2.6.4 車站站臺施工期間的運(yùn)營措施

在開遠(yuǎn)門站改擴(kuò)建施工過程中，對運(yùn)營影響最大的階段為施工站臺—站廳樓扶梯階段。該施工階段的圍擋需要占用島式站臺的側(cè)站臺。側(cè)站臺原設(shè)計寬度為《地鐵設(shè)計規(guī)范》[10]要求的最小寬度2.5 m，施工圍擋占用寬度為1.0 m，占用后可供乘客上下車區(qū)域的側(cè)站臺寬度僅為1.5 m，局部側(cè)站臺寬度的減少對乘客上下車及通行影響較大。

核實(shí)現(xiàn)狀列車編組及列車開門位置，站臺層施工圍擋影響范圍主要在站臺層?xùn)|側(cè)第2節(jié)車廂，影響范圍沿站臺層方向約19.45 m。最東端的第1節(jié)車廂基本不影響乘客上下車。

2.7 改擴(kuò)建實(shí)施管理機(jī)制分析

地鐵車站主體改擴(kuò)建工程由地鐵建設(shè)公司施工。根據(jù)運(yùn)營反饋的客流資料及線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整資料，對車站運(yùn)營情況進(jìn)行深入分析，綜合考慮運(yùn)營風(fēng)險、改造實(shí)施難度和社會穩(wěn)定等方面，在選擇合理的改造方案后，進(jìn)行改造設(shè)計及施工。這屬于地鐵項(xiàng)目自身的提升改造工程，其建設(shè)管理程序單一，建設(shè)管理模式與地鐵新線建設(shè)類似。

2.8 改擴(kuò)建投資及綜合效益分析

開遠(yuǎn)門站主體改擴(kuò)建工程投資估算如表1所示。

表1 主體改擴(kuò)建工程投資估算表Table 1 Investment estimation of rehabilitation/expansion of station main body 萬元

地鐵車站主體改擴(kuò)建工程使既有地鐵一般站升級為換乘站，成功實(shí)現(xiàn)地鐵線網(wǎng)功能在本站的調(diào)整，車站客流承載能力明顯增強(qiáng)，服務(wù)水平提高，功能也更加完善，使地鐵車站能夠更好地為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

2.9 地鐵車站主體改擴(kuò)建工程小結(jié)

地鐵車站主體改擴(kuò)建存在較大的實(shí)施難度及工程風(fēng)險，但投入與產(chǎn)出成正比。在地鐵建成后的運(yùn)營期內(nèi)，地鐵車站主體改擴(kuò)建是地鐵改擴(kuò)建工程的重要組成部分。通過對既有地鐵車站主體改擴(kuò)建工程的分析，改擴(kuò)建工程設(shè)計方案應(yīng)結(jié)合車站客流特征及周邊條件，綜合改擴(kuò)建工程的難度及投資，選擇合理的改擴(kuò)建設(shè)計方案和技術(shù)保障措施。

3 地鐵車站出入口改擴(kuò)建工程

以西安地鐵2號線一期工程南稍門站東南出入口改擴(kuò)建工程為例，研究地鐵車站出入口改擴(kuò)建工程的實(shí)施方案、風(fēng)險分析、保障措施和取得的綜合效益。

3.1 工程概況

南稍門站為西安地鐵2號線一期工程的中間站，車站主體位于碑林區(qū)長安北路與友誼東路十字(南稍門十字)南側(cè)，未跨路口布置，車站為地下雙層單柱雙跨島式站臺車站，根據(jù)功能需要，設(shè)置4個出入口及2組風(fēng)亭。車站于2011年9月建成通車。

3.2 出入口改擴(kuò)建背景分析

3.2.1 車站出入口建設(shè)方案

南稍門站地鐵建設(shè)時，車站東南出入口位于長安北路村落附近，村落內(nèi)存在大量的密集民房，拆遷難度較大，且拆遷安置補(bǔ)償?shù)钠谙夼c地鐵交付運(yùn)營的期限不匹配。為滿足地鐵運(yùn)營需求，車站東南出入口及設(shè)備區(qū)安全出口在滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[11]關(guān)于防火間距要求的情況下，暫時貼鄰道路紅線設(shè)置。南稍門站東南出入口及安全口總平面布置如圖7所示。

圖7 南稍門站東南出入口及安全口總平面布置Fig.7 Plan of southeast entrance/exit and emergency exit at Nanshaomen Station

3.2.2 車站出入口改擴(kuò)建原因分析

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，車站東南出入口相鄰的地塊經(jīng)過拆遷整合出讓并整體開發(fā)，規(guī)劃為城市商業(yè)綜合體,地鐵出入口位于商業(yè)樓前，侵占了新實(shí)施的市政道路，且獨(dú)立設(shè)置的出入口與商業(yè)建筑結(jié)合不緊密，難以帶動商業(yè)的發(fā)展，因此需要對地鐵出入口及安全口進(jìn)行改擴(kuò)建。

3.3 車站出入口改擴(kuò)建實(shí)施方案

1)拆除原設(shè)置在道路紅線一側(cè)的出入口及安全出入口，出入口通道由地下接入商業(yè)大樓地下室2層，在商業(yè)大樓地下室設(shè)置直跑樓扶梯到達(dá)地面；2)在商業(yè)大樓地下1層、地下2層設(shè)置地鐵與商業(yè)的接駁口，便于兩者之間的客流交換；3)同時改擴(kuò)建還包括車站的設(shè)備區(qū)安全出口，安全出口與大樓之間存在較長的緩沖空間，因此在原接駁口以外進(jìn)行了1次提升，接入商業(yè)大樓地下1層，通過商業(yè)大樓地下1層的封閉樓梯間到達(dá)地面層的對外出口。改擴(kuò)建后南稍門站東南出入口及安全口總平面布置如圖8所示，剖面圖如圖9所示。

圖8 改擴(kuò)建后南稍門站東南出入口及安全口總平面布置Fig.8 Plan of southeast entrance/exit and emergency exit after rehabilitation/expansion at Nanshaomen Station

圖9 改擴(kuò)建后南稍門站東南出入口剖面圖Fig.9 Profile of southeast entrance/exit after rehabilitation/expansion at Nanshaoman Station

3.4 車站出入口改擴(kuò)建工程風(fēng)險源及技術(shù)措施分析

車站出入口改擴(kuò)建工程風(fēng)險源主要來源于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆除及防水層的破壞滲漏，因此需要采取如下專項(xiàng)應(yīng)對措施。

3.4.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除及風(fēng)險防范措施

施工時以“安全第一”為首要原則，對拆除結(jié)構(gòu)部位，先搭設(shè)鋼管架支撐卸載和施工操作平臺、安全防護(hù)欄，再對結(jié)構(gòu)從上至下、分層分段分塊、優(yōu)先采用靜力拆除。做到“先防護(hù)后施工，先支撐后拆除”，確保人員安全和結(jié)構(gòu)安全。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除時，應(yīng)嚴(yán)格按照構(gòu)件受力情況，先卸除上部荷載，對梁板進(jìn)行支撐，并搭設(shè)施工操作架，再由上而下拆除。在拆除過程中，注意采取以下防范措施：1)避免將施工臨時堆放荷載加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，盡量卸除自重以外的一切荷載；2)做好作業(yè)面、臨邊洞口周圍的安全防護(hù)并做好標(biāo)識，派安全管理人員巡視；3)禁止在沒有可靠隔離防護(hù)的同一重直面上同時拆除施工，禁止高處拋物；4)施工時合理規(guī)劃現(xiàn)場，對施工區(qū)域進(jìn)行封閉式管理，并設(shè)置專人監(jiān)護(hù)，防止無關(guān)人員入內(nèi)；5)為了防止混凝土渣塊飛濺及揚(yáng)塵飄散，用彩條布封閉作業(yè)區(qū)域。

3.4.2 防水層破壞滲漏風(fēng)險及防范措施

拆除開洞范圍內(nèi)的防水材料時，注意對原有結(jié)構(gòu)側(cè)墻防水材料的保護(hù)。原結(jié)構(gòu)側(cè)墻采用自粘性防水卷材防水，為確保交接處防水不滲漏，新做換乘廳防水材料也采用自粘防水卷材，能夠和原防水材料很好地粘結(jié)。為確保此處不滲漏，需采取以下施工措施：清理原結(jié)構(gòu)表面1 m范圍基層，并涂刷聚氨酯防水涂膜，再鋪貼一層自粘防水卷材附加層。

3.4.3 土建工程成果監(jiān)測情況

通過采取系列保護(hù)措施，工程改擴(kuò)建實(shí)施期間各監(jiān)測項(xiàng)目日均變化量較小，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。監(jiān)測統(tǒng)計如表2所示。

表2 出入口改擴(kuò)建工程監(jiān)測統(tǒng)計表Table 2 Monitoring statistics of rehabilitation/expansion of station entrance/exit

3.5 出入口改擴(kuò)建工程運(yùn)營保障措施

出入口改擴(kuò)建應(yīng)保證地鐵的正常運(yùn)營，在實(shí)施過程中，應(yīng)分步驟、分區(qū)域進(jìn)行，將對地鐵的運(yùn)營干擾降到最低。在工序方面，需首先完成新建工程的施工，待新建工程的土建及安裝裝修完工后，再進(jìn)行接駁節(jié)點(diǎn)處的破除接駁施工作業(yè)。對于接駁節(jié)點(diǎn)處的圍擋施工，進(jìn)出工程材料及廢棄物是造成車站運(yùn)營風(fēng)險的主要來源，因此，施工期間需要采取以下應(yīng)對措施：1)合理確定施工圍擋的占用范圍，避免阻礙乘客進(jìn)出站及安全疏散；2)在施工作業(yè)期間，避免工程材料進(jìn)場或廢棄物外運(yùn)與乘客流線交叉。通過采取上述措施，可保障施工期間地鐵正常運(yùn)營且滿足《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》[9]安全疏散的相關(guān)要求。

3.6 出入口改擴(kuò)建實(shí)施管理機(jī)制分析

車站出入口改擴(kuò)建工程，由商業(yè)開發(fā)公司具體實(shí)施，地鐵公司協(xié)調(diào)配合，改擴(kuò)建部分需滿足雙方各自的使用功能和消防疏散需求。商業(yè)開發(fā)公司在競標(biāo)土地使用權(quán)時，地鐵出入口的改擴(kuò)建工程已納入土地使用權(quán)出讓的條件。在商業(yè)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計中，將地鐵出入口通道及安全出口通道作為設(shè)計的控制要素及組成部分，同期規(guī)劃、同期設(shè)計，重點(diǎn)設(shè)計接駁點(diǎn)，形成整體性設(shè)計方案。在商業(yè)項(xiàng)目建設(shè)施工中，首先，實(shí)施商業(yè)項(xiàng)目的主體部分；其次，實(shí)施商業(yè)與地鐵之間的接駁通道；再次，實(shí)施既有地鐵工程的結(jié)構(gòu)開口及接駁點(diǎn)。待商業(yè)與地鐵的接駁順利完成并投入使用后，拆除廢棄段落的地鐵建筑，實(shí)現(xiàn)商業(yè)項(xiàng)目與地鐵工程一體化。商業(yè)與地鐵項(xiàng)目的運(yùn)營分屬各自的運(yùn)營公司，二者以接駁開口處設(shè)置的防盜卷簾門作為各自的管理界限，并簽訂運(yùn)營管理協(xié)議，明確雙方的責(zé)任及權(quán)利，為后期運(yùn)營保障提供堅實(shí)的基礎(chǔ)。

通過分析，由商業(yè)開發(fā)公司作為管理主體牽頭負(fù)責(zé)地鐵出入口改擴(kuò)建，具有良好的可操作性，是項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵，但地鐵公司作為協(xié)助單位，需提供必要的技術(shù)支持及配合，通過雙方協(xié)作，順利推動項(xiàng)目從立項(xiàng)至投入運(yùn)營。

3.7 出入口改擴(kuò)建投資及綜合效益分析

南稍門站出入口改擴(kuò)建工程投資估算如表3所示。

表3 出入口改擴(kuò)建工程投資估算表Table 3 Investment estimation of rehabilitation/expansion of entrance/exit

經(jīng)分析，該改擴(kuò)建工程在投資較少的情況下，消除了原出入口對城市交通的阻礙，優(yōu)化了獨(dú)立小單體建筑對城市空間景觀的切割，增加了乘客乘車的便捷性，有效提升了其商業(yè)價值，取得了較好的綜合效益。

3.8 出入口改擴(kuò)建工程小結(jié)

出入口改擴(kuò)建工程是城市舊區(qū)升級改造的一部分，在地鐵建成后的運(yùn)營期內(nèi)，地鐵出入口的改擴(kuò)建具有一定的普遍性，地鐵出入口改擴(kuò)建工程從工程建設(shè)角度出發(fā)，在后續(xù)地鐵改擴(kuò)建工程中將作為主要構(gòu)成部分，具有實(shí)施難度小、投資收益率高、社會效益良好等特點(diǎn)。

4 地鐵車站風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程

以西安地鐵2號線1期工程三爻站風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程為例，研究地鐵車站風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程的實(shí)施方案、風(fēng)險分析、保障措施和取得的綜合效益。

4.1 工程概況

三爻站為西安地鐵2號線1期工程的中間站，車站主體位于雁塔區(qū)東三爻堡村附近的南繞城高速公路以南，為地下2層單柱雙跨島式站臺車站，根據(jù)功能需要，設(shè)置3個出入口及2組風(fēng)亭。車站于2011年9月建成通車。

4.2 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建背景分析

4.2.1 車站建設(shè)方案

三爻站地鐵建設(shè)時，車站南端風(fēng)亭位于長安南路東側(cè)的空地內(nèi)，該空地擬規(guī)劃建設(shè)商業(yè)建筑，但由于地塊的開發(fā)業(yè)態(tài)不穩(wěn)定，開發(fā)資金來源不充足，項(xiàng)目遲遲未動工，原計劃的風(fēng)亭結(jié)合建設(shè)方案無法實(shí)現(xiàn)。為了滿足車站運(yùn)營時的通風(fēng)要求，將車站的風(fēng)亭作為臨時建筑設(shè)置在道路紅線內(nèi)。三爻站風(fēng)亭原建設(shè)方案總平面布置如圖10所示，風(fēng)亭剖面如圖11所示。

圖10 三爻站風(fēng)亭總平面布置Fig.10 Plan of ventilation pavilion at Sanyao Station

圖11 三爻站風(fēng)亭剖面圖Fig.11 Profile of ventilation pavilion of Sanyao Station

4.2.2 改擴(kuò)建原因分析

車站風(fēng)亭設(shè)置于道路紅線內(nèi)，切斷了市政人行道的連續(xù)貫通性，人員通行極其不便，阻擋了交通視線，存在一定的安全隱患；風(fēng)亭采用活動板房結(jié)構(gòu)，為高風(fēng)亭，體量較大，給城市景觀帶來不利影響。因此，為解決上述諸多問題，風(fēng)亭的改造實(shí)施刻不容緩。

4.3 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建實(shí)施方案

風(fēng)亭東側(cè)地塊開發(fā)項(xiàng)目的穩(wěn)定是風(fēng)亭改擴(kuò)建實(shí)施的契機(jī)，與商業(yè)結(jié)合修建無疑是風(fēng)亭改擴(kuò)建的最佳方案。具體實(shí)施方案：將原有地下風(fēng)道向東延伸接入東側(cè)商業(yè)大樓地下2層，風(fēng)道通過地下室向上聯(lián)通至地面1層，由地面1層外墻設(shè)置側(cè)向百葉窗與室外大氣相連通，滿足地鐵運(yùn)營功能和《民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》[13]的需求。通過對建筑外立面整體效果的處理，使地鐵風(fēng)亭與商業(yè)建筑形成整體，達(dá)到適用、美觀的效果。改擴(kuò)建后的三爻站風(fēng)亭總平面布置如圖12所示，剖面如圖13所示。

圖12 改擴(kuò)建后三爻站風(fēng)亭總平面布置Fig.12 Plan of ventilation pavilion at Sanyao Station after rehabilitation/expansion

圖13 改擴(kuò)建后三爻站風(fēng)亭剖面Fig.13 Profile of ventilation pavilion at Sanyao Station after rehabilitation/expansion

4.4 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程風(fēng)險源及技術(shù)措施分析

地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)改造工程風(fēng)險源主要為新建商業(yè)建筑施工時基坑開挖施工影響地鐵風(fēng)道結(jié)構(gòu)安全及結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除。

4.4.1 基坑開挖對地鐵風(fēng)道結(jié)構(gòu)安全的影響及防范措施

鄰近商業(yè)建筑設(shè)有2層地下室，地下室基坑開挖深度10.2 m，基坑與地鐵風(fēng)亭結(jié)構(gòu)凈間距3.5 m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用樁+錨索的形式，商業(yè)建筑地下室基坑施工過程中對周邊地層產(chǎn)生擾動，改變土層受力狀態(tài)。因此，商業(yè)建筑地下室施工時產(chǎn)生的地面不均勻沉降，易導(dǎo)致地鐵結(jié)構(gòu)傾斜。具體安全防范措施如下：

1)施工過程中加強(qiáng)對構(gòu)筑物的監(jiān)測；

2)制定系統(tǒng)、周詳?shù)膽?yīng)急預(yù)案，施工前準(zhǔn)備一定數(shù)量的應(yīng)急材料，做好搶險加固準(zhǔn)備工作；

3)施工過程中做好監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集、整理與分析，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計或施工參數(shù)，做到信息化設(shè)計與施工。

4.4.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除風(fēng)險及防范措施

在車站風(fēng)亭改造施工中，需要在既有結(jié)構(gòu)側(cè)墻開洞，拆除既有墻體或梁、柱。拆除結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)發(fā)生改變。因此，結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除前的設(shè)計驗(yàn)算及施工中的結(jié)構(gòu)安全是主要風(fēng)險源。針對上述風(fēng)險，采用多種不同的結(jié)構(gòu)計算軟件對結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)多重分析。結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除及防范措施同3.4.1節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆除及風(fēng)險防范措施。

4.4.3 土建工程成果監(jiān)測情況

通過采取系列保護(hù)措施，工程改擴(kuò)建實(shí)施期間各監(jiān)測項(xiàng)目日均變化量較小，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。監(jiān)測統(tǒng)計如表4所示。

表4 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程監(jiān)測統(tǒng)計表Table 4 Monitoring statistics of rehabilitation/expansion of ventilation gallery/pavilion

既有結(jié)構(gòu)開洞頂部豎向位移量較小，最大沉降量為6.55 mm，屬于安全控制范圍，如表5所示。

表5 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程結(jié)構(gòu)豎向位移統(tǒng)計表Table 5 Statistics of vertical displacement of rehabilitation/expansion of ventilation gallery/pavilion

4.5 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程運(yùn)營保障措施

地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建應(yīng)保證地鐵正常運(yùn)營，避免遮擋風(fēng)口，保證地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)進(jìn)出風(fēng)順暢，施工作業(yè)區(qū)應(yīng)減少揚(yáng)塵污染地鐵的進(jìn)風(fēng)井。改擴(kuò)建工程應(yīng)分步驟、分區(qū)域進(jìn)行施工，將地鐵的運(yùn)營干擾降到最低。在工序方面,需首先完成新建工程的施工，待新建工程的土建及安裝裝修完工后，再進(jìn)行接口節(jié)點(diǎn)處的破除接駁施工。對施工區(qū)應(yīng)進(jìn)行全封閉施工作業(yè)，對施工區(qū)與通風(fēng)道之間進(jìn)行有效隔離，保證地鐵運(yùn)營期間的通風(fēng)效果及空氣質(zhì)量，圍擋作業(yè)區(qū)域不應(yīng)過多地侵占地鐵風(fēng)井及風(fēng)道的有效通風(fēng)面積，確保風(fēng)道及風(fēng)井內(nèi)的風(fēng)速處于合理范圍值。

4.6 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建實(shí)施管理機(jī)制分析

地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)接入新建商業(yè)開發(fā)建筑的改擴(kuò)建方案與出入口改擴(kuò)建方案基本相同，兩者在控制規(guī)劃階段、設(shè)計方案配合階段和實(shí)施階段的管理機(jī)制基本一致，詳見本文3.6節(jié)。

4.7 風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建投資及綜合效益分析

三爻站風(fēng)亭改擴(kuò)建工程投資估算如表6所示。

表6 三爻站風(fēng)亭改擴(kuò)建工程投資估算表Table 6 Investment estimation of rehabilitation/expansion for ventilation pavilion at Sanyao Station

經(jīng)分析，地鐵風(fēng)亭改擴(kuò)建工程投資較少，消除了既有風(fēng)亭對交通安全產(chǎn)生的隱患，將風(fēng)亭與商業(yè)建筑合建改善了周邊的城市環(huán)境，有效提升了商業(yè)價值。

4.8 地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程小結(jié)

地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程是城市舊區(qū)升級改造的一部分，具有一定的普遍性，地鐵風(fēng)道(風(fēng)亭)改擴(kuò)建工程從建設(shè)角度出發(fā)，在后續(xù)地鐵改擴(kuò)建工程中將作為主要構(gòu)成部分，具有提升城市衛(wèi)生環(huán)境、社會效益好等特點(diǎn)。

5 地鐵車站冷卻塔改擴(kuò)建工程

以西安地鐵1號線通化門站冷卻塔的改擴(kuò)建工程為例，研究地鐵車站冷卻塔改擴(kuò)建工程的實(shí)施方案、風(fēng)險分析、保障措施和取得的綜合效益。

5.1 工程概況

通化門站是西安地鐵1號線和3號線的換乘站，兩站主體位于新城區(qū)金花北路與長樂西路十字交叉口。1號線東西向設(shè)置在路口西側(cè)，3號線南北向跨路口；1號線車站為地下3層雙柱三跨島式站臺車站，根據(jù)功能需要,車站設(shè)置5個出入口及3組風(fēng)亭。車站于2013年9月建成通車。

5.2 冷卻塔改擴(kuò)建背景分析

5.2.1 車站建設(shè)方案

通化門站建設(shè)時，車站西端風(fēng)亭位于長樂西路南側(cè)的商業(yè)用地范圍內(nèi)。由于商業(yè)用地內(nèi)的地下消防水池?zé)o法改移，車站風(fēng)亭退出地塊建設(shè)在道路紅線內(nèi)，采用高風(fēng)亭方案，并在風(fēng)亭屋面設(shè)置冷卻塔，風(fēng)亭地面建筑整體位于商業(yè)建筑大樓前。該方案高風(fēng)亭總長度為28.7 m，寬度為8.6 m，風(fēng)亭高度為6.1 m，外加冷卻塔總高度為10.2 m。通化門站風(fēng)亭及冷卻塔總平面布置圖和立面圖如圖14和圖15所示。

圖14 通化門站風(fēng)亭及冷卻塔總平面布置圖Fig.14 Plan of ventilation pavilion and cooling tower at Tonghuamen Station

圖15 通化門站風(fēng)亭及冷卻塔立面圖Fig.15 Profile of ventilation pavilion and cooling tower at Tonghuamen Station

5.2.2 改擴(kuò)建原因分析

車站冷卻塔設(shè)置于臨街的風(fēng)亭頂部，建筑體量大，影響了城市景觀，降低了城市品質(zhì)。冷卻塔位于道路紅線內(nèi)，擠占了市政人行道的寬度，影響人員順暢通行；冷卻塔運(yùn)行時產(chǎn)生的轟鳴聲和飄雨現(xiàn)象，極大地影響了周邊商業(yè)氛圍。為解決上述矛盾，提出該冷卻塔的改擴(kuò)建方案。

5.3 冷卻塔改擴(kuò)建實(shí)施方案

通過對站址環(huán)境的調(diào)研，將冷卻塔布置在車站東端路口西南象限的1處市政綠化用地。冷卻塔設(shè)計為半下沉式，僅高出地面1.5 m，周邊采用綠化遮擋，可取得良好的視覺效果。拆除車站西端的高風(fēng)亭改造為低風(fēng)亭，減少了對城市景觀和城市交通的影響。改擴(kuò)建后的通化門站下沉冷卻塔剖面圖如圖16所示。

圖16 改擴(kuò)建后通化門站下沉冷卻塔剖面圖Fig.16 Profile of sunken cooling tower at Tonghuamen Station after rehabilitation/expansion

5.4 冷卻塔改擴(kuò)建工程風(fēng)險源及技術(shù)措施分析

地鐵冷卻塔改擴(kuò)建工程主要涉及設(shè)備改造，因此改擴(kuò)建工程的風(fēng)險較小。

5.5 冷卻塔改擴(kuò)建工程運(yùn)營保障措施

地鐵冷卻塔改擴(kuò)建應(yīng)保證地鐵正常運(yùn)營，由于地鐵冷卻塔為夏季空調(diào)運(yùn)行提供冷源，因此不宜在夏季進(jìn)行冷卻塔改造，可選擇在深秋至初冬季節(jié)，地鐵冷卻塔停止運(yùn)行的時間段。在新建的下沉式冷卻塔基礎(chǔ)及冷卻塔地下管溝施工完成后，將原有冷卻塔拆除運(yùn)送至新的冷卻塔放置點(diǎn)，重新安裝調(diào)試后即可投入運(yùn)營，整個改擴(kuò)建周期均在非空調(diào)運(yùn)行期，不影響地鐵運(yùn)營。

5.6 冷卻塔改擴(kuò)建實(shí)施管理機(jī)制分析

地鐵冷卻塔的改擴(kuò)建工程由地鐵公司負(fù)責(zé)實(shí)施，在對外協(xié)調(diào)確定冷卻塔的選址后，進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計及施工，該改擴(kuò)建工程屬于地鐵項(xiàng)目自身的提升改造工程，其建設(shè)管理程序單一，易于實(shí)施。

5.7 冷卻塔改擴(kuò)建投資及綜合效益分析

通化門站冷卻塔改擴(kuò)建工程投資估算如表7所示。

表7 通化門站冷卻塔改擴(kuò)建工程投資估算表Table 7 Investment estimation of rehabilitation/expansion for cooling tower at Tonghuamen Station

經(jīng)分析，本改擴(kuò)建工程減少了對城市交通的影響，解決了冷卻塔產(chǎn)生的噪聲和景觀問題，優(yōu)化了城市外立面景觀，提升了商業(yè)氛圍，工程投資較少，社會綜合效益較好。

5.8 地鐵冷卻塔改擴(kuò)建工程小結(jié)

地鐵冷卻塔改擴(kuò)建是城市舊區(qū)升級改造的一部分。在地鐵建成后的運(yùn)營期內(nèi)，地鐵冷卻塔的改擴(kuò)建具有一定的普遍性。冷卻塔的選址應(yīng)經(jīng)過充分的論證，處理好聲環(huán)境、物理環(huán)境，并進(jìn)行一定的遮擋隱蔽。地鐵冷卻塔改造工程在后續(xù)地鐵改擴(kuò)建工程中將作為主要構(gòu)成部分，具有社會效益好,能較大程度提升城市衛(wèi)生環(huán)境等特點(diǎn)。

6 結(jié)論與建議

為提升地鐵運(yùn)營服務(wù)水平或改善周邊環(huán)境，對地鐵進(jìn)行改擴(kuò)建的方式方法靈活多樣。應(yīng)理清思路，緊抓主要矛盾，針對要解決的問題系統(tǒng)全面思考，通過多角度比選提出最佳改擴(kuò)建方案，結(jié)論與建議如下：

1)實(shí)施前應(yīng)充分論證，將不利影響、實(shí)施風(fēng)險、工程投資降到最低。

2)拆改既有車站結(jié)構(gòu)存在較大的工程風(fēng)險，需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)計算及驗(yàn)算，避免出現(xiàn)工程事故。

3)在乘客密集的公共區(qū)域施工作業(yè)存在運(yùn)營風(fēng)險，需加強(qiáng)運(yùn)營管理力度及措施，制定專項(xiàng)緊急保障方案，避免發(fā)生運(yùn)營事故。

4)應(yīng)綜合分析改擴(kuò)建方案的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，經(jīng)充分論證后實(shí)施，爭取以最小的投入獲得最大的收益。

5)通過運(yùn)營地鐵幾種常見的土建相關(guān)的改擴(kuò)建實(shí)施方案的理論分析及總結(jié)，形成較為基礎(chǔ)的理論，為后續(xù)的研究及探索奠定了基礎(chǔ)，總結(jié)的工程實(shí)例經(jīng)驗(yàn)對提升改擴(kuò)建工程設(shè)計者的思路有一定的參考價值。

6)現(xiàn)今缺少針對改擴(kuò)建工程的施工及設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，缺乏系統(tǒng)化的管理程序及機(jī)制。隨著地鐵時代的發(fā)展，建議廣大地鐵建設(shè)者繼續(xù)追求與探索，盡早形成地鐵改擴(kuò)建工程完善的建設(shè)程序、合理的管理機(jī)制，并將先進(jìn)的建筑科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到運(yùn)營地鐵改擴(kuò)建工程領(lǐng)域，為運(yùn)營地鐵的改擴(kuò)建工程技術(shù)方案提供全面、準(zhǔn)確的依據(jù)。