李衛(wèi)超

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 天津 300308)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，各城市的地鐵建設(shè)力度越來越大，線網(wǎng)規(guī)劃越來越密，地鐵車站形式越來越多，例如： 各種形式的換乘車站、多條線網(wǎng)集合于一體的大型換乘車站以及集高鐵、城際軌道、城市軌道(地鐵)、公交、出租車等多種交通方式于一體的綜合交通樞紐站[1-2]。

一般情況下，地下車站按照層數(shù)可分為2種類型： 1)地下1層車站，即站廳和站臺(tái)均位于同層，乘客進(jìn)出站及乘車均在地下1層完成。2)地下2層或多層車站，即站廳層設(shè)置在地下1層，站臺(tái)層設(shè)置在地下2層或更深層，乘客先到地下1層再到地下2層完成乘車，這種形式的車站最常見[3]。地下2層及多層車站有1個(gè)共同特點(diǎn)，即乘客均自上而下先到地下1層，進(jìn)入站廳層付費(fèi)區(qū)后，再由樓扶梯下到站臺(tái)層乘車。

還有一種倒廳形式的車站，由于特殊的原因及苛刻的控制因素，不得不將站臺(tái)層設(shè)置在地下1層，而站廳層設(shè)置在地下2層，乘客均需先下至地下2層(站廳層)進(jìn)入付費(fèi)區(qū)，再通過樓扶梯向上走，進(jìn)入地下1層(站臺(tái)層)乘車。這種形式的車站乘客進(jìn)出站的行為均與正常車站不同，甚至相反。同樣的，倒廳車站在設(shè)計(jì)時(shí)的思路、車站內(nèi)部的布置形式、防火分區(qū)劃分和車站的消防疏散等方面均有其不同的特點(diǎn)。

目前關(guān)于倒廳地鐵車站的研究非常少，尤其是集高鐵、城際及多條地鐵線網(wǎng)于一體的綜合交通樞紐倒廳地鐵車站的研究更少[4-12]。

本文以一個(gè)典型的倒廳地鐵車站——西安地鐵北客站(北廣場(chǎng))為設(shè)計(jì)實(shí)例，分析總結(jié)倒廳地鐵車站的設(shè)計(jì)思路、內(nèi)部布置以及消防疏散設(shè)計(jì)，以期為類似倒廳地鐵車站的設(shè)計(jì)帶來一些啟示和參考。

1 工程概況及控制因素

地鐵車站在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮站址周邊地形、地貌和地質(zhì)條件，盡量避開不良地質(zhì)地段和重要的既有建(構(gòu))筑物，以利于工程實(shí)施和降低工程造價(jià)[13]。在研究清楚車站周邊控制邊界條件后，應(yīng)梳理出控制因素里的重難點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)時(shí)著重解決這些重難點(diǎn)問題。

1.1 工程概況

西安地鐵北客站(北廣場(chǎng))位于西安高鐵北客站北廣場(chǎng)下，是城際鐵路機(jī)場(chǎng)線與西安地鐵4號(hào)線同期設(shè)計(jì)、同期施工的換乘站，為一島兩側(cè)平行換乘的車站，同時(shí)也與既有高鐵北客站及西安地鐵2號(hào)線通道換乘。車站周邊環(huán)境如圖1所示。

圖1 車站周邊環(huán)境

車站結(jié)合高鐵北客站及地鐵2號(hào)線前期預(yù)留的換乘條件，以北廣場(chǎng)地下商業(yè)開發(fā)、各市政交通節(jié)點(diǎn)換乘為輔，集中解決了本地區(qū)各個(gè)交通線路之間的換乘問題。車站周邊規(guī)劃如圖2所示。車站處于明光路、尚新路、尚賢路、尚苑路4條路所包圍的規(guī)劃樞紐中心地帶，目前4條規(guī)劃路已實(shí)施，地鐵2號(hào)線、高鐵北客站已建成通車運(yùn)營(yíng)。

圖2 車站周邊規(guī)劃

北客站南北兩側(cè)規(guī)劃有廣場(chǎng)、地下出租車站、地下公交站、長(zhǎng)途客運(yùn)站及配套商業(yè)，目前南廣場(chǎng)已建成并運(yùn)營(yíng)。北廣場(chǎng)現(xiàn)為空地，規(guī)劃屬性為廣場(chǎng)、交通和商業(yè)金融用地，以高鐵進(jìn)站大廳標(biāo)高層作為規(guī)劃廣場(chǎng)地面標(biāo)高±0.0，廣場(chǎng)下方規(guī)劃有2層，地下1層為公交樞紐、出租特勤、有軌電車及長(zhǎng)途客運(yùn)站，地下2層規(guī)劃為商業(yè)開發(fā)。北廣場(chǎng)規(guī)劃方案暫未實(shí)施。

北客站北廣場(chǎng)將建設(shè)成為集地鐵、高鐵、機(jī)場(chǎng)線、公交、長(zhǎng)途客運(yùn)、出租、社會(huì)車輛、有軌電車等多方式于一體，以地鐵和高鐵為主導(dǎo)的立體化綜合樞紐。綜合交通樞紐建成后，西安北客站區(qū)域?qū)⒊蔀榧煌?、商貿(mào)、會(huì)展、休閑、娛樂、生態(tài)、居住于一體的“龍之夢(mèng)新城”，是現(xiàn)代綜合客運(yùn)樞紐、城市形象門戶、文化展示之窗。

西安地鐵4號(hào)線及機(jī)場(chǎng)線均采用B型車，6輛編組，站臺(tái)長(zhǎng)度為120 m。4號(hào)線遠(yuǎn)期下行上車客流為8 057人次/h，換乘客流為2 301人次/h；機(jī)場(chǎng)線遠(yuǎn)期上行下車設(shè)計(jì)客流為18 000人次/h，遠(yuǎn)期下行上車設(shè)計(jì)客流為17 579人次/h。

1.2 控制因素

綜合分析車站的周邊環(huán)境及邊界條件等車站控制因素，梳理出本站的控制因素主要有3個(gè)方面： 車站遠(yuǎn)期控制客流、工程邊界條件、各線間的換乘關(guān)系。其中，各線間的相對(duì)位置關(guān)系如圖3所示。有關(guān)各控制因素的分析如下：

1)本站在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮綜合交通樞紐的換乘關(guān)系，即解決好城際鐵路機(jī)場(chǎng)線、西安地鐵4號(hào)線、西安地鐵2號(hào)線、高鐵北客站以及周邊規(guī)劃的公交、出租、長(zhǎng)途客運(yùn)及有軌電車等市政設(shè)施之間的換乘關(guān)系。

2)在選擇車站站位及車站形式時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮本站工程邊界條件，即站前區(qū)間與2號(hào)線出入段線間的關(guān)系，地鐵4號(hào)線正線與4號(hào)線出入段線間的關(guān)系，4號(hào)線正線下穿西寶高鐵涵洞以及機(jī)場(chǎng)線下穿漕運(yùn)明渠時(shí)的影響等。

3)應(yīng)綜合分析地鐵4號(hào)線、機(jī)場(chǎng)線、地鐵2號(hào)線及高鐵等各方面的客流特征，從而統(tǒng)籌考慮車站的換乘形式。

4)由于北客站北廣場(chǎng)規(guī)劃尚未實(shí)現(xiàn)，因此在選擇車站形式時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮車站埋深及出地面建筑形式對(duì)北廣場(chǎng)遠(yuǎn)期規(guī)劃的影響。

5)車站形式還受到既有地鐵2號(hào)線出入段線標(biāo)高、既有高鐵北客站標(biāo)高、現(xiàn)狀地面標(biāo)高以及規(guī)劃北廣場(chǎng)標(biāo)高等影響。

圖3 各線間的相對(duì)位置關(guān)系

2 設(shè)計(jì)思路與車站方案

2.1 設(shè)計(jì)思路及方案比選

對(duì)于換乘車站來說，車站的研究重點(diǎn)是換乘形式的選擇，即換乘點(diǎn)的分布和換乘方式的可行性，這一點(diǎn)取決于線路的走向和相互交織形式[14]?？傮w而言，任何換乘形式都是為換乘功能服務(wù)的，最終目的是達(dá)到合理布局空間、高效組織客流。

根據(jù)以上對(duì)車站邊界條件及控制因素的分析與總結(jié)可知： 1)本站重點(diǎn)換乘的2條線為機(jī)場(chǎng)線和4號(hào)線，經(jīng)過分析后選擇一島兩側(cè)同臺(tái)平行換乘的形式； 2)次要換乘點(diǎn)為高鐵北客站及地鐵2號(hào)線，可考慮采用換乘通道的形式來解決與既有交通的換乘； 3)在考慮與規(guī)劃公交、長(zhǎng)途及有軌電車的換乘點(diǎn)時(shí)，可采用預(yù)留遠(yuǎn)期換乘通道及預(yù)留接口的形式。

由于本站區(qū)間跨越既有2號(hào)線出入段線，2號(hào)線出入段線為地下1層埋深，因此本工程區(qū)間可采用上跨既有線(如圖4所示)或者下穿既有線(如圖5所示)的形式來通過。經(jīng)過分析比較可知，若采用暗挖下穿2號(hào)線出入段線的形式，則車站應(yīng)設(shè)計(jì)為地下4層一島兩側(cè)的形式，車站及前后區(qū)間明挖部分規(guī)模大，造價(jià)高；基坑底部位于砂層，埋深約為27 m，基坑深度及寬度均較大，暗挖風(fēng)險(xiǎn)較大，降水對(duì)周邊既有建筑物的影響大，工程實(shí)施難度非常大。

圖4 車站上跨2號(hào)線區(qū)間示意圖

圖5 車站下穿2號(hào)線區(qū)間示意圖

最終，經(jīng)過綜合比選，站前區(qū)間采用上跨2號(hào)線的形式，且為了減小車站對(duì)地面廣場(chǎng)景觀的影響，將車站設(shè)計(jì)為站臺(tái)在地下1層、站廳在地下2層、一島兩側(cè)倒廳的形式。

2.2 車站方案

作為綜合交通樞紐中心，車站設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮滿足自身功能的需要之外，還需要考慮城際鐵路機(jī)場(chǎng)線、西安地鐵4號(hào)線、西安地鐵2號(hào)線、高鐵北客站以及周邊規(guī)劃的公交、出租、長(zhǎng)途客運(yùn)及有軌電車等市政設(shè)施之間的換乘關(guān)系。綜合各方面的因素，且為了滿足北廣場(chǎng)規(guī)劃要求，將車站設(shè)置為一島兩側(cè)站臺(tái)、明挖地下2層倒廳的形式。車站總平面圖如圖6所示。機(jī)場(chǎng)線設(shè)置在北側(cè)，4號(hào)線設(shè)置在南側(cè)，中間共用18 m島式站臺(tái)，高架匝道所包圍的站前部分區(qū)間、站后區(qū)間均采用明挖法施工。車站外包總長(zhǎng)286 m，外包寬度為115 m，總建筑面積60 242 m2，與地鐵2號(hào)線采用通道的方式進(jìn)行換乘。

車站頂部為規(guī)劃的架空廣場(chǎng)，比周邊地面高出5 m左右，車站的風(fēng)亭及出入口均頂出設(shè)置在廣場(chǎng)上，造型滿足后期廣場(chǎng)規(guī)劃要求[15]。

根據(jù)規(guī)劃，遠(yuǎn)期樞紐工程建成后，北客站作為交通紐帶，將承擔(dān)大量客流輸送任務(wù)。大客流必然帶動(dòng)周邊的商業(yè)開發(fā)，提升商業(yè)價(jià)值。因此，車站地下1層、2層在設(shè)計(jì)時(shí)需要與城市規(guī)劃更好地銜接，預(yù)留接口要具有更靈活、施工更方便、接駁更簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

本站設(shè)置為地下2層倒廳形式，地下1層為站臺(tái)層，地下2層為站廳層。結(jié)合客流資料進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，站臺(tái)層平面圖如圖7所示。地下1層南側(cè)4號(hào)線側(cè)站臺(tái)寬8 m，中間共用島式站臺(tái)寬18 m，北側(cè)機(jī)場(chǎng)線站臺(tái)寬8 m。由于4號(hào)線和機(jī)場(chǎng)線屬于不同的業(yè)主，因此在設(shè)計(jì)時(shí)盡量將各系統(tǒng)及設(shè)備管理用房分開設(shè)置。

圖6 車站總平面圖

圖7 站臺(tái)層平面圖

地下2層為站廳層，站廳層公共區(qū)面積為9 996 m2，分為付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)。非付費(fèi)區(qū)面積為6 839 m2，付費(fèi)區(qū)面積為3 157 m2，換乘通道面積為1 962 m2。站廳層平面圖如圖8所示。左右兩端的設(shè)備管理用房和站臺(tái)層類似也分開設(shè)置。

圖8 站廳層平面圖

車站橫剖面如圖9所示。站前區(qū)間從2號(hào)線出入段線上跨后，車站結(jié)構(gòu)頂板覆土較小，設(shè)置為500 mm，因此本站不考慮人防工程。根據(jù)規(guī)劃要求，地下2層規(guī)劃有大面積商業(yè)開發(fā)，地下2層商業(yè)客流較密集，人流量大，車站商業(yè)開發(fā)如能有效地與周邊商業(yè)結(jié)合、融合為一體，則更能提升商業(yè)價(jià)值。因此，將車站北端地下1層、地下2層備用間整合，作為商業(yè)開發(fā)空間，更具有合理性。

圖9 車站橫剖面圖

3 防火分區(qū)劃分及消防疏散設(shè)計(jì)

3.1 防火分區(qū)劃分

由于本站為非標(biāo)準(zhǔn)的倒廳車站，根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，將車站劃分為22個(gè)防火分區(qū)。站臺(tái)層和站廳層防火分區(qū)劃分如圖10所示。其中，站臺(tái)層(地下1層)、站廳層(地下2層)公共區(qū)劃分為第1防火分區(qū)，面積19 791 m2；地下2層左端換乘通道劃分為第2防火分區(qū)，面積為1 420 m2；機(jī)場(chǎng)線站廳、中間島式站臺(tái)及4號(hào)線站廳左右兩端均各自按照規(guī)范要求劃分防火分區(qū)。每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)均設(shè)置相應(yīng)的疏散口以滿足規(guī)范的要求。

(a) 站臺(tái)層防火分區(qū)劃分

(b) 站廳層防火分區(qū)劃分

站廳層(地下2層)左右兩端均先分隔出機(jī)場(chǎng)線與4號(hào)線獨(dú)立區(qū)域，在各自獨(dú)立的區(qū)域內(nèi)按照功能、區(qū)域及面積要求分別劃分防火分區(qū)，并且滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

車站的站廳層和站臺(tái)層公共區(qū)劃分為第1防火分區(qū)，面積19 791 m2。GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確要求，在車站站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)保證站廳到站臺(tái)的樓扶梯口處具有能夠有效阻止煙氣向上蔓延的氣流，且向下氣流速度不應(yīng)小于1.5 m/s。本站為倒廳車站，當(dāng)站廳發(fā)生火災(zāi)時(shí)，同樣應(yīng)保證樓扶梯口處具有1.5 m/s的風(fēng)速[4]。因此，在連接站廳與站臺(tái)的樓扶梯、電梯的站廳層位置采取設(shè)置防火墻、防火卷簾或防火玻璃等防火分隔措施，以將站廳、站臺(tái)劃分為不同的防火分隔區(qū)域。這樣做的目的是通過將站廳、站臺(tái)劃分為不同的防火隔間，用另一種方式實(shí)現(xiàn)站廳相對(duì)站臺(tái)為準(zhǔn)安全區(qū)的規(guī)范要求。

在站臺(tái)層防火分隔區(qū)域內(nèi)，機(jī)場(chǎng)線和4號(hào)線軌行區(qū)兩線間分別設(shè)置1道防火隔墻(耐火時(shí)間不小于3 h)，且延伸至有效站臺(tái)外10 m范圍。站臺(tái)層形成3個(gè)防火分隔區(qū)域，即機(jī)場(chǎng)線站臺(tái)公共區(qū)域(4 334 m2)、中間島式站臺(tái)公共區(qū)域(1 902 m2)、4號(hào)線站臺(tái)公共區(qū)區(qū)域(3 818 m2)。

由于本站兩線共用的站廳層公共區(qū)面積為9 996 m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》28.2.2條中對(duì)換乘地鐵車站站廳層公共區(qū)面積不能大于5 000 m2的限值。在初步設(shè)計(jì)專家評(píng)審時(shí)，根據(jù)專家建議，并經(jīng)過“北客站消防設(shè)計(jì)專項(xiàng)專家評(píng)審會(huì)”及本地區(qū)消防部門認(rèn)可，車站參考北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB 11/995—2013《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》24.2.26條中的規(guī)定，采取了以下措施： 在站廳層防火分隔區(qū)域內(nèi)，在機(jī)場(chǎng)線和4號(hào)線公共區(qū)中間設(shè)置1道防火卷簾，將公共區(qū)分成機(jī)場(chǎng)線和4號(hào)線2個(gè)防火分隔區(qū)域，機(jī)場(chǎng)線公共區(qū)防火分隔區(qū)域面積為4 882 m2，4號(hào)線公共區(qū)防火分隔區(qū)域面積為4 885 m2。

3.2 消防疏散設(shè)計(jì)

對(duì)于站廳層設(shè)置于站臺(tái)層之上的正常標(biāo)準(zhǔn)車站，當(dāng)站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，站臺(tái)層的人員向上層站廳層方向疏散；當(dāng)站廳層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，站廳層的人員向地面疏散，站臺(tái)層滯留的乘客通過列車向下一站疏散。

對(duì)于站廳層設(shè)置于站臺(tái)層之下的倒廳車站，當(dāng)站廳層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，站廳層乘客直接向地面疏散，此時(shí)應(yīng)落下設(shè)置于站廳層通往站臺(tái)層所有樓扶梯口處的防火卷簾，滯留在站臺(tái)層的乘客乘列車向下一站疏散； 當(dāng)站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，正常情況下，站臺(tái)層的乘客應(yīng)經(jīng)過下層站廳層再向地面疏散。站廳層疏散設(shè)計(jì)示意如圖11所示。

圖11 站廳層疏散設(shè)計(jì)示意圖

本站與正常標(biāo)準(zhǔn)車站不同，標(biāo)準(zhǔn)車站的疏散是從最底層的站臺(tái)層向上疏散，到了站廳層之后通過出入口通道疏散至地面；而倒廳車站站臺(tái)層在最頂層，站廳層在最底層，若按正常要求，則緊急情況下站臺(tái)層的人員需通過樓扶梯先向下疏散至站廳層，然后再通過出入口通道向上疏散至室外地面，與人正常的思維和行為正好相反。

為了避免這種非正常的疏散行為導(dǎo)致緊急情況下的混亂，本站在地下1層的3個(gè)站臺(tái)分別設(shè)置了2組樓扶梯，可向上疏散至地面，如圖12所示。在設(shè)置樓扶梯時(shí)，重點(diǎn)考慮了站臺(tái)層任意一點(diǎn)到樓扶梯口的疏散距離不大于50 m的規(guī)范要求，并且樓扶梯的疏散能力滿足規(guī)范要求的疏散時(shí)間(6 min)。當(dāng)站廳公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，關(guān)閉站廳至站臺(tái)間樓扶梯處的防火卷簾，利用現(xiàn)場(chǎng)疏散指示燈及運(yùn)營(yíng)人員的疏導(dǎo)，引導(dǎo)乘客從兩側(cè)出入口直出地面。

圖12 站臺(tái)層疏散口設(shè)置

對(duì)于站廳層，在緊急情況下也可單獨(dú)通過6組樓扶梯向上疏散至地面，保證了站臺(tái)、站廳在消防疏散時(shí)的獨(dú)立，避免了非正常疏散行為帶來的各種混亂。站廳層疏散口設(shè)置如圖13所示。

圖13 站廳層疏散口設(shè)置

4 倒廳車站的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件

通過以上實(shí)例可以看出，倒廳地鐵車站的優(yōu)缺點(diǎn)還是比較明顯的。其符合實(shí)際工程中車站周邊控制因素的要求，可以滿足規(guī)劃的需要，實(shí)現(xiàn)地鐵的基本功能。但是在運(yùn)營(yíng)過程中卻增加了乘客的不便，增加了消防疏散時(shí)的困難。在乘客使用過程中總是有一定的慣性思維，當(dāng)遇到一個(gè)與其他車站乘車過程及逃生路徑不同甚至截然相反的車站時(shí)，乘客難免會(huì)陷入迷茫，給正常運(yùn)營(yíng)時(shí)的客流引導(dǎo)及緊急疏散時(shí)的救援逃生帶來不便。因此，在工程實(shí)際中，除非遇到難以解決的周邊環(huán)境控制因素，正常情況下還是要盡量避免選擇倒廳地鐵車站形式。

5 結(jié)論與建議

對(duì)于具有較大客流量且多個(gè)平行站臺(tái)的綜合交通樞紐倒廳地鐵車站，國(guó)內(nèi)少有案例。本文通過對(duì)西安北客站(北廣場(chǎng))倒廳設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行分析，提出了以下結(jié)論及建議：

1)倒廳地鐵車站與正常標(biāo)準(zhǔn)車站在設(shè)計(jì)時(shí)的思路有相同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)，有的甚至是相反的。在建筑方案選擇時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)車站形式，迫不得已選擇倒廳形式時(shí)應(yīng)優(yōu)先保證車站的功能，滿足乘客的需求。

2)在設(shè)計(jì)時(shí)除了應(yīng)滿足車站周邊獨(dú)特的控制因素條件之外，還應(yīng)重點(diǎn)根據(jù)周圍環(huán)境來盡量解決倒廳地鐵車站在緊急疏散方面的短板，將非正常疏散方式優(yōu)化為正常疏散方式。

3)建議在地鐵車站設(shè)計(jì)時(shí)，不管是標(biāo)準(zhǔn)車站、換乘車站，還是綜合交通樞紐車站，尤其是倒廳地鐵車站，在設(shè)計(jì)時(shí)均要將消防放在首位，解決了這個(gè)問題，其他問題也會(huì)迎刃而解。