魏成邦

[海峽（福建）交通工程設(shè)計(jì)有限公司，福建 福州 350000]

0 引言

地鐵建設(shè)整體不僅建設(shè)工期和使用年限長(zhǎng)而且造價(jià)高，尤其地下站是地鐵投資增加的重災(zāi)區(qū)。因此在保證車站整體工程質(zhì)量、貼合運(yùn)營(yíng)管理需求和服務(wù)乘客水平不降低的前提條件下，地鐵設(shè)計(jì)需要考慮如何在既有的模塊化設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高車站的經(jīng)濟(jì)性。以角江路站為例，通過(guò)對(duì)該車站從站位的選擇到站內(nèi)設(shè)備區(qū)布置的優(yōu)化，系統(tǒng)性地進(jìn)行建筑方案剖析，揭露提高車站經(jīng)濟(jì)性的若干優(yōu)化布置。

1 車站總平面布置

1.1 站址站位選擇

城市軌道交通是城市公共交通系統(tǒng)的一部分，它的服務(wù)對(duì)象需統(tǒng)籌考慮現(xiàn)狀客流和遠(yuǎn)期規(guī)劃客流，因此要求站位的選擇要具備一定的前瞻性。合理的站位不僅要考慮站點(diǎn)所在區(qū)域地面建構(gòu)筑物拆遷難度[1]、地下市政管線遷改難易程度、站點(diǎn)設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)要求、現(xiàn)場(chǎng)施工難度等邊界條件，還要充分貼合地方發(fā)展建設(shè)上位規(guī)劃意向和最大限度滿足整個(gè)城市軌道交通服務(wù)周期內(nèi)城市居民通行需求。故站位的確定應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)遠(yuǎn)期客流集散量和運(yùn)營(yíng)管理的需要，應(yīng)具有良好的外部環(huán)境條件，最大限度地吸引乘客。結(jié)合上述站點(diǎn)選擇要點(diǎn)，經(jīng)充分分析所有限制因素并權(quán)衡各方案利弊得失之后，將角江路站設(shè)置于角江路與角美大道交叉路口，并跨交叉路口沿角美大道南北方向敷設(shè)。

1.2 出入口及風(fēng)亭位置選擇

在明確站位之后，對(duì)站點(diǎn)周邊建構(gòu)筑物和市政管線等進(jìn)一步探查和資料收集，綜合分析各設(shè)計(jì)邊界條件明確車站出入口及風(fēng)亭放置位置的選擇。城市主次干道的道路交叉口位置地下敷設(shè)有通信、雨污水、電力等市政管線眾多，特別是采用重力流的雨污水管，往往因管線埋深較大不能上跨車站，需要進(jìn)行永久遷改到地鐵車站范圍外。不僅徒增工程造價(jià)還造成地下空間利用不充分。有效解決上述問(wèn)題的方案是結(jié)合車站風(fēng)亭埋深較淺而出入口埋深較深的特點(diǎn)，將大小里程端風(fēng)亭同側(cè)布置并將站位靠道路一側(cè)布置。保證交叉口地下空間滿足地鐵設(shè)站要求的同時(shí)又能留出市政管網(wǎng)敷設(shè)空間，有效避免公共設(shè)施對(duì)周邊地塊的侵占。

角江路站地面建構(gòu)筑物較少，周邊均為待開(kāi)發(fā)用地，僅在角美大道東側(cè)現(xiàn)狀存有一條人工景觀河。從減少地鐵對(duì)周邊開(kāi)發(fā)地塊的侵占而導(dǎo)致降低地塊商業(yè)價(jià)值角度考慮，本站風(fēng)亭選擇布置于臨河側(cè)的路邊綠地內(nèi)；從市政地下管線敷設(shè)和遷改角度考慮，將車站兩端風(fēng)亭同側(cè)布置并將站位整體往人工河側(cè)靠近。為了保證能夠最大范圍地吸引和方便周邊客流進(jìn)出地鐵站，將車站四個(gè)出入口分別設(shè)置于角美大道和角江路交叉口四個(gè)象限內(nèi)，通過(guò)對(duì)最大客流方向和出入口設(shè)置限制條件分析，進(jìn)一步明確出入口開(kāi)口具體朝向。

車站總圖的合理布置從宏觀角度上，實(shí)現(xiàn)最符合地方發(fā)展的需求和最小的建設(shè)成本的雙重目標(biāo)。綜上所述，角江路站設(shè)置為地下二層島式站臺(tái)車站，站前設(shè)置單渡線。車站總長(zhǎng)度為278.5m，站臺(tái)寬度為13m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.7m，有效站臺(tái)長(zhǎng)度為118m，共設(shè)置3 組風(fēng)亭組和4 個(gè)出入口。兩端風(fēng)亭均布置于角美大道東側(cè)，4 個(gè)出入口平行于角美大道方向設(shè)置于路邊綠化帶內(nèi)，具體布置如圖1 所示。

2 車站設(shè)備管理用房布置

地鐵同時(shí)具有地下空間開(kāi)發(fā)利用和城市公共交通工具雙重身份，因此地鐵設(shè)計(jì)不但要解決地下空間內(nèi)通風(fēng)、采光等問(wèn)題，同時(shí)還要有保證列車正常運(yùn)行的安全性和可靠性的措施。它是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要滿足多種功能需求。在社會(huì)分工合作的背景下，將各種需求進(jìn)行梳理和分類，安排不同的專業(yè)解決不同的問(wèn)題。具體分為通風(fēng)空調(diào)、綜合監(jiān)控、通信、信號(hào)、動(dòng)力照明等多個(gè)專業(yè)，各專業(yè)獨(dú)立解決本專業(yè)問(wèn)題又相互配合，合力實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)行各項(xiàng)需求。為保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，目前多數(shù)設(shè)備之間采用的是有線連接，這導(dǎo)致車站整個(gè)設(shè)備區(qū)管線數(shù)量多且復(fù)雜。為避免管線過(guò)多的相互穿插，造成走線空間不足和后期維護(hù)檢修麻煩，目前地鐵設(shè)備區(qū)房間布局均已采用系統(tǒng)性模塊化設(shè)計(jì)[2]，即將同類別房間布置于同一區(qū)域。但因?qū)I(yè)壁壘、運(yùn)營(yíng)管理需求等一些目前還無(wú)法克服的問(wèn)題，各專業(yè)設(shè)備房間均單獨(dú)設(shè)立房間，空間集成度不高。

為進(jìn)一步提高車站設(shè)備管理用房布局設(shè)計(jì)，優(yōu)化各專業(yè)設(shè)備管理用房大小和空間位置，利用BIM“可視化” “可協(xié)同設(shè)計(jì)”[3]技術(shù)特點(diǎn)，組織所有系統(tǒng)專業(yè)對(duì)角江路站的設(shè)備管理用房布局進(jìn)行合并優(yōu)化。在滿足系統(tǒng)功能的前提下，對(duì)車站內(nèi)系統(tǒng)專業(yè)設(shè)備管理用房全面梳理，對(duì)管理或?qū)I(yè)相近的設(shè)備管理房功能模塊進(jìn)行整合，梳理出面積用于人員頻繁工作或活動(dòng)及地下商業(yè)商鋪，充分提升地下空間利用率。本站設(shè)備區(qū)管線均采用上進(jìn)線方案，房間布局已根據(jù)各房間使用需求進(jìn)行功能分區(qū)，大致分為弱電房間區(qū)域、強(qiáng)電房間區(qū)域、機(jī)電房間區(qū)域和運(yùn)營(yíng)管理房間區(qū)域。

2.1 弱電房間區(qū)域

站內(nèi)設(shè)備區(qū)相關(guān)房間有：專用通信設(shè)備室、民用通信設(shè)備室、公安通信設(shè)備室、ZYTX 設(shè)備室、信號(hào)設(shè)備室、綜合監(jiān)控設(shè)備室、AFC 設(shè)備室、電纜引入間、弱電井。綜合考慮行車安全、地鐵運(yùn)營(yíng)各部門產(chǎn)權(quán)劃分和設(shè)備運(yùn)營(yíng)圍護(hù)界面等因素，將其中專用通信設(shè)備室、綜合監(jiān)控設(shè)備、AFC 設(shè)備室進(jìn)行整合為弱電綜合設(shè)備室。整合后的設(shè)備房間要求設(shè)置于靠近車站控制室位置緊鄰站長(zhǎng)室。整合后房間占用面積相對(duì)原分開(kāi)設(shè)置減少約40m2。

2.2 強(qiáng)電房間區(qū)域

根據(jù)整個(gè)線路供電布置需求，在本站設(shè)置牽引變電所，相關(guān)設(shè)備房間有0.4kV 開(kāi)關(guān)柜室、控制室、35kV 開(kāi)關(guān)柜室、整流變壓器室、再生制動(dòng)設(shè)備室和DC1 500V 開(kāi)關(guān)柜室。充分考慮設(shè)備電纜走線和供電設(shè)備有關(guān)要求，將其中35kV 開(kāi)關(guān)柜室與DC1 500V 開(kāi)關(guān)柜室合并成一個(gè)房間。整合后房間占用面積相對(duì)原分開(kāi)設(shè)置減少約30m2。

2.3 機(jī)電房間區(qū)域

照明配電室中的配電箱要求掛在墻上，僅需在配電箱前方保留1m 可開(kāi)啟空間即可。對(duì)空間的要求不高，單獨(dú)設(shè)置成一個(gè)設(shè)備房間將造成一定程度上的面積浪費(fèi)。利用照明配電室該設(shè)置特點(diǎn)，將站廳層設(shè)備大端照明配電室和環(huán)控電控室合并為環(huán)控照配室。在原環(huán)控電控室基礎(chǔ)上結(jié)合配電箱放置需求將設(shè)備房間面積適當(dāng)加大，并根據(jù)房間尺寸選擇將配電箱掛于設(shè)備側(cè)面或者背后墻上，與原環(huán)控機(jī)房?jī)?nèi)的開(kāi)關(guān)柜共用檢修通道。原照明配電室內(nèi)的配電柜與環(huán)控電控室內(nèi)的控制柜并列擺放。整合后房間占用面積相對(duì)原分開(kāi)設(shè)置減少約30m2。本站設(shè)備小端環(huán)控電控室因綜合考慮整個(gè)空間的利用而設(shè)置于車站附屬內(nèi)，為方便動(dòng)照專業(yè)走線，環(huán)控機(jī)房與照明配電室沒(méi)有合設(shè)。具體布置如圖2 所示。

圖2 照明配電室

車站環(huán)控機(jī)房設(shè)備布置，受車站附屬設(shè)置方案影響很大，沒(méi)有統(tǒng)一的合并標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合車站具體分析。房間優(yōu)化大致方向主要有：（1）空調(diào)機(jī)房長(zhǎng)度方向盡量垂直車站寬度方向布置，且整個(gè)車站寬度方向盡量全部給環(huán)控機(jī)房，以利于管線和設(shè)備布置，避免管線過(guò)多交叉，縮小機(jī)房面積。（2）冷水機(jī)房盡量與通風(fēng)空調(diào)機(jī)房合設(shè)，且冷水機(jī)房有條件的盡量外掛，以共用設(shè)備檢修空間和利用冷水機(jī)組上部空間布置部分小系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，以縮減機(jī)房規(guī)模。

2.4 運(yùn)營(yíng)管理房間區(qū)域

車站內(nèi)站務(wù)室和會(huì)議室均為車站管理人員日常使用頻率較高的房間，因此需盡量靠近車站控制室布置才更為合理。但是由于房間內(nèi)部沒(méi)有專業(yè)設(shè)備，所以房間布置限制條件少，往往因設(shè)備區(qū)整體布置需要，將會(huì)議室設(shè)置在遠(yuǎn)離車站控制室區(qū)域，造成使用上的不便。對(duì)比這兩個(gè)房間，在功能上相對(duì)于會(huì)議室僅在開(kāi)始期間使用，站務(wù)室使用的頻率更高；在房間布置上站務(wù)室面積相對(duì)會(huì)議室要小很多。把兩個(gè)房間分開(kāi)設(shè)置將產(chǎn)生使用頻率高的站務(wù)室空間狹小使用舒適性不高，會(huì)議室面積大卻不經(jīng)常使用空間浪費(fèi)。綜上所述，將站務(wù)室和會(huì)議室合并后房間更加寬闊、使用更加方便。合并后的房間內(nèi)原站務(wù)室內(nèi)的廚房灶臺(tái)、洗菜盆等應(yīng)靠房間角落布置使之與會(huì)議室屏幕和桌椅動(dòng)線上相互獨(dú)立避免交叉。

3 車站風(fēng)道布置

活塞風(fēng)道布置，車站兩端活塞風(fēng)道內(nèi)風(fēng)機(jī)長(zhǎng)度最長(zhǎng)，往往起到控制車站附屬規(guī)模的作用。因此隧道風(fēng)機(jī)的布置是否合理，很大程度上直接影響車站兩端風(fēng)亭附屬規(guī)模。為了縮小規(guī)模最合理的是將左右兩個(gè)風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥錯(cuò)位布置。角江路站為進(jìn)一步減少風(fēng)道規(guī)模，將遠(yuǎn)離風(fēng)亭一側(cè)活塞風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)機(jī)及風(fēng)閥設(shè)置于車站主體內(nèi)，靠近風(fēng)亭一側(cè)風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)機(jī)及風(fēng)閥則盡量靠近主體布置。通過(guò)綜合考慮風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥錯(cuò)位布置和利用主體空間布置的措施減少風(fēng)道長(zhǎng)度，進(jìn)而減少車站規(guī)模降低造價(jià)。

設(shè)備大端新排風(fēng)道布置，角江路站站前設(shè)有單渡線，按照常規(guī)布置應(yīng)將新排風(fēng)道與活塞風(fēng)道合設(shè)于車站末端。該方案執(zhí)行的結(jié)果是導(dǎo)致環(huán)控機(jī)房距離公共區(qū)長(zhǎng)達(dá)114m。過(guò)長(zhǎng)的設(shè)備區(qū)長(zhǎng)度導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組及送排風(fēng)機(jī)沿程阻力過(guò)大，不滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中第4.3.22 條規(guī)定的風(fēng)道系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率Ws 的限值要求[4]。同時(shí)過(guò)長(zhǎng)的管線除了需要過(guò)高的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓外，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工，風(fēng)管管道、法蘭連接等自身的漏風(fēng)等各種因素引起的管道漏風(fēng)使各系統(tǒng)末端房間的風(fēng)量及冷量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，甚至末端會(huì)出現(xiàn)無(wú)風(fēng)現(xiàn)象。

為滿足車站節(jié)能要求和改善車站通風(fēng)效果，角江路站選擇將環(huán)控機(jī)房向公共區(qū)方向移動(dòng)，和將新排風(fēng)道與活塞風(fēng)道分開(kāi)設(shè)置的方案。重新劃分車站設(shè)備區(qū)功能區(qū)域，以位置調(diào)整后的環(huán)控機(jī)房為界，靠近公共區(qū)區(qū)域設(shè)置為地鐵運(yùn)營(yíng)必要設(shè)備管理用房區(qū)域，遠(yuǎn)離公共區(qū)區(qū)域根據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)要求布置相關(guān)房間。類似車站若站位所在區(qū)域有地下開(kāi)發(fā)需求，則該區(qū)域可選擇與相鄰地塊相結(jié)合共同開(kāi)發(fā)利用，進(jìn)一步提高車站經(jīng)濟(jì)性。

環(huán)控機(jī)房前移之后，若依舊采用單個(gè)環(huán)控機(jī)房常規(guī)布置，則受限于車站結(jié)構(gòu)空間大小，在有限的空間內(nèi)無(wú)法完成車站管綜布置。需在另外一側(cè)單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)道和環(huán)控機(jī)房，設(shè)備區(qū)左右兩側(cè)新排風(fēng)系統(tǒng)相互獨(dú)立設(shè)置。為減少規(guī)模右側(cè)新增新風(fēng)道不考慮單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)井，改為在排風(fēng)道末端局部設(shè)置風(fēng)道夾層，將左右兩側(cè)新風(fēng)道貫通通過(guò)同一個(gè)新風(fēng)井實(shí)現(xiàn)站內(nèi)供風(fēng)需求。為了滿足車站消防疏散需求，左右兩側(cè)設(shè)備區(qū)分別設(shè)置直出地面的安全疏散樓梯，如圖3 所示。

圖3 環(huán)控機(jī)房

4 站臺(tái)層配線另一側(cè)空間利用

角江路站為帶單渡線車站，站臺(tái)層設(shè)備大端被單渡線切割為兩塊。在充分利用靠近有效站臺(tái)部分區(qū)域外，加強(qiáng)對(duì)遠(yuǎn)離有效站臺(tái)部分的利用。為保證各專業(yè)管線敷設(shè)合理，根據(jù)各設(shè)備用房與站臺(tái)層公共區(qū)與站廳層設(shè)備區(qū)的聯(lián)系緊密程度，綜合考慮兩塊區(qū)域設(shè)備房間布置。因供電采用的設(shè)備中有很多是大型設(shè)備，體積大而且設(shè)備沉重。為了后期設(shè)備更換運(yùn)輸方便，將供電設(shè)備房間集中布置在站臺(tái)層。將與車站其他設(shè)備房間聯(lián)系較為緊密、連線較多的供電房間400V 開(kāi)關(guān)柜室、站臺(tái)門控制室、污水泵房、照明配電室、氣瓶間、轉(zhuǎn)換風(fēng)室等靠近有效站臺(tái)設(shè)備區(qū)內(nèi)布置，將牽引變電所變電控制室、檢修工具室、35kV 開(kāi)關(guān)柜室、整流變電室和再生能源室布置于遠(yuǎn)離有效站臺(tái)區(qū)域設(shè)備區(qū)內(nèi)。為滿足根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[5]有關(guān)條文要求，在遠(yuǎn)離有效站臺(tái)設(shè)備區(qū)內(nèi)增設(shè)疏散樓梯，連接站廳層和站臺(tái)層。

5 結(jié)論

綜上所述，本文通過(guò)從站位選擇到站內(nèi)設(shè)備區(qū)優(yōu)化布置等一系列措施的介紹，系統(tǒng)地闡述了車站提高經(jīng)濟(jì)性的若干設(shè)計(jì)方案。但上述內(nèi)容仍然存在一些不足之處，所述內(nèi)容僅為車站土建部分優(yōu)化方案，具有很大的局限性。更深層次地提高經(jīng)濟(jì)性需要結(jié)合系統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的升級(jí)、地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理水平的提高等多方面因素才能實(shí)現(xiàn)。希望通過(guò)本次對(duì)角江路站布置的分析，能引發(fā)地鐵行業(yè)設(shè)計(jì)新思考，并在往后的設(shè)計(jì)過(guò)程中去粗存精，使得地鐵“安全可靠、功能合理、經(jīng)濟(jì)適用、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)”[6]的設(shè)計(jì)理念得到進(jìn)一步的統(tǒng)一。