優(yōu)化地鐵地下標(biāo)準(zhǔn)站土建規(guī)模的研究

姚新春

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430063）

1 縮減地鐵地下標(biāo)準(zhǔn)站規(guī)模的意義

1.1 地鐵四大部分費(fèi)用占比統(tǒng)計(jì)

無(wú)錫1、2號(hào)線四大部分費(fèi)用占比統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

從表1可以看出，在整個(gè)地鐵工程費(fèi)用構(gòu)成中，第一部分工程費(fèi)用占比最大，超過(guò)50%以上；其次第二部分工程建設(shè)其他費(fèi)用和第四部分專項(xiàng)費(fèi)用占比也較大，基本上達(dá)到了15%～25%。

所以，成本控制的重點(diǎn)順序是:第一部分＞第二部分＞第四部分＞第三部分，第一、第二和第四部分為成本控制的重點(diǎn)［1］。

表1 無(wú)錫1、2號(hào)線四大部分費(fèi)用占比統(tǒng)計(jì)

1.2 第一部分工程費(fèi)用中主要工程占比分析

工程費(fèi)用中主要工程占比見(jiàn)表2。

表2 工程費(fèi)用中主要工程占比統(tǒng)計(jì)

從表2可以看出，在第一部分工程費(fèi)用中，車站和區(qū)間的費(fèi)用占總造價(jià)的30%以上，占第一部分費(fèi)用的55%左右，是控制工程費(fèi)用的重點(diǎn)環(huán)節(jié)；設(shè)備部分供電占比較大，基本在6%以上。重點(diǎn)研究車站和區(qū)間的降造措施，對(duì)整個(gè)工程造價(jià)的控制起到關(guān)鍵作用。

1.3 成本控制重點(diǎn)內(nèi)容

通過(guò)以上分析，按分項(xiàng)工程所占投資額度的比重大小來(lái)看，車站規(guī)模控制在整個(gè)投資中的控本降造作用重大。配線車站由于設(shè)置輔助線，土建規(guī)模嚴(yán)格受控，很難縮減；標(biāo)準(zhǔn)站可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)備用房布置，可有效縮減車站的建筑面積，從而有效降低投資［2］。下面以無(wú)錫地鐵1、2號(hào)線設(shè)計(jì)為例，探索優(yōu)化地下標(biāo)準(zhǔn)站面積的設(shè)計(jì)方法。

2 地下標(biāo)準(zhǔn)站的構(gòu)成

分析優(yōu)化的對(duì)象必須是穩(wěn)定、可實(shí)施，且已經(jīng)投入生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間試運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，各項(xiàng)功能表現(xiàn)良好的既有項(xiàng)目。對(duì)于正在設(shè)計(jì)或施工的項(xiàng)目，由于尚未經(jīng)過(guò)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，不能保證每一個(gè)部分都具備可靠性和可實(shí)施性，不宜作為參比對(duì)象。

無(wú)錫1、2號(hào)線試運(yùn)營(yíng)時(shí)間均在半年以上，且在試運(yùn)營(yíng)期間內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)預(yù)期目標(biāo)，表現(xiàn)良好，可以作為4號(hào)線一期工程降造目標(biāo)的參比對(duì)象。

本次選用分析優(yōu)化的對(duì)象為6節(jié)B型車地下兩層島式標(biāo)準(zhǔn)車站（以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)站）。該車站一般由公共區(qū)、設(shè)備區(qū)組成，分為地下兩層。車站地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層。降壓變電所車站總長(zhǎng)約196 m，牽引變電所車站總長(zhǎng)約207 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬 19.7 m［3］。

車站地下一層站廳層，車站設(shè)備用房分別布置在車站的兩個(gè)端頭，車站大里程端設(shè)置車控室、通信信號(hào)設(shè)備室、照明配電室、氣瓶間、風(fēng)道、AFC等房間；小里程端設(shè)置弱電設(shè)備機(jī)房、照明配電室等設(shè)備用房。中間為車站公共區(qū)，公共區(qū)分為付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)，在站廳層付費(fèi)區(qū)設(shè)置2組樓扶梯及一部L形樓梯和垂直電梯與站臺(tái)層連通（見(jiàn)圖1）。

圖1 站廳層建筑平面布置（單位：mm）

車站地下二層站臺(tái)層為島式站臺(tái)，站臺(tái)寬度11 m，有效站臺(tái)位于車站中部，兩端布置設(shè)備用房。大里程端布置了公共廁所、污水泵房、照明配電室以及排熱風(fēng)室、變配電室等；小里程端布置了排熱風(fēng)室、照明配電間、清掃工具間等設(shè)備用房［4］（見(jiàn)圖2）。

圖2 站臺(tái)層建筑平面布置（單位：mm）

3 地下標(biāo)準(zhǔn)站常見(jiàn)規(guī)模設(shè)計(jì)問(wèn)題

經(jīng)過(guò)對(duì)蘇州、無(wú)錫、常州等地的通車及在建的標(biāo)準(zhǔn)站圖紙進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)回訪以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致地鐵車站規(guī)模過(guò)大的主要問(wèn)題主要是由以下幾個(gè)方面導(dǎo)致的:

（1）機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)與土建設(shè)計(jì)不同步。機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)與土建設(shè)計(jì)周期不同步，導(dǎo)致機(jī)電、系統(tǒng)提資按照包容性設(shè)計(jì)，導(dǎo)致冗余量過(guò)大［5］。

（2）房間布置不合理。地鐵車站中設(shè)備用房嚴(yán)格按照專業(yè)設(shè)置，空間利用不充分，富余大量空間未使用，同時(shí)導(dǎo)致增加不必要的檢修空間。比如AFC設(shè)備室、通信設(shè)備室、綜合監(jiān)控設(shè)備室功能接近，但分別設(shè)置。房間內(nèi)有大量未使用空間，若合并設(shè)置，可大大縮減其規(guī)模［6］。

（3）機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。目前機(jī)電設(shè)計(jì)系統(tǒng)未根據(jù)全國(guó)各地的氣候、客流特點(diǎn)采取針對(duì)性、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致增加不要的設(shè)備用房面積。例如在江浙一段冬暖夏涼、客流不大的城市，隧道活塞風(fēng)采用單活塞就可滿足隧道通風(fēng)排煙需求，相對(duì)于雙活塞系統(tǒng)，可節(jié)省建筑面積約300 m2［7］。

（4）部分運(yùn)營(yíng)用房設(shè)置不合理。運(yùn)管用房是地鐵設(shè)備區(qū)重要組成部分，運(yùn)營(yíng)公司應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的使用需求，嚴(yán)格控制房間數(shù)量及大小，整合不必要的房間設(shè)置［8］。

（5）部分設(shè)備用房由于建筑空間布局不合理，導(dǎo)致設(shè)備區(qū)吊裝走道空間面積較大，造成空間使用率不高，部分區(qū)域工作人員基本不可達(dá)，造成了較多的無(wú)效消極空間［9］。

4 縮減地下標(biāo)準(zhǔn)站規(guī)模的技術(shù)措施

地下車站的規(guī)模控制是一個(gè)綜合過(guò)程，不但包括車站長(zhǎng)度、寬度、面積和埋深，也包括合理的開(kāi)挖方式和圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，亦含內(nèi)部結(jié)構(gòu)截面選定、車站裝修標(biāo)準(zhǔn)等［10］。為合理控制車站規(guī)模，針對(duì)上文發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)致規(guī)模過(guò)大的一些問(wèn)題，提出相應(yīng)措施。

4.1 精細(xì)化設(shè)計(jì)方案，壓縮系統(tǒng)設(shè)備富余量

根據(jù)上文分析可知，因?yàn)闄C(jī)電設(shè)備用房?jī)?nèi)的柜機(jī)尺寸存在一定的空間富余，例如無(wú)錫1、2號(hào)線環(huán)控電控室柜機(jī)尺寸均按照1 m預(yù)留，招標(biāo)完成后發(fā)現(xiàn)，大部分柜機(jī)寬度僅800 mm，部分柜機(jī)僅為600 mm。若按照相應(yīng)尺寸設(shè)計(jì)，可核減約7.98 m2。

按照精細(xì)化的設(shè)計(jì)思路及實(shí)際的使用需求，對(duì)無(wú)錫1、2號(hào)線設(shè)備用房重新設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn):AFC票務(wù)室根據(jù)運(yùn)營(yíng)的功能需求，優(yōu)化布置后，面積可核減約8.49 m2；信號(hào)設(shè)備室優(yōu)化柜機(jī)尺寸及操作間距后，面積可核減約9.5 m2；照明配電室優(yōu)化檢修空間后核減2.2 m2；污水泵房按最小檢修尺寸壓縮寬度，可核減3.9 m2；屏蔽門(mén)設(shè)備室可核減2.2 m2；商用通信設(shè)備室可核減約17 m2。將0.4 kV開(kāi)關(guān)柜單面按0.8 m進(jìn)行土建預(yù)留，整合設(shè)備操作維護(hù)和運(yùn)輸通道，可壓縮縱向長(zhǎng)度約5.3 m。

4.2 合并同類型設(shè)備用房

標(biāo)準(zhǔn)站部分設(shè)備用房功能類似，具備合并設(shè)置條件。合并設(shè)置以后可大大節(jié)約檢修空間及不合理的空間浪費(fèi)。以綜合監(jiān)控設(shè)備室、AFC設(shè)備室、通信設(shè)備室三個(gè)房間為例，這三個(gè)房間合計(jì)建筑面積約80 m2，合并設(shè)置后，面積僅51 m2，總計(jì)核減面積約29 m2。

4.3 優(yōu)化系統(tǒng)方案

針對(duì)無(wú)錫的客流、氣候特點(diǎn)及1、2號(hào)線的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)提出優(yōu)化。

（1）排熱風(fēng)機(jī)優(yōu)化

基于以上國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、無(wú)錫城市特點(diǎn)及SES軟件模擬結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)站可取消排熱系統(tǒng)，排熱風(fēng)機(jī)與隧道風(fēng)機(jī)合用采用雙風(fēng)機(jī)方案；非標(biāo)準(zhǔn)站仍維持三風(fēng)機(jī)方案［11］。

（2）取消小新風(fēng)機(jī)優(yōu)化

車站大系統(tǒng)取消小新風(fēng)機(jī)，通過(guò)控制送風(fēng)、回風(fēng)的差值來(lái)實(shí)現(xiàn)新風(fēng)需求。在設(shè)備投資上節(jié)省小新風(fēng)機(jī)的設(shè)備投資，同時(shí)減少大端站廳設(shè)備用房面積并節(jié)約相應(yīng)的運(yùn)行費(fèi)用［12］。

（3）采用單活塞系統(tǒng)

根據(jù)無(wú)錫的行車對(duì)數(shù)及氣溫特點(diǎn)，將原雙活塞系統(tǒng)改為單活塞系統(tǒng)。

根據(jù)以上優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，可節(jié)約隧道風(fēng)機(jī)房、活塞風(fēng)道、排風(fēng)道等面積，總計(jì)可節(jié)約建筑面積約360 m2左右。

5 最終成果優(yōu)化

5.1 站廳層優(yōu)化

（1）綜合管線布置，風(fēng)道長(zhǎng)度優(yōu)化2.5 m，核減面積108 m2；單雙活塞可優(yōu)化約350 m2。

（2）優(yōu)化電纜引入室布置，將其作為信號(hào)與信號(hào)設(shè)備及電源室套間，車站長(zhǎng)度方向優(yōu)化2.1 m，核減面積21.52 m2。

（3）取消預(yù)留高壓細(xì)水霧機(jī)組，消防泵房核減面積22.06 m2。

（4）商用通信設(shè)備室核減面積13.86 m2。

（5）站長(zhǎng)室與車控室核減，核減面積5.55 m2。由于規(guī)范調(diào)整，新站長(zhǎng)室內(nèi)增加部分設(shè)備柜機(jī)，若采用相同柜機(jī)數(shù)量布置，可減少約10 m2。

結(jié)合站廳層其他設(shè)備用房面積，共計(jì)核減設(shè)備區(qū)建筑面積約280 m2（見(jiàn)圖3）。

5.2 站臺(tái)層優(yōu)化

（1）取消控制柜預(yù)留，優(yōu)化設(shè)備擺放方式，變電所縮短5 m，供電用房總核減面49.43 m2。

（2）照明配電間取消預(yù)留EPS，優(yōu)化為13.2 m2，核減面積6.8 m2。

（3）其他設(shè)備用房?jī)?yōu)化布置，核減面積59.6 m2。

站臺(tái)層共計(jì)核減建筑面積210 m2（見(jiàn)圖4）。

經(jīng)過(guò)各設(shè)計(jì)單位與相關(guān)部門(mén)的共同努力，新線設(shè)計(jì)中將車站規(guī)模大大縮減，總計(jì)核減建筑面積約為490 m2。優(yōu)化前后對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 優(yōu)化對(duì)比 m2

6 結(jié)論

綜上所述，地鐵工程是百年民生工程，投資巨大、回收期長(zhǎng)，我們應(yīng)該嚴(yán)格控制地鐵投資，用最小的資金取得最佳的空間效果，壓縮所有不必要的空間浪費(fèi)。設(shè)計(jì)人員都應(yīng)謹(jǐn)慎研究、探索各種在滿足功能要求下最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方式，減少投資，造福于民。