三洞四線車站隧道多功能站臺研究

吳詠雙 吳 林

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

0 引言

我國鐵路建設(shè)高速發(fā)展，隧道建設(shè)開始向“多、大、長、深”方向發(fā)展[1]。由于西部山區(qū)地形復雜，橋隧比重大，高山峽谷段地形條件限制，使得車站伸入隧道。國外早在二十世紀五六十年代就積累了許多車站隧道成熟經(jīng)驗；我國則后來居上，隨著國家大力推進基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，新建了許多車站隧道[2]。

一般四線車站隧道通常可采用四線特大跨式、三線+三線縱向分布式或雙線+雙線分修式等車站隧道布置方案。其中三線+三線縱向分布式車站隧道以其施工及管理難度適中，站臺布置相對靈活而廣泛采用。本文以兩處投入運營的三洞四線車站隧道為例，總結(jié)其站臺布置、通道布置與線流組織，提出一種三洞四線車站隧道多功能站臺方案，為三洞四線車站隧道中站臺設(shè)計提供參考。

1 既有三洞四線車站隧道

1.1 京張鐵路八達嶺車站隧道

1.1.1 工程概況

京張鐵路八達嶺長城站位于北京市內(nèi)八達嶺滾天溝停車場內(nèi)，京藏高速及G110國道北側(cè)。八達嶺車站分為地面站房和地下站兩部分。由下往上依次為：站臺層—進站通道—出站通道—地面站房及風亭等輔助建筑。另還有救援通道，直接連通地面與地下站臺層。車站通道布置圖如圖1所示。

1.1.2 線流組織

1)進站線流。

進站乘客通過進站通道抵達站臺乘車，站臺層單側(cè)各2處共設(shè)4處進站口。

2)出站線流。

出站乘客通過出站通道到達地面出站口后出站，站臺層單側(cè)各4處共設(shè)8處出站口。

3)疏散救援線流。

a.人員疏散線流。

緊急救援時乘客下車至站臺，從進站口與出站口(單側(cè)各6處共設(shè)12處)進入進站通道及出站通道疏散，站臺范圍內(nèi)任一點距離最近通道口不大于50 m。

b.抵近救援線流。

外部消防車、救護車等車輛可由環(huán)形斜井直接抵近站臺層處理突發(fā)事件，抵近位置為站臺層兩端，每側(cè)站臺盡頭末端各有1處通道口。

1.1.3 站臺結(jié)構(gòu)與功能

由以上通道布置及線流組織可以得出結(jié)論，八達嶺車站隧道站臺采用單層結(jié)構(gòu)，站臺在正常使用時作為人員候車空間與集散平臺；疏散時作為人員集散平臺；抵近救援時作為救援人員工作平臺，但無法作為旅客安全待避空間。旅客進出站線流與旅客疏散線流均共用站臺空間。

1.2 貴陽樞紐龍洞堡隧道

1.2.1 工程概況

貴陽樞紐龍洞堡站位于貴陽市龍洞堡機場西側(cè)，貴陽市域鐵路東北環(huán)線與貴陽軌道交通2號線交匯處。龍洞堡車站為地下站，地下1層是國鐵與輕軌共用站廳層，地下2層是輕軌站臺層，地下3層是國鐵站臺層，本節(jié)只研究三洞四線國鐵站臺層。

龍洞堡車站國鐵隧道通道可分為：地下3層通過出站通道、進站通道與站廳層連接。另還有救援通道，直接連通地面與地下站臺層。車站通道布置圖如圖2所示。

1.2.2 線流組織

1)進站線流。

進站乘客通過進站通道抵達-3層國鐵站臺層乘車，站臺層單側(cè)各2處共設(shè)4處進站口。

2)出站線流。

出站乘客通過出站通道抵達-1層站廳層，站臺層單側(cè)各2處共設(shè)4處出站口。

3)人員疏散線流。

緊急救援時站臺南側(cè)乘客通過進站口與出站口(單側(cè)各4處共設(shè)8處)進入進站通道及出站通道疏散，同時站臺北側(cè)乘客通過末端疏散豎井(單側(cè)各1處共設(shè)2處)直通地面，站臺范圍內(nèi)任一點距離最近通道口不大于50 m。

1.2.3 站臺結(jié)構(gòu)與功能

由以上通道布置及線流組織可以得出結(jié)論，龍洞堡車站隧道站臺采用單層結(jié)構(gòu)，站臺在正常使用時作為人員候車空間與集散平臺；疏散時作為人員集散平臺。旅客進出站線流與旅客疏散線流均共用站臺空間。

1.3 車站隧道小結(jié)

總結(jié)以上兩處既有車站隧道，可以看出車站隧道不僅僅需要滿足旅客進出站需求，也需要保證人員在緊急情況下的防災救援。

1)旅客進出站需求。

車站均需設(shè)置站房與站臺，站房站臺間設(shè)連接通道，以滿足人員有序進出站的要求。

2)防災救援要求。

根據(jù)規(guī)范，站臺公共區(qū)計算長度內(nèi)任一點距最近梯口或通道口距離不得大于50 m[3，4]。故八達嶺車站隧道與龍洞堡車站隧道站臺層，均設(shè)置多處通道連接站臺。其中龍洞堡車站隧道在通道末端增設(shè)豎向疏散通道以滿足規(guī)范。

3)車站布置可以改進之處。

以上兩處車站隧道的進出站通道兼做疏散通道，站臺兼有防災救援與正常使用功能。在火災等緊急情況下，人員本就慌亂，且疏散線流與進出站線流重合，更易引起踩踏事故。

2 西南山區(qū)某鐵路車站隧道設(shè)計

西南山區(qū)某鐵路隧道，進口段車站進洞，在前文總結(jié)八達嶺車站隧道與龍洞堡車站隧道特點及可改進之處的基礎(chǔ)上，結(jié)合本隧隧址區(qū)地形、地質(zhì)、線站布置，開展車站隧道站臺優(yōu)化研究。

2.1 隧道概況

該隧道為設(shè)計速度200 km/h單洞雙線電氣化鐵路隧道，全長26.5 km，最大埋深約1 800 m，進口段洞外接路基，洞內(nèi)車站進洞，全隧單面上坡。

2.2 局部車站段地質(zhì)及線位

1)車站段地質(zhì)。

隧道進口車站段上覆土層厚度不大，整體穩(wěn)定性較好，下伏基巖以閃長巖、花崗巖為主，為硬質(zhì)巖，巖體極完整～完整，地下水不發(fā)育，進口段受卸荷作用，巖體較破碎。總體來說，圍巖以Ⅲ級為主。車站段最大埋深270 m。

2)車站段線位。

本隧進口段車站站臺進洞，站房及其他配套設(shè)施位于洞外。車站段正線全部位于直線上，采用三洞四線車站布置。車站站臺布置如圖3所示。

2.3 車站段通道布置方案

本站站房位于進口洞門外左側(cè)，位于地面1層。以下從旅客進出站線流、旅客疏散線流及工程經(jīng)濟性研究車站隧洞布置。

1)旅客進出站線流。

由于站臺層與站房層基本位于同一水平面，故進出站線流以近水平通道為主，線流組織如下：左側(cè)線流由站房出發(fā)，從左側(cè)通道隧道進入；右側(cè)站臺由站房出發(fā)，先通過地道下穿洞外正線路基，再通過右側(cè)通道隧道進入。進出站通道平面布置圖如圖4所示。

2)旅客疏散線流。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，應保證站臺公共區(qū)計算長度內(nèi)任一點距最近梯口或通道口距離不得大于50 m。若采用進出站通道兼做疏散通道(即圖4方案)，站臺人員最遠需走行500 m至疏散通道(通道與站臺交點)，不滿足規(guī)范要求。

3)方案概述。

為兼顧旅客進出站及防災救援疏散線流組織，可從進出線通道立體上增設(shè)通道，也可由平面上增設(shè)通道，亦可在滿足規(guī)范前提下共用通道，基于以上3種思路，研究對應3種通道設(shè)計方式：

a.雙層站臺雙通道方案。

在上文(單層站臺)雙通道方案基礎(chǔ)上，站臺修改為雙層通道，上層作為進出站通道，下層作為疏散通道。進出站通道亦修改為雙層通道，上層作為進出站通道，連接站臺上層；下層作為疏散通道，連接站臺下層。上層站臺每隔50 m開孔設(shè)置一處(每側(cè)站臺6處)縱行樓梯供旅客進入下層站臺。

旅客進站線流為：站房→上層通道→上層站臺；旅客出站線流為：上層站臺→上層通道→站房；疏散線流為：上層站臺→下層站臺→下層通道→站房。

平面設(shè)計圖及典型橫斷面圖如圖5所示。

b.單層站臺雙通道方案。

在上文(單層站臺)雙通道方案基礎(chǔ)上，站臺兩側(cè)各增設(shè)一段平導兼作進出站及救援通道。通道與站臺通過橫通道連接，橫通道間距不超過50 m。

旅客進站線流為：站房→進出站兼救援通道→橫通道→站臺；旅客出站線流為：站臺→橫通道→進出站兼救援通道→站房；疏散線流與出站線流完全一致。

平面設(shè)計圖及典型橫斷面圖如圖6所示。

c.四通道方案。

兩側(cè)各增設(shè)兩條平導分別作為進出站通道、疏散通道，考慮到進出站通道常用，而疏散通道使用頻率較少，故靠近站臺洞側(cè)通道作為正常進出站通道連接站臺，遠離站臺洞側(cè)通道作為救援通道。通道與站臺間、通道與疏散通道間均通過橫通道連接，橫通道間距不超過50 m。

旅客進站線流為：站房→進出站通道→橫通道→站臺；旅客出站線流為：站臺→橫通道→進出站通道→站房；疏散線流為：站臺→橫通道→橫通道→疏散通道→洞外。

平面設(shè)計圖及典型橫斷面圖如圖7所示。

4)方案比較。

以上三種方案通道隧洞個數(shù)不同，通道斷面不同，各有優(yōu)缺點。下面從旅客進出站線流、防災疏散救援線流、工程風險、工程量等方面對三種方案進行比較：

a.旅客進出站線流。

三種方案皆為單層走行，不需要旅客上下扶梯，對旅客乘車相對友好，進出站走行距離也相差不大。但部分方案與疏散線流重合，見下文。

b.防災疏散救援線流。

雙層站臺雙通道方案中通道與站臺皆為雙層，疏散線流與進出站線流完全獨立，四通道方案則采用額外增設(shè)隧道的方式，疏散線流與進出站線流也完全獨立。兩種方案人員在緊急疏散時皆不會與進出站人員接觸產(chǎn)生混亂。且疏散空間內(nèi)除照明指引外不存在其他電器設(shè)備，屬于極為安全、順直避難空間。

單層站臺雙通道方案疏散線流與進出站線流共用通道，如果接觸極易產(chǎn)生混亂，甚至踩踏事故；其次，單層站臺雙通道方案將加壓送風道與人員疏散通道結(jié)合，疏散時人迎著強大風壓走行，極為不便。通道內(nèi)設(shè)置分部式風機，該通道本身也存在安全隱患。

c.工程風險。

單層站臺四通道方案與雙通道方案通道皆為單層，每個通道斷面大小適中施工相對簡單。雙層站臺雙通道方案通道與站臺皆為雙層。通道開挖高度超過14 m，站臺開挖高度超過13 m，開挖時都需設(shè)臨時橫撐加固。

d.工程數(shù)量。

單層站臺四通道方案雖然斷面較小，但隧洞個數(shù)較多。雙層站臺雙通道方案站臺工程量較大，隧洞個數(shù)少小，但單個隧道工程量大。單層站臺雙通道方案隧洞小，個數(shù)也少。經(jīng)計算，四通道方案工程量最大，雙層站臺雙通道方案其次，單層站臺雙通道方案最小。

e.小結(jié)。

三種方案比較結(jié)果見表1。

表1 三種方案比較結(jié)果

綜上所述，本隧道工程地質(zhì)條件較好，病害率低，海拔較低。考慮到以人為本，安全疏散，自救為主，方便救援的原則，雙層站臺雙通道方案能最大限度保證人員疏散安全，也可滿足建設(shè)及運營階段需求，同時工程 投資節(jié)省較多。因此，三個方案中雙層站臺雙通道方案最好。

3 結(jié)語

本文通過總結(jié)傳統(tǒng)三洞四線車站隧道的通道布置與線流組織，找出其中客觀建設(shè)條件的限制與可改進之處，再結(jié)合西南山區(qū)某鐵路車站隧道區(qū)域地質(zhì)及站場布置，通過總結(jié)對比三種方案，得出以下結(jié)論：

1)雙層站臺除了能滿足單層站臺所有功能外，自身還具備安全待避空間的功能。在不增加隧道個數(shù)情況下，通過在站臺及通道增設(shè)下層的方式，將車站進出站線流與疏散線流分隔，最大限度避免混亂，保證疏散人員安全。

2)通道內(nèi)最好單獨設(shè)置通風通道及排煙通道，除必要指示標志、照明設(shè)備外不設(shè)置其余電器。在單層雙通道方案中，唯一的進出站兼疏散通道內(nèi)，還布設(shè)有通風風機。非常不利于人員通行，甚至風機本身也是火災源頭之一。

3)單層隧道增設(shè)下層通道與單層隧道增設(shè)另一單層隧道，都能解決流線重疊問題。雙層通道結(jié)構(gòu)較高，施工難度略微提升，但能減少工程量，經(jīng)計算，能減少約30%投資。