倒廳地鐵車站建筑設計方案探討

李衛超

(中鐵第六勘察設計院集團有限公司， 天津 300308)

0 引言

隨著我國社會經濟迅猛發展，各城市的地鐵建設力度越來越大，線網規劃越來越密，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，地下車站按照層數可分為2種類型： 1)地下1層車站，即站廳和站臺均位于同層，乘客進出站及乘車均在地下1層完成。2)地下2層或多層車站，即站廳層設置在地下1層，站臺層設置在地下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個共同特點，即乘客均自上而下先到地下1層，進入站廳層付費區后，再由樓扶梯下到站臺層乘車。

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，不得不將站臺層設置在地下1層，而站廳層設置在地下2層，乘客均需先下至地下2層(站廳層)進入付費區，再通過樓扶梯向上走，進入地下1層(站臺層)乘車。這種形式的車站乘客進出站的行為均與正常車站不同，甚至相反。同樣的，倒廳車站在設計時的思路、車站內部的布置形式、防火分區劃分和車站的消防疏散等方面均有其不同的特點。

目前關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]。

本文以一個典型的倒廳地鐵車站——西安地鐵北客站(北廣場)為設計實例，分析總結倒廳地鐵車站的設計思路、內部布置以及消防疏散設計，以期為類似倒廳地鐵車站的設計帶來一些啟示和參考。

1 工程概況及控制因素

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

1.1 工程概況

西安地鐵北客站(北廣場)位于西安高鐵北客站北廣場下，是城際鐵路機場線與西安地鐵4號線同期設計、同期施工的換乘站，為一島兩側平行換乘的車站，同時也與既有高鐵北客站及西安地鐵2號線通道換乘。車站周邊環境如圖1所示。

圖1 車站周邊環境

車站結合高鐵北客站及地鐵2號線前期預留的換乘條件，以北廣場地下商業開發、各市政交通節點換乘為輔，集中解決了本地區各個交通線路之間的換乘問題。車站周邊規劃如圖2所示。車站處于明光路、尚新路、尚賢路、尚苑路4條路所包圍的規劃樞紐中心地帶，目前4條規劃路已實施，地鐵2號線、高鐵北客站已建成通車運營。

圖2 車站周邊規劃

北客站南北兩側規劃有廣場、地下出租車站、地下公交站、長途客運站及配套商業，目前南廣場已建成并運營。北廣場現為空地，規劃屬性為廣場、交通和商業金融用地，以高鐵進站大廳標高層作為規劃廣場地面標高±0.0，廣場下方規劃有2層，地下1層為公交樞紐、出租特勤、有軌電車及長途客運站，地下2層規劃為商業開發。北廣場規劃方案暫未實施。

北客站北廣場將建設成為集地鐵、高鐵、機場線、公交、長途客運、出租、社會車輛、有軌電車等多方式于一體，以地鐵和高鐵為主導的立體化綜合樞紐。綜合交通樞紐建成后，西安北客站區域將成為集交通、商貿、會展、休閑、娛樂、生態、居住于一體的“龍之夢新城”，是現代綜合客運樞紐、城市形象門戶、文化展示之窗。

西安地鐵4號線及機場線均采用B型車，6輛編組，站臺長度為120 m。4號線遠期下行上車客流為8 057人次/h，換乘客流為2 301人次/h；機場線遠期上行下車設計客流為18 000人次/h，遠期下行上車設計客流為17 579人次/h。

1.2 控制因素

綜合分析車站的周邊環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個方面： 車站遠期控制客流、工程邊界條件、各線間的換乘關系。其中，各線間的相對位置關系如圖3所示。有關各控制因素的分析如下：

1)本站在設計時應重點考慮綜合交通樞紐的換乘關系，即解決好城際鐵路機場線、西安地鐵4號線、西安地鐵2號線、高鐵北客站以及周邊規劃的公交、出租、長途客運及有軌電車等市政設施之間的換乘關系。

2)在選擇車站站位及車站形式時應重點考慮本站工程邊界條件，即站前區間與2號線出入段線間的關系，地鐵4號線正線與4號線出入段線間的關系，4號線正線下穿西寶高鐵涵洞以及機場線下穿漕運明渠時的影響等。

3)應綜合分析地鐵4號線、機場線、地鐵2號線及高鐵等各方面的客流特征，從而統籌考慮車站的換乘形式。

4)由于北客站北廣場規劃尚未實現，因此在選擇車站形式時應重點考慮車站埋深及出地面建筑形式對北廣場遠期規劃的影響。

5)車站形式還受到既有地鐵2號線出入段線標高、既有高鐵北客站標高、現狀地面標高以及規劃北廣場標高等影響。

圖3 各線間的相對位置關系

2 設計思路與車站方案

2.1 設計思路及方案比選

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

根據以上對車站邊界條件及控制因素的分析與總結可知： 1)本站重點換乘的2條線為機場線和4號線，經過分析后選擇一島兩側同臺平行換乘的形式； 2)次要換乘點為高鐵北客站及地鐵2號線，可考慮采用換乘通道的形式來解決與既有交通的換乘； 3)在考慮與規劃公交、長途及有軌電車的換乘點時，可采用預留遠期換乘通道及預留接口的形式。

由于本站區間跨越既有2號線出入段線，2號線出入段線為地下1層埋深，因此本工程區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。經過分析比較可知，若采用暗挖下穿2號線出入段線的形式，則車站應設計為地下4層一島兩側的形式，車站及前后區間明挖部分規模大，造價高；基坑底部位于砂層，埋深約為27 m，基坑深度及寬度均較大，暗挖風險較大，降水對周邊既有建筑物的影響大，工程實施難度非常大。

圖4 車站上跨2號線區間示意圖

圖5 車站下穿2號線區間示意圖

最終，經過綜合比選，站前區間采用上跨2號線的形式，且為了減小車站對地面廣場景觀的影響，將車站設計為站臺在地下1層、站廳在地下2層、一島兩側倒廳的形式。

2.2 車站方案

作為綜合交通樞紐中心，車站設計時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場線、西安地鐵4號線、西安地鐵2號線、高鐵北客站以及周邊規劃的公交、出租、長途客運及有軌電車等市政設施之間的換乘關系。綜合各方面的因素，且為了滿足北廣場規劃要求，將車站設置為一島兩側站臺、明挖地下2層倒廳的形式。車站總平面圖如圖6所示。機場線設置在北側，4號線設置在南側，中間共用18 m島式站臺，高架匝道所包圍的站前部分區間、站后區間均采用明挖法施工。車站外包總長286 m，外包寬度為115 m，總建筑面積60 242 m2，與地鐵2號線采用通道的方式進行換乘。

車站頂部為規劃的架空廣場，比周邊地面高出5 m左右，車站的風亭及出入口均頂出設置在廣場上，造型滿足后期廣場規劃要求[15]。

根據規劃，遠期樞紐工程建成后，北客站作為交通紐帶，將承擔大量客流輸送任務。大客流必然帶動周邊的商業開發，提升商業價值。因此，車站地下1層、2層在設計時需要與城市規劃更好地銜接，預留接口要具有更靈活、施工更方便、接駁更簡單的特點。

本站設置為地下2層倒廳形式，地下1層為站臺層，地下2層為站廳層。結合客流資料進行差異化設計，站臺層平面圖如圖7所示。地下1層南側4號線側站臺寬8 m，中間共用島式站臺寬18 m，北側機場線站臺寬8 m。由于4號線和機場線屬于不同的業主，因此在設計時盡量將各系統及設備管理用房分開設置。

圖6 車站總平面圖

圖7 站臺層平面圖

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

圖8 站廳層平面圖

車站橫剖面如圖9所示。站前區間從2號線出入段線上跨后，車站結構頂板覆土較小，設置為500 mm，因此本站不考慮人防工程。根據規劃要求，地下2層規劃有大面積商業開發，地下2層商業客流較密集，人流量大，車站商業開發如能有效地與周邊商業結合、融合為一體，則更能提升商業價值。因此，將車站北端地下1層、地下2層備用間整合，作為商業開發空間，更具有合理性。

圖9 車站橫剖面圖

3 防火分區劃分及消防疏散設計

3.1 防火分區劃分

由于本站為非標準的倒廳車站，根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》的要求，將車站劃分為22個防火分區。站臺層和站廳層防火分區劃分如圖10所示。其中，站臺層(地下1層)、站廳層(地下2層)公共區劃分為第1防火分區，面積19 791 m2；地下2層左端換乘通道劃分為第2防火分區，面積為1 420 m2；機場線站廳、中間島式站臺及4號線站廳左右兩端均各自按照規范要求劃分防火分區。每個防火分區內均設置相應的疏散口以滿足規范的要求。

(a) 站臺層防火分區劃分

(b) 站廳層防火分區劃分

站廳層(地下2層)左右兩端均先分隔出機場線與4號線獨立區域，在各自獨立的區域內按照功能、區域及面積要求分別劃分防火分區，并且滿足相關規范的要求。

車站的站廳層和站臺層公共區劃分為第1防火分區，面積19 791 m2。GB 50157—2013《地鐵設計規范》中明確要求，在車站站臺發生火災時，應保證站廳到站臺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小于1.5 m/s。本站為倒廳車站，當站廳發生火災時，同樣應保證樓扶梯口處具有1.5 m/s的風速[4]。因此，在連接站廳與站臺的樓扶梯、電梯的站廳層位置采取設置防火墻、防火卷簾或防火玻璃等防火分隔措施，以將站廳、站臺劃分為不同的防火分隔區域。這樣做的目的是通過將站廳、站臺劃分為不同的防火隔間，用另一種方式實現站廳相對站臺為準安全區的規范要求。

在站臺層防火分隔區域內，機場線和4號線軌行區兩線間分別設置1道防火隔墻(耐火時間不小于3 h)，且延伸至有效站臺外10 m范圍。站臺層形成3個防火分隔區域，即機場線站臺公共區域(4 334 m2)、中間島式站臺公共區域(1 902 m2)、4號線站臺公共區區域(3 818 m2)。

由于本站兩線共用的站廳層公共區面積為9 996 m2，遠遠超過GB 50157—2013《地鐵設計規范》28.2.2條中對換乘地鐵車站站廳層公共區面積不能大于5 000 m2的限值。在初步設計專家評審時，根據專家建議，并經過“北客站消防設計專項專家評審會”及本地區消防部門認可，車站參考北京市地方標準DB 11/995—2013《城市軌道交通工程設計規范》24.2.26條中的規定，采取了以下措施： 在站廳層防火分隔區域內，在機場線和4號線公共區中間設置1道防火卷簾，將公共區分成機場線和4號線2個防火分隔區域，機場線公共區防火分隔區域面積為4 882 m2，4號線公共區防火分隔區域面積為4 885 m2。

3.2 消防疏散設計

對于站廳層設置于站臺層之上的正常標準車站，當站臺層發生火災時，站臺層的人員向上層站廳層方向疏散；當站廳層發生火災時，站廳層的人員向地面疏散，站臺層滯留的乘客通過列車向下一站疏散。

對于站廳層設置于站臺層之下的倒廳車站，當站廳層發生火災時，站廳層乘客直接向地面疏散，此時應落下設置于站廳層通往站臺層所有樓扶梯口處的防火卷簾，滯留在站臺層的乘客乘列車向下一站疏散； 當站臺層發生火災時，正常情況下，站臺層的乘客應經過下層站廳層再向地面疏散。站廳層疏散設計示意如圖11所示。

圖11 站廳層疏散設計示意圖

本站與正常標準車站不同，標準車站的疏散是從最底層的站臺層向上疏散，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致緊急情況下的混亂，本站在地下1層的3個站臺分別設置了2組樓扶梯，可向上疏散至地面，如圖12所示。在設置樓扶梯時，重點考慮了站臺層任意一點到樓扶梯口的疏散距離不大于50 m的規范要求，并且樓扶梯的疏散能力滿足規范要求的疏散時間(6 min)。當站廳公共區發生火災時，關閉站廳至站臺間樓扶梯處的防火卷簾，利用現場疏散指示燈及運營人員的疏導，引導乘客從兩側出入口直出地面。

圖12 站臺層疏散口設置

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

圖13 站廳層疏散口設置

4 倒廳車站的優缺點及適用條件

通過以上實例可以看出，倒廳地鐵車站的優缺點還是比較明顯的。其符合實際工程中車站周邊控制因素的要求，可以滿足規劃的需要，實現地鐵的基本功能。但是在運營過程中卻增加了乘客的不便，增加了消防疏散時的困難。在乘客使用過程中總是有一定的慣性思維，當遇到一個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，乘客難免會陷入迷茫，給正常運營時的客流引導及緊急疏散時的救援逃生帶來不便。因此，在工程實際中，除非遇到難以解決的周邊環境控制因素，正常情況下還是要盡量避免選擇倒廳地鐵車站形式。

5 結論與建議

對于具有較大客流量且多個平行站臺的綜合交通樞紐倒廳地鐵車站，國內少有案例。本文通過對西安北客站(北廣場)倒廳設計實例進行分析，提出了以下結論及建議：

1)倒廳地鐵車站與正常標準車站在設計時的思路有相同點，也有不同點，有的甚至是相反的。在建筑方案選擇時應優先選擇標準車站形式，迫不得已選擇倒廳形式時應優先保證車站的功能，滿足乘客的需求。

2)在設計時除了應滿足車站周邊獨特的控制因素條件之外，還應重點根據周圍環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化為正常疏散方式。

3)建議在地鐵車站設計時，不管是標準車站、換乘車站，還是綜合交通樞紐車站，尤其是倒廳地鐵車站，在設計時均要將消防放在首位，解決了這個問題，其他問題也會迎刃而解。