鄭州地鐵3號線二期建筑方案研究與設計實踐

王冠龍

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,江蘇 常州 213000)

0 引言

鄭州地鐵3號線二期于2020年開工建設,2023年9月8日開通運營,共設4座車站,均為地下站。本文聚焦車站建筑從設計前期方案研究到建設過程中遇到的各類問題,對研究歷程和相關經驗進行歸納總結,提煉設計重難點,提供工程問題的解決思路,可供后續其他地鐵線路建設參考[1]。

1 工程概述

3號線二期工程為一期工程向南延伸,為鄭州市軌道交通第三期建設規劃批復項目,線路北起于一期工程終點航海東路站,沿經開第十七大街、經開第十五大街走行,南止于經南十五路路口,線路長度6.316 km,均為地下線,設站4座,其中換乘車站2座:分別在司莊站與11號線換乘,在南曹站與14號線換乘。本線初、近、遠期均采用A型車、6輛編組,段場、主變均在一期工程實施,本期不再新建段場及主變。

2 車站建筑設計方案

2.1 程莊站

程莊站是3號線二期工程第一座車站,位于經開第十五大街與烘云路交叉口,車站沿經開第十五大街敷設,為明挖地下兩層島式車站,共設置4個出入口,2組風亭。4個出入口分別設置于經開第十五大街東、西兩側,寬度為6.5 m,設置上下行扶梯2部及1部2.4 m寬樓梯。兩組風亭設置于經開第十五大街西側規劃綠地內和交叉路口東南象限,均為低矮風亭。 冷卻塔近1號風亭布設。車站結合B號出入口設置一部連接站廳至地面的電梯。

2.2 司莊站

司莊站是鄭州軌道交通3號線二期工程的第二個車站,位于經開第十五大街與經南八路交叉路口,車站沿經開第十五大街敷設,為明挖地下二層島式車站。車站規劃與遠期11號線換乘,采用T型節點換乘的方式,本站預留地下三層換乘節點。

本站共設置4個出入口、2組風亭、2個疏散出入口,出入口分設于交叉路口的四個象限,沿經開第十五大街布置,出入口均設置上下行扶梯和人行步梯,滿足乘客進出站和過街的需求。風亭均設于經南第十五大街西側。出入口和風亭等附屬設施均布置在道路紅線和規劃綠線之間,不侵占建設用地。與建成中建觀湖小區住宅樓之間滿足環評間距的要求。

該站為3號線與11號線的換乘站。由于3號線二期本站設置單渡線,11號線本站未設置配線,因此將3號線二期設計為地下二層車站,沿經開第十五大街南北向跨經南八路路口布置;11號線車站設計為地下三層島式車站,沿經南八路東西向布置在路口東側。經與線網編制單位進行對接,目前已批復線網與在編線網11號線通道均保留,濱河國際新城整體線網布局與現行線網基本一致。故按照兩站“T”型節點換乘,3號線二期車站預留與11號線換乘節點條件。換乘節點與3號線車站同期實施。同時考慮為遠期線路預留更為靈活的換乘條件,換乘節點可兼顧11號線位于路口東側和西側兩種不同的站位,為遠期11號線布置提供較為靈活的選擇。

2.3 南曹站

南曹站是3號線二期工程第三個車站,位于經開第十五大街與經南十二路交叉口,車站沿經開第十五大街敷設,為明挖地下兩層島式車站。車站規劃與遠期14號線換乘,采用T型節點換乘的方式,本站預留地下三層換乘節點。車站共設置4個出入口通道、2組風亭、1個疏散出入口,出入口分設于交叉路口的四個象限,風亭分設于車站南北兩端(車站西側)。

該站為3號線與14號線的換乘站。3號線二期設計為地下二層車站,沿經開第十五大街南北向跨經南十二路路口布置;14號線車站設計為地下三層島式車站,沿經南十二路東西向布置在路口西側。經與線網編制單位進行對接,目前已批復線網與在編線網14號線通道均保留,濱河國際新城整體線網布局與現行線網基本一致。故3號線二期車站預留與14號線換乘節點條件。換乘節點與3號線車站同期實施。同時考慮為遠期線路預留更為靈活的換乘條件,換乘節點可兼顧14號線位于路口東側和西側兩種不同的站位,為遠期14號線布置提供較為靈活的選擇。

該站為3號線與14號線的換乘站。3號線車站為地下二層島式車站,沿經開第十五大街跨經南十二路敷設;14號線車站為地下三層島式車站,沿經南十二路敷設于經開第十五大街西側。換乘節點與3號線車站同期實施。

2.4 經南十五路站

經南十五路站是鄭州軌道交通3號線二期工程的終點站,位于經南十五路和經開第十五大街交叉口,車站沿經開第十五大街敷設,為明挖地下一層側式站。 車站共設置4個出入口、3組風亭、3個疏散出入口。

2.5 航程區間風井

航程區間風井位于3號線一期工程終點航海東路站與3號線二期起點程莊站之間,設置于南四環與萬祥路兩路中間的50 m寬綠化帶內,含2個活塞風井、1個排風井、1個新風井、1個安全出口。區間風井設計為地下三層雙柱三跨結構(其中地下一、二層為設備層、地下三層為站臺層)。

3 設計及主要方案變化歷程

3.1 預留換乘節點層高優化

司莊站和南曹站分別為與遠期11號線和遠期14號線的換乘車站,兩站均采用T型節點換乘,近期3號線二期預留地下三層換乘節點土建部分。

在工可階段專家審查時提出,T型換乘車站相交位置柱網較密且不均勻,預留了遠期規劃線路盾構吊出的條件,以上布置對公共區空間環境產生一定的影響,加大了兩線臺-臺換乘高度,應進一步研究優化。工可階段換乘節點層高關系如圖1所示。

后經進一步優化研究,換乘節點處柱網受控于盾構過站接收需要的寬度,節點處柱網尺寸為6.6 m×7.4 m,與換乘線路柱網尺寸相匹配,且節點處采用圓形柱,消除了方向感。盾構穿過換乘節點僅影響換乘節點地下三層結構凈高,不影響遠期線路埋深。兩線臺-臺換乘高度受控于換乘樓梯與換乘線路軌道之間的豎向限界以及換乘樓梯中間平臺處裝修凈高,經細化換乘節點處豎向布置,兩線換乘高差由7.2 m優化為6.9 m。

優化后換乘通道結構凈高3.0 m,裝修后凈高2.7 m;換乘通道平臺處結構凈高2.95 m,裝修后凈高2.7 m;滿足通道凈高大于2.5 m的要求(見圖2)。

3.2 經南十五路站公共區方案優化

經南十五路站為地下一層側式站,工可階段側站臺寬度為4 m,公共區柱網采用9 m×9 m,過軌通道位于公共區端部,設置一扶一樓及一部垂直電梯(見圖3)。

在工可審查時專家指出:本站建筑規模偏大,車站軌面埋深較深,側站臺寬度取值4 m依據不足,應進一步綜合優化。兩側站臺聯系樓扶梯組宜盡量靠近道路中部,并增加設置下行扶梯,方便乘客及優化過街功能[2]。

后經進一步優化研究,通過合理壓縮吊頂上部管線空間將車站底板埋深抬升500 mm;側站臺寬度原設計為4 m,考慮2.5 m的側站臺寬度以及后方1 m的通行空間,同時預留后期運營使用單邊站臺上下車的條件,優化至3.5 m;公共區柱跨由9 m×9 m優化至9 m×7.5 m,公共區面積由約4 400 m2優化至約3 800 m2,側站臺聯系樓扶梯組調整至公共區中部,并在每側站臺分別設置兩組樓扶梯和一部垂直電梯,方便路口四個象限實現過街功能(見圖4)。

3.3 南曹站規劃14號線線站位

工可審查時專家指出,南曹站規劃14號線的站位設于綜合管廊南側,不利于與城際車站及規劃開發地塊的銜接,且存在兩線風亭設置于教育用地范圍、遠期線路距離規劃醫院建筑較近的問題。因此建議補充研究規劃14號線車站設置于綜合管廊北側的站位方案。

經研究,14號線車站設置于綜合管廊北側時,3號線與14號線形成T型換乘,3號線站位也在原方案的基礎上北移了約45 m,因濱河新城范圍內線網還存在變化的可能性,14號線是否在本站還存在一定的不確定性。綜合考慮站位處綜合管廊已為3號線車站預留好相關結構措施,14號線實施時序等問題,3號線站位暫不移動,并考慮將3號線西側公共區側墻預留打開條件,為后續線路的站廳換乘留好結構條件。

4 設計重難點分析

經南十五路及經開第十五大街上目前正在實施的綜合管廊,上跨車站主體和附屬,對車站埋深有一定影響。經與管廊單位充分對接方案,在滿足各自功能和相關規范的前提下,盡量優化管廊和車站方案以及相互關系。優化后經南十五路路中的綜合管廊寬約13.2 m,高約3 m,覆土約1.1 m,與車站主體公共區垂直相交,為盡量減少車站埋深,在不影響車站公共區裝修后凈高和綜合管線敷設的前提下,將頂板局部兩跨范圍下沉1 m,管廊經由車站頂板上方跨過,盡量減少車站埋深。經開第十五大街路東側的綜合管廊寬約11.1 m,高約3 m,覆土約1.9 m,與出入口垂直相交,已為出入口通道預留圍護樁。

此外,車站小里程端接盾構區間,該處覆土深度需滿足1倍洞徑;車站站后設雙停車線,配線區域需采用下坡;綜合以上因素,考慮車站頂板覆土為3.5 m,車站有效站臺中心處軌面標高為95.92 m,埋深為10.65 m。在正線范圍內為平坡,停車線采用2‰的縱坡。公共區裝修后凈高設計為3.5 m。

5 建設過程中發生的主要問題及解決方案

1)地面附屬建筑土建預留與裝修方案之間的關系。在土建施工圖設計階段,往往地面造型方案尚未最終確定,存在以下幾個位置的土建結構與裝修方案之間不匹配的情況:防淹擋板預留插槽;帶垂直電梯的出入口井道形式、通風口位置及出地面擋墻的位置;排煙風亭形式;出地面擋墻與鋼結構幕墻的相互關系;樓梯間的形式等。

改進總結:裝修前期介入,盡早穩定方案,土建落實相關設計意圖。

2)站廳站臺同層布置時站臺門處無需預留凹槽的問題。地下一層側式站站廳和站臺同層設置,為滿足AFC線槽布設需求,地面裝修層厚度為150 mm,站臺門所需安裝高度也為150 mm,與一般兩層站站臺層裝修層厚度100 mm的情況不同,不需要土建在站臺板邊緣預留凹槽。設計時對站臺門的專業要求理解不到位,仍在站臺板上預留50 mm深的開槽,需要進行回填墊高。

改進總結:土建設計時充分理解設備專業的需求,尤其當站型特殊時需格外注意。

3)出入口通道與前期綜合管廊預留位置沖突問題。平行于車站的綜合管廊先于車站實施,出入口通道垂直下穿管廊,前期溝通協調管廊預留下穿位置,并局部代建出入口圍護結構,后期車站方案調整出入口通道位置偏移,導致與管廊預留圍護樁沖突。后結合綜合管廊預留樁位和現場附屬已實施的圍護樁,調整出入口方案,避免工程廢棄,同時使出入口通道盡量順直,不影響使用功能。

改進總結:設計人員應掌握工程前期控制性因素,熟悉現場已經實施的接口條件,方案發生變化導致前期對接成果調整時,及時與相關單位聯系,并以紙質文件的形式記錄對接過程并提供正式的接口資料。

4)司莊站新風道檢修路徑被靜電除塵裝置阻斷。司莊站北端頭盾構井處中板上翻梁影響風機安裝,設備區裝修施工圖階段調整了風機位置,導致原建筑施工圖檢修路徑不暢,部分區域無法到達,后期結合實際情況在新風道內增設檢修門洞。為滿足后期檢修需求,后期出補充施工圖,在新風道除塵裝置前增設防火門,并相應調整已施工完成的擋水檻,確保檢修路徑暢通。

改進總結:設計時應充分考慮結構梁等結構構件對建筑布置的影響,設備區裝修階段原則上不應調整建筑布置,確需調整時,應對建筑圖進行變更,并充分梳理其連鎖影響,同時調整布置應發各專業確認、會簽[3-4]。

6 可推廣的主要經驗與建議

1)經南十五路站設計為3號線二期工程重點站,采用地下一層側式站,對于此類非標準島式站臺車站,在設計過程中進行了多方位的研究論證,為后續類似站型設計提供了寶貴經驗,建筑專業主要體現在以下方面:

a.站型選擇應經充分論證。在設計前期應對車站站型選擇進行充分論證,針對側式站和島式站的服務功能、配線設置、車站規模、埋深等方面進行比選,確保方案的合理性。b.合理選擇公共區規模及柱網。側式站布局無法參考島式標準站,站廳、站臺同層,左右線分開布置的形式,對于合理的公共區規模容易失去判斷,造成車站規模偏大,車站寬度過寬等問題,甚至出現相比島式站規模優勢不明顯的情況。設計時應充分結合客流資料驗證規模及側站臺寬度。c.過軌通道樓扶梯設置標準與設置位置。側式站需設置過軌通道連接兩側站臺公共區,原方案在地下一層非付費區分別設一樓一扶,兼具過街功能與地面四個象限出入口分別設雙扶一樓的服務標準不匹配。有條件時盡量結合樓扶梯開洞與結構柱之間的無用空間,設置雙向扶梯,提高服務水平。

本站最終方案兩個側站臺之間的過軌通道為“工”字形,每個側站臺均設置兩組一扶一樓,其中一部為上行扶梯,另一部為下行扶梯,滿足乘客過街均可乘坐扶梯的需求,服務標準與出入口設置上下行扶梯標準一致。此外每側站臺還各設有一部無障礙電梯,經核算目前方案過軌通道及樓扶梯設施可以滿足客流需求。

2)對公共區衛生間、無障礙衛生間及母嬰室進行梳理,將衛生間隔間尺寸調整為1 500 mm×1 000 mm以上,非付費區的公共衛生間采用無門化設計,通過盥洗前室的轉折實現私密性,同時布局盡量規整。

3)對三角機房的頂面進行梳理,統一采用耐火極限不小于1.5 h的防火板進行封堵,避免遺漏對該處的表達。站臺三角房樓、扶梯底部天花剖面見圖5。

4)針對規范中消防水泵房和消防控制室應采取防水淹的技術措施的要求,對消防泵房進行梳理,要求房門內側統一用C20混凝土澆筑200 mm高、100 mm寬防淹門檻。

5)對出地面樓梯間的人防門檻高度及人防門型號進行梳理,統一采用1523的人防門。按照人防提資該處人防門門檻高度不小于150 mm即可,站廳層裝修厚度也為150 mm,該處門檻不應突出地面影響疏散。

6)對屏蔽門端門外1.5 m范圍內墻面進行梳理,確保該處墻面連續、完整,無房間開門、內凹消火栓、風孔等內容,滿足發車計時器、屏幕的安裝。司機立崗處統一采用防滑地磚。

7)前期管線綜合規劃時,需考慮冷卻塔、室外消防水池、化糞池、出戶管井等構筑物的位置以及通風空調和給排水相關室外管線路由。相關專業需配合至一定深度,避免后期施工圖再次調整各類附屬設施位置,影響管線規劃成果,造成二次遷改。