地鐵車站主體結構工程造價控制策略

引言

地鐵車站造價控制對投資效益至關重要，尤其在地鐵項目中，車站造價占據了總成本的較大比例，因此其有效管控直接關系到項目的經濟性和可行性。作為城市軌道交通系統的重要組成部分，地鐵車站不僅是乘客集散的主要場所，也是整個線路運營效率的關鍵節點。為了確保投資效益的最大化，必須深人研究并優化車站設計和施工方案，以實現成本的有效控制。站臺寬度是影響車站布局和造價的一個重要因素。不同的站臺寬度不僅決定了車站的空間利用率和乘客流通能力，還直接影響到土建工程的規模和復雜性。合理的站臺寬度能夠平衡使用需求與建設成本之間的關系，從而為優化設計方案提供基礎數據支持。此外，結構內力對材料用量的影響也不容忽視。柱網形式同樣對車站結構和造價有著重要影響。不同類型的柱網布置不僅影響車站內部空間的劃分和使用效率，還會改變結構受力模式，從而決定材料的選擇和用量。

一、車站形式選取

典型的標準兩層單柱車站及雙柱車站斷面如圖1、圖2所示。

根據地鐵車站建筑布置，表1中列出了幾種典型的車站形式，包括單層單跨、單層雙跨、雙層單跨以及雙層雙跨等不同組合。每種形式均基于實際運營需求和地質條件進行考量，旨在找到在滿足乘客集散和運營效率的前提下，成本最優化的車站設計方案。單層車站通常適用于客流量較小的線路或區間，其結構相對簡單，施工周期短，造價較低。而雙層車站則能更好地應對大客流需求，通過增加站臺層來擴大乘客集散空間，提高運輸效率，盡管其結構復雜度和造價相對較高。在車站形式的具體選取過程中，還需綜合考慮地質條件、施工難度、運營維護成本等多方面因素，以確保最終方案的可行性和經濟性，如表1所示。

在車型編組設定方面，所有車站均按6B車型編組進行設計，以適應主流運營需求并優化空間利用率。這種標準化的設計不僅有助于簡化施工流程，還能有效降低因車型變化帶來的額外成本。覆土厚度的設定對于車站結構的安全性和經濟性至關重要。本研究中，所有車站的覆土厚度統一設定為3米，這一設定既滿足了結構承載力的要求，又兼顧了城市規劃和環境美觀的需求。覆土厚度的標準化減少了不同站點之間的差異，便于統一管理和維護，同時也有助于控制土方工程的成本。此外，地質與水文條件的一致性是保證車站結構穩定性的基礎。在本研究范圍內，所有車站的地質與水文條件保持完全一致，避免了因地質條件差異導致的設計復雜性和施工難度增加4。如表2所示。

注 ：（1）13m.14m 寬站臺雙柱車站底、頂板厚度為加大壓重避免另行增加抗浮措施，非計算必須：2）雙柱車站的柱受力較小，故縱向跨度較大。

二、車站彎矩計算結果

（一）單柱車站彎矩

隨著站臺寬度的增加，單柱車站構件的內力及板跨度均呈現增大的趨勢，這對結構的安全性和經濟性提出了更高的要求。具體而言，頂板和底板跨中的彎矩變化遵循則為跨度長度。這一規律表明，隨著跨度的增加，彎矩將以平方的速度增長，從而顯著影響結構材料的選擇和用量。值得注意的是，底板中支座的彎矩增速明顯快于邊支座。這種現象的原因在于，當站臺寬度增加時，底板中支座承受的集中荷載更為集中，導致其彎矩迅速增大。相比之下，邊支座由于分布荷載的作用，其彎矩增長速度相對較慢。

（二）雙柱車站彎矩

首先，從受力設計的角度來看，雙柱車站相較于單柱車站具有顯著的優勢。雙柱車站通過設置兩排支撐柱來分擔荷載，使得結構受力更加均勻，減少了集中應力點的出現。相比之下，單柱車站由于僅依靠一排支撐柱承擔全部荷載，導致結構受力集中在少數關鍵部位，增加了這些部位的力學負擔。因此，在相同的外部條件下，雙柱車站能夠更有效地分散荷載，提高結構的整體穩定性。其次，在彎矩分布方面，雙柱車站也展現出了其獨特的優勢。由于兩排支撐柱的存在，雙柱車站的頂板和底板彎矩分布更加均勻，避免了因跨度過大而導致的彎矩集中現象。這種均勻的彎矩分布不僅有助于減少結構材料的用量，還能提高結構的整體耐久性和安全性。此外，雙柱車站的柱間梁也起到了很好的傳遞荷載和分散彎矩的作用，進一步增強了結構的整體性能。

彎矩特性是評估車站結構性能的重要指標之一。研究表明，單柱車站在站臺寬度增加時，其構件內力及板跨度均顯著增大，特別是在跨中至中支座區域，彎矩增幅可達 150%～550% 。這種大幅度的彎矩增長不僅對結構的安全性提出了更高的要求，也增加了施工難度和材料需求。相反，雙柱車站由于采用了合理的支撐布局，其彎矩變化相對平緩，特別是在底板支座與跨中位置，彎矩變化微小，表現出更好的力學性能。此外，底板中支座的彎矩雖然呈現線性遞增的趨勢，但增速遠低于單柱車站，這有助于減少局部應力集中的風險。

在尺寸方面，單柱車站為了滿足結構強度和穩定性的要求，通常需要設計更厚的板墻和更大的跨度。這不僅增加了土建工程的復雜性，還對施工技術和設備提出了更高要求。而雙柱車站由于受力更加均勻，可以在保證結構安全的前提下，采用相對較薄的板墻和較小的跨度，從而簡化施工流程并降低建設成本。在尺寸方面，單柱車站為了滿足結構強度和穩定性的要求，通常需要設計更厚的板墻和更大的跨度。而雙柱車站由于受力更加均勻，可以在保證結構安全的前提下，采用相對較薄的板墻和較小的跨度，從而簡化施工流程并降低建設成本。

（三）單雙柱車站彎矩對比

彎矩對比分析如表3所示。

注：（1）彎矩對比以雙柱車站為基準； （2）13m 站臺雙柱車站最大跨度在中間跨

三、車站土建造價對比

11m 站臺單柱車站的每平方米成本約為1.03萬元，這成為評估其他寬度車站成本的基礎。相比之下，對于 12m～14m 寬的雙柱車站，其每平方米成本大致在1.03萬元 萬元，顯示出雙柱車站在此區間內的經濟優勢。特別是 15m 寬的雙柱車站，與11m 單柱車站相比，每平方米成本僅增加了 1.55% ，表明雙柱車站即使在較大跨度的情況下，也能保持較低的成本增長。值得注意的是，隨著站臺寬度從12m 增至 15m ，單柱車站的每平方米成本顯著上升，達到1.07萬元 ～1.11 萬元。這意味著單柱車站在增加寬度時，其單位面積的成本增長明顯快于雙柱車站。具體而言，在 12m～15m 寬的范圍內，單柱車站的成本是雙柱車站成本的 104% 至 108% ，進一步突顯了雙柱車站的經濟性。此外，雙柱車站的成本還受到站臺面積的影響。例如， 13m 寬的雙柱車站由于面積相對較小，其每 m² 成本略高于 14m 寬的車站。這一現象提示我們在選擇車站寬度時，需要綜合考慮面積、設備及裝修等因素，以實現總成本的最優配置。在實際應用中，標準車站多采用 11m 單柱設計，部分車站局部采用 12m 單柱設計，而換乘站則傾向于選擇 14m 雙柱設計。通過合理選擇車站形式，可以在滿足功能需求的前提下，有效控制項目總投資。如表4所示。

結論

綜上所述，在地鐵車站主體結構工程造價控制策略的研究中，通過分析不同車站的結構特點與成本關系，可以為優化設計和經濟性評估提供指導。11m 單柱車站因其結構合理、彎矩適中以及造價經濟而展現出明顯的優勢，適用于大多數標準站點的設計。對于寬度在 12m～15m 的雙跨車站，其受力均勻、厚度合理且彎矩可控的特點，使得這類車站不僅能夠保證結構安全，還能實現造價節約，顯示出良好的經濟效益。

然而，寬站臺單柱車站存在一些問題：大跨度會引發受力不佳，導致彎矩顯著增加，需要加厚板以確保結構強度，這無疑增加了建造成本。當對比同寬度下的單柱和雙柱車站時，發現彎矩增幅超過跨度增幅，表明隨著跨度的增加，對結構內力的影響更為不利。此現象強調了在進行車站方案優選（尤其是公共區段）時，需仔細考量內力變化與造價的關系，以選擇最優方案。

為了平衡布局與造價，選定合適的站臺寬度和柱網是必要的。單柱車站的彎矩轉移特性（即跨度增大時，彎矩向中支座集中）需要深入研究，以便采取有效的構造措施來分散內力，避免局部應力過大。造價控制的重要性貫穿于地鐵車站從設計到施工的全過程，旨在提高效率并降低成本。

因此，本研究所得到的結論，包括結構特性和成本效益的綜合考量，可為未來的地鐵車站設計和造價控制提供重要的參考依據，有助于制定出既滿足功能需求又經濟合理的建設方案。

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作者簡介：孔俊峰（1986.11—），男，漢族，安徽合肥人，本科，高級工程師，研究方向：工程造價。