裝配疊合整體式無柱地下車站概念設計

潘清1莫振澤1徐軍林2 閆順2許俊超2汪國良2潘正義2

(1.無錫地鐵集團有限公司，江蘇 無錫 214125;2.中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 湖北 武漢　473136)

摘要：為積極相應國家對綠色、集約、高效、環保與可持續的要求，建筑行業正在大力推進裝配式技術發展。城市軌道交通地下車站的裝配式技術，受制于地下水的影響，目前推廣尚不普遍。提出的明挖裝配整體式無柱地下車站采用裝配整體式疊合結構，可在富水地區、常規帶支撐基坑條件下推廣，適用范圍廣泛。該方案節點設計為空腹式結構，結構體系力學性能優異，構件輕量化，同時可利用空腹等空間靈活布置風道或管線等，空間利用率高。車站利用大跨度結構形式，結合建筑一體化裝修方案，達到最優空間效果。

關鍵詞：裝配疊合整體式;無柱;地下車站

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0.引言

具備綠色、集約、高效、環保與可持續發展諸多優勢的預制裝配式地下建造技術受到國家和行業決策者的關注與青睞，一系列鼓勵促進建筑工業化、綠色、可持續發展的政策文件相繼出臺。地下車站的建造方法主要有：明挖法、暗挖法、盾構法及兩種或多種以上結合的混合方法等，預制裝配式地下車站結構技術即為混合方法之一。20 世紀60年代，法國開創了預制鋼筋混凝土管片裝配拱技術，并在地下車站施工中得到廣泛應用，第一個使用該技術的車站是巴黎地下夏爾戴高樂-星廣場站，結構橫截面跨度為21m。20世紀70年代，前蘇聯圣彼得堡地下修建中出現了真正意義上的裝配式地下車站，它利用拱承載原理，兩側過站隧道經加固作為拱腳支撐整個單拱，上拱和側拱均預制的鋼筋混凝土塊體，采用專門的安裝機械嵌入到隧道切槽中。其中，1997年建成并投入使用的圣彼得堡地下奧林匹克站最具裝配式車站結構的代表性。

國內預制裝配式技術起步相對較晚，20世紀50年代通過引進前蘇聯技術逐步建立了一系列裝配式混凝土建筑體系;到20世紀90年代，預制裝配式建筑逐步被現澆建筑體系取代;進入21世紀后，預制裝配式技術又迎來了新的發展契機。20世紀90年代，我國在修建秦嶺Ⅰ線鐵路隧道時，首次運用了半預制襯砌施工技術，仰拱采用預制生產后現場拼裝，拱和墻采用現澆施工。

在我國大力推進裝配式建筑的政策背景下，隨著建筑產業的不斷轉型升級，裝配式建筑在軌道交通行業勢必要推進。目前長春地鐵、無錫地鐵、深圳地鐵、濟南地鐵等均進行了裝配式地下車站的應用。

目前國內地鐵采用的裝配式結構有全預制裝配式、疊合裝配式等多種型式，其中疊合裝配式又分為圍護結構與主體結構疊合、主體結構預制與現澆疊合等多種形式。

在無錫地鐵采用的裝配整體式地下車站，能夠滿足適用于富水地區、圍護結構設置內支撐體系的常用條件，使得裝配式方案的設計不受地質條件、圍護結構支撐方案的影響，同時也不受結構型式的影響。其節點采用新型環扣式節點連接方案，有效解決了各預制構件之間有效連接問題，降低了構件制作精度要求。

在既有裝配整體式技術的基礎上，進一步提出了裝配疊合整體式無柱地下車站的概念設計，將該技術進行了推廣與提升，并對大跨度無柱車站的設計思路、設計理念進行了創新。

1.設計理念

無柱地下車站具有視野開闊、裝修方案靈活多變的優勢，自帶“地標車站”、“網紅車站”屬性，近年來深受乘客和各地業主方的青睞。無柱車站的主要優點有:

(1)功能引導性強，確保了軌道交通建筑空間的完整性，對建筑空間視線可達性和引導更為高效、便捷。

(2)空間效果好，可以很好的解決站廳、站臺公共區域視線阻擋問題，空間一致性強，形成良好的空間形態，給乘客以無比舒適的空間感受，提升車站建筑品質。

考慮將地下車站設計的主要專業充分融合，既滿足各專業的功能需求，同時達到各專業方案均為最優設計。

借鑒橋梁大跨結構(空腹拱橋、斜腿鋼構橋)，結構體系力學性能優異，構件輕薄。通過對全新無柱地下車站體系的力學行為進行分析，研究結構體系的力學行為特性，優化結構形狀。

結構受力構件可形成特殊空間通道，該空間的設計布局、充分利用，是建筑設計的直接前提。合理的功能布局、相宜的裝修方案，將收到事半功倍的效果。

2.建筑設計方案

結合裝配式結構特點，進行建筑、裝修以及管線等的一體化設計，實現裝配式結構精準預留預埋;采取針對同一構件的包容性預留預埋方案，包含預留點位、預埋件以及連接方式;采用空間裝飾設計一體化的手法去打造極具現代感和創新的裝配整體式地下車站的室內空間設計，與現場的機電共同配合布置各個機電管線的定位來實現和配合完成無柱車站最終的裝飾一體化設計。如圖1所示。

圖1 裝配疊合整體式無柱地下車站效果圖

3.結構設計方案

裝配疊合整體式無柱地下車站，在車站主體結構采用裝配整體式結構，地下兩層無柱單跨疊合裝配式鋼筋混凝土框架結構，頂、中、底板與側墻形成閉合框架，底、中、頂板設計為梁板體系。主體結構與圍護結構間設置柔性防水層，形成復合墻結構。如圖2所示。

圖2 裝配疊合整體式無柱地下車站結構型式

為了保證結構后期使用過程中的防水效果，車站裝配方案采用裝配整體式結構方案，車站結構均采用濕接頭，主體框架結構采用預制構件+現澆結構相結合的疊合構件方案，通過預制構件外層現澆混凝土形成整體性強的結構，確保在使用過程中結構整體穩定性。防水方案采用結構外全包防水+裝配式整體式結構自防水，預制構件間采用細部節點方案。

4.主要創新

采用空間裝飾設計一體化的手法去打造極具現代感和創新的裝配整體式地下車站的室內空間設計，與現場的機電共同配合布置各個機電管線的定位來實現和配合完成無柱車站最終的裝飾一體化設計。

利用裝配疊合整體式及新型大跨度設計方案，提供全新的無柱地下車站設計、施工方法，解決富水地區裝配式無柱車站的推廣受限的問題;全預制構件采用空腔型式，構件輕量化，可有效降低工程造價;提出裝配整體式無柱地下車站新型構件及節點，解決構件之間的有效連接問題，實現免模板施工，滿足車站施工階段及使用階段的受力要求。

5.結論與建議

該明挖裝配整體式無柱地下車站成套技術可在富水地區、常規帶支撐基坑條件下推廣，適用范圍廣泛。提出的裝配式地下車站技術，極大減少現場支模及鋼筋綁扎工序，現場施工作業量比現澆車站大幅減少，施工垃圾及粉塵大幅減少，機械化作業程度高、現場人工需求小，降低用工成本和安全生產風險，有效減少施工對城市環境的不良影響，縮短工期，減少地鐵施工對城市交通的影響。

該裝配式地下車站技術符合綠色智能建造發展理念，預制構件可實現工廠標準化、產業化生產，質量控制有保障，綠色、節能、低碳、環保、高效、智能，有利于節約資源能源、提升勞動生產效率、促進建筑業與信息化工業深度融合，促進建筑產業轉型升級，社會效益顯著。