地铁车站设置变形缝原则 [关于地铁车站平坡设置方案与原则的探讨]
时间：2019-05-28 03:27:00 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：一般地铁车站为满足排水并防止溜车习惯上设置2‰坡度，增加了设计施工难度。本文试图在满足规范意图前提下，对目前各地平坡设置方案进行比较分析并提出相关设置原则建议。
关键词：地铁车站，平坡
Abstract: the general subway station to meet drainage and prevent slip on car used to set up 2 ‰ slope, increases the difficulty of design and construction. This article tries to satisfy the standard intention premise, the country at present to flat slope design scheme for comparison and analysis and put forward relevant Suggestions setting principles.
Key words: the subway station, flat slope
中图分类号：U231+.3文献标识码：A 文章编号：
1研究背景
《地铁设计规范》GB50157第5.3.3条规定“地下车站站台计算长度段线路坡度宜采用2‰，在困难条件下，可设在不大于3‰的坡道上。”规范条文解释为“地下车站坡度应尽量平缓，以防止车辆溜动，但又要考虑隧道的最小排水坡度问题，故宜将车站站台计算长度线路设在2‰坡度上，在困难条件下设在3‰坡道上”。从规范解释看，此条规定为满足车站排水功能方面的规定，2‰坡度的设置目的较为单一；因此如能采取其他措施满足车站排水功能的话，车站是否设坡并不与规范要求相抵触。
以往车站的设计均按设坡进行设计，这种设坡方式存在诸多问题，问题主要集中在增加施工难度、土建预留、供电设备及站台屏蔽门安装、接口误差等。随着地铁建设的深入，部分城市地铁线路如深圳3号线、苏州1号线、郑州1号线、南京3号线等已开始采用车站平坡设计。为此，本文结合既有平坡方案研究成果工程资料，进一步分析车站降深与排水方案关系、泵房设置位置与数量是否存在优化空间等问题，以期对平坡设置原则提出具体建议。
2 设坡车站存在的问题
2.1土建施工方面
1.1.1测量放线
按设计意图，地铁车站施工时柱、墙按铅垂线方向，楼板按2‰坡度进行定位放线，施工完成后相邻柱、板间围合成的不是矩形而是平行四边形；这导致除底板外各层的板柱关系均有偏差，车站高度越高，偏差越大。以标准两层车站为例，车站顶板底至底板顶的距离一般为12910mm，柱子按铅垂施工后，在顶板上的定位位置与设计图纸偏差将达到12910×2‰=26mm。
相对来说，平坡车站不仅测量放线工作大大简化，实际测量数据与图纸吻合度更高，也有利于后续的孔洞预留、管线敷设及设备安装位置精确的提高。
1.1.2钢筋预留
叠合结构车站，地连墙上需对顶、中、底板受力钢筋预留接驳器；按200m车站设2‰坡度计算，同一排接驳器高差达到400mm，也就是说每幅地连墙接驳器预留位置均不相同，理论上来说一幅钢筋笼只能用在固定的位置不能混用，这就要求施工方加强现场管理，避免钢筋笼误用和返工导致接驳器预留与设计要求不符合。相对来说，平坡车站围护墙接驳器预留难度略底，相同主受力筋的钢筋笼可在不同成槽位置上使用，这在一定程度上有利于施工工效的提高。
1.1.3墙体砌筑与房门安装
由于各层的隔墙均以轴线定位进行砌筑及安装，与楼板成平行四边形，这造成隔墙上开启的门与楼板不垂直，若门的开启方向开向夹角为锐角的一侧，则门的开启就会受到地面的影响，这需要对门体或对装修面层进行处理。
2.2设备安装与使用
2.2.1站台屏蔽门
站台屏蔽门的安装以车站站台中心线进行定位，上下分别与顶部安装梁与下部站台层平齐，站台屏蔽门门体（滑动门除外）垂直于站台板安装。由于屏蔽门的安装考虑了站台2‰坡度，而屏蔽门导轨安装、滑动门开关过程均需考虑站台坡度影响，门体在平面运动中额外加大了摩擦力，导致受力不均。受这方面影响，在系统设计时，就需要加大电机功率的容量，以克服2‰坡度的影响。在广州、深圳、北京、西安、成都等地铁屏蔽门均考虑了站台2‰的坡度因素。站台屏蔽门需与列车联动控制，属精细控制系统，但经调查目前在运营中暂时没发现因2‰的坡度而引起运营和维修问题。
总的来说，设坡车站屏蔽门不是铅垂安装，不利于屏蔽门的安装精度和运行稳定性。
2.2.2电扶梯
垂直电梯安装必须是铅垂的才能保证设备的正常使用，各层楼板均为斜板，在施工时需调节垂直电梯与楼板之间的夹角形成铅垂线。
自动扶梯在有2‰坡度的反向安装，则两部扶梯的长度不一致，高差越大，长度的差别越大，同样地面设计高度，受车站纵坡的影响不同，出入口扶梯的提升高度也不相同，这在设备采购和安装时均应予以考虑。
2.3换乘站对接
由于每条地铁线均有2‰的坡，两条线在换乘节点处就会出现两个坡度重合的情况，节点处变成了扭曲面。此处土建接口一般需在施工中采用渐变方式进行处，上部轨道在换乘节点位置也需结合坡率进行调整。
2.4与物业开发衔接
因民用建筑采用平坡，地铁各层楼板采用2‰坡，导致车站与物业连接的接口处产生夹角。假如地铁与物业连接的接口长度为100m，夹角高差将达200mm，需对接口进行相关处理。
3 平坡车站排水方案
从地下工程防水设计标准来说，地下车站、人行通道以及风道的设备区按一级防水等级要求设计，即要求车站不允许渗水，结构表面无湿渍；但地铁车站实际投入运营后结构渗漏水、雨水、冷凝水、清扫水等均会不同程度进入车站，运营期间排水问题成为设平坡车站最大的隐患。
按地铁设计规范车站设坡意图，车站采用平坡之后，排水系统应采用自流排放的原则，即需通过建筑找坡来解决车站各层平面纵向排水的问题。为有针对性，以200m长的标准车站为例，经研究确定在满足平坡车站站厅层离壁墙内、站台板下、道床内排水问题的最低要求，影响车站土建方案的主要控制点为：站台板下层安装空间高度≮1200mm，道床排水沟最浅处深度≮50mm，底部垫层高度≮150mm，轨面距站台底板高度≮560mm。根据上述控制点要求，车站采用平坡主要有如下3种方案：
3.1方案一：苏州地铁平坡方案
该方案中车站的顶板、中板、站台板及线路均为平坡，底板采用2‰的坡度，轨道排水利用车站底板结构找坡实现。
优点：能处理站厅层与物业衔接高差矛盾、在一定程度降低测量误差、减少墙体和房门及设备安装问题。
缺点：换乘节点标高底板和轨道衔接矛盾仍在；站台层侧墙为梯形，放样时每根钢筋均不相同，大大增加施工难度；底板降深0～400mm，增加侧墙和围护钢筋混凝土120m³，增加道床及垫层混凝土量320m³土方开挖量增加840m³，增加投资约56万。
3.2方案二：郑州地铁平坡方案
该方案中车站的顶板、中板为平坡，站台板、底板及线路采用2‰的坡度，轨道排水利用车站底板结构找坡实现。
优点：能处理站厅层与物业衔接高差矛盾、在一定程度降低测量误差、减少站厅层墙体和房门安装问题。
缺点：未解决站台屏蔽门安装、扶梯安装问题、换乘节点标高底板和轨道衔接矛盾、站台层墙体和房门安装矛盾；站台层侧墙为梯形，每根钢筋放样均不同，大大增加施工难度；底板降深0～400mm，增加侧墙和围护钢筋混凝土120m³，土方开挖量增加840m³，增加投资约40万，但收效一般。
3.3方案三：人字坡、M字坡方案
车站顶、中、底板及线路均为平坡，轨道排水利用调整轨道两侧的排水沟深度，站台板下范围排水由建筑以车站中心附近为界按人字坡找2‰坡度的方式实现。
该方案车站的中板、站台板、底板及轨面均平行，道床及站台板下排水均需由建筑找坡实现。考虑道床中无法设置集水坑，为减少车站底板整体落低深度道床以车站中心里程为界采用人字坡按2‰往车站两端找坡，每侧找坡长度按50m，道床起点水沟深50mm，最低点深度为250mm；根据轨道专业要求，水沟底最小垫层高度需要150mm（轨道专业的意见：若轨旁排水沟底的垫层少于150mm，一旦沟内积水，道床侧壁长期浸泡在积水中，久而久之将引起道床开裂，严重时将会使整体道床和结构底板分离，影响轨道的使用寿命和运营安全），则道床厚度总厚度应不少于400mm，加上轨道、扣件、轨枕250mm高度，现轨面距离底板的高度需650mm，原设坡车站轨面距底板高度为560mm，即满足道床排水车站底板需加深90mm。
若底板降低90mm，而站台板下层排水坡度按2‰计算，能解决单坡长度45m的排水要求，故站台板下层排水方式是制约本方案的关键所在。另外原设坡普通方案站台板下净高1310mm，满足电缆通道、扶梯、电梯的土建安装要求的站台板下最小净高为1200mm，底板建筑找坡则可利用站台板下层110mm空间以减少底板所需降深。对于站台板下层排水方案，为减少找坡长度，可考虑人字型找坡方案和M找坡方案，两种方案分析如下：
M字坡方案（南京3号线平坡方案）：站台板下层排水采用M字坡，单坡长度约50m，按按2‰计算，则需要降板100mm，可直接利用的110mm站台板空间，而不需要降板即可满足站台板下层排水要求。因此，此方案只需按轨道道床排水要求降板90mm。站台板下层排水沟最低点处在车站两端部与车站中间部位，可在端头盾构井下凹位置设置2座废水泵房，中部位置需增设1处局部废水泵房集水井。该方案相比人字坡方案底板降低深度相同，但增加一处泵房同时增加一处设备更换和维修点，故不予考虑。
人字坡方案：站台板下层排水采用人字坡，单坡长度约100m，按按2‰计算，则需要降板200mm，扣除可利用的110mm站台板空间，底板需整体降深90mm可满足站台板下层及道床排水的要求。站台板下层排水沟最低点处在车站两端部，可在端头盾构井下凹位置设置2座废水泵房。该方案增加围护结构按地下墙钢筋砼33m3，结构侧墙钢筋砼28m3，站台板下垫层素混凝土96m3，道床素混凝土187m3，土方开挖量378m3，增加一处集水坑及泵房，增加投资约38万。
集水坑数量分析：集水井主要汇集站台板下渗漏水，因站台板下层标高比轨道道床面低，站台板下层渗漏水无法汇集至道床排水沟，因此最低点设置的集水井均不可取消。
3.4方案推荐意见
结合前面分析可知，提出的三个方案均能满足规范设坡排水的意图，其中方案一、二虽然能处理站厅层与物业衔接高差矛盾、在一定程度降低测量误差，但并未最终解决设备安装、换乘节点标高底板和轨道衔接矛盾，且增加了施工难度；相对来说，方案三不仅解决了前面提出的所有问题，且在三个方案中增加投资最少，故推荐采用方案三：人字型平坡方案。
4 平坡实施原则
车站采用平坡主要是要解决设备安装、换乘点对接、与物业衔接及土建施工偏差方面矛盾，而目前可行的平坡方案均带来投资的增加；因此为减少不必要的投资，现对前面提出的矛盾较少或采用平坡后增加投资较多的站点条件进行界定，即确定全线可行的平坡实施范围，结合地下车站特点提出具体实施原则如下：
4.1地下标准站采用平坡方案，站台层净高增加按90mm考虑。
4.2盾构过站车站底板较一般车站降低约1m可满足站台板下和道床排水找坡要求，底板不再加深。
4.3设存车线车站较长，采用平坡后为满足排水要求底板需加深较多不经济，车站按设坡考虑。
4.4设浮置板道床车站均按设坡考虑。
设置浮置板道床的换乘站如采用平坡方案，可采用水沟沟底“人”字放坡2‰的方式，站台层净高需增加为250-100=150mm，并设置2处废水泵房方可满足排水。
4.5设单渡线车站建议设坡，当渡线全部位于区间时，渡线段设备较少，采用平坡意义不大且增加较多投资，因此渡线段仍按设坡考虑，车站可按标准站采用平坡。
5 结语
当前，兴建轨道交通的城市经济发展水平不均，对发展中城市平坡方案的采用建议：虽然采用平坡能带来设计阶段、施工过程及运营期间一些便利，但相比实实在在发生的投资增加，这些潜在收益对投资方来说毕竟无法量化；因此建议仅在换乘节点及与外部商业开发衔接矛盾凸出的枢纽站点采用平坡方案。随着城市发展水平及建设水平的提高，可考虑全线采用平坡方案。
参考文献
[1]GB50157-2003 地铁设计规范[S]. 北京 2003
作者简介：刘海波，男，一级注册结构工程师，从事城市轨道交通设计与咨询.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
