轨道交通枢纽站（精选10篇）
轨道交通枢纽站 篇1
城市轨道交通枢纽站在设计、施工上,可分为“新建型”和“扩建型”[1]。其中扩建型枢纽站是在既有运营车站的基础上,以不停止运营为前提,完成既有车站的改建、扩建。其环境保护要求很高,施工工艺比较特殊。根据上海市轨道交通远景规划[2],将建成14个大型换乘枢纽站,即3座新建型枢纽站和11座扩建型枢纽站。目前已经建成或部分建成了6座扩建型枢纽站。其中:采用了地下室向下加层;与既有车站共用围护结构的深基坑;“L”型换乘站,施工阶段有运营隧道的保护、既有车站改建中抗浮等施工技术。通过总结,归纳出一些经验,愿与业内同仁商榷。
1 地下室向下加层技术
根据新的轨道交通规划,1号线徐家汇站扩建成为1、9、11号线3线换乘的枢纽站。设计要求将位于车站主体西侧地下商场向下扩建一层,以形成换乘通道。由于该地下商场位于徐家汇5条道路交汇的核心地带;商场与车站共用一侧围护墙,商场主体为地下一层,局部为地下二层结构,现有顶板必须保留,故地面施工场地极为狭小。
向下加层基坑面积为67.25 m×31.4 m,自原有底板下开挖深度5.15 m,埋深约11 m。现有地下室为无梁楼盖体系,净高为4.1 m,坑底设置抽条加固。图1为加层扩建平面图。
由于该地下室向下加层工程在富水软土地区进行,为了不影响地面车辆的通行及降低对既有车站的影响,所有的工作都必须在净高仅有4.1 m的现有地下一层结构内进行,故顶板托换、围护结构施工都必须采用特殊工艺。
1.1 引进与应用MJS工法
1)MJS工法是一种先进的旋喷施工技术。它利用钻杆内的传感器实时监测返浆压力,一旦超过预设值,即通过气举原理强制排浆,确保返浆压力控制在一定范围内,彻底消除了普通旋喷桩难以稳定地控制地层扰动的难题。此外,它还具有大桩径(≥2.5 m)、全方位(垂直、水平、任意角度倾斜)、加固体强度高(≥3 MPa)等特点,是一种可用于严苛条件下进行地基加固的先进设备[3]。
2)鉴于MJS工法的优良性能,进一步衍生发展,形成了型钢—MJS复合围护工艺,基本形式见图2。
3)经现场成桩试验后,用于围护和地基加固施工。加固阶段实测车站最大沉降或隆起量仅为-2 mm或+1 mm。
1.2 无梁楼盖体系的托换
1)采用静压钢管桩作为托换桩是一种成熟的基础托换(加固)工艺。既有的地下商场为无梁楼盖结构,最有利的托换方式为柱帽下1桩托1柱。但上海的地层软弱,单桩无法满足沉降控制要求,因此,制订了“2桩托1柱”的方案,即在每根立柱下部增设1个承台,承台与立柱通过植筋连为一体;承台下设2根钢管静压桩,形成托换结构。
2)经现场成桩试验,确定选用准508 mm钢管桩(管壁厚10 mm、桩长44 m),采用定制的500 t级静压桩机施工。
3)通过压桩过程中控制施工速率和优化施工顺序,在未启动桩内取土措施的前提下,将1号线车站隆起量控制在5 mm以内。
1.3 基坑开挖“化整为零”
1)施工前,利用PLAXIS软件建立二维平面模型,对全断面开挖和盆式开挖、分块浇筑底板的方案进行了对比分析。计算结果表明,全断面开挖或盆式开挖对车站侧向位移、围护结构位移和地层沉降的影响差异都不大,但对车站底板隆沉影响差异很大。盆式开挖造成的1号线底板沉降仅为全断面开挖的50%。因此,施工采用了盆式开挖、设置抛撑的方案。
2)该工程土建结构已于2009年底结束,施工全过程中对1号线车站扰动甚微,各沉降测点最终均为略微隆起,且<4 mm。地面交通和地下管线均未出现任何异常。
2 深基坑与既有车站共用围护结构
扩建型枢纽站往往与周围的地下工程会共用一侧的围护结构。例如:在既有车站旁开挖大楼地下室;在既有车站一侧新建平行换乘的新车站。但从上海若干基坑工程的实测资料表明[4],既有车站产生了较大的上浮。目前,运用大型有限元分析软件对这种上浮现象作出模拟,通过对类似工程实测资料的反分析,可以比较准确地预测上浮量。
2.1 静安寺枢纽站
静安寺枢纽站是规划中2、7、14号线的换乘枢纽站。其中2号线车站已经于2001年投入运营,14号线尚未实施,施工的是7号线车站。与2、7号线车站相邻的是正在施工的越洋广场基坑。该基坑分为南北两个独立基坑,其中南区基坑已回筑至地面,北区基坑和既有的2号线车站共用围护结构,两者埋深相近,均为15.1 m。共用围护区域长度约115 m。2号线车站采用的是地下连续墙兼作外墙的单层衬砌结构(见图3)。
施工前,采用PLAXIS软件对越洋广场北区基坑的“横向”和“纵向”2个“化整为零”施工方案(见图4)作了数值模拟。结果显示:采用“横向”方案,2号线车站上浮量可控制在10 mm以内,而采用“纵向”方案,2号线车站上浮量约为20 mm。虽“横向”方案引起的周围地层沉降也更小一些,但受工期等其他因素的限制,最终施工还是选择了“纵向方案”。
进一步采用PLAXIS软件对“纵向”方案的4个子方案作了模拟计算。结果表明:用托换、加固、纵向分块开挖等措施来控制共墙结构的上浮,效果并不明显。最终采用了裙边+抽条的地基加固、设置托换桩、基坑南北分块施工的方案,实测最大隆起量为16 mm,与预测结果(15 mm)接近。
2.2 世纪大道枢纽站
世纪大道枢纽站为2、4、6、9号线4线换乘站。其中9号线车站地下一层与既有的2号线车站共用围护地下墙(见图5)。该基坑为长245 m、宽39～50 m的宽大基坑。施工采用了“横向化整为零”的方案,最终,2号线车站上浮量仅为1.5 mm。
3“L”型换乘站施工
在扩建型枢纽站中,为便于区间隧道叠交,新老车站主体呈“L”型换乘布局。
7号线静安寺站北端头井施工,为不影响15 m外的2号线区间隧道正常运营,故采用如下施工工序。
1)先施工加固靠既有线路一侧的进出洞。加固方式宜选择扰动较小的三轴搅拌桩。
2)施工地下连续墙,此时,先施工的进出洞加固可起到保护2号线区间隧道的作用。
3)完成进出洞加固,加固方法可以采用旋喷或搅拌桩,但地下墙边500 mm左右宽的土体不宜加固。
4)基坑开挖,由于正面存在较厚的加固体,故可大幅度减小既有隧道沉降。
5)结构回筑后,采用旋喷,加固地下墙边剩余的土体。
北端头井施工中测得2号线区间隧道的沉降值见表1。
此方案在不增加造价的情况下,通过合理的工序调整,使得进出洞加固体起到多重作用的效果。它不仅作为盾构进出洞加固,也作为地下墙成槽和基坑开挖阶段的保护措施,从而保证了已运营轨道交通区间隧道的安全[5]。
目前,这一成果已在上海10余个“L”型换乘站施工中推广,效果显著。
4既有车站在改建中采用的抗浮措施
针对不同的结构现状,应采取不同的抗浮对策。如世纪大道4线换乘枢纽站的9号线车站,直接增加抗拔桩即可;对于4号线车站,则采用在底板下增设钻孔灌注桩;对于运营中的2号线车站,必须保持全线正常运营,故采取“两侧设桩、框架抗浮”的方案(见图6)。
施工期间,车站进行整体封站,列车过站运行,不允许乘客进出站。先施工两侧抗拔桩,再凿除局部内衬,后施工抗浮纵、横梁,待抗浮体系有效地与2号线车站立柱连为一体后,最终在严密监控下,分块凿除2号线车站结构。
自穿越段改建施工开始,至新筑顶板结构完成,测得车站内上行线轨道最大上浮量为1.5 mm,下行线最大上浮量为2.6 mm,抗浮横梁挠曲2.5 mm,有效解决了车站的抗浮问题。
参考文献
[1]朱雁飞,杨国祥.上海大型轨道交通枢纽站施工中的主要技术问题与新技术应用[J].地下空间与工程学报,2006(增刊):12-17.
[2]周玲.上海市轨道交通共线、多交路运营及换乘车站的设置[J].世界轨道交通,2005(9):30-33.
[3]邱仓虎,詹永勤,张玲,等.北京中山音乐堂整体基础托换与地下加层技术设计研究[C]//第五届全国建筑物鉴定与加固改造学术讨论会论文集,2000.
[4]王秀志.特殊环境下地铁车站设计——上海市轨道交通8号线人民广场站结构设计[J].地下工程与隧道,2005(2):1-5.
[5]王如路,刘建航.上海地铁监护实践[J].地下工程与隧道,2004(1):27-32.
轨道交通枢纽站 篇2
南县交通运输局:
报来关于请求审批平南县综合客运枢纽站项目建议书的请示收悉。经研究，现批复如下：
一、为了改善我县交通条件，同意平南县综合客运枢纽站项目建议。
二、项目建设规模及主要建设内容：项目规划用地55亩，建设客运大楼、汽车维修间、汽车棚、下客区风雨廊、公寓、商铺等，配套建设站前广场、停车场、发车位、站内道路场地硬化、污水预处理、室外电力、给排水、绿化、亮化、商业及服务业配套设施、购置安装设备等，建筑总面积8347平方米。
三、项目总投资及资金来源：项目总投资10507.26万元。
轨道交通枢纽站 篇3
关键词：铁路 轨道 施工
中图分类号：U215文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0097-01
北京铁路枢纽黄村行包邮政基地改造工程是在既有行包邮政基地调车场东侧新建2条检修线，在新建调1线设置检查地沟，检修线与调车场南北咽喉区均贯通，共包括1.464 km线路和7组单开道岔。
1 路基交接、中线恢复测量
路基施工完成后及时提报验收计划，在建设单位统一组织下，由监理、设计和相关单位参加，严格按照现行的《铁路路基工程质量检验评定标準》组织路基验收工作。并根据贯通测量资料对桥涵、路基等进行复测。
中线桩在轨道铺设前设置，并符合下列规定：直线地段每50 m设一个线路中线控制桩；曲线地段圆曲线每20 m设一个线路中线控制桩；缓和曲线每10 m设一个线路中线控制桩。
水平桩在铺轨后铺碴整道前钉设，并符合如下要求：直线桩距不大于50 m，曲线桩距不大于20 m设置一个，线路纵断面坡点和竖曲线起讫点需增设一个水平桩。水平桩钉设在道床外的路肩上，曲线地段钉设在内侧路肩上。
2 摊铺道碴施工
底碴摊铺采用汽车、摊铺机、平地机、压路机等设备作业，对道床碾压形成密实的底层道碴。施工时在底碴两边测设标志杆，按标高挂设钢弦绳，通过摊铺机上加装红外线地平仪自动控制摊铺厚度及边线，或在测量放线后分段卸碴，推土机推平、平地机刮平、人工开槽、压路机压实。
对摊铺后的局部坑凹处及道碴离析处，人工进行换料，压路机补压。已摊铺完成地段及时进行封闭防护，避免车辆行走造成破坏。面碴摊铺时采取汽车倒运，人工摊铺、挂线修整成型，为防止轨枕铺设后因“垫腰”造成轨枕折断，在面碴中进行人工拉槽处理。道碴质量检查时，道碴供应单位必须提供道碴合格证、道碴等级证，每批进场道碴按《铁路碎石道碴》标准做筛分试验。
3 钢筋砼枕螺栓锚固
轨枕螺栓锚固，采用人工正锚的方法。轨枕铺设采用汽车运输，吊车配合人工装卸、散铺，轨枕锚固后按规范要求进行抗拨试验。锚固采用可移动式熬浆锅熔浆、锚固架正锚。具体施工工艺及质量要求如下：
按设计的配合比，称好各种材料的一次熔制量，先倒入砂子加热到100～120 ℃时，将水泥倒入加热到130 ℃，最后加入硫磺和石蜡，继续搅拌加热到160 ℃，熔浆由稀变稠成液体状时，即可使用。熔制时火力要控制好，火焰不得过猛，并不断搅拌，锚固浆温度不得大于180 ℃。
将轨枕放置平稳，每个预留孔内用砂子堵底封死并捣实。孔深净剩不得小于160 mm。摆正锚固架，控制螺栓位置，将熔制好的锚固浆注入预留螺栓孔内，一孔浆一次灌完。浆液面距枕面10 mm左右。将螺旋道钉顺锚固架左右旋转，缓慢垂直插入预留螺栓孔内，螺旋道钉园台底距承轨槽面0～2 mm间。待锚固浆凝固后，拆除锚固架，溢浆应铲除平整干净。
4 铺轨
采用人工散轨、铺设，铺轨时严格掌握预留轨缝，轨缝设置采用轨缝夹片的方法，预留轨缝受温差、最高气温、铺设时轨温的影响，施工时根据铺设时的气温计算轨缝预留量，最后连接接头夹板、螺栓，并涂油、紧固，扭矩不低于400 N·m。
经配轨计算，将需插入的短轨位置、尺寸对施工人员交底，同时根据路基铺碴前中心控制桩，确保铺轨后中线偏差不大于20 mm。
5 铺碴整道
5.1 第一遍上碴整道
轨道铺设完成后，汽车运输，人工将道碴均匀地填充到轨道内，不足部分用小车推卸补充。用起道机将每节轨在几个点抬高并用道碴垫实。抬高后的轨面应大致平顺，没有明显的凹凸和反超高。抬高后应同时方正轨枕。全轨节抬起后立即向轨枕下串碴，要求串满串实，无吊空板等。
在上述工作完成一定长度后进行一次拨道，即将线路拨到设计位置，达到直线顺直，曲线圆顺。拨道前应检查要拨的线路地段的轨缝是否合适，必要时进行调整，以防止发生胀轨或出现大于构造轨缝的现象。最后补填轨枕盒内道碴，使其饱满，以便进行第二遍整道作业。
5.2 第二遍上碴整道
基本作业与第一遍上碴整道相同。将轨道抬高至设计标高，并略加高1～3 mm的沉落量。曲线外股钢轨按规定超高抬够。起道后的轨道前后高低、左右水平均应符合规范要求。按轨腰上的标记整正细方轨枕。钢轨两侧40～50 cm范围内串满道碴。填补轨枕盒内道碴，将钢轨外侧40 cm、内侧45 cm范围内的道碴捣实，轨枕中部60 cm范围严禁捣实。按照线路中线细拨轨道。拨道前可将轨枕端部的道碴扒开一部分，以减小拨道时的阻力。最后补足轨枕盒内道碴，拍实道床边坡及顶面并使之保持稳定。
6 道岔铺设施工
采用人工配合汽车吊的方法铺设。先铺设底碴和部分面碴，汽车运送道岔、岔枕至路基岔位，然后按道岔图在设计位置铺设道岔。铺设可分股道铺设，也可根据现场情况两头的岔群一起铺设，施工工艺流程如下。
6.1 施工准备
对照平面布置图和设计说明，确定道岔型号、道岔开向、数量及采用的标准图，提出道岔铺设材料计划表，编制施工计划和铺岔作业指导书，并对岔位桩依据平面布置图进行复测，对底碴厚度进行复测。
6.2 轨料装运与卸车
道岔料装运采用5～10 t载重汽车，钢轨、轨枕、零配件分别装车，并将道岔类型、辙叉号号数、左右向，岔心编号用白油漆分别在钢轨、零配件箱上标注清楚，同时应将尖轨与基本轨捆牢装车。卸车时，要首先确认岔料上的标识与现场岔心编号的类型、辙叉角号数及左右向一致后，再利用汽车吊将岔料按序卸下。
6.3 散布岔枕
岔枕按标准图检尺，并将长度标在每根岔枕上，然后按序依次排摆，并在直向一端取齐。
6.4 连接钢轨，组装道岔
按标准图中钢轨排列顺序从岔头起，直股后弯轨顺序散放，然后连接钢轨，并拨正位置。再用起道机将钢轨抬起方正岔枕。
先确定好道岔混凝土枕孔位，放妥垫板，先固定直股（螺纹道钉用开口撬辊拧入，严禁锤击）。直股钉完后，拨正拨顺，然后以直股为基准，用轨距道尺和支距尺量出各部位轨距及曲线支距，由转撤部分、导曲线、辙叉部分顺序固定。
6.5 拨道整修
道岔铺设完毕后，按中线桩将道岔拨到设计位置，按照要求，对道岔各部位进行整修。
6.6 质量检查
检查各部位材料数量、道岔位置、轨距、扣件安装、导曲线支距、附带曲线支距、轮缘槽宽度、尖轨密贴程度等项目是否符合标准要求，检查道岔结构件、轨枕、配件等外观及尺寸必须符合设计要求，材料数量齐全。
参考文献
[1]刘勇义，帅斌，孙朝苑.铁路枢纽区域物流规划框架研究[J].中国铁路，2006（9）.
轨道交通枢纽站 篇4
深圳北站综合交通枢纽是国家中长期铁路网“四纵四横”规划中的“两纵” (京武深港和沪杭福深高铁) 交汇枢纽, 是深圳“两主三辅”铁路客运格局中最为核心的枢纽火车站, 融合了国家铁路、城市轨道 (地铁4, 5, 6号线) 、口岸 (预留) 、公交场站、长途汽车站、出租车场站及社会车辆停车场等多种交通接驳方式[1]。其中, 地铁4, 5, 6号线在深圳北站汇集实现3条轨道线路之间的换乘。
2 客流预测
客流预测年限为远期2030年, 主要包括铁路客流、口岸客流、轨道交通客流以及地方客流等四类, 实现铁路、轨道交通、公交、出租、长途以及社会车等多种交通工具之间的接驳。客流预测结果如表1所示。从客流预测结果显示, 人流主要集中在轨道交通、国铁以及公交等交通接驳之间的换乘。
人/ (h·单向)
3 轨道交通总体规划设计
3.1 线路规划
根据《国家铁路深圳北站综合规划》[2], 地铁4号线覆盖深圳中部发展轴, 起点皇岗口岸, 终点观澜。由于4号线二期工程由民民乐乐站站至至终终点点清清湖湖站站均均为为高高架架线线路路, , 受受线线路路坡坡度度、、沿沿线线地地块块规规划划影响, 枢纽范围内4号线线路全部采用高架方式敷设。地铁5号线贯穿深圳市第二圈层, 联系东中西三条发展轴, 起点前海湾, 终点黄贝岭。地铁6号线提供深圳中部公明、光明、石岩、龙华等外围地区与核心区之间的快速联系。起点松岗, 终点设于深圳北站站, , 且且在在枢枢纽纽内内为为高高架架车车站站, , 并并通通过过广广深深港港客客运运专专线线或或44号号线线换换乘乘至核心区。其中, 地铁4, 5号线为二期工程建设项目, 已于2011年6月实现开通运营, 地铁6号线为三期预留建设项目。
3.2 总体布局规划
深圳北站枢纽以国家铁路为核心进行规划布局。从平面位置看, 深圳北站国铁站房位于枢纽东西广场的中间, 铁路股道、地铁4号线、6号线、新区大道呈南北走向, 地铁5号线、平南铁路为国家Ⅲ级铁路呈东西走向, 在深圳北站不设停靠站。从竖向剖面看, 地铁4, 6号线深圳北站为高架站, 原状新区大道为地面市政道路, 平南铁路地下穿越。
国铁车站受南侧接入福田站线路和区域地形标高制约, 确定站台、站厅标高为81 m和90 m, 在90 m标高层组织人流进出, 并在基本站台的东侧布设了基本站台候车室、售票大厅、贵宾候车室及设备用房等。这些用房与现状新区大道位置冲突, 考虑到平南铁路标高, 最终确定新区大道下穿平南铁路。
通过综合分析, 为减少与铁路的换乘距离, 将4号线西移约250 m, 在纵断面上, 4, 6号线区间段线位受平南铁路、5号线下穿, 以及留仙大道和玉龙路跨线桥等因素控制, 同时以减少铁路客流与轨道之间的换乘距离为原则, 调整轨道4, 6号线线位至国铁站房内。同时考虑到平南铁路是货运线, 噪声、粉尘污染严重, 地铁5号线与平南铁路分线设置, 在保证垂直换乘距离最短以及结构需求等情况下, 拟定的5号线标高控制在71 m。因此, 确定轨道交通三条线集中在枢纽东广场与国铁进行换乘, 其中轨道交通4号/6号线采用南北向高架线路同通道并行, 5号线和平南铁路采用东西向地下线路并行。
4 轨道交通换乘方案研究
4.1 换乘原则
深圳北站枢纽内, 轨道交通之间的人流换乘是主人流, 在进行轨道交通换乘设计时, 尽可能优化换乘高度和距离, 优先考虑付费区无缝换乘, 配备足够的自动扶梯和垂直电梯来疏散客流, 实现在最短时间内完成人流疏散和换乘。
4.2 地铁4, 6号线的轨道换乘关系
4, 6号线深圳北站为高架在国铁屋架内“东南—西北”向穿越, 均采用岛式站台平行布置, 站台层形成是双岛四线的形式, 在站厅形成平行换乘, 中间设置联络线[3]。6号线设为终点站, 预留向南延伸条件。
若将6号线设置于中间, 4号线位于两侧, 6号线换边一次, 在红山站两线实现同向同台换乘, 在龙塘站实现反向同台换乘, 换乘方案较合理。
但考虑到6号线为预留, 4号线在红山站无法设置小交路, 不能保证4号线的率先建设和运营, 同时考虑到高架站特点以及人流特征, 因此, 4, 6号线采用分边布置, 在站厅形成平行换乘, 在龙塘站远期预留两线同向同台的换乘条件 (如图1所示) 。
4.3 地铁4, 6号线与5号线的轨道换乘关系
地铁5号线从国铁站房的Y形柱间穿越, 受国铁柱网间距及结构综合受力影响, 只能采用侧式站台。根据轨道交通的总体布局, 4, 6号线与5号线的换乘方案, 在换乘关系上有“十”字换乘和“T”字换乘两种方式。“十”字换乘, 5号线付费区基本上西边与6号线结构边对齐, 车站西端位于铁路站房与6号线之间, 由于5号线车站西端区间隧道的活塞风亭调整到枢纽西广场的区间, 车站西端长度尽量缩短。“T”字换乘则考虑5号线车站西端与6号线结构边对齐, 则车站需东移。从功能上讲, “十”字换乘更方便和快捷, 但工程接口和交叉工程增多, 协调实施难度大。从实施上讲, “T”字换乘车站位于6号线车站以东, 距离站房较远, 工程接口、交叉工程少, 便于实施和协调。综合考虑国铁上进上出的人流组织以及功能布局、施工工期等影响, 最终确定地铁4, 6号线与5号线之间采用“T”形换乘。
4.4 轨道交通与其他交通设施的换乘关系
深圳北站枢纽内除了3条轨道交通线路外, 还设有国家铁路、公交、出租等其他交通设施。综合考虑地铁的总体规划设计情况, 将枢纽东广场地铁5号线站厅层作为综合换乘的核心, 分别在两边布置公交和出租场站, 实现地铁5号线与其他交通设施之间的换乘。同时, 利用90 m标高平台为主要的集散中心, 实现国铁、地铁、公交、出租等之间的便捷换乘。地铁与社会车停车场, 以及枢纽东西广场之间的换乘, 均通过枢纽东西广场的联络通道实现换乘。
5 结语
轨道交通换乘站布局的是否合理, 对整体线网的优化、整体效率、换乘距离、运营效果等各方面有着决定性作用。与一般轨道交通换乘站的设计不同, 大型综合交通枢纽中的轨道交通及换乘设计, 除了要考虑轨道交通之间的换乘外, 还应结合枢纽整体规划布局以及周边其他交通设施情况等众多外部因素, 综合研究确定最佳设计方案, 实现换乘距离最短、换乘速度最便捷、空间和资源利用率最大化等目标。深圳北站综合交通枢纽充分考虑整体规划及周边交通环境影响, 将轨道交通与其他交通设施有机结合, 打造便捷舒适高效的综合枢纽, 对其他类似工程的规划设计具有积极的参考和借鉴意义。
摘要：通过与一般轨道交通换乘设计的对比, 指出大型综合交通枢纽中的轨道交通及换乘设计需同时考虑枢纽总体布局、外部交通设施、轨道交通换乘等众多因素, 并以深圳北站综合交通枢纽中的三条轨道线路设计为基础, 对大型综合交通枢纽中的轨道交通设计进行了探讨, 可供其他类似工程参考和借鉴。
关键词：轨道交通,换乘,规划布局
参考文献
[1]北京市城建设计研究总院有限公司, 深圳市交通规划设计研究中心.深圳北站综合交通枢纽配套工程可行性研究报告[R].深圳, 2008:22-44.
[2]铁道第四勘察设计院, 深圳大学建筑设计研究院.国家铁路深圳北站综合规划[R].深圳, 2006.
轨道交通枢纽站 篇5
东北人听到奎屯的地名很亲切,“原来你们也叫屯子。”实际上,奎屯是蒙古语“kuytun”的译音,意为“极冷”。兵团一代人的辛勤和汗水,让奎屯从原来的戈壁小镇发展为如今的现代化城市。
奎屯是个县级市,在当年的国际和历史形势下被划归于距它480多公里的伊犁州,但奎屯离乌鲁木齐更近一些,只有253公里。奎屯南邻国家级石化基地独山子,北接兵团农七师,东与塔城地区沙湾县相连,西与塔城地区乌苏市相邻。乌苏和沙湾隶属于距它370多公里的塔城。而独山子则是距离它140公里的克拉玛依市的一个区。独山子企业是国企,是正厅级的,和农七师一个级别,加上市区内驻扎的几支部队,形成了一个极具新疆地方特色的混合型体制。
自治区党委书记张春贤在自治区党委七届九次全委(扩大)会议上的讲话里,提到力争在10年内形成若干个中心城市。构建以乌昌经济区为中心的天山北坡城市群,奎屯市就是这个经济带上的中心城市和发展的“西极”。而奎屯与毗邻的国家级大型石化联合企业独山子和乌苏市形成的“三角”区域,被经济学家称为新疆经济发展的“金三角”地带,将成为仅次于乌鲁木齐的区域中心城市。
2010年6月8日,在奎屯市召开了徐州-奎屯对口支援联席会,除了援建项目对接工作以外,奎屯市还提出了打造新疆区域中心城市的目标,并首次公布了近远期发展蓝图。
五年时间打造新兴中心城市
《小康》:今天对于新疆各地来说是一个大好的发展机遇,奎屯准备怎样来迎接这次援疆和新一轮的大开发?
赵永龙:中央新疆工作座谈会提出了实现新疆跨越式发展和长治久安,动员了十九个省市支援新疆,举全国之力对新疆的基础建设给与全面支持。光铁路建设就投资3100亿元,按照十年计算的话,平均一年在300个亿以上,这是前所未有的。同时还有一些优惠政策,包括对引进企业两免三减半,还有对资源税的改革,原来计量,现在改为计价,像这些都是前所未有的。
整个新疆应该说进入了跨越式发展,这些本身对我们肯定是有利的。作为奎屯来讲,首先是要打造好的环境,一个是生态环境,第二个是硬环境。奎屯要长期发展,就要打造出最适宜人类居住的环境,成为人类最佳居住城市。从硬件来讲,一到奎屯就能感到整洁、舒服,来了都愿意留下。最重要的还是软环境,软环境主要是建立廉洁高效的政府和公共服务,另外是法制环节,要公平与公开、正义。再有就是规范市场环境,以规章制度、非常规范地按照市场规律来进行运作。
《小康》:奎屯是交通重镇,有得天独厚的地理优势,但没有资源上的优势,在您的思路里,今后奎屯的发展将如何取长补短?
赵永龙:奎屯市的三地四方体制很复杂,有兵团军队,又有中央企业和地方企业,体制比较复杂。从经济学上看它并不好,体制不灵活、投资成本高、重复建设、资源浪费,特别是像社会发展这块,它浪费资源,比如电台,在这么小的地方有奎屯电台电视台,有农七师电台电视台,还有乌苏的,还有独山子的,如果要纳入一个行政区规划,类似这些重复建设就没有必要了。
奎屯又是一个可控资源非常匮乏的城市,地下水每年以一米到一米五的速度往下降,已经是在超载用水,所以这一块也是资源匮乏。从长期来讲,生态比较脆弱,是城市长远发展的不利因素。
从经济发展这个角度来讲,奎屯的其他条件应该说是不错的。新疆没有任何城市堪比奎屯市的交通位置,通过铁路、公路,奎屯将新疆东、南、西、北紧密地联结在一起。三条高速公路, 312国道、217国道在城区交汇,独(山子)库(车)公路穿越天山,是连接南北疆的主要交通要道。此外,它还是电信枢纽,是土库曼斯坦、乌兹别克斯坦等中亚各国连接中国的能源输出管网的重要通道。
整个这个陆路通道,奎屯是必经之路,是接口。特别是从能源战略来讲,现在土库曼斯坦要建年输送300亿立方米天然气能力的天然气管道,乌兹别克斯坦是110亿。到2013年光天然气输送就要达到500亿立方米,还是双轨的。现在中国第一条跨国原油管道——中哈原油管道(西起哈萨克斯坦阿塔苏,经过中哈边界的阿拉山口口岸进入中国,最后到达中国石油独山子石化分公司,全长1200多公里)累计输送原油量是2000万吨,相当于国内一个大型油田一年的原油产量,今后还要达到5000万吨。
同时,伊犁是新疆的丰水区,水能理论蕴藏量达700多万千瓦,可开发水能400多万千瓦。目前葛洲坝集团、中电投、国电公司等大企业已经进驻伊犁河谷。到2015年,伊犁州计划建成和在建电力装机达800万到1000万千瓦以上,伊犁将成为新疆最重要的能源基地。
所以,从能源战略来讲,无论是铁路、公路,包括管网输送,奎屯都具有很重要的战略地位,从战略高度和经济上来说这是任何城市也比不了的优势,是不可替代的。
此外,奎屯这里一直很稳定,稳定能增强投资者的信心。中心城市的科技、教育相對发达,奎屯市从小学到高中的教育质量在全疆有名的,又是唯一的县级市有大学的一个城市。在城市品位上,我们已经是全国园林城市,再加上医疗卫生医院的力量,它的发展有得天独厚的优势。
综合这些因素,我们认为奎屯实现跨越式发展的条件是匹配的,时机也是成熟的。如果从区域经济角度看,今后按照中央中心城市理念来讲,奎屯和独山子现在基本上连起来了,和乌苏明年就能连起来,直线距离也就9公里,经过三到五年整个区域就自然连接起来,从经济上来讲是剪不断、切不断的,它可能要冲破政治体制的因素。我分析,乐观一点,5年左右,整个这片就要形成一个新兴中心城市,这是一个发展趋势。
奎屯要变身商贸、旅游集散中心
《小康》:赵书记曾在全国对口支援新疆工作会议召开后,赴江苏、浙江考察当地的工业园区、开发区及乡镇企业,当地有哪些事情及发展思路给您留下了深刻的印象?
赵永龙:他们优化建设环境、促进招商引资、超常规发展的新观念、新思路及其典型做法与成功经验给我们留下了深刻的印象。同时,也让我们看到了自身的差距。
我们与江浙一些县级市虽然有地理位置、自然环境、历史文化积淀等因素的差异,但观念落后是第一位的。在江浙,到处都是开发区、工业园区,他们都有自己的定位,并明白该怎么去做,怎样才能增加产品的科技含量,提高产品的附加值,降低产品的成本,最大限度地占有市场;怎样才能把企业当事业做大、做好、做强。
历史、文化、地理等条件固然是经济发展不可缺少的因素,但像江浙地区发展速度如此之快、发展规模如此之大,与他们积极进取的精神状态密不可分。他们善于纵向比较,更多的是横向比较。他们不满足现状,不甘于现状,敢于超越他人和自我超越。
一个国家和地区的经济活力主要体现在各种运行机制上。从实地考察结果看,江浙地区政府的奖励制度比较灵活,市场经济的竞争性也得到了良好的体现。江浙各地真正视客商为上帝,大力营造“重商、亲商、安商、富商”的浓厚氛围,从而吸引了一批又一批的中外客商投资办厂。相比之下,虽然经过几年的整治和优化,奎屯市的投资发展环境有了极大改善,但与投资者的愿望、与实现加快发展的要求相比还有一定差距。尤其是办事拖拉、效率不高等现象在一定程度上挫伤了客商投资或扩大投资的积极性。
《小康》:我们在乌鲁木齐及南疆等地采访,很多人都提到新疆的人才流失问题,在这方面,奎屯是否存在问题?今后在留住人才和引进人才方面有什么新思路?
赵永龙:现在人才外流很严重,孔雀东南飞,麻雀也东南飞,留不住人,老的要回内地去,大学生宁愿在内地打工也不回来,为啥呢?一个最深层的问题,还是收入低。在人才策略上,一个要实事求是,另外一个,要向边远地区倾斜,向基层倾斜,向老少边穷地区倾斜,一定要这样做,不能只留在口头上。
《小康》:国际金融危机重创了包括浙江、江苏在内的中国东部沿海地区经济,这也促使他们重新思考转变经济发展模式。在某种意义上,新疆和沿海城市同样站在一个新的起跑线上,奎屯今后在转变经济发展思路上有什么样的想法和规划?
赵永龙:今后奎屯要发展,首先要开放融合,并且必须对里对外全方位开放,实现跨越式发展。第二就是求实创新,要尊重历史,尊重老一代的艰苦奋斗、艰苦创业这种精神,但是必须要不断创新,不创新也是发展不了。
我们提出在伊犁州实现三个率先:率先实现城乡一体化,率先实现新型工业化,率先实现全面小康社会。没有工业就没有小康,没有工业的快速发展,实现我们国家这些指标也不可能,我们就提出来大力发展新型工业化,主要就是加速发展和壮大化工产业、整顿和提升冶金产业、改造和提升传统产业。现在奎屯第一大产业是卷烟,卷烟的产值和税收都是龙头,下来以后是电力、纺织、冶炼、化工,可能经过五年,化工要变成第一大产业。今年要升格现在的奎屯独山子石化工业园,争取成为国家级工业园区,今后的审批权、投资规和政策就要发生变化,会为我们下一步的发展从政策上、资金政策上打下一个基础。
《小康》:内地的很多城市现在都在振兴休闲产业,大力发展旅游业。奎屯有没有这方面的规划?和很多拥有历史文化和旅游资源的城市相比,奎屯不算有先天优势,今后奎屯将怎样发挥后发优势来打造城市知名度和旅游名片?
赵永龙:虽然奎屯没有很好的名胜古迹,但是可以利用交通优势打一个价格差,还有发展休闲娱乐产业。比如从价格上来讲,同样的条件,乌鲁木齐宾馆在500以上的,在奎屯现在一般都不超过200,我们比它便宜一半。从高速公路过来,坐飞机或者火车旅游,到喀什也好,到伊犁大草原也好,奎屯都是一个中间站。关键要有玩儿的、有休闲的地方,要有购物的地方,周边的旅游资源也可以发掘开发的,关键是把城市的文化提升、发展上去。
轨道交通枢纽站 篇6
随着京津城际、武广高铁、郑西高铁、沪宁城际高铁等相继开通运营，以四纵四横为主骨架的高速铁路网引领我国全面进入高铁时代，结合高铁车站建设的轨道交通枢纽也得以蓬勃发展。
在过去的建设中，高铁站交通枢纽的功能定位比较单一，许多高铁站交通枢纽的规划设计并没有较好的结合城市发展战略的需求，而是由于用地、投资、拆迁等方面的问题，大部分都选址在城市郊区，由于配套交通设施的匮乏，乘客到达和离开高铁站都十分不便，这造成了高铁站交通枢纽的使用效率低下。此外，我国在高铁站交通枢纽的建设过程中存在盲目求大、求全的倾向，结果造成旅客换乘的步行距离过长，枢纽衔接换乘效率和服务水平较低。
因此，在目前中国高速铁路迅猛发展、高铁站交通枢纽蓬勃建设的大环境下，很有必要研究不同功能定位下的高铁站交通枢纽分别应该如何组织交通，以实现枢纽换乘的有序、高效。本文以深圳市福田站枢纽和深圳北站枢纽为例，探讨“中心型”和“外围型”高铁站交通枢纽不同的规划理念及换乘设计方法，对不同类型高铁站交通枢纽规划设计具有参考价值。
1 高铁站交通枢纽的功能和分类
分析高铁站交通枢纽的功能和分类，是科学规划设计此类枢纽的前提。从基于城市发展战略的角度考虑，高铁站交通枢纽主要承担功能有两种:
1)国家铁路的重要节点，服务长途客流，有利于所在城市对全国的辐射作用，引导城市空间结构的形成，促进城市副中心的发展。
2)城际铁路的重要换乘中心，服务城际客流，强化所在区域对周边城市的联系、辐射，提升所在城市的中心地位。
高铁站交通枢纽按照枢纽所在区位可分为5类:
1)核心区综合客运枢纽;
2)中心区综合客运枢纽;
3)市区外围区综合客运枢纽;
4)边缘组团区综合客运枢纽;
5)外围衔接区综合客运枢纽。
第1),2)种本文统称为“中心型”高铁站交通枢纽，第3),4),5)种本文统称为“外围型”高铁站交通枢纽。
2 深圳高铁站交通枢纽换乘设计实例研究
本文将以广深港客运专线福田站枢纽和深圳北站枢纽为工程实例，研究“中心型”高铁站交通枢纽和“外围型”高铁站交通枢纽的换乘设计方案。
2.1 广深港客运专线功能分析
广深港客运专线是国家《中长期铁路网规划》中提出的京广深港客运专线的组成部分，也是珠三角区域最重要的一条区域高速城际铁路，既承担长途客运功能，又承担广深港间短途城际客运功能。
广深港客运专线深圳境内的长途客流主要出行目的为旅游、探亲访友等，一般以全市域为目的地，高铁站位于空间及人口的中心比较适宜;而城际客流出行的目的主要为商务、办公，从国外先进经验来看，高铁站适宜设置在城市中心区，以加强中心区的易达性及对商务客流的吸引力。根据广深港客运专线功能定位和深圳境内的客流需求及特征分析，在深圳境内设福田站和深圳北站，分别承担短途城际客流和长途客流。
2.2 福田站枢纽换乘研究
福田站枢纽位于深圳市核心区———福田中心区，紧邻市民中心，集高速铁路、城际铁路、城市轨道交通、公交、出租等多种交通设施于一体，是典型的“中心型”高铁站交通枢纽。
福田中心区现状发展已十分成熟，车站选址用地非常受限，经深入比选，福田站采用全地下的车站敷设方式，设置于福田中心区益田路地下3层，车站深度达32 m，是我国第一座位于城市中心区的地下高速火车站(见图1)。
福田站枢纽换乘设计理念是:以轨道交通接驳为主导，常规公交、出租车接驳为补充，并尽可能限制私人接驳交通。
2.2.1 轨道交通间换乘
为构筑发达的轨道交通网络接驳福田站枢纽，共布设了10个轨道车站，使铁路与城市轨道形成便捷换乘，预计承担广深港福田站80%的换乘客流。
福田站枢纽地下1层为综合换乘大厅，地下2层为2,11号线福田站、1号线会展中心站及购物公园站，地下3层为地铁2号线市民中心站、3号线福田站及购物公园站、4号线会展中心车站、国铁福田站。除地铁2,3,11号线间换乘量较大，采用共同站台换乘外，布置枢纽轨道间其他客流通过地下1层换乘大厅进行换乘。
2.2.2 换乘设施设计
综合考虑各种交通方式的覆盖区域及特点，根据预测客流量，得出各类交通接驳设施所需的规模，见表1。
1)常规公交接驳方案。
结合中心区的实际情况，经综合比较，公交首末站选址于益田路东侧的绿化带内。该首末站对不同方向的车流由不同的出入口及车道边进行组织，客流通过楼扶梯可以很方便地进入国铁福田站站厅。
除公交首末站外，对于枢纽范围内的公交停靠站接驳设施也进行了调整，设深南大道辅道公交停靠站，主要服务枢纽轨道2,3,11号线及周边地方客流;另在益田路东侧增设深港湾公交车停靠站，主要服务广深港客运专线福田站及周边地方客流。
2)出租车接驳方案。
对出租车采取适当限制的方法。由于主要的接驳客流集中点相对比较分散，出租场站分别在深南大道两侧及益田路东侧绿化带分散布局。其中，深南大道北侧绿化带设置地面出租车即停即走场站;深南大道南侧结合地形及南面绿化带，在地下-5 m层集中设置具有一定排队长度的开敞式出租车接驳场站，主要服务轨道11号线及国铁客流;益田路东侧市政公园-10 m层靠近国铁福田站设置集中的开敞式出租车场站，主要服务国铁客流。
3)社会车辆接驳方案。
鉴于中心区用地紧张，交通本身压力很大，福田枢纽不鼓励小汽车接驳，不新建停车场，而是利用周边现状的两座大型停车场——市民广场地下停车场(2 100个车位)和建设中的深交所地下停车场兼顾枢纽接驳停车需求，并规划了两个停车场与枢纽的联络通道。
在枢纽周边道路上，根据需求分布及步行系统条件，设置了一系列与出租车合用的即停即走接驳点，每个点可停靠2辆～8辆小汽车，方便需要的乘客。
2.3 深圳北站枢纽换乘研究
深圳北站枢纽位于深圳宝安龙华扩展区中部，距深圳市中心(市民中心)9.3 km，集国铁车站、地铁4,5,6号线、长途汽车场站、公交大巴场站、出租小汽车及社会车辆停车场站等各类公共交通设施于一体，是典型的“外围型”高铁站交通枢纽。
深圳北站枢纽换乘设计理念:一体化布局，立体化换乘，多种形式的场站实现便捷的接驳换乘。利用多个层面组织交通，实现人车分流。
深圳北站枢纽换乘设计，主要利用“十”字结构的四个象限，逆时针方向分别布置出租、公交、长途及社会车辆停车场，形成高铁站房东西两侧两个站前交通广场(见图2)。
2.3.1 枢纽总体换乘布局
东广场:共7层:地下2层为城市主干道新区大道;地下1层为地铁5号线站台层和平南铁路;地面层为地铁5号线站厅层，短距离接驳的公交和出租车场站;地上1层为交通层，长距离接驳的公交和出租车上客区;地上2层为国铁站房、东广场，长距离接驳的公交和出租车下客区;地上3层为地铁4,6号线站厅层，地上4层为地铁4,6号线站台层(见图3)。
西广场:共3层:地下2层为社会停车场，地下1层为出租车和社会停车场站，地面是西广场。
2.3.2 换乘设施设计
根据高峰小时接驳换乘客流预测数据，结合枢纽的接驳交通需求，按照相关规范，在考虑一定的预留量后，得出各类接驳方式的规模，见表2。
1)常规公交接驳方案。
公交车场站为始发站，布置在深圳北站的东北象限内地面层，由上塘路组织进出。
2)长途汽车场站方案。
长途车场站布局在西广场的西北侧象限内，主要服务于铁路客流转乘(见图4)。
3)出租车接驳方案。
出租车场站分东西广场两处设置，分别布置在深圳北站的东南侧和西南侧象限内(见图5)。
4)社会停车场接驳方案。
社会停车场布局在深圳北站的西南侧象限内的地下层(如图6所示)。
3 结语
“中心型”高铁站交通枢纽的土地资源稀缺，其规划应尽可能减少占用地上、地面空间，甚至可以参考福田站枢纽，考虑全地下的车站敷设形式，其规划重点是尽量提高轨道交通的客流分担率，严格控制公交、出租车接驳场站的设施规模，以解决在中心区引入高铁站的交通疏解问题。
“外围型”高铁站交通枢纽规划设计重点是要充分利用竖向空间，构建步行平台，实施人车分流，以及新建道路设施实现车流的管道化运行。
最后，随着城市综合客运体系的不断完善，我们对高铁站枢纽的规划理念以及认识也将不断地变化和深化，希望本文提出的不同功能定位下的不同换乘设计理念，能给其他城市和同行们有所借鉴。
摘要：针对目前我国高铁站交通枢纽功能单一,换乘效率不高的问题,结合实例,分析了“中心型”和“外围型”高铁站交通枢纽换乘设计的规划理念及设计思路等,总结得出了两种设计的功能和作用,对不同类型高铁站交通枢纽规划设计具有参考价值。
关键词：轨道交通,枢纽,功能,换乘设计
参考文献
[1]宗传苓,谭国威,张晓春.基于城市发展战略的深圳高铁枢纽规划研究[J].规划师论坛,2011(10):35-36.
[2]深圳市城市交通规划设计研究中心.福田站综合交通枢纽工可研及初步设计阶段交通设计专题研究[Z].2009.
轨道交通枢纽站 篇7
1.1 地下工程概况
天津站交通枢纽轨道换乘中心工程位于天津站后广场新广路、华兴道、新兆路交口处,连接了包括东西向的地铁2、9号线车站、南北向的地铁3号线车站,2号、3号线联络线,2号线站后渡线和9号线交叉渡线。轨道换乘中心工程地下一层为地铁、城际铁路和其他市政交通的公共人流集散层,地下二层为地铁2、3、9号线站厅层,地下三层为2、9号线站台层和3号线设备层,地下四层为3号线车站站台层。工程总占地面积约6.7万m2,建筑面积为15.1万m2。地下三层结构底板埋深约24.8 m,地下四层结构底板埋深约30.2 m,基坑最深达到32 m。整个基坑宽度在80～180 m之间,形状极不规则。此外,本工程结构顶板上方还有同时施工的京津城际站房、公交中心枢纽、35 kV变电站。考虑到地上地下同时施工以及周边环境等因素,本工程采用了盖挖逆作法进行施工。
1.2 水文地质概况
1)表层潜水
本场地表层潜水地下水埋藏较浅,勘测期间地下水埋深0.5～2.9 m(高程-0.1～2.2 m),主要赋存于第I陆相层及第I海相层的粉土、黏性土与粉土互层的地层中。
2)承压水
分为浅层承压水和深层承压水。
本工程对防水设计有影响的水层主要是表层潜水和第一承压水层。
3)地下水腐蚀性评价
表层潜水一般对混凝土结构无腐蚀;对钢筋混凝土结构中的钢筋,一般在长期浸水的环境中无腐蚀性,在干湿交替的环境中具中等腐蚀性。第一层微承压水(主要含水层埋深24～31 m)一般对混凝土结构具中等腐蚀性,局部强腐蚀性;对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。各层地下水对钢结构均具中等腐蚀性。
2 防水设计原则及技术标准
地下结构防水遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。
“以防为主”:主要以混凝土自防水为主,首先应保证混凝土、钢筋混凝土结构的自防水能力,为此应采取有效的技术措施,保证防水混凝土达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性;其次应加强结构变形缝、施工缝、穿墙管、预埋件、预留通道、接头、桩头等细部构造的防水处理。
“刚柔结合”:从材料性能角度出发,要求在地下工程中刚性防水材料和柔性防水材料结合使用。
“多道防线”:除以混凝土自防水为主、提高其抗裂、抗渗性能外,应辅以柔性附加防水层,并在围护结构的设计与施工过程中创造条件来满足防水要求,最终实现整体工程的不渗、不漏。
“因地制宜”:天津站交通枢纽轨道换乘中心工程的环境和地层条件复杂,气候变化和温差大,地下水位高、补给来源丰富,临海地层渗透系数大,地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构具有不同程度的腐蚀作用等,确定采用全包防水是有效的防腐防水措施。城市修建地铁时,应根据环境保护、水资源保护的要求,对防排水设计采用“防”而不是“排”的原则,严禁将地下水引入车站。
“综合治理”:地下工程防水是一项技术性强、涉及面广的综合性工程,因此要求结构与防水相结合、结构防水与附加柔性防水层相结合、结构防水与细部构造防水相结合,并做好其他辅助措施。由于地下水对混凝土、钢筋、钢结构具有不同程度的腐蚀性,还应采用相应的防腐措施,保证混凝土、钢筋和钢结构的耐久性。
本工程防水设防等级为一级,要求不允许渗水、结构表面无湿渍。
3 结构防水体系设计及要求
3.1 结构自防水混凝土的要求
3.1.1 防水混凝土一般规定
1)本工程埋置深度在25～32 m之间,深度较深,因此设计防水混凝土抗渗等级为S10,主体结构顶板、侧墙、底板设计采用C30、S10防水钢筋混凝土。部分边墙由于采用了竖向预应力技术,因此设计采用C40、S10防水钢筋混凝土。
2)裂缝控制宽度
迎水面不大于0.2 mm,背水面不大于0.3 mm,并且不得有贯通裂缝。
3)防水钢筋混凝土钢筋保护层厚度
迎水面钢筋保护层厚度≥50 mm,背水面钢筋保护层厚度≥40 mm。
4)混凝土垫层的强度等级不应小于C25,厚度不应小于250 mm。
5)防水混凝土耐蚀系数不应小于0.8。
3.1.2 防水混凝土技术要求
本工程大体积混凝土技术重点是解决混凝土水泥水化热在各龄期的收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量等,防止裂缝的出现。因此必须对原材料的选择(包括水泥、粉煤灰、细粗骨料、外加剂)、混凝土的配制技术以及混凝土的施工浇注等提出明确的规定和要求。天津站交通枢纽工程为此编制了《大体积混凝土技术要求》一书,要求搅拌站提供的混凝土的各项指标必须满足相关规定,才能进行混凝土的浇注施工。
1)水泥控制
(1)优先选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥或32.5复合硅酸盐水泥;当使用42.5普通硅酸盐水泥时,可按已掺入矿物掺和料为20%进行计算。
(2)按水泥标准试验方法检测,水泥比表面积不超过350 m2/kg;用筛余量检测,筛余量不小于3%。
(3)要求水泥的出厂温度不高于60℃,夏季使用时水泥的温度不得超过大气温度10℃。
(4)现行水泥标准中未规定氯离子含量的限值和检测方法,有的水泥厂家使用了含氯盐的助磨剂。控制氯离子的含量,是保护钢筋的最重要条件,故应严格检验并要求水泥中的氯离子含量≯0.06%。
2)胶凝材料
(1)要求所配制的大体积混凝土的胶凝材料水化热3 d不大于250 kJ/kg,7 d不大于293 kJ/kg。
(2)当无法得到非碱活性骨料时,按JJG 14—2000《天津市预防混凝土碱集料反应技术管理规定(试行)》,需采用低碱水泥,或掺入矿物掺和料后总含碱量小于0.6%。
(3)本工程采用Ⅰ级或烧失量不超过5%的Ⅱ级粉煤灰,不得使用Ⅲ级粉煤灰。
(4)粉煤灰可与适量的磨细矿渣粉复合使用,不掺加硅粉;磨细矿渣应控制比表面积不超过400 m2/kg。
3)粗细骨料
砂:(1)应选用坚硬的强度高、抗风化、抗腐蚀、级配良好的洁净天然河砂,不得使用海砂。(2)砂子的细度模数不宜小于2.6,要求0.6 mm筛累计筛余量不小于70%,0.15 mm筛累计筛余量不小于95%。(3)砂中氯离子含量对钢筋混凝土应小于0.06%,对预应力钢筋混凝土应小于0.02%。(4)砂的含泥量应小于3%,泥块含量应小于1%。
石子:(1)选用坚硬、抗风化、抗腐蚀、无碱骨料反应活性的等径状、5～10 mm和5～25 mm两个单粒级的碎石,采取最大松堆密度法级配成空隙率最小的连续级配石子;优化级配的石子以不同砂率填充后,优选出砂石总空隙率最小的砂率;生产时按优化级配比例分级投料。(2)为便于进行骨料级配,砂石进场后应按标准取样,检测其表观密度和松堆密度。(3)碎石的主要质量指标要求为:针片状颗粒含量≤5%,压碎指标值≤10%,吸水率<1%,含泥量<1%。(4)砂、石骨料中严禁混入有害物质和泥土。
3.2 柔性防水层设计及要求
3.2.1 柔性防水层的选择标准
根据本轨道换乘中心工程的环境特点,要求柔性防水层具有防腐、防水、隔离(防裂)的功能;根据工程盖挖逆作施工方法的特点(工艺繁琐,施工困难,主体结构节点部位容易产生渗水通道),要求柔性防水层具有可操作性(施工简单方便,辅助材料少)、防水可靠性(材料本体防水,抗刺穿,搭接可靠)和耐久性(抗腐蚀、耐候性、抗微生物、抗水性优),同时要求价格合理。
3.2.2 柔性防水层设计
按照如上的各项要求,在本轨道换乘中心工程中共设计选用两种类型的防水材料,即预铺自粘型丁基橡胶类防水卷材和预铺自粘型高聚物改性沥青防水卷材。其中预铺自粘型丁基橡胶类防水卷材厚度为1.5 mm,预铺自粘型高聚物改性沥青防水卷材厚度为4 mm。铺设时要求防水卷材与主体结构粘结,与围护结构不粘结。
3.3 接缝设计
本工程设置了变形缝、施工缝和加强带,但不设置后浇带。
3.3.1 变形缝设计
1)变形缝的设置
根据本轨道换乘中心工程的结构形式、埋置深度以及结构顶板上方的不同建筑物的要求,本着尽量少设缝的原则,整个工程共设置了3道变形缝,缝宽在20～30 mm,将地下一层结构、三层结构和四层结构分为3大部分。设置变形缝后,结构最长边的长度均在300 m以下。
2)变形缝内防水材料
(1)中埋式钢边橡胶止水带:宽度350 mm,钢板厚0.8 mm,钢板两侧设有预留孔,用作固定钢边橡胶止水带。
(2)双组分聚硫密封胶:双组分聚硫密封胶只能与变形缝内壁两侧牢固粘结,不得与两端的其它材料直接相接,因此要求在双组分聚硫密封胶两端贴上牛皮纸进行隔离。
(3)柔性保护层:选用丙烯酸酯聚合物砂浆,其作用是保护双组分聚硫密封胶。
(4)防水加强层:采用与柔性防水层相同的材料,宽度80 cm(变形缝两侧各40 cm)。
(5)填充料:变形缝缝体内不得填充刚性的和耐久性差的材料,本工程设计选用发泡聚氨酯材料。
(6)注浆管。
变形缝防水设计见图1。
3.3.2 施工缝设计
1)施工缝的设置原则
(1)为了保证结构具有足够的纵向抗变形能力,并减低混凝土收缩和温差的影响,应设置纵向和横向施工缝,施工缝的位置应设在结构剪力较小且便于施工的部位。
(2)顶板和底板的纵向与横向施工缝要求布置在1/4～1/3跨度处,同时缝的位置应避开通道楼梯孔,以保证梁、扶梯梁的刚度。
(3)施工缝的设置应综合考虑防裂和施工浇注工艺等。
2)施工缝的设置间距
顶板、底板:纵向施工缝间距为30～35 m(30 m以下不设置纵缝),横向施工缝间距为16～20 m。
侧墙:垂直施工缝间距为12～16 mm,水平施工缝最下层第1条与第2条之间间距不宜大于4.5 m,其余不宜大于5 m。
3)施工缝内防水材料
(1)钢边橡胶止水带:宽度300 mm,钢板厚0.8mm,适用于顶板和底板结构。
(2)缓膨胀型遇水膨胀止水胶:适用于边墙结构。由于本工程均采用盖挖逆作法施工,结构边墙均为后做,因此边墙的施工缝不能采用钢边橡胶止水带,否则容易导致该处后浇的边墙混凝土浇注不实,产生渗水通道。
(3)防水加强层:位于施工缝的外侧、防水附加层的内侧,防水加强层设置宽度为80 cm。
(4)注浆管。
施工缝防水设计见图2。
3.3.3 结构加强带设计
由于施工工法及施工工期的控制,本工程不能设置后浇带,为减少混凝土收缩和结构不均匀沉降,防止混凝土的开裂,在车站主体结构内每隔40～50 m设置一处膨胀加强带。加强带的宽度宜在1.0～1.5 m,加强带内的钢筋应全部贯通,加强带混凝土的性能应满足填充用膨胀混凝土的各项性能。
3.4 节点防水设计
3.4.1 盖挖逆作顶板、底板与连续墙节点防水
顶板和底板的钢筋与连续墙的钢筋相连,此处的柔性防水层不能连续必须断开,因此须采取有效的防水措施。顶板、底板与连续墙相接部位,涂刷高渗透改性环氧防水涂料;底板与连续墙相接部位的预留钢筋处,用专用注胶器将缓膨胀型止水胶挤在每根钢筋周围,挤出量控制为宽度和厚度各5 mm,每根钢筋点的止水胶应连续、保证用量。详细的节点防水设计见图3。
3.4.2 盖挖逆作工程桩与底板(底梁)连接防水
钢管柱穿过底板和底梁伸入到工程桩,工程桩的主钢筋与底板(底梁)的钢筋相连接,因而底板的柔性防水层在工程桩位置断开,要求防水作特殊处理,以保证防水的可靠性。
1)钢管柱的防水要求:防止地下水沿钢管柱与底板(底梁)混凝土之间的收缩缝渗透。
(1)底板(底梁)内侧与钢管柱相交处设置预留槽(宽15 mm、高2 mm),预留槽体要求结构尺寸准确、干净、干燥、无钢筋侵入,槽体内嵌填双组分聚硫密封胶。
(2)预埋注浆管,以便进行化学注浆,注浆材料优先采用高渗透性改性环氧灌浆材料。
(3)底板(底梁)下部与钢管柱接触部位设置一道缓膨胀型止水胶,具体作法为沿钢管柱外缘涂15mm×8 mm止水胶,并采用专用密封胶条固定缓膨胀型止水胶。
2)底板(底梁)外缘与工程桩连接处防水(图4)
(1)按底板(底梁)结构和防水要求的尺寸开挖基坑,基坑应无渗漏和积水,做到无水作业。
(2)铺设C25混凝土垫层,垫层基底土体不得有扰动和水浸泡等现象,松动部分应铲除后回填同级混凝土。
(3)基坑侧面砌筑120砖墙。
(4)铺设柔性防水层。
(5)柔性防水层保护层的设置应根据柔性防水层的特点确定,柔性防水层的端头应做好封边处理。
(6)板底(梁底)与工程桩相交处涂刷高渗透改性环氧防水涂料,用量为1 kg/m2。底板(底梁)与工程桩的连接钢筋打5 mm×5 mm的缓膨胀型止水胶。
4 结语
轨道交通枢纽站 篇8
由于轨道交通的网络化运营特点, 客运组织活动必然存在着传递性。某个车站或线网区间的运营秩序的突发不正常, 不仅会造成大客流的积压, 还必然会波及其他的车站以及线路, 形成一系列的连锁反应。乘客在车站大量的聚集, 要做到安全以及效率兼顾, 轨道交通网络系统必须快速做出反应, 在运营方管理者、突发事件的应急处置中做出博弈, 采取有效的及时的应急处置措施恢复正常的运输秩序, 加快滞留旅客的疏散与送达。
1988年美国联邦公路局将大型活动定义为计划性特殊活动, 即已计划的在规定时间和指定地点发生的能引起交通需求非常规增加的特殊活动, 例如展览会、娱乐活动、体育活动和节日集会等[1]。
博弈论方法是在给定的环境约束条件下, 求解整体资源效用的最大化[2]。博弈论方法在工程技术和管理方面已经得到较多的研究和应用。国外学者已将博弈论应用在交通、通信等领域[3]。我国学者池宏等[4]采用不完全信息动态博弈模型, 研究资源优化的动态配置问题。也有学者应用博弈论方法在公交枢纽的布局和优化方面[5,6,7], 以及城市道路交通综合枢纽的危机管理方面展开相关研究。
本文将通过动态博弈解决轨道交通枢纽的突发大客流的应急公交资源配置。以2012年五一“劳动节”期间的人民广场枢纽的大客流为研究背景, 分析枢纽突发客流应急资源调度中“运营决策者”与“突发客流”之间的动态博弈过程, 求解轨道交通枢纽突发大客流的公交应急资源调度的博弈分析, 从而实现公交应急资源优化配置目的。
二、换乘枢纽突发大客流的应急处置
突发大客流是指城市轨道交通网络中的站点周边, 在短时间内迅速聚集的大规模疏散客流。通常情况下, 突发大客流的产生, 主要是由于在城市轨道交通车站周边举办大型活动吸引了大量的人流, 造成活动结束时轨道交通车站周边的客流高度集中。
城市轨道交通系统承担城市客流的主要运输任务, 针对大型活动中的大客流的应急协调管理, 提高交通枢纽区域运营系统的可靠性是十分重要的。应急管理中应急决策的选择, 往往是双方或多方决策行为相互作用的结果。枢纽突发客流的公交应急资源调度的决策过程, 就是在不完全信息下“轨道交通指挥中心”与“突发大客流”之间的动态博弈过程。
动态博弈是指博弈参与者之间的决策选择有先后顺序, 而且行动在后的参与者可以观察到行动在先的参与人的选择[8]。因此将动态博弈论引入轨道交通枢纽的突发客流应急处置, 从应急决策者与突发客流构成双方博弈, 实现应急资源调度方案的选择, 更能反映枢纽控制中心决策者在突发大客流下做出应急资源调度决策的实质。
三、突发大客流的动态博弈模型构建及预案分析
(一) 突发大客流的动态博弈模型的构建
本文以上海城市轨道交通枢纽站人民广场站为例。由于节庆活动在城市轨道交通车站周边的大型活动吸引了大量的人流, 造成活动结束时轨道交通车站周边的客流高度集中, 因而形成突发大客流。轨道交通枢纽突发大客流应急博弈模型的构成要素如下。
1. 博弈参与者
枢纽突发大客流的博弈分析中存在“运营指挥中心决策者”与“突发大客流事件”两个博弈行为主体。
2. 博弈策略
2012年五一假日, 人民广场大客流数据以出站流量为依据, 测得的人民广场高峰期每小时出站人数为13764人, 假设其中有一半人出站是为了公交换乘, 则为6882人;一辆普通公交车一般能搭载80位乘客, 因此每小时需要86辆公交车;假设每小时原有公交车为46辆, 则为了使保障率达到100%, 则至少需要另调派40辆公交车到达人民广场站缓解大客流。假设突发大客流事件只有两种可能的状态S1和S2, 即突发大客流事件的状态空间为S={S1, S2}, 其中S1定义为一般程度的大客流, 人流量为3441人, 需要20辆公交车 (不包括原有公交车辆) ;S2定义为严重程度的大客流, 人流量为6882人, 需要40辆公交车 (不包括原有公交车辆) ;突发大客流的状态转移概率函数定义为pij (i, j=1, 2) 。
假设运营指挥中心决策者在突发大客流公交应急资源调度过程中, 只需动用应急公交资源R, 只要在一定的时间之内 (本例中假定为2个时间半径内) , 以及一定的危机状态下 (S1, S2) 将足够数量的应急公交资源R调运到突发大客流点X处 (人民广场站) , 便可以缓解突发大客流, 使枢纽客运组织回到正常运营状态。如果调度到突发大客流点X的资源R数量不足, 则只能在一定程度上控制危机事件 (以保障率a表示) 。保障率的取值范围为0%到100% (100%代表危机事件完全被控制) 。假定资源R的数量与保障率a之间的关系如表1所示。
根据实地调查, 调取了4个人民广场附近公交车终点站为资源点, 即武胜路终点站 (距离人民广场1公里) 、大悦城终点站 (距离人民广场1.3公里) 、普安路终点站 (距离人民广场1.5公里) 和老西门终点站 (距离人民广场2.0公里) 。假设它们到达人民广场所用的时间与距离成正比, 生成如下公交资源分布图, 如图1所示, 定义r为时间半径。
只有武胜路站在一个时间半径内, 大悦城站和普安路站位于一个半时间半径, 老西门站距离X点两个时间半径。假设成本包括油费 (路面越拥堵油费越高) 和人员, 因此可以假设武胜路站调派数量和成本的比例为1:1;大悦城站调派数量和成本的比例为1:2;普安路站调派数量和成本的比例为1:3;老西门站调派数量和成本的比例为1:4。
假定决策者与突发大客流之间以时间半径r为“博弈阶段”进行动态博弈, 则在本例中博弈双方需要进行两轮博弈。在博弈的第一阶段:决策者只有唯一的一个方案, 即从武胜路站调派16单位公交R到X点, 将该方案记为Ⅰ;在博弈的第二阶段, 假定决策者有两大类方案可供选择, 即 (1) 从大悦城站, 普安路站, 老西门站三点调派4单位的公交到X点, 使X点的累计公交总量达到20单位, 记为方案Ⅱ; (2) 从大悦城站, 普安路站, 老西门站三点调运24单位的公交到X点, 使X点的累计资源总量达到40单位, 记为方案Ⅲ。需要指出的是, 在每一大类方案中其实又包括若干个调运方案。
由此, 假定决策者在博弈第一阶段的策略空间为Sc1={Ⅰ}, 在博弈第二阶段的策略空间为Sc2={Ⅱ, Ⅲ}。
3. 支付函数
博弈双方都是围绕一定利益展开的, 博弈胜负的评判结果主要是依据策略选择后的得失来衡量, 通常称之为支付函数。本文假定支付函数为二维向量, 分别用保障率和成本来表示。
4. 次序
博弈参与者在决策时, 要注重决策选择的次序先后, 决策次序和时间不同, 博弈结果也会有很大的不同。
本文用状态转移概率函数表达博弈的次序。在枢纽的突发大客流应急博弈的第一个阶段, 突发大客流事件以概率Pi面对第i种危机情况。第二个博弈阶段的次序转移概率函数可以表示为:Pij=f (a1, i, j) 。其中, a1表示博弈参与者在第一个博弈阶段, 针对突发大客流危机情况, 采取某种应急方案后, 可以达到的保障率;i表示在博弈的第一阶段, 枢纽发生突发大客流后, 决策者采取应急措施表现出的状态;j表示在第二个博弈阶段, 枢纽面临突发大客流事件状况, 枢纽运营方采取应急措施后即将进入的状态。因此, a的值越大, 表示第一阶段采取的方案对于突发大客流控制得越好。
假定博弈决策的目标是在第二个博弈阶段结束后, 突发大客流危机情况能够完全被控制, 也即第二阶段的预期保障率达到100%, 在此约束下成本越小越好。如果第二阶段结束时保障率没有达到100%, 可以通过支付较高的弥补成本加以弥补, 假定弥补1%的保障率所需支付的弥补成本为2, 决策者采用的决策准则为期望成本最小, 则预选方案如下:
{方案Ⅰ:方案Ⅱ|S1}的期望成本=[100%- (100%×0.8+60%×0.2) ]×100×2+24=40
{方案Ⅰ:方案Ⅲ|S1}的期望成本=[100%- (100%×0.8+100%×0.2) ]×100×2+87=87
{方案Ⅰ:方案Ⅱ|S2}的期望成本=[100%- (100%×0.1+60%×0.9) ]×100×2+24=96
{方案Ⅰ:方案Ⅲ|S2}的期望成本=[100%- (100%×0.2+100%×0.8) ]×100×2+87=87
通过上述计算可知:如果在博弈的第一阶段突发大客流危机情况以状态S1出现, 则运营方控制中心决策者的最优策略, 是在博弈的第一阶段选择方案Ⅰ, 在博弈的第二阶段选择方案Ⅱ;如果在博弈的第一阶段突发大客流危机情况以状态S2出现, 则决策者的最优策略是在第一阶段选择方案Ⅰ, 在第二阶段选择方案Ⅲ, 如表2所示。
综上所述, 在本例中利用动态博弈模型生成的预案为: (1) 如果突发大客流发生, 且观察到状态为S1, 则应立即实施Ⅰ方案, 从武胜路站调派16辆公交资源R到事故点X;同时着手实施Ⅱ方案, 从大悦城站调派4辆公交资源赶赴突发大客流发生点;预期能够在1.5r时间内将危机情况完全控制住;预期的总成本为24; (2) 如果突发大客流发生, 且观察到状态为S2, 则应立即实施Ⅰ方案, 从武胜路站调派16辆公交资源R到事故点X;同时着手实施Ⅲ方案, 分别从大悦城站、普安路站、老西门站三地调派5辆、15辆、4辆公交资源赶赴突发大客流发生点;预期能够在2r时间内将危机情况完全控制住, 预期的总成本为87。
四、结论
本文的研究结果表明, 动态博弈的应急公交资源调度方法, 可以有效解决枢纽区域突发大客流疏散的问题。对于换乘枢纽的突发大客流应急处置管理, 运营方可以在轨道交通沿线设立一个或多个公交车辆驻车点, 调度应急地面常规公交车辆进行运能补充, 实现客流疏散。轨道交通各运营公司要加强监督各有关车站与火车站、长途汽车站等专线的信息搜集、沟通工作, 建立信息互通工作机制及时掌握客流动态, 提前梳理需求、制定应急调整计划, 确保大客流有效疏散。
摘要：大型活动期间轨道交通枢纽的突发大客流集聚, 会影响交通枢纽区域的客运服务水平。为有效疏散枢纽的突发大客流, 通过建立突发大客流应急处置中“运营指挥中心”与“突发大客流”之间的两阶段动态博弈模型, 并以保障率和成本作为博弈支付函数, 实现枢纽区域的应急公交资源调度方案。研究结果表明, 动态博弈的应急公交资源调度方法, 可以有效解决枢纽区域突发大客流疏散的问题。
关键词：城市轨道交通,换乘枢纽,突发大客流,动态博弈,轨道交通
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轨道交通枢纽站 篇9
然而长期以来, 由于我国枢纽建设分属于不同的管理部门, 铁路建设、轨道工程建设与城市规划管理之间缺乏统筹机制, 导致我国的高铁和轨道枢纽在节点价值与场所价值发挥方面或多或少都存在问题。一方面, 枢纽各交通功能倾向于独立占地、水平布局, 导致人车交织干扰、换乘效率低下, 难以体现节点价值;另一方面, 大匝道和大而无当的交通场站, 将高铁枢纽与周边城市功能分割开来, 城市轨道站点及出入口孤立存在于交叉口的道路红线以内, 枢纽在功能、空间和步行联系方面缺乏与城市的对接与融合, 严重影响了枢纽场所价值的发挥。
所幸, 随着经验教训的不断积累, 枢纽的建设者和管理者对于枢纽的规划与设计都有了新的认识与改进, 至少在以下两个方面达成了共识:
第一, 轨道枢纽应该是“以人为本”的换乘节点。
无论是高铁还是城市轨道, 相对于拥堵、低速的长途客运及地面公交而言, 都是先进、高端的交通工具, 其使用者收入更高, 单位时间的相对价值也更可观, 对于换乘环境的便捷性、舒适性和体验性都提出了新的要求。为了回应这样的需求, 在交通设施布局与建设方面, 打破条块分割的圈地思维, 走向融合与共治逐渐成为枢纽发展的趋势。以乘客的使用需求为导向, 将与人直接相关的换乘界面拉近, 形成连续、人车分行、全天候的人行换乘空间, 同时将夜间停车、保养、附属管理用房等设施布局在远离枢纽的地区, 在每一种交通设施门类内部实现“人车分行”, 而在传统分属于不同部门的交通设施之间实现立体叠加、资源共享和共同管理, 将成为未来发展的主要趋势。
第二, 轨道枢纽应该是“与城共融”的体验场所。
随着高铁和轨道客流的高端化, 乘客对枢纽环境的期待也与以往不同。随着我国高铁枢纽陆续建成, 在车站就餐、喝咖啡、购买小件的随身物品, 几乎已成为普遍需求。对于以通勤交通为主的城市轨道站点而言, 在换乘和集散过程中安排就餐、娱乐、接送小孩、购物等活动, 也会使乘客的一日生活更加方便和丰富。将商业功能组合进枢纽换乘流线, 在日本、台湾和香港都有很多经验, 也正是由于城市功能与交通功能的有机融合, 使得上述地区的轨道枢纽显示出贴心与温馨的氛围。当然, 功能融合只是枢纽与城市融合的一个方面, 空间景观方面的融合更是未来我国轨道枢纽发展中的必修课。地面轨道系统对城市的天然分割, 只有在枢纽的位置才能得到有效的织补与连接。如何弱化机动车交通设施对枢纽与城市空间的分割, 让高铁枢纽的站前广场能够与城市的公共空间系统有机结合, 让人能够舒适地行走于枢纽与城市之间;让枢纽的建筑不再像是天外飞来的异质体, 而是能与城市既有肌理交流对话的合作者;如何让城市轨道的出入口不再局限于交叉口的视距三角形中, 而是能与城市功能实现人性化对接, 都是未来我国枢纽发展所面临的新课题。
轨道交通枢纽站 篇10
关键词：地下交通枢纽站,烟气控制,人员疏散,FDS
0 引言
随着城市的发展, 土地使用变得越来越紧张, 地下空间发挥着越来越大的作用, 地铁、地下商业街、地下广场、地下停车场等地下公共场所在城市中不断涌现。以广州为例, 近年来大型化、综合化地下交通枢纽站如地下商业街、地下娱乐城等的不断建成, 使得地下中庭在地下交通枢纽站中运用得越来越多, 这些地下商业街娱乐城形成一个相连的大型商业圈, 吸引了大量的人流, 属于典型的人员密集型场所, 一旦发生火灾, 容易造成群死群伤等恶性重大事故。如2000年发生的洛阳东都商厦火灾, 起火点位于地下二层, 由于商场的部分疏散通道被锁死, 造成未及时疏散的309人中毒窒息死亡。同时, 这些地下交通枢纽站多为地下大空间结构, 防火分区往往特殊, 现有的消防法规不足以指导其消防设计[1]。
当前运用计算机开展数值模拟, 研究人员密集场所的火灾烟气蔓延规律与特征以及火灾危险性分析成为研究的热点。国内学者对机械排烟系统风口风速、位置对排烟效果的影响做了大量研究。钟委[2]等研究地铁站内排烟口设置对排烟效果的影响, 得出结论排烟口越高、排烟风速越小, 则排烟效率越高。若不改变排烟口面积而直接增加排烟量, 可能会由于排烟口风速过大而发生烟气层吸穿, 导致排烟效率降低明显。中科大的牛宝柱、邱榕等人曾用数值模拟技术重现了国内某公共场所火灾发展的过程, 并得到了火灾场景中烟气体积分数、温度、能见度等随时间空间变化的各种重要数据[3]。本文应用FDS软件对地下交通枢纽站进行数值模拟, 分析火灾烟气运动及温度场变化规律, 讨论分析地下交通枢纽站的排烟补风策略, 比较三种烟控模式, 探讨利于人员安全疏散的最佳烟气控制策略。
1 地下交通枢纽站的火灾危害特性
地下交通枢纽站发生火灾时, 其出入口将成为受灾人员疏散的唯一出口, 其中有些出入口又是烟气的排出口, 高温有毒烟气的流动方向与受灾人员的疏散方向相同[3], 烟气的流动速度往往比人们的行进速度快, 这就使得疏散人员受到高温烟气的威胁, 其火灾危害性的几个特点如下: (1) 产烟量大。地下交通枢纽站相对封闭狭小, 发生火灾时, 新鲜空气得不到及时补充, 形成不完全的燃烧产生大量的烟气, 烟气的危害也大大加剧。 (2) 排烟散热的效果差。地下场所火灾产生的热烟气无法通过窗户顺利排出, 且由于公共场所物周围的材料很厚, 导热性能差, 对流换热弱, 燃烧产生的大部分热量积聚在室内, 此时地下空间的温度上升很快。 (3) 疏散困难。受地面公共场所布置的限制, 人员出入口等孔洞开口困难, 数量少, 部分区域离疏散口太远, 发生火灾时, 地下交通枢纽站的出入口将成为受灾人员疏散的唯一出口, 人员安全存在隐藏危险。 (4) 救援难度大。不同于地上公共场所, 地下交通枢纽站由于出入口少, 空间闭塞, 消防人员不能从多方位观测火灾情况, 从而无法及时拟定最佳救火路径, 组织灭火排烟工作较为困难。
2 烟气对人员疏散的影响
地下交通枢纽站发生火灾, 人员容易受到热、烟气和有毒气体的危害。这些参数达到临界值之前人员必须全部到达安全区域, 否则就会有生命危险。人员生命安全的可耐受条件可通过以下参数进行度量[4], 见表1。
烟气将使能见度降低, 进而使人员疏散速度降低, 甚至会导致人员伤亡。能见度的度量应根据公共场所内的面积大小和空间高度来确定。适用于小空间和大空间的可视距离见表2。
火灾时有毒气体严重的会影响人员的疏散和人员生命安全, 其中CO对人体的毒害最大, 是火灾中导致人员死亡的最主要原因, 工程上也通常以CO浓度为有毒气体定量判定的主要指标。CO对人体的影响见表3。
3 烟气控制数值模拟分析
3.1 计算模型的选择
在进行性能化消防设计与评估时, 通常需要运用火灾模型对公共场所内发生火灾时的可能场景进行模拟计算[5,6,7,8,9]。其中运用较为广泛的是场模拟, 场模拟软件的代表是Fire Dynamics Simulator (FDS) 系列程序, 它是国内外火灾数值模拟广泛采用的工具, 利用它求解火灾过程中状态参数的空间分布及其随时间的变化, 可以给出火灾过程变化的细节。在火灾烟气运动的模拟方面, 利用FDS可以得到较好的结果, 这些研究结论可以改善建筑的安全性能, 提高人员疏散效率。因此, 本文采用FDS-数值模拟方法, 进行地下交通枢纽站的烟气控制模式研究。
以广州珠江新城的地下交通枢纽站为例, 进行防排烟的性能化设计。该公共场所耐火等级为一级, 如图1, 公共场所类别为I类, 总公共场所面积约为36000m2, 分市政交通道路、上车区和候车区三部分。公共场所内拟设火灾自动报警系统、自动喷淋系统和机械排烟系统。疏散楼梯口均匀分布在上车区与候车区结合部。上车区内分隔了防烟分区, 防烟分区之间设置了高度为2m的挡烟垂壁 (粗虚线) ;市政交通道路沿道路中心线设置防火墙 (粗实线) , 将地下交通枢纽站分隔成上、下对称的两个防火分区, 如图1。上车区的每个防火分区面积约为3000m2, 远远大于2000m2, 不符合现行国家标准《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》[7]的有关规定。本文选择上车区内的一个防烟分区进行防排烟的数值模拟研究。
3.2 模拟工况设定
数值模拟易于开展, 成本低, 可以较快的得到气流各关键参数, 为工程设计提供可信的参考数据[8]。地下交通枢纽站主要的可燃物有汽车和行李, 其火灾多数是由汽车引起的[9]。由于其结构上的特点与地面公共场所有很大的差异, 不利于人员安全疏散和火灾扑救, 从而容易造成严重的人员伤亡和财产损失。
本文以该地下交通枢纽站上车区中部一防烟分区为例, 设计了3种不同的排烟方式 (如表4) , 分别作了CFD模拟计算。模型尺寸为50m×60m×7m。在综合考虑经济性与保证满足工程计算精度的前提下, 设定网格尺寸为0.5 m×0.5 m×0.5 m。火源中心位于计算区域的中心位置 (25, 30, 0.2) , 火源的尺寸为0.5m×0.5m, 以煤油作为燃烧物, 模拟时间为600s, 补风口顶部坐标为 (10, 28, 7) 及 (40, 28, 7) , 底部补风口坐标 (0, 28, 0.3) 及 (50, 28, 0.3) 。
考虑到地下交通枢纽站装有自动报警系统和自动喷淋系统, 并且最大可能的起火源是汽车及乘客携带的行李, 根据公共场所规模和喷淋设计的参数, 取1.5倍的安全系数, 确定火灾在自动报警灭火系统控制下的最大火灾热释放速率为6.0MW。模拟火源为T平方火, 增长系数大小为0.0765kW/s2, 属于快速火 (如图2) 。根据实际的火灾报警系统及防排烟系统的延迟, 假定火灾发生60s后开启排烟及补风系统[10]。选取发生火灾的防烟分区及邻近区域进行结果分析。
3.3 结果分析与讨论
三种防排烟模式下CFD模拟的烟气蔓延结果如图3-5所示。
由图3可以看出, 模式A的烟气蔓延图表明该公共场所的顶部蓄烟效果较好;模式B由于补风口在顶部, 导致附近区域的少量烟气扩散到底部;模式C能够很好的将烟气层维持在较高的水平面上, 并且靠近两侧补风口位置的烟气层较高, 因此, 向上疏散的楼梯位于补风位置附近, 能够很好地保证人员的安全疏散。
由图4可以看出, 三种模式上部最高温度均远小于180℃, 人员基本没有受到高温的威胁。由图5可以看出, 模式A的温度较高, 在模拟时间后期已超过50度, 模式C的温度波动较大, 平均温度略小于模式B, 这是因为下部补风顺应烟气的浮升力, 使得排烟效果更好。
图6表明关于Z=4m高度某处的能见度, 模式A下降得最快, 后期已低于人员安全疏散值10m。模式B测点的能见度变化起伏较大, 未低于10m。模式C能见度相对较好, 并且在后期有明显回升趋势。
总体来说, 采用模式C来进行送风排烟, 可以使该公共场所的上部蓄烟水平较高, 防止排烟补风等外力因素影响烟气的蓄积, 同时保证位于底部人员有足够的氧气, 安全疏散至相应的疏散口。因此, 地下空间发生火灾时, 排烟和补风系统, 起到关键作用, 关系着人员的安全疏散。地下交通枢纽站烟控模式中, 一方面利用上部的机械排烟系统排烟, 另一方面在底部向防烟分区输送空气, 补风可以供氧, 如设置在底部人员活动区域时, 可以起到了较好的排烟效果, 使得人员可以在火灾发展到威胁人身安全之前逃离火场。
5 总结
烟气是建筑火灾中对人的生命安全构成巨大威胁的一个重要因素, 烟气的毒害性和减光性是造成火灾中人员伤亡的主要原因。火灾中85%以上的死亡者是死于烟气的影响, 而其中大部分是吸入了烟尘及有毒气体 (主要是CO) 昏迷后致死的。地下交通枢纽站相对封闭狭小, 发生火灾时, 形成不完全的燃烧产生大量的烟气, 同时地下空间排烟散热的效果差, 又是典型的人员密集场所, 烟气的危害也大大加剧。因此, 地下交通枢纽站火灾时烟气控制策略是人员疏散安全的重要因素。本论文采用FDS软件对地下交通枢纽站发生火灾时产生的烟气进行数值模拟, 分析如何合理布置机械排烟口以及机械送风补风口, 比较三种工况排烟补风策略, 探讨利于人员安全疏散的最佳烟气控制策略。
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