有上蓋開發(fā)的地鐵車輛段設計

溫 清

(中鐵上海設計院集團有限公司,200070,上海∥高級工程師)

有上蓋開發(fā)的地鐵車輛段設計

溫 清

(中鐵上海設計院集團有限公司,200070,上?！胃呒壒こ處?

在當今土地資源日益緊缺的形勢下,地鐵車輛段上蓋開發(fā)利用已成為一種趨勢，但車輛段的上蓋開發(fā)使得車輛段的設計趨于復雜。分析了上蓋開發(fā)對車輛段設計的影響,從車輛段結(jié)構(gòu)型式、車輛段上蓋屋面、消防、室外綜合管線等方面介紹了有上蓋開發(fā)的車輛段設計，總結(jié)了相關設計要點。應在保證滿足車輛段的規(guī)模功能及運營安全的基礎上,最大化地兼顧車輛段上蓋開發(fā)的需求。

地鐵; 車輛段; 上蓋開發(fā); 綜合設計

Author′s address China Railway Shanghai Design Institute Group Co.,Ltd.,200070,Shanghai,China

地鐵車輛段占地大,建筑密度小,上部發(fā)展空間大；而且車輛段用地有與城市道路相連接，又有城市各種市政管線及通信引入；因此，在當前土地資源越來越稀缺的趨勢下,地鐵車輛段的上蓋開發(fā)利用具有明顯的優(yōu)勢。庫頂開發(fā)是一個十分復雜的問題,已引起國內(nèi)同行的關注。

車輛段的用地規(guī)模取決于其承擔的具體功能和本線配屬列車的數(shù)量，建標104—2008《城市軌道交通工程項目建設標準》[1]給出了車輛段、停車場的占地標準。

車輛段(含定修段)按功能劃分為出入段線區(qū)域、咽喉區(qū)域、檢修庫區(qū)域、運用庫區(qū)域及輔助設施區(qū)域;停車場則無檢修庫區(qū)域。段場的咽喉區(qū)由于股道多、線間距小、無規(guī)則,對上蓋開發(fā)的柱網(wǎng)布置制約較多,且柱網(wǎng)不方便運營瞭望,影響列車出入段能力,故咽喉區(qū)開發(fā)需慎重。檢修庫因檢修工藝需求，庫房必須是大跨度、大開間,其對上蓋開發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)有制約,故上、下部需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)布局。運用庫內(nèi)股道布置有規(guī)律,可結(jié)合上蓋開發(fā)需要布置為1線庫、2線庫或3線庫。出入段線區(qū)域用地為窄長形狀,多數(shù)為敞開段,開發(fā)效率低,不建議開發(fā)。

1 上蓋開發(fā)方案對車輛段設計影響分析

車輛段的上蓋開發(fā),使得車輛段的設計復雜化，因此，在車輛段的規(guī)劃設計過程中，需綜合統(tǒng)籌協(xié)調(diào)由于上蓋開發(fā)而引起的車輛段布局調(diào)整。

1.1 對車庫布置的影響

車輛段各種車庫有關部位的最小尺寸根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設計規(guī)范》[2]規(guī)定的要求布置,蓋下結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的設置除了滿足車輛段的功能需求外,還要滿足上蓋開發(fā)荷載、施工荷載等的預留。

以停車列檢庫為例,停車列檢庫開發(fā)方案和不開發(fā)方案的股道線間距布置如圖1、圖2所示?？梢钥闯?為滿足上蓋開發(fā)的需要,8停車列檢庫由1跨4線庫調(diào)整為1線1跨庫,庫的跨度增加約40%,具體增加的寬度與上蓋開發(fā)的結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸、上蓋的結(jié)構(gòu)型式及上蓋開發(fā)的強度密切相關。

1.2 對總平面布局的影響

根據(jù)站段關系,車輛段分為貫通式布置和盡端式布置。貫通式布置指運用庫庫線貫通式布置,庫兩端均設置咽喉岔區(qū),并設置出入段線分別與兩個車站(或區(qū)間)接軌,兩個咽喉區(qū)通過走行線連通。盡端式布置指運用庫只有一個方向與正線車站接軌。由于用地限制,車輛段常采用盡端式布置。盡端式布置又分為順向并列式布置和反向縱列式布置兩種。其中，順向并列式布置為檢修庫和運用庫并列布置,運用庫和檢修庫通過咽喉岔區(qū)的牽出線連接;反向縱列式布置為檢修庫和運用庫縱列布置,運用和檢修作業(yè)之間需“之”字形折返調(diào)車,增加列車的調(diào)車作業(yè)時間。在用地面積緊張的情況下,可以選擇反向縱列式布置方案[3]。

圖1 停車列檢庫不開發(fā)方案

圖2 停車列檢庫開發(fā)方案

在規(guī)模、功能、設施相同的前提下,按48列位停車列檢庫(1線2列位)、5列位周月檢庫(1線1列位)、3列位定臨修庫、1列位靜調(diào)庫、工程車庫線及洗車線、鏇輪線、試車線與配套設施,在同等規(guī)劃的用地范圍條件下,分別按有上蓋開發(fā)和無上蓋開發(fā)做方案研究。

(1) 無上蓋開發(fā)定修段方案：將停車列檢庫、周月檢庫、鏇輪庫組合為運用庫,將定臨修、靜調(diào)庫組合為檢修庫,均按順向并列盡端式布置；洗車庫平行布置于車輛段入段線一側(cè)；工程車庫、材料線順向布置于咽喉區(qū)；試車線緊鄰車輛段圍墻設置(如圖3所示)。應使定修段工藝合理順暢,列車出入段方便快捷。

(2) 有上蓋開發(fā)定修段方案：在規(guī)劃用地寬度范圍受到限制的情況下,由于運用庫、檢修庫的跨度增大,定修段的工藝布置由順向并列式調(diào)整為反向縱列式布置方案,如圖4所示。該方案能滿足定修段的規(guī)模功能及列車檢修工藝需求,并兼顧了上蓋開發(fā)的需求,達到了項目整體最優(yōu)的目的。

圖3 無上蓋開發(fā)定修段總平面布置

圖4 有上蓋開發(fā)車輛段(定修段)總平面布置

2 有上蓋開發(fā)的車輛段設計

2.1 車輛段結(jié)構(gòu)設計

無上蓋開發(fā)的車輛段,各車庫多為單層建筑,只要滿足工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的荷載、安全、防水、保溫等要求即可,結(jié)構(gòu)設計簡單。有上蓋開發(fā)的車輛段,其上蓋蓋體的結(jié)構(gòu)設計必須與蓋板下部結(jié)構(gòu)統(tǒng)籌考慮,下部車輛段結(jié)構(gòu)要充分預留上部建筑結(jié)構(gòu)的各類荷載,包括施工荷載。

有上蓋開發(fā)的車輛段的結(jié)構(gòu)設計型式依據(jù)上蓋開發(fā)的需求有剪力墻直接落地、核心筒落地、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等各種組合方式。車輛段通常設有停車列檢庫、檢修庫及咽喉區(qū)等，停車列檢庫區(qū)域柱網(wǎng)可沿股道布置,采用剪力墻或核心筒落地的布置形式;咽喉區(qū)域由于曲線多、道岔多、股道之間間距較小,不利于建筑結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置,結(jié)構(gòu)剪力墻不能完全落地,該區(qū)域的結(jié)構(gòu)型式可采用多層框架結(jié)構(gòu)；檢修庫區(qū)域由于受檢修庫工藝、股道的限制,柱網(wǎng)跨度較大，剪力墻不能直接落地,需采用結(jié)構(gòu)局部轉(zhuǎn)換或全轉(zhuǎn)換。

具體采用哪種結(jié)構(gòu)型式，與上蓋開發(fā)的業(yè)態(tài)密切相關。選擇結(jié)構(gòu)型式時,必須充分考慮柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)布置,確保與車輛段預留接口準確對接。上蓋蓋體的結(jié)構(gòu)設計型式確定后,對車輛段的設計、建設，以及上蓋開發(fā)的業(yè)態(tài)、開發(fā)內(nèi)容、模式等具有很大的制約作用。

2.2 車輛段上蓋屋面設計

對于上蓋開發(fā)的車輛段,車輛段屋面的平臺既是車輛段的屋頂,也是上蓋開發(fā)的地板面,通常稱為首層蓋板,其設計要復雜許多。

首層蓋板上的物業(yè)開發(fā)對蓋板以下車輛段功能產(chǎn)生影響，如消防、減振降噪、蓋板施工荷載預留、交通研究、蓋板上下水、機電設備管溝通道設計、蓋板與地面管溝通道預留等，均須與車輛段同步規(guī)劃、同步設計、同步施工,要提供上蓋開發(fā)需要的各種條件及預留的接口,為上蓋物業(yè)開發(fā)做好預留,同時要充分考慮分期施工,避免重復投資,做到永久設施和臨時過渡設施相結(jié)合。例如，某車輛段雨水系統(tǒng)與上蓋物業(yè)開發(fā)完全獨立設置，車輛段內(nèi)雨水由車輛段室外雨水管線集中收集后排放至市政雨水管線及周邊河道中；蓋板設置虹吸系統(tǒng),在物業(yè)開發(fā)未建成之前可排放雨水，待上蓋建成之后,可為上蓋開發(fā)的停車庫排水,達到了節(jié)約投資的目的。

2.3 消防設計

車輛段各車庫屬于工業(yè)類廠房建筑,而上蓋開發(fā)的住宅等建筑屬于普通民用建筑,兩類建筑需緊密地結(jié)合為一體。目前我國還沒有針對此類建筑的規(guī)范[4],因此,上蓋、下蓋消防設施如何配備成為消防設計的重點和難點。

車輛段蓋下的消防設計主要以GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》的工業(yè)廠房為依據(jù),參照《地鐵設計防火規(guī)范》報批稿進行。當車輛段上蓋開發(fā)規(guī)模較大時,通常需要委托具備相關資質(zhì)的研究單位進行消防性能化專題研究,并邀請專家及消防局對消防性能化研究報告進行評審。車輛段消防設計以通過評審的消防性能化研究結(jié)論為設計依據(jù),充分保證上蓋、下蓋部分的消防安全。

2.4 室外綜合管線設計

車輛段室外綜合管線主要由給排水系統(tǒng)(給水、排水、污水、消防水等)、供電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)(通信、信號、安防等)、站場排水溝、壓縮空氣管道系統(tǒng)、熱力管道系統(tǒng)、煤氣管道系統(tǒng)等組成。上蓋室外管線主要有雨水、污水、廢水、給水、電力電纜、電信電纜、燃氣管等市政管線?；谲囕v段各車庫為工業(yè)類建筑,上蓋為民用建筑,故上蓋的各類管線及管道應自成體系,原則上不與蓋下車輛段的管線匯總合用。但上蓋需要落地的各管線要結(jié)合車輛段室外綜合管線統(tǒng)籌平衡。為保證上蓋蓋板的整體性,上蓋物業(yè)開發(fā)的管線、設備房、構(gòu)筑物等應盡量在蓋板上布置,管線盡量不穿越上蓋蓋板進入車輛段;上蓋污廢水排水管道、雨水排水管道、電纜、電線等需要落地的管線沿車輛段建筑外墻落至±0.00地面,再與車輛段內(nèi)的室外管線綜合平衡,且相對獨立分別接入上蓋市政接口。圖5所示上蓋雨水排水系統(tǒng)與蓋下車輛段的雨水排水系統(tǒng)在±0.00以上應完全獨立,在±0.00以下宜合并使用,以節(jié)約空間。

圖5 蓋板屋面排水設計示意圖

考慮到地鐵運營及維護應不受上蓋開發(fā)的干擾,車輛段綜合管線必須與上蓋開發(fā)的各類管線落地同時規(guī)劃設計施工,并為上蓋提供良好的使用條件。

3 上蓋開發(fā)車輛段設計要點

車輛段上蓋開發(fā)首先要符合城市規(guī)劃原則。車輛段工藝設計要兼顧上蓋開發(fā)需求,而上蓋開發(fā)項目要符合市場需求,體現(xiàn)集約用地的原則,并結(jié)合周邊環(huán)境、地形等自然因素。車輛段上蓋建筑為工業(yè)建筑與民用建筑的混合體，而我國目前暫無針對此類建筑的規(guī)范、標準，故只能根據(jù)專業(yè)來參考現(xiàn)行的國家規(guī)范。此工程中，消防專業(yè)根據(jù)GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》與《地鐵設計防火規(guī)范》(報批稿)設計；交通系統(tǒng)專業(yè)以GB 50187—2012《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》、GB 50220—1995《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范》及CJJ 37—2012《城市道路工程設計規(guī)范》相結(jié)合為依據(jù)進行設計，以車輛段的安全運營為首要前提條件，使車輛段的蓋上功能和蓋下功能獨立、互不干涉，使道路及出入口各自獨立。因此，車輛段設計在滿足功能、規(guī)模、合理的工藝流程和技術條件及安全的基礎上,各功能用房應為上部開發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)提供較好的布局靈活性,并充分考慮分期施工的預留條件。其設計要點如下:

(1) 上蓋開發(fā)須與車輛段同步規(guī)劃設計。車輛段及上蓋物業(yè)是巨大的系統(tǒng)工程,兩者之間關系復雜,相互制約?，F(xiàn)行的規(guī)劃管理、土地管理、投資建設模式、開發(fā)體制、成本與績效等均影響上蓋開發(fā)的內(nèi)容,因此，在車輛段設計初始階段應同時啟動上蓋開發(fā)設計,并與地鐵公司、開發(fā)建設方，以及市政、消防、規(guī)劃等管理部門充分協(xié)調(diào),重點解決消防、交通組織、環(huán)境振動噪聲控制、結(jié)構(gòu)超限審查、上蓋開發(fā)高度、地鐵運營安全及環(huán)境、物理界面劃分等問題；建設前應對車輛段與上蓋物業(yè)及其周邊區(qū)域進行統(tǒng)一規(guī)劃,綜合開發(fā),避免地鐵車輛段設計反復及地鐵開通后上蓋物業(yè)施工干擾地鐵正常運營。

(2) 綜合考慮車輛段功能、運營安全、開發(fā)的投資收益、周邊環(huán)境等確定上蓋開發(fā)的強度。車輛段上蓋開發(fā)被期望于成為緩解城市軌道交通投資壓力、實現(xiàn)土地開發(fā)反哺軌道交通建設與運營的方法和路徑之一，其上蓋業(yè)態(tài)的定位與后期資金收益息息相關[5]。上蓋開發(fā)強度的確定,應以滿足車輛段功能設施后的結(jié)構(gòu)為主要限制條件,確保上蓋建筑不對車輛段內(nèi)部設施造成任何負面影響。首先，上蓋開發(fā)的布局需符合車輛段軌道及功能用房的結(jié)構(gòu)和工程要求,其次，從開發(fā)的投資收益角度,結(jié)合地區(qū)開發(fā)強度控制要求及城市周邊的環(huán)境綜合研究確定上蓋開發(fā)的強度,達到車輛段與上蓋開發(fā)綜合效益整體最優(yōu)的目的。

(3) 消防設計。地鐵車輛段上蓋開發(fā)將兩種不同性質(zhì)的建筑進行組合建造,而現(xiàn)行防火規(guī)范未涵蓋此類建筑,故有上蓋的車輛段設計面臨無規(guī)范可循的尷尬境地,存在一系列的消防設計問題亟待解決。主要問題為上蓋物業(yè)與蓋下車輛段之間的防火分隔、防火分區(qū)面積超標及應對措施、成本分析等。應結(jié)合建筑的功能需求,對規(guī)范未規(guī)定及超出規(guī)范要求的地方采取其他加強措施,以達到與規(guī)范要求相當?shù)陌踩健?/p>

4 結(jié)語

有上蓋開發(fā)的車輛段設計,應以優(yōu)先滿足車輛段的功能使用和安全運營為前提,在保證車輛段功能、規(guī)模的基礎上,同步規(guī)劃設計蓋板上、下的功能布局。同時，結(jié)合車輛段周邊資源優(yōu)勢和地形條件,依據(jù)上蓋開發(fā)的需求優(yōu)化車輛段設計。車輛段建筑結(jié)構(gòu)布局應做多方案備選,控制投資,必要時做專題研究,以滿足城市規(guī)劃及城市景觀的要求,為車輛段上蓋開發(fā)及分期實施奠定基礎,達到項目整體最優(yōu)。

[1] 中華人民共和國建設部.城市軌道交通工程建設標準：建標104—2008[S].北京:中國計劃出版社,2008.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.地鐵設計規(guī)范:GB 50157—2013[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

[3] 徐久勇.地鐵車輛段盡端式總平面布置研究[J].鐵道工程學報2014(6):94.

[4] 沈健,王敬.北京地鐵8號線平西府車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)設計[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2011(增刊):34.

[5] 羅景華.昆明軌道交通五臘村停車場上蓋物業(yè)開發(fā)方案淺析[J].鐵道勘察與設計,2015(4):111.

[6] 鄭雁耿.地鐵車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)的防火設計[J].城市軌道交通研究，2014(6)：94.

Design of Metro Rolling Stock Depot with Upper Cover Development

WEN Qing

Due to the reasingly scarce land resources in cities,the development and utilization of the upper cover of rolling stock depot has become a trend,but at the same time,the upper cover development would make the design of corresponding depot more complicated.To ensure the scale,operational safety and the maximization of development requirements of the rolling stock depot,the influence of the upper cover development over the depot is analyzed from aspects of the depot structure,upper cover building,fire safety and outdoor pipeline layout,the design points are summarized.

metro; rolling stock depot; upper cover development; integrated design

U 279

10.16037/j.1007-869x.2016.07.028

2015-11-03)