臺(tái)北大眾捷運(yùn)系統(tǒng)-萬大線機(jī)廠之功能與創(chuàng)意研析

中興工程顧問有限公司_許書銘、錢志遙、張景順　臺(tái)北政府捷運(yùn)工程局_陳俊宏

臺(tái)北大眾捷運(yùn)系統(tǒng)-萬大線機(jī)廠之功能與創(chuàng)意研析

中興工程顧問有限公司_許書銘、錢志遙、張景順臺(tái)北政府捷運(yùn)工程局_陳俊宏

臺(tái)北大眾捷運(yùn)系統(tǒng)路網(wǎng)已接近完整，其中，萬大線為臺(tái)北大眾捷運(yùn)系統(tǒng)的第三期路網(wǎng)，萬大機(jī)廠所在位置相當(dāng)特殊，為板橋、中和與土城之交界；在寸土寸金的都會(huì)區(qū)及有限的土地資源下，捷運(yùn)規(guī)劃實(shí)應(yīng)賦予土地開發(fā)的附加價(jià)值。因此，本計(jì)劃在設(shè)計(jì)過程中，除了不影響機(jī)廠的既有功能外，營運(yùn)模式、防洪設(shè)施、預(yù)留聯(lián)合開發(fā)大樓需求，以及噪音振動(dòng)等因素均需要逐一考量，此外充分利用鄰近之保護(hù)區(qū)與土地開發(fā)之結(jié)合，借以提高本計(jì)劃的功能與效益。

計(jì)劃概述

1.1工程范圍

萬大線為臺(tái)北大眾捷運(yùn)系統(tǒng)的第三期路網(wǎng)，全線由中正紀(jì)念堂站開始，經(jīng)中和、土城，最終抵達(dá)樹林、新莊，長22.1公里，共計(jì)22個(gè)車站，包括10個(gè)地下車站、12個(gè)高架車站、1座機(jī)廠。萬大線先期工程路線由中正紀(jì)念堂站起，向西沿南海路、和平西路后接西藏路轉(zhuǎn)萬大路，于華中橋前左轉(zhuǎn)地下穿越新店溪，至永和市保順路、保生路轉(zhuǎn)中山路、連城路至金城路，并于金城路北側(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)設(shè)置機(jī)廠，以及一支線車站臨莒光路，路線段共長約9.4公里，本計(jì)劃（DQ124標(biāo)）位于先期工程最西端，主要工程包括：（1）LG08A車站：為一地下2層島式月臺(tái)車站、2座出入口、2座通風(fēng)井及預(yù)留未來路線往北延伸之可能性。（2）機(jī)廠：包含轉(zhuǎn)乘設(shè)施、主變電站、駐車廠、維修廠、其他機(jī)廠相關(guān)設(shè)施及預(yù)留未來土開大樓銜接機(jī)制。（3）明挖覆蓋隧道：2～4股道變化段面主線及立體交叉進(jìn)出機(jī)廠之線，長約934公尺，主線段預(yù)留連接至LG09車站之后續(xù)工程。

大地工程特性

萬大線沿線并無斷層相交，而鄰近范圍附近主要地質(zhì)構(gòu)造為臺(tái)北斷層，本斷層通過臺(tái)北盆地之南緣，為一具右移性質(zhì)之逆沖斷層，斷層面向東南傾斜，向深部則漸趨平緩，由盆地內(nèi)相關(guān)之鉆井資料顯示，斷層僅存在于盆地內(nèi)相關(guān)之第三紀(jì)基盤，基盤面以上之沉積物未被斷層切穿，應(yīng)非活動(dòng)斷層。且依據(jù)中央地質(zhì)調(diào)查所公布之臺(tái)灣地區(qū)活斷層資料，此斷層并未列入，研判不致影響本工程。另依據(jù)水資源資料管理供應(yīng)系統(tǒng)網(wǎng)站，本工程之長期地下水位約在地表下3公尺左右，地下水算是充沛，亦與地質(zhì)調(diào)查鉆孔之觀測(cè)資料相近。

土地使用現(xiàn)況

本工程土地使用分區(qū)為農(nóng)業(yè)區(qū)、保護(hù)區(qū)及乙種工業(yè)區(qū)，基地內(nèi)部使用現(xiàn)況為工廠、加油站、農(nóng)田、農(nóng)舍、廟宇、資源回收?qǐng)?、住宅、池塘、小山丘等，基地外部北?cè)為板橋市住宅區(qū)，東側(cè)為山坡地，南側(cè)區(qū)域多未開發(fā)利用，主要為公路總局駕訓(xùn)班及汽修、家具廠等臨時(shí)建物使用，西側(cè)則為住宅區(qū)，且有新開發(fā)之電梯華廈。整體基地仍有待開發(fā)及改善之空間。

重要管線設(shè)施

本工程之捷運(yùn)路線進(jìn)入機(jī)廠前，通過連城路及金城路三段下方，由于連城路及金城路為新北市中和地區(qū)連接土城地區(qū)之主要道路，且臺(tái)電公司土城變電所亦位于機(jī)廠西側(cè)金城路上，所以此路段道路下方布設(shè)相當(dāng)多的公共管線；加上道路寬度僅20～25公尺，軌道由二線分岔為四線，并以立體交叉往北轉(zhuǎn)進(jìn)機(jī)廠，未來全路幅開挖對(duì)現(xiàn)有管線將需進(jìn)行繞道遷移、吊掛保護(hù)等處理。

機(jī)廠功能定位與配置

維修功能定位與對(duì)應(yīng)設(shè)施需求

本機(jī)廠為萬大線唯一的主機(jī)廠，雖然在先期工程范圍僅含LG01～LG08A，但是后期工程完成后之LG01站～LG21站營運(yùn)規(guī)模，亦不再增加機(jī)廠；所以本機(jī)廠需具備完整五級(jí)廠維修功能，并且能容納全線通車后的36列車駐車。除了提供駐車、五級(jí)廠維修功能外，同時(shí)是行控、行政及訓(xùn)練總部。

駐車廠與維修工廠主要需求表駐車廠滿足停駐35列車功能需求　污水排放設(shè)施例行性車廂內(nèi)部清理、檢修、測(cè)試及輔助設(shè)備清潔人員休息室及設(shè)備材料零件儲(chǔ)存處所每兩股間設(shè)置固定式登車月臺(tái)　設(shè)置門禁設(shè)施維修工廠地下車輪車床區(qū)：1股地下車輪車床線　轉(zhuǎn)向架清洗區(qū)底盤清洗廠：1股底盤清洗線　重機(jī)械零件設(shè)備維修區(qū)檢修區(qū)：5股檢修線　廢油回收管路頂升區(qū)：2股項(xiàng)升線　電氣室大維修區(qū)：2股大修線　維修員工辦公室、儀器工具室及倉儲(chǔ)區(qū)

營運(yùn)模式探討

軌道配置需依照營運(yùn)模式進(jìn)行調(diào)整，參考萬大線營運(yùn)分階段模式，未來可能的端點(diǎn)包括LG01、LG08、LG08A、LG11及LG21等站。

由于機(jī)廠鄰近LG08站，當(dāng)進(jìn)行收發(fā)車作業(yè)時(shí)，列車前往LG11站或LG21站等端點(diǎn)站勢(shì)必需于LG08站附近回車切換方向，所以LG08站西側(cè)為設(shè)置中央避車線或剪式橫渡線之適當(dāng)距離。但此舉將占用軌道并干擾正線列車運(yùn)行，其主線與機(jī)廠進(jìn)出動(dòng)線。假設(shè)一旦主線行車密度較高時(shí)，原定由LG11/ LG21站方向收發(fā)之列車，需行駛至LG01站方可切換軌道變更，改由LG01站或LG08A站收發(fā)車，調(diào)度方式困難且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間加長，因此建議在此區(qū)段設(shè)置中央避車線以提高列車運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度之彈性。

防洪設(shè)施

為確保萬大線機(jī)廠永久防洪安全，考量防洪排水需求，滿足地面排水可維持自然重力排水之最小填土高程，并同時(shí)兼顧土方挖填盡量平衡，因此機(jī)廠整地完成面高程訂為現(xiàn)有地面高程加0.6公尺（EL.111.6公尺），并以機(jī)廠外圍新設(shè)道路作為截水設(shè)施，避免因基地開發(fā)造成之逕流增加影響防洪能力，以保障本機(jī)廠排水順暢安全，并兼顧雨水回收再利用及增加廠區(qū)保水入滲量。主要排水系統(tǒng)說明如下：

人工平臺(tái)（地盤）廠區(qū)地面排水系統(tǒng)-兼顧地面排水及入滲功能

1.排水設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)采50年降雨頻率，滯洪沉砂池容量則采100年降雨頻率。

2.道路段采箱涵式側(cè)溝，避免重覆設(shè)置側(cè)溝，以減少工程經(jīng)費(fèi)。溝體并埋設(shè)滲流孔，以利雨水入滲，增加廠區(qū)保水入滲量。

3.綠地則設(shè)置梯型砌石溝或草溝，符合生態(tài)工法。

4.利用降挖區(qū)地下筏基做為雨水貯集空間，供做綠地澆灌或廁所沖洗用水，以節(jié)省自來水資源。

5.人工平臺(tái)（地盤）廠區(qū)配置一座生態(tài)滯洪沉砂池，兼具調(diào)洪排水及生態(tài)景觀功能。

降挖區(qū)廢水排放系統(tǒng)-確保降挖區(qū)排水安全

1.設(shè)置大型集水坑（利用降挖區(qū)局部地下筏基空間），可容納至少100年頻率連續(xù)12小時(shí)降雨量，確保降挖區(qū)排水安全。

主要土木及建筑設(shè)施說明表土木設(shè)施軌道基礎(chǔ)　現(xiàn)有農(nóng)水路、灌溉渠道改道設(shè)施道路系統(tǒng)　廠區(qū)圍墻、軌道區(qū)圍籬排水及防洪滯洪設(shè)施　廠區(qū)地下水電管線管道建筑設(shè)施駐車廠　變電區(qū)維修工廠　警衛(wèi)室土木軌道維修工廠　管理中心洗車區(qū)　特殊物品倉庫污水處理設(shè)施　廢料區(qū)

2.集水坑內(nèi)增設(shè)備用抽水及連接至緊急發(fā)電設(shè)備。機(jī)電設(shè)備并置于鄰標(biāo)最新防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以上，預(yù)防如停電等緊急突發(fā)狀況。

廠區(qū)邊界截流系統(tǒng)-避免因廠區(qū)開發(fā)而造成機(jī)廠鄰近區(qū)域淹水

除利用機(jī)廠周邊之新設(shè)及既有道路作為截水系統(tǒng)外，并沿廠區(qū)周邊道路設(shè)置寬1.0公尺×深1.2公尺之截水溝，截取機(jī)廠周邊排水，以免造成機(jī)廠鄰近區(qū)域排水不良。

機(jī)廠配置之聯(lián)合開發(fā)構(gòu)想

基地現(xiàn)況

如前述，機(jī)廠用地跨三個(gè)都市計(jì)劃區(qū)，土地使用分區(qū)有農(nóng)業(yè)區(qū)、保護(hù)區(qū)、工業(yè)區(qū)、人行步道用地。于本計(jì)劃為捷運(yùn)用地（土城-板橋編號(hào)為捷一用地、中和地區(qū)編號(hào)為捷八用地），現(xiàn)況使用為加油站（臺(tái)灣優(yōu)力）、農(nóng)田、工廠（世大化成等）、鐵皮屋（鋼鐵工廠、家具工廠）、廟宇、資源回收廠、住宅等。

開發(fā)構(gòu)想

機(jī)廠規(guī)劃以功能營運(yùn)為優(yōu)先考量，在有限的基地內(nèi)配置捷運(yùn)駐車空間、維修工廠、行控中心、附屬機(jī)房設(shè)施及軌道區(qū)等，并滿足其功能順暢，捷運(yùn)設(shè)施屋頂層之人工平臺(tái)提供日后土地開發(fā)規(guī)劃。由于維修工廠樓層高度之因素，其結(jié)構(gòu)受限現(xiàn)行結(jié)構(gòu)法令規(guī)定，無法配置高層建物，軌道區(qū)亦不易配置預(yù)留結(jié)構(gòu)柱供日后土地開發(fā)使用，另一方面，考量未來土地開發(fā)建物之法令規(guī)定，須留設(shè)防空避難設(shè)備及停車場空間面積等需求，未來土地開發(fā)建筑物，將侷限于捷運(yùn)駐車場及路線維修區(qū)。

因此整體開發(fā)后，將使原有保護(hù)區(qū)及農(nóng)業(yè)區(qū)變成捷運(yùn)用地，原有綠色區(qū)塊將有所變化，為期維持并恢復(fù)原有綠地景致，整體規(guī)劃將以低碳都市、生態(tài)社區(qū)之綠地意象，提供鄰近居民休憩活動(dòng)之場所。

機(jī)廠與土開大樓之設(shè)計(jì)與施工

廠房與土開大樓結(jié)構(gòu)系統(tǒng)型式

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)型式探討與建議

依機(jī)廠配置功能需求、土開大樓及人工平臺(tái)（地盤）不同開發(fā)規(guī)模與預(yù)留后續(xù)開發(fā)銜接機(jī)制等需求，可選擇的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之適用性探討如下：

1.韌性抗彎矩構(gòu)架（SMRF）：在機(jī)廠軌道列車進(jìn)出線形功能需求，及土開大樓（20層以上）開發(fā)規(guī)模兼顧之考量下，駐車廠（或軌道線形規(guī)則區(qū)）和土開大樓共構(gòu)之區(qū)域，其橫向結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)以韌性抗彎矩構(gòu)架（SMRF）為最佳之選擇。

2.二元系統(tǒng)：在不影響機(jī)廠軌道列車進(jìn)出線形功能需求、設(shè)備空間及維修動(dòng)線之條件許可下，駐車廠（或軌道線形規(guī)則區(qū)）和土開大樓共構(gòu)之縱向結(jié)構(gòu)系統(tǒng)除韌性抗彎矩構(gòu)架（SMRF）外，可布置適當(dāng)之剪力墻或斜撐形成二元系統(tǒng)，以達(dá)更具經(jīng)濟(jì)效益之土開大樓結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

3.鋼桁架系統(tǒng)：在軌道扇形區(qū)、小轉(zhuǎn)彎半徑、線形轉(zhuǎn)換之道岔區(qū)等軌道線形不規(guī)則區(qū)位，因軌道線形需求，結(jié)構(gòu)落柱不易之人工平臺(tái)（地盤）區(qū)域，將布置大跨距之鋼桁架系統(tǒng)。

4.構(gòu)架系統(tǒng)：無高度及大跨距需求之小型結(jié)構(gòu)體，以構(gòu)架系統(tǒng)設(shè)計(jì)以達(dá)經(jīng)濟(jì)性的目的。

機(jī)廠結(jié)構(gòu)材料的最佳選擇

機(jī)廠結(jié)構(gòu)材料的選擇除下列部位外，將采鋼骨結(jié)構(gòu)為主，以符合綠營建需求。

1.與土壤直接接觸之基礎(chǔ)，將采鋼筋混凝土。

2.上接軌道層之地下結(jié)構(gòu)，為考慮防潮、耐腐蝕及防火之需求，將采鋼骨鋼筋混凝土。

3.與土開大樓共構(gòu)之軌道層廠房結(jié)構(gòu)，為提供土開大樓較佳之底層勁度、減輕噪音振動(dòng)向上傳遞及廠房之防火等需求，將采鋼骨鋼筋混凝土。

機(jī)廠結(jié)構(gòu)之設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.標(biāo)準(zhǔn)化的單元配置減少施工的錯(cuò)誤率：標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)有利工程進(jìn)度。單元結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的布置采標(biāo)準(zhǔn)雙向網(wǎng)格（Grid）配置，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)輔以小梁布置，達(dá)到受力均勻的經(jīng)濟(jì)性，并可減少施工的錯(cuò)誤率。

2.減少開挖量與縮短工期的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：除駐車廠與土開共構(gòu)之大樓基礎(chǔ)采混凝土空心筏式基礎(chǔ)以獲致高承載力外，其余建物及人工平臺(tái)（地盤）基礎(chǔ)采實(shí)心版筏式基礎(chǔ)。

3.局部結(jié)構(gòu)加勁處理，增強(qiáng)建物的穩(wěn)定性：對(duì)于落柱不易之較大跨度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在安全性與經(jīng)濟(jì)性的考量下，將采用高勁度之SRC柱搭配鋼桁架設(shè)計(jì)。

問題與建議對(duì)策問題　對(duì)策與土開大樓界面　為使土開大樓之容積能更有效之利用，與土開大樓界面以標(biāo)準(zhǔn)化的單元配置，預(yù)留鋼柱接頭，并建議上部土開大樓以鋼骨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。人工平臺(tái)（地盤）之承載界定為避免預(yù)留不必要之大尺寸結(jié)構(gòu)，除土開大樓區(qū)之預(yù)留續(xù)接接頭外，需界定人工平臺(tái)（地盤）區(qū)僅供低荷重之公共設(shè)施等使用（包括兒童游戲場、公園及廣場）。機(jī)廠噪音振動(dòng)上傳至土開大樓為減輕機(jī)廠振動(dòng)經(jīng)由結(jié)構(gòu)體上傳至土開大樓，而產(chǎn)生不舒適之噪音振動(dòng)，建議將機(jī)廠結(jié)構(gòu)以鋼骨鋼筋混凝土設(shè)計(jì)，且于機(jī)廠和土開大樓間留設(shè)緩沖層，并配合軌道及設(shè)備機(jī)具留設(shè)減振基座。維修工廠凈高需求　由于維修工廠之操作凈高約需12m，且配合維修動(dòng)線不得于該層設(shè)置斜撐或剪力墻，為避免結(jié)構(gòu)配置出現(xiàn)法規(guī)所不容許勁度不規(guī)則之極軟層，建議于維修工廠上部僅規(guī)劃低荷重之公共設(shè)施等（包括兒童游戲場、公園及廣場），而非高荷重之土開大樓。土開大樓共構(gòu)之沉陷　未來土開大樓開發(fā)量體預(yù)估約20～40層，故土開大樓在施工階段將逐漸產(chǎn)生沉陷，對(duì)已在營運(yùn)中軌道、設(shè)備及管線等將需預(yù)留調(diào)整機(jī)制，為減少差異沉陷建議加高結(jié)構(gòu)底版勁度及采用樁基礎(chǔ)。與捷運(yùn)設(shè)施共構(gòu)之土開大樓開發(fā)限制為減少對(duì)與捷運(yùn)設(shè)施共構(gòu)之土開大樓開發(fā)限制，共構(gòu)部份之構(gòu)件承載力建議全數(shù)以能承載土開大樓基本設(shè)計(jì)最高樓層數(shù)之載重設(shè)計(jì)。

機(jī)廠與土開大樓之施工構(gòu)想

1.土開大樓所需之地下空間（如機(jī)房、停車場、通風(fēng)管道、電梯及樓梯等空間）、地下室之進(jìn)出車道以及五大管線需穿越機(jī)廠下方之管線、管道間等，皆于機(jī)廠施工時(shí)一并完成，并以結(jié)構(gòu)墻完全區(qū)隔機(jī)廠與土開大樓地下空間。

2.在駐車廠、維修工廠及部份軌道扇型區(qū)等機(jī)廠區(qū)域設(shè)計(jì)人工平臺(tái)（地盤），以作為未來土開大樓開發(fā)所需之平臺(tái)及區(qū)隔機(jī)廠設(shè)施之分界，并于駐車廠上方預(yù)留SRC柱續(xù)接柱頭（鋼構(gòu)及RC鋼筋）及鋼構(gòu)斜撐續(xù)接頭作為土開大樓主構(gòu)件續(xù)接用。

3.同時(shí)需預(yù)留由機(jī)廠周邊道路直接通往土開大樓人工平臺(tái)（地盤）之車道，以作為未來土開大樓設(shè)施施工進(jìn)出動(dòng)線。

機(jī)廠噪音減輕對(duì)策建議

基本設(shè)計(jì)方案之初步分析評(píng)估

廠內(nèi)列車行駛速度25公里/時(shí)，試車線位于東南側(cè)，且進(jìn)出維修工廠軌道半徑小于50公尺，輪軌磨擦噪音將非常大，分析結(jié)果機(jī)廠東側(cè)及北側(cè)受影響較大，金城路機(jī)廠鄰近敏感受體則受噪音影響不大，可符合「陸上運(yùn)輸系統(tǒng)噪音管制標(biāo)準(zhǔn)」之大眾捷運(yùn)系統(tǒng)噪音第三類管制標(biāo)準(zhǔn)之要求，其作業(yè)等音量線圖。

替代方案之分析評(píng)估

試車線位于西側(cè)，進(jìn)出駐車廠及維修工廠為小半徑線形，輪軌磨擦噪音非常大，為避免噪音超過法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)值，建議于試車線西側(cè)設(shè)置至少3公尺高圍墻或其他包覆式減音措施，其作業(yè)等音量線圖。

減輕對(duì)策

1.于試車線建立包覆式減音措施，因試車線及小半徑曲線進(jìn)出廠路徑為主要噪音來源，且考量不僅需減輕機(jī)廠鄰近敏感受體廠之噪音，亦需考量噪音對(duì)廠區(qū)內(nèi)土開大樓之影響，若采替代方案二之布設(shè)時(shí)，建議于試車線建立包覆式減音措施。

2.軌道滴油潤滑，于軌道轉(zhuǎn)彎段建議可使用滴油潤滑方法，降低因車輪與鐵軌磨擦產(chǎn)生之噪音。

3.采用人工平臺(tái)（地盤），使用人工平臺(tái)（地盤）覆蓋軌道外露區(qū)域可改善列車行駛噪音及振動(dòng)，降低噪音對(duì)于土開大樓影響。

結(jié)論

萬大線捷運(yùn)的誕生是臺(tái)北都會(huì)區(qū)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的延伸，也是都市發(fā)展的成長，隨著捷運(yùn)技術(shù)的進(jìn)步與綠色運(yùn)具的演進(jìn)，捷運(yùn)的設(shè)計(jì)不再只是工程，必須肩負(fù)與環(huán)境融合及促進(jìn)社會(huì)與運(yùn)輸發(fā)展和諧的使命。萬大機(jī)廠在設(shè)計(jì)過程中，除了維持機(jī)廠的既有功能外，營運(yùn)模式、防洪設(shè)施、預(yù)留聯(lián)合開發(fā)大樓需求，以及噪音振動(dòng)等因素均充分考量，實(shí)為一成功的工程設(shè)計(jì)案例。