下沉式上蓋開發(fā)車輛基地站場排水研究

黃宗志

（廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司, 廣東 廣州 510010）

0 引言

地鐵車輛基地主要承擔(dān)地鐵車輛的停放、日常保養(yǎng)、檢修、設(shè)備維修等工作，占地面積較大。隨著城市進步和經(jīng)濟發(fā)展，土地作為城市的不可再生資源日益稀缺，為應(yīng)對城市日益減少的土地資源，越來越多地鐵車輛基地采用下沉式上蓋開發(fā)形式，以實現(xiàn)對土地的集約、高效利用。下沉式上蓋開發(fā)車輛基地作為新的設(shè)置形式，與地面不開發(fā)/上蓋開發(fā)車輛基地相比有新的特點，對站場排水提出了新的要求。該文通過分析下沉式上蓋開發(fā)車輛基地的工程特點，研究車輛基地排水系統(tǒng)組成，探討下沉區(qū)道路、咽喉區(qū)站場排水方案，為后續(xù)下沉式上蓋開發(fā)車輛基地站場排水設(shè)計提供參考。

1 下沉式上蓋開發(fā)車輛基地特點

城市軌道交通下沉式上蓋開發(fā)車輛基地參照城市下沉式廣場而定義，指軌面標(biāo)高低于周邊現(xiàn)狀地面，庫房周邊消防車道（平過道除外）全部鏤空，形成“下沉庭院式”消防車道并進行上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛基地。[1-2]當(dāng)一層結(jié)構(gòu)頂板高于周邊地面、室外道路高程低于周邊地面達到1/3層高且無法采用重力自流形式排水時為半下沉式；當(dāng)一層結(jié)構(gòu)頂板低于或齊平周邊地面且無法采用重力自流形式排水時為全下沉式。下沉式上蓋開發(fā)車輛基地工程特點有：

1.1 蓋下車輛基地與物業(yè)開發(fā)整體設(shè)計

車輛基地與上蓋物業(yè)開發(fā)是一個平衡利弊、互相協(xié)調(diào)的過程，整體設(shè)計滿足了雙方的不同需求。[3]車輛基地是保證城市軌道交通順利運營的基礎(chǔ)，實現(xiàn)車輛基地功能是整個工程的前提，上蓋物業(yè)開發(fā)設(shè)計方案應(yīng)以蓋下車輛基地限界、軌道等方案為前提進行設(shè)計。蓋下車輛基地設(shè)計應(yīng)充分考慮上蓋物業(yè)開發(fā)的需求，精細化設(shè)計，為上蓋物業(yè)開發(fā)提供良好條件。

1.2 下沉區(qū)盆形結(jié)構(gòu)

受車輛基地出入線條件、上蓋物業(yè)開發(fā)等因素影響，下沉式上蓋開發(fā)車輛基地的軌面高程低于周邊地面，且軌面高程處于地下水位以下。根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157—2013）要求，車輛基地線路路肩高程不應(yīng)小于百年一遇洪澇水位、安全高等之和。[4]為規(guī)避洪水、地下水的影響，保證車輛基地安全，下沉區(qū)域底部設(shè)置整體混凝土底板，周邊設(shè)置防洪擋墻，整體形成“凹”形的盆型結(jié)構(gòu)。

1.3 敞開式消防車道

消防是地下車輛基地設(shè)計的重難點。為確?；馂?zāi)時的安全性，國內(nèi)場段多是在設(shè)計時增加安全措施，有借鑒山地建筑理念的“類地上型”地下場段，有通過增加消防設(shè)施來確保消防安全的“消防安全做事加強型”地下場段。[5]下沉式上蓋開發(fā)車輛基地為“消防安全做事加強型”地下場段，借鑒建筑下沉廣場概念，通過將庫房周邊消防車道上方蓋板鏤空，設(shè)置為“下沉庭院式”消防車道，增加疏散樓梯等加強消防設(shè)施相關(guān)設(shè)計，使消防車道區(qū)域作為安全區(qū)域或亞安全區(qū)域，解決防火分區(qū)面積、人員疏散距離等消防設(shè)計問題。

1.4 蓋下、蓋上排水系統(tǒng)相互獨立

由于下沉式上蓋開發(fā)車輛基地軌面低于周邊地面，下沉區(qū)排水接入市政雨水管網(wǎng)方式由重力自流調(diào)整為機械提升，排水能力有限，須避免地面區(qū)域雨水排入下沉區(qū)，保證車輛基地安全。且蓋下車輛基地與蓋上物業(yè)開發(fā)為獨立項目，綜合管線、總平面等各自獨立報建，兩者的排水系統(tǒng)相互分離、相互獨立[6]。

1.5 蓋下管線總體規(guī)劃

下沉式上蓋開發(fā)車輛基地的下沉區(qū)域采用混凝土底板、混凝土側(cè)墻結(jié)構(gòu)，底板上方未預(yù)留覆土，管線覆土直埋的方式變得不可行，且蓋下柱網(wǎng)密集，接觸網(wǎng)、信號轉(zhuǎn)轍機等設(shè)備眾多，管線布置十分復(fù)雜。因此，下沉區(qū)“埋地、架空、庫內(nèi)、庫外”的管線布置需總體規(guī)劃，綜合協(xié)調(diào)管線之間，管線與結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)、接觸網(wǎng)、信號轉(zhuǎn)轍機等之間的關(guān)系，從總體方案上減少管線交叉等情況。

2 站場排水系統(tǒng)分析

2.1 總平面劃分

根據(jù)建筑室內(nèi)高程不同，下沉式上蓋開發(fā)車輛基地可劃分為地面區(qū)、下沉區(qū)。地面區(qū)包括地面綜合樓及周邊消防車道、地面其他單體以及主體結(jié)構(gòu)與紅線間區(qū)域等。下沉區(qū)包括蓋下軌道區(qū)、庫房區(qū)、相關(guān)建筑單體、消防車道等。如圖1所示。

圖1 下沉式上蓋開發(fā)車輛基地總平面組成示意

2.2 站場排水系統(tǒng)分析

根據(jù)總平面劃分，下沉式上蓋開發(fā)車輛基地站場排水系統(tǒng)由地面排水子系統(tǒng)、下沉區(qū)排水子系統(tǒng)組成。地面排水子系統(tǒng)包括場前區(qū)道路排水、主體結(jié)構(gòu)與紅線間周邊排水；下沉區(qū)排水子系統(tǒng)包括蓋下道路排水、咽喉區(qū)排水，具體如圖2所示。

圖2 下沉式上蓋開發(fā)車輛基地站場排水系統(tǒng)

場前區(qū)道路排水收集消防車道雨水、綜合樓等建筑單體屋面雨水、綠化雨水，周邊排水收集主體結(jié)構(gòu)與紅線間區(qū)域雨水，通過重力自流方式排入周邊市政雨水管網(wǎng)中。

蓋下道路排水收集敞開區(qū)域消防車道雨水，咽喉區(qū)排水收集軌道沖洗水、蓋板鏤空區(qū)域雨水等，匯入附近調(diào)蓄水池，通過機械提升方式排入周邊市政雨水管網(wǎng)中。

2.3 地面排水子系統(tǒng)

場前區(qū)道路排水主要排放道路路面雨水，以及考慮綜合樓等建筑單體的屋面雨水。道路排水采用“雨水管+雨水檢查井+雨水篦子”形式，雨水篦子對道路路面雨水匯集后匯入雨水檢查井，通過檢查井間雨水管排放。

周邊排水主要排放主體結(jié)構(gòu)與紅線間區(qū)域的雨水，保證主體結(jié)構(gòu)周邊區(qū)域無積水。周邊排水采用“排水溝+雨水管”形式，沿主體結(jié)構(gòu)周邊設(shè)置排水溝進行雨水收集，排水溝與雨水出口間采用雨水管形式，以埋地敷設(shè)形式連接市政雨水管網(wǎng)。

2.4 下沉區(qū)排水子系統(tǒng)

蓋下道路排水主要排放敞開區(qū)域道路雨水。由于下沉區(qū)為混凝土底板，雨水管無法覆土直埋，且雨水檢查井對蓋板結(jié)構(gòu)影響較大，需采用有別于常規(guī)地面道路的排水方案。

咽喉區(qū)排水主要排放咽喉區(qū)軌道沖洗水、消防水、蓋板鏤空區(qū)雨水。由于下沉區(qū)為混凝土底板，設(shè)置眾多的縱、橫向排水溝影響混凝土底板實施及其防水性能，且容易與咽喉區(qū)信號管線等交叉，難以處理，故需采用有別于常規(guī)地面咽喉區(qū)的排水方案。

3 下沉區(qū)站場排水設(shè)計

3.1 道路排水設(shè)計

根據(jù)下沉區(qū)混凝土底板的結(jié)構(gòu)特點，站場道路排水采用道路排水溝方案，水溝結(jié)構(gòu)與混凝土底板同步設(shè)計、同步實施。

站場道路按等級劃分為主干路、次干路。主干路寬度為7 m，次干路寬度為4 m，均設(shè)單向排水橫坡，于道路橫向排水坡底設(shè)置排水溝。排水溝溝寬、起溝溝深由雨水流量確定，蓋板采用過車鋼格柵蓋板，提高水溝的雨水收集能力。道路排水溝設(shè)計方案如圖3所示。

圖3 道路排水設(shè)計方案示意

由于站場道路結(jié)構(gòu)有厚度要求，混凝土底板高程須低于道路路面，但排水溝溝壁鋼筋需提前預(yù)留，以保證水溝結(jié)構(gòu)強度。

3.2 咽喉區(qū)排水設(shè)計

受下沉區(qū)混凝土底板、咽喉區(qū)管線等影響，咽喉區(qū)排水采用“橫向排水溝+縱向排水找坡”方案。由于橫向排水溝較深且橫向穿越軌道，混凝土底板需結(jié)合橫向排水溝方案整體設(shè)計、同步實施。

咽喉區(qū)沿軌道垂直方向設(shè)置橫向排水溝，水溝間距根據(jù)縱向排水坡度、排水坡墊層高度、道岔分布情況綜合確定。水溝蓋板采用混凝土蓋板，蓋板高程與混凝土底板齊平，形成匯水最低點。咽喉區(qū)沿軌道縱向設(shè)置排水坡，坡度需滿足排水要求，坡度可通過素混凝土實現(xiàn)。如圖4所示。

圖4 咽喉區(qū)排水方案示意

咽喉區(qū)雨水通過縱向排水坡匯入各橫向排水溝中，橫向排水溝將雨水匯集至附近調(diào)蓄水池，通過機械提升方式最終排入周邊市政雨水管網(wǎng)。

4 實例分析

前錦車輛段為福州市軌道交通4號線定修段，受周邊水系、出入段線爬坡條件影響，設(shè)計為半下沉式上蓋開發(fā)車輛段。車輛段分為地面區(qū)、下沉區(qū)，其中地面區(qū)包括綜合樓、雜品庫、地面消防車道及綠化、主體結(jié)構(gòu)與紅線間區(qū)域，下沉區(qū)包括軌行區(qū)、停車列檢庫、檢修庫、調(diào)機庫、物資總庫、洗車機庫、消防車道等。下沉區(qū)外圍消防車道上方蓋板基本鏤空，以滿足消防設(shè)計要求。車輛段進行上蓋物業(yè)開發(fā)。

車輛段地面區(qū)站場排水為常規(guī)道路排水方案，設(shè)置道路雨水篦子、雨水管、雨水檢查井。

車輛段下沉區(qū)雨水通過道路排水溝、咽喉區(qū)排水溝匯集至咽喉區(qū)下方雨水調(diào)蓄池，經(jīng)由機械提升方式排入市政雨水管網(wǎng)中。

（1）下沉區(qū)道路排水設(shè)計。4 m和7 m道路采用單向2%的排水橫坡，排水溝設(shè)于坡底；排水溝起溝深度為0.3 m，排水縱坡坡度為3‰；水溝蓋板采用過車鋼格柵蓋板。由于道路排水溝無法在混凝土底板內(nèi)消化，道路排水溝與混凝土底板整體設(shè)計，排水溝范圍進行折板設(shè)計。排水溝起終點高差較大，底板結(jié)構(gòu)根據(jù)水溝深度進行階梯式處理，每段階梯長度約60 m，溝內(nèi)排水縱坡通過素混凝土回填實現(xiàn)。道路雨水通過道路排水溝收集后排入就近咽喉區(qū)橫向排水溝[7]。

（2）咽喉區(qū)排水設(shè)計。由于調(diào)蓄水池設(shè)于咽喉區(qū)中部，為將橫向排水溝串聯(lián)接入調(diào)蓄水池，沿軌道縱向設(shè)置了縱向咽喉區(qū)主溝，溝寬為0.7 m，排水縱坡為3‰。根據(jù)軌道道床形式和減振措施，減振墊下方混凝土底座厚度約為100 mm，結(jié)合道岔分布、縱向排水坡度和坡長，橫向排水溝間距約為100 m，排水坡度為5‰；根據(jù)混凝土底座厚度、橫向排水溝間距、道岔分布等條件，縱向排水坡度為1.5‰~3‰。[7]排水方案平面如圖5所示。

圖5 前錦車輛段蓋下排水方案示意

5 結(jié)語

下沉式上蓋開發(fā)車輛基地的混凝土底板結(jié)構(gòu)、密集結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)等特點不僅限制了管線敷設(shè)，而且限制了站場排水。由于混凝土底板厚度有限，且底板上方?jīng)]有覆土，站場道路排水溝、咽喉區(qū)排水溝結(jié)構(gòu)需與混凝土底板同步設(shè)計、同步實施。為快速、順暢排放咽喉區(qū)雨水，同時增加橫向排水溝的設(shè)置靈活性，建議設(shè)計初期提前預(yù)留排水回填層。該文從工程特點、排水系統(tǒng)組成、實際工程等方面對下沉式上蓋開發(fā)車輛基地的下沉區(qū)站場排水方案提出站場排水方案，為后續(xù)下沉式上蓋開發(fā)車輛基地的站場排水設(shè)計提供借鑒。