關(guān)于地鐵車輛基地裝配式小構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)構(gòu)思

王俊龍

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300000）

0 前言

我國(guó)地鐵行業(yè)當(dāng)前仍是一個(gè)勞動(dòng)密集型、以現(xiàn)澆建造方式為主的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)建造方式提供的建筑產(chǎn)品已不能滿足人們對(duì)高品質(zhì)建筑產(chǎn)品的美好需求，傳統(tǒng)粗放式的發(fā)展模式已不適應(yīng)我國(guó)已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段的時(shí)代要求。為此，我國(guó)需要大力發(fā)展裝配式建筑[1-2]。

1 地鐵車輛基地裝配式發(fā)展現(xiàn)狀

目前，以深圳地鐵為例，其車輛基地小構(gòu)筑物基本采用標(biāo)準(zhǔn)圖現(xiàn)場(chǎng)支模施工，材料選擇單一。比如，為節(jié)省工程成本，車輛基地內(nèi)排水明溝多采用漿砌片石排水溝，耐久性差，造型固定不美觀；圍墻多采用磚砌實(shí)體圍墻或半通透實(shí)體圍墻，造型固定，形式單一。在建項(xiàng)目部分排水設(shè)施采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工周期較長(zhǎng)，施工靈活性仍較差。

國(guó)內(nèi)外車輛基地內(nèi)小構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)形式單一，多采用現(xiàn)澆施工。設(shè)計(jì)景觀性較強(qiáng)的設(shè)備（圍墻、門衛(wèi)等）則采用個(gè)性化設(shè)計(jì)或區(qū)域企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在北京、上海、深圳等地，針對(duì)圍墻、大門等就結(jié)合地方城市特色制定了地方企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，若有特殊景觀需求，也可采用個(gè)性化設(shè)計(jì)。但在國(guó)外，車輛基地小構(gòu)筑物采用裝配式的案例也極少，目前正處于探索研究階段。車輛基地面積大，結(jié)構(gòu)柱數(shù)量多，規(guī)格統(tǒng)一的檢修庫(kù)、運(yùn)用庫(kù)、物資庫(kù)、材料庫(kù)等單體可以采用裝配式建筑設(shè)計(jì)。目前已有少數(shù)已建成的車輛基地部分庫(kù)房結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)采用了裝配式設(shè)計(jì)施工，但對(duì)于車輛基地內(nèi)小構(gòu)件裝配式設(shè)計(jì)施工的案例極少[3]。

2 車輛基地部分典型小構(gòu)筑物采用裝配式的設(shè)計(jì)構(gòu)思

車輛基地主體結(jié)構(gòu)由于工程量大，可實(shí)施條件好，國(guó)內(nèi)已有成熟的應(yīng)用案例，比如廣州地鐵8號(hào)線北延段白云湖車輛基地，其梁板柱大部分采用裝配式設(shè)計(jì)施工。然而，車輛基地內(nèi)小構(gòu)筑物由于種類繁多，單項(xiàng)工程量小，基本未實(shí)現(xiàn)裝配式施工。下面選取車輛基地內(nèi)排水設(shè)備、圍墻系統(tǒng)、檢修平臺(tái)系統(tǒng)、綜合管溝、柱式檢查坑立柱進(jìn)行裝配式設(shè)計(jì)的構(gòu)想分析，提出其實(shí)施裝配式的具體構(gòu)思、實(shí)施可行性分析、優(yōu)缺點(diǎn)分析[4]。

2.1 排水設(shè)備裝配式設(shè)計(jì)構(gòu)思

通常車輛基地排水設(shè)備主要分為兩類，排水明溝及排水暗管。排水明溝的種類較多，包括U型排水明溝、U型排水蓋板溝、矩形排水明溝、矩形排水蓋板溝；排水暗管以圓形為主，少量方形等。

對(duì)于排水明溝，可采用裝配式U型排水溝，每節(jié)排水單元端部均設(shè)置有止水槽。兩節(jié)排水單元間采用鋼筋連接，并在U型槽端部采用新型止水橡膠填充，起到止水的作用。U型槽頂采用鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)蓋板件鋪設(shè)。這種裝配式U型排水溝適應(yīng)性、靈活性強(qiáng)，可結(jié)合車輛基地內(nèi)復(fù)雜的排水路徑自由敷設(shè)，與此同時(shí)，施工工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，可極大節(jié)省施工工期。

對(duì)于排水暗管，也可采用裝配式。平直線路暗管敷設(shè)結(jié)合暗管的尺寸采用標(biāo)準(zhǔn)單元逐節(jié)連接，連接處采用新型止水橡膠填充，起到止水的作用。折角處可根據(jù)折角大小提前預(yù)制不同的彎折接頭暗管，再統(tǒng)一在現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，并做相應(yīng)的止水措施[5]。

2.2 圍墻系統(tǒng)裝配式設(shè)計(jì)構(gòu)思

傳統(tǒng)圍墻通常采用現(xiàn)澆基礎(chǔ)+上部結(jié)構(gòu)的形式。如圖1所示，圍墻樣式單一，施工周期長(zhǎng)。若采用裝配式圍墻系統(tǒng)，可結(jié)合場(chǎng)地周邊環(huán)境靈活設(shè)計(jì)多變樣式，采用工廠模塊化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝便捷、施工周期短。根據(jù)反恐要求及規(guī)范規(guī)定，車輛基地圍墻高度為2.8 m，固定的高度條件有利于實(shí)現(xiàn)裝配式構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。對(duì)于臨時(shí)工程圍墻系統(tǒng)，如圖2所示，使用裝配式圍墻可實(shí)現(xiàn)圍墻構(gòu)件的重復(fù)利用，可拆卸可組裝，提高裝配式構(gòu)件的利用率，大大節(jié)省了臨時(shí)工程圍墻的工程投資。

圖1 現(xiàn)澆半通透式圍墻

圖2 裝配式全封閉圍墻

同時(shí)，常規(guī)現(xiàn)澆圍墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樣式簡(jiǎn)單且單一。裝配式圍墻可以實(shí)現(xiàn)材料選型多樣化，采用一些新型輕質(zhì)、耐久性強(qiáng)的材料，提高安裝和后期維護(hù)的便利度，也可采用一些綠色環(huán)保材料，做到環(huán)境友好，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)[6]。

2.3 檢修平臺(tái)系統(tǒng)裝配式設(shè)計(jì)構(gòu)思

傳統(tǒng)檢修平臺(tái)通常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土形式（如圖3及圖4所示），檢修平臺(tái)自重較大，且需設(shè)置立柱支撐混凝土平臺(tái)，施工操作難度大，工程投資大?，F(xiàn)澆檢修平臺(tái)周界還采用鋼鐵類圍欄，檢修庫(kù)內(nèi)大部分為帶電作業(yè)區(qū)，存在漏電觸電的風(fēng)險(xiǎn)。裝配式檢修平臺(tái)系統(tǒng)可采用輕型材料，施工安裝方便，造價(jià)低，特別是檢修平臺(tái)的圍欄系統(tǒng)可對(duì)應(yīng)采用新型絕緣材料，防止因漏電造成的人員作業(yè)觸電風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 傳統(tǒng)檢修平臺(tái)系統(tǒng)平視圖

圖4 傳統(tǒng)檢修平臺(tái)系統(tǒng)仰視圖

根據(jù)檢修平臺(tái)的總尺寸大小，按照單元格劃分成標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。檢修平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件在廠家進(jìn)行生產(chǎn)，構(gòu)件之間預(yù)留連接卡槽。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配式安裝時(shí)，卡槽之間無(wú)縫機(jī)械連接，保證安裝后檢修平臺(tái)的完整性、貼合度。裝配式檢修平臺(tái)在下部由立柱及縱橫梁組成結(jié)構(gòu)支撐體系，安裝過(guò)程中，盡量避免標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件連接縫與縱橫梁完全重合，防止標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件受力不均產(chǎn)生變形。

2.4 綜合管溝裝配式設(shè)計(jì)構(gòu)思

綜合管溝設(shè)置于地下，采用現(xiàn)澆方式需結(jié)合開(kāi)挖深度大面積基坑開(kāi)挖，基坑開(kāi)挖占用時(shí)間長(zhǎng)，與周邊項(xiàng)目容易產(chǎn)生交織，施工組織協(xié)調(diào)難度大。若采用預(yù)制裝配式，可實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工周期短，基坑開(kāi)挖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)占用時(shí)間短，對(duì)周邊項(xiàng)目施工的交織少、影響小。

根據(jù)車輛基地管線排布情況，確定綜合管溝的具體尺寸。結(jié)合綜合管溝的埋設(shè)深度及地質(zhì)條件，確定單節(jié)綜合管溝的結(jié)構(gòu)厚度、配筋情況等。再對(duì)單節(jié)綜合管溝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制生產(chǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)綜合管溝長(zhǎng)度確定單節(jié)管溝數(shù)量，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配式預(yù)制拼裝，并對(duì)管溝接縫處進(jìn)行混凝土澆筑及防水處理。

裝配式綜合管溝可為施工現(xiàn)場(chǎng)提高更多的靈活性，減少管溝反復(fù)開(kāi)挖的次數(shù)。與此同時(shí)，在車輛基地建成后的后期維修養(yǎng)護(hù)工程中，裝配式綜合管溝可實(shí)現(xiàn)分段開(kāi)挖替換、局部維修，大大節(jié)省了維修養(yǎng)護(hù)成本，做到精準(zhǔn)維修養(yǎng)護(hù)。

2.5 柱式檢查坑立柱裝配式設(shè)計(jì)構(gòu)思

車輛基地運(yùn)用庫(kù)列檢列位及檢修庫(kù)檢修列位均需設(shè)置檢查坑。檢查坑有地溝形式和立柱形式。立柱式檢查坑由于結(jié)構(gòu)形式單一，立柱數(shù)量多，適合采用裝配式形式。目前，車輛基地立柱式檢查坑多采用現(xiàn)澆形式，立柱與庫(kù)區(qū)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)底板同步澆筑，如圖5為無(wú)列車條件下柱式檢查坑，圖6為有列車條件下柱式檢查坑。這種設(shè)計(jì)及施工方式雖然穩(wěn)固牢靠，但后期調(diào)整的靈活性差。立柱安裝一般在大庫(kù)建成后施工，庫(kù)內(nèi)進(jìn)行立柱施工設(shè)備操作難度大，建設(shè)速度也慢，對(duì)整體建設(shè)工期影響較大。

圖5 無(wú)列車條件下柱式檢查坑

圖6 有列車條件下柱式檢查坑

立柱式檢查坑采用裝配式的具體設(shè)計(jì)實(shí)施思路如下：在車輛基地大庫(kù)施工的同時(shí)，可以同步進(jìn)行裝配式立柱的預(yù)制生產(chǎn)。立柱的形狀可采用矩形或者圓柱形，立柱的結(jié)構(gòu)尺寸及配筋結(jié)合立柱上地鐵車輛荷載確定。軌道扣件可以在預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行安裝，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝的難度，節(jié)省工期。

裝配式柱式檢查坑可以實(shí)現(xiàn)立柱種類的多樣性，突破傳統(tǒng)方形立柱設(shè)計(jì)的單一性，有效提高現(xiàn)場(chǎng)的安裝效率，縮短了工期。與此同時(shí)，裝配式立柱在后期立柱上軌道安裝的過(guò)程中提高了定位的靈活性，立柱可結(jié)合軌道定位在允許范圍內(nèi)移動(dòng)，保證軌道處于立柱的中心位置，提高軌道受力的穩(wěn)定性。在后期軌道及立柱維修養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，裝配式立柱可更方便地更換、拆卸。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

3.1 技術(shù)指標(biāo)

車輛基地內(nèi)僅少部分裝配式小構(gòu)筑物在嘗試試驗(yàn)及實(shí)施，大部分小構(gòu)筑物尚未采用裝配式。通過(guò)對(duì)車輛基地內(nèi)主要小構(gòu)筑物裝配式設(shè)計(jì)研究，既能優(yōu)化完善部分裝配式小構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，又可填補(bǔ)車輛基地內(nèi)大部分小構(gòu)筑物裝配式設(shè)計(jì)研究的空白。

3.2 社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)車輛基地裝配式小構(gòu)筑物設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)部分小構(gòu)筑物裝配式施工，節(jié)省施工時(shí)間，便于后期管養(yǎng)維護(hù)。

3.3 產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化效益

對(duì)于部分小裝配式構(gòu)件，比如排水設(shè)備、圍墻構(gòu)件等制造簡(jiǎn)單、成本小，產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化前景好[7-10]。

4 目標(biāo)及展望

通過(guò)裝配式設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)車輛基地內(nèi)部分小構(gòu)筑物預(yù)制裝配式施工，比如排水明溝、圍墻系統(tǒng)、檢修平臺(tái)、綜合管溝、電纜溝、檢修庫(kù)柱式檢查坑等。提高其選型的多樣性、靈活性，降低建造成本，縮短施工周期，方便運(yùn)營(yíng)期間的管養(yǎng)維護(hù)。未來(lái)，通過(guò)對(duì)地鐵車輛基地小構(gòu)筑物的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，使其進(jìn)行裝配式生產(chǎn)更加地經(jīng)濟(jì)。在小構(gòu)筑物種類多、單項(xiàng)數(shù)量少的情況下，也可實(shí)現(xiàn)裝配式推廣。