地鐵車輛段地下空間綜合開發(fā)設(shè)計探討

　　摘要： 大體量的地面車輛段會分割城市交通和公共景觀，制約城市規(guī)劃。 隨著城市發(fā)展對公共環(huán)境要求的不斷提高，如何將車輛段下沉、采用地下車輛段地面上蓋建筑多空間一體化設(shè)計，提升城市公共環(huán)境品質(zhì)，加大地上建設(shè)規(guī)模，提高土地集約利用效率和產(chǎn)出效益顯得尤其重要。 結(jié)合深圳地鐵 13 號線車輛段設(shè)計案例，通過上蓋建筑與城市景觀和道路交通的延續(xù)設(shè)計、地下車輛段設(shè)計難點、對工程造價以及后期運營維護的影響等方面分析地下車輛段+上蓋建筑的建設(shè)模式，探討將車輛段下沉、采用地下車輛段地面上蓋建筑多空間一體化設(shè)計的可行性。 研究結(jié)果表明： 1)車輛段下沉后能最大化保障城市用地完整性，有利于上蓋建筑方案設(shè)計和交通組織設(shè)計，減少對城市景觀割裂等不利影響，提升城市公共環(huán)境品質(zhì); 2)車輛段下沉能為上蓋建筑結(jié)構(gòu)提供側(cè)向約束，上蓋建筑的開發(fā)設(shè)計定位可以更加靈活多樣，可提高建筑高度，增加土地利用率; 3)地下車輛段消防是重難點，目前尚無成熟經(jīng)驗可借鑒，也無完善的規(guī)范標準，出地面通道等構(gòu)筑物以及開敞的消防通道上空對上蓋建筑用地的完整性影響較大，需不斷探索和實踐; 4)地下車輛段建設(shè)將增加一定的工程造價和建設(shè)風險，需要慎重決策; 5)上蓋建筑和車輛段在規(guī)劃、設(shè)計環(huán)節(jié)需統(tǒng)籌考慮，對建設(shè)管理要求高; 6)地下車輛段運營期間要合理處理潮濕、汛期和火災(zāi)的不利影響，同時也要采取措施消除地下封閉空間作業(yè)環(huán)境給員工健康的不利影響。

　　朱斌， 隧道建設(shè)(中英文) 發(fā)表時間：2021-09-15

　　關(guān)鍵詞： 地鐵; 地下車輛段; 土地集約利用; 消防設(shè)計; 城市公共環(huán)境; 上蓋建筑

　　0 引言

　　地鐵具有準時、運力強等優(yōu)勢，目前全國各大城市正在大規(guī)模建設(shè)地鐵。 由于檢修制度的不同，相對于東京，我國每條地鐵線路的車輛段建設(shè)常常占用大量的城市用地[1]，例如： 深圳前海灣車輛段占地 48.97萬 m2，深圳塘朗車輛段占地 37.82 萬 m2。 近年來，土地資源趨于緊張的城市正在改變車輛段的單一功能建造模式，相應(yīng)增加住宅、公共配套、商業(yè)辦公等功能，以提高土地利用率，取得較大經(jīng)濟效益[2-6]。 除此之外，為了集約利用土地資源，北京、上海、武漢等城市均開展了地下空間開發(fā)的相關(guān)研究[7]。

　　大體量的地面車輛段除占用較大用地外，還會分割城市交通和公共景觀，制約城市規(guī)劃。 隨著城市發(fā)展對公共環(huán)境要求的不斷提高，如何將車輛段下沉、采用地下車輛段地面上蓋建筑多空間一體化設(shè)計，提升城市公共環(huán)境品質(zhì)，加大地上建設(shè)規(guī)模，提高土地集約利用效率和產(chǎn)出效益顯得尤其重要。

　　深圳市城市軌道交通建設(shè)發(fā)展迅速，建設(shè)用地日益緊張。 近年來，深圳地鐵不斷探索在地鐵車輛段停車場上蓋進行物業(yè)開發(fā)，實現(xiàn)土地資源集約利用多功能建造模式，提高土地產(chǎn)出效益。 現(xiàn)階段車輛段大部分為地面建造模式，建筑形式簡單，造價較低，上蓋物業(yè)開發(fā)通常在首層地鐵運用庫、檢修庫的蓋板上進行，2 層為上蓋建筑小汽車停車庫，3 層以上為商業(yè)服務(wù)、住宅及公共配套等建筑或城市主題公園。 以地鐵車輛段屋面(統(tǒng)稱蓋板)作為不同建筑功能的分界面，蓋板通過坡道、橋梁等與周邊市政道路相連，消防也以蓋板為界上、下分別獨立設(shè)置。

　　車輛段占地面積大，庫區(qū)面積基本在 20 萬 m2 以上，運用庫建筑高度為 9 m，檢修庫為 13 m。 由于工藝要求，柱網(wǎng)間距一般很大，對上蓋建筑而言形成底部結(jié)構(gòu)薄弱層。 受現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范限制，上蓋建筑的高度和容積率往往較低，土地二次開發(fā)價值偏低，蓋板平臺上的開發(fā)設(shè)計受場地與周邊環(huán)境高差影響，開發(fā)定位較為單一，現(xiàn)階段主要以多層住宅、配套和運動場為主，建成后會割裂城市規(guī)劃、景觀、交通。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，受用地限制和周邊環(huán)境制約的影響，北京、成都已建成地下車輛段，武漢、深圳也在著手進行地下和半地下車輛段的規(guī)劃設(shè)計。 本文針對深圳地鐵 13 號線車輛段，對比分析地面和地下車輛段在城市規(guī)劃、交通、公共景觀、消防、工程造價和運營維護等方面的優(yōu)劣，探討將車輛段設(shè)置在地下，以地面作為 2類不同建筑功能分界面的建設(shè)模式。

　　1 工程案例

　　深圳地鐵 13 號線車輛段占地約 37 萬 m2，最大長度約為 1.3 km，最大寬度約為 430 m，蓋板面積約為 32萬 m2。 場地遠離市中心，坐落于生態(tài)保護區(qū)旁邊，緊鄰該區(qū)域的景觀河流，環(huán)境優(yōu)美，建成后軌道交通非常便利，可促進區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、撬動區(qū)域發(fā)展，土地升值空間大。

　　按常規(guī)設(shè)計思路，凸出地面的大面積車輛段將割裂景觀河與周邊區(qū)域的連接，無法保障生態(tài)系統(tǒng)的整體性和生態(tài)廊道的延續(xù)性，對城市規(guī)劃、交通產(chǎn)生不利影響。 某車輛段場地實景模型見圖 1。

　　地鐵地面車輛段一般難以繼承區(qū)域內(nèi)原有地形地貌景觀元素，設(shè)計時只考慮上蓋區(qū)內(nèi)小空間的綠地，不能充分考慮原有景觀的特點，難以保持其完整性以及與周邊城市公共環(huán)境的協(xié)調(diào)性[8]。 為了將車輛段與周邊城市景觀融為一體，消除傳統(tǒng)地面車輛段對城市的割裂，提升車輛段建設(shè)與城市建設(shè)融合的要求，探討對車輛段下沉建設(shè)方案進行探討，以為城市設(shè)計提供多樣性的空間條件。 車輛段橫斷面示意見圖 2。

　　車輛段下沉深度可根據(jù)區(qū)域內(nèi)城市規(guī)劃要求確定，各功能區(qū)可根據(jù)使用要求和場地特點合理確定設(shè)計高度和豎向布置方案，做到空間最大化利用。

　　按照地下建筑地面最大化的設(shè)計原則，車輛段下沉后，在平面布局設(shè)計上應(yīng)結(jié)合運營管理平臺，在不影響運營管理的情況下合理安排，盡可能多的留出空地供上蓋物業(yè)開發(fā)，減少開挖量。 深圳地鐵 13號線車輛段項目通過優(yōu)化工藝設(shè)計，可減少約 4 萬m2 的開挖面積。 車輛段下沉后，用于開發(fā)的場地與周邊環(huán)境融為一體，為上蓋物業(yè)開發(fā)定位及城市環(huán)境、交通設(shè)計提供更多的選擇空間。 車輛段上蓋開發(fā)方案示意圖和效果圖分別如圖 3 和圖 4 所示。

　　2 設(shè)計難點以及對上蓋建設(shè)用地的影響

　　車輛段埋置地下雖為上蓋建筑提供了很大便利，為城市交通、景觀設(shè)計提供了有利條件，但是對于車輛段本身來說，消防設(shè)計是重難點，而且現(xiàn)階段沒有成熟的經(jīng)驗可以借鑒，相關(guān)設(shè)計規(guī)范也不完善，需要不斷探索和實踐。 結(jié)合已完成的地下車輛段消防審查意見，提出以下設(shè)計思路：

　　1)運用庫和聯(lián)合檢修庫等場所內(nèi)防火分區(qū)和疏散距離可按現(xiàn)行《地鐵防火設(shè)計標準》[9]執(zhí)行。

　　2)沿運用庫、檢修庫周邊設(shè)置環(huán)形消防車道，消防車道頂部設(shè)置敞開式開口，用于通風采光和火災(zāi)時排出煙氣，保障消防車道安全。 開口面積占消防車道地面面積的 30%，開孔間距按不大于 60 m 布置，定義為暫安全區(qū)，火災(zāi)時運用庫內(nèi)人員疏散至消防車道即認為安全。

　　3)消防車道設(shè)置不少于 2 個直通室外的安全出口; 頂蓋范圍內(nèi)設(shè)置室外消火栓系統(tǒng); 室內(nèi) 4 個面的裝飾材料燃燒性能均為 A 級，設(shè)備及管線采用低煙無鹵材料。

　　4)道岔咽喉區(qū)防火分區(qū)可不限面積，疏散距離不作限制，不需設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道。

　　為了滿足地下工程防火要求，實際工程中一般需要設(shè)置直通地面的消防疏散樓梯、通風井和下沉廣場、消防車道出入口等分散的小體量附屬建(構(gòu)) 筑物。這些功能不一的附屬建(構(gòu))筑物對地面的使用條件有一定限制，例如： 出入口的人員、車輛通道與上蓋建筑的分離式管理分區(qū)，下沉廣場的管理界面，采光通風、排煙的防護以及對環(huán)境的影響區(qū)域等，均為上蓋建筑和景觀設(shè)計時需考慮的因素。 因此，在項目前期需建設(shè)方和設(shè)計方統(tǒng)籌設(shè)計，才能達到預(yù)期效果[10]。

　　3 對工程造價的影響

　　車輛段層高大，通常運用庫和咽喉區(qū)的建筑高度為 9 m，檢修庫高度為 13 m，且考慮到地面景觀需求，覆土厚度往往在 1.5 m 以上，埋深較大。 僅以 1 層全埋車輛段為例，檢修庫高度+底板厚度+覆土厚度最少埋深為 16 m，相比地面車輛段，土建工程需增加基坑支護、土石方開挖、地下室底板和側(cè)墻、抗浮措施等，設(shè)備工程需增加消防設(shè)施、污廢排水泵站及配套、照明、排煙機房和管網(wǎng)等設(shè)備設(shè)施。 據(jù)測算，地下車輛段直接工程投資比地面車輛段增加接近 1 倍，半地下車輛段直接工程投資比地面車輛段增加約 50%。 與此同時，基坑開挖面積大，深度也較大，建設(shè)難度和風險增大，需采取相應(yīng)保護措施。

　　地下車輛段由于有土體側(cè)向約束，剛度可以得到很大提高，為上蓋建筑尤其是高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震安全性能提供更多的保障，同時為結(jié)構(gòu)提供更為靈活的抗震、隔震體系選擇，有利于上蓋建筑成本控制。

　　以上分析是基于上蓋建筑和車輛段在規(guī)劃、設(shè)計環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮下進行的，可滿足城市功能需求，達到土地節(jié)約利用的目的，當然這也對項目的建設(shè)管理提出了更高的要求[11]。

　　4 對運營維護的影響

　　地鐵車輛段主要包括停車區(qū)和車輛檢修區(qū)，是車輛檢修和夜間停放、日常檢查、一般故障處理和清掃洗刷的場所。 地鐵車輛段主要檢修設(shè)備包括： 電力設(shè)備、起吊設(shè)備、清洗及吸塵設(shè)備、測試設(shè)備、各類儀器儀表、運輸工具、牽車設(shè)備、機械加工設(shè)備、車輛自動檢測裝置、起重機、叉車、電動搬運車及輔助檢修設(shè)備等。地下車輛段與地上車輛段的日常檢修工作和運營指揮調(diào)度基本相同，但因所處位置不同，需要關(guān)注其地下特性帶來的相關(guān)問題，主要包括以下 4 個方面。

　　1)電器設(shè)備防潮問題。 深圳夏季較長且高溫多雨，少數(shù)年份在 2 月下旬仍可出現(xiàn)寒潮天氣。 因季節(jié)性氣候原因可導(dǎo)致地下的固定式架車機控制柜、車間電源柜以及其余設(shè)備配電系統(tǒng)(含有金屬面外輪廓)存在受潮凝露現(xiàn)象。 凝露一旦長時間附著在電器表面，則可能會對設(shè)備產(chǎn)生不良影響。 這些需要在采購設(shè)備時優(yōu)先選用防護等級高、密閉性好的設(shè)備，尤其是重點設(shè)備，以減輕由此帶來的危害。

　　2)防汛期車輛段應(yīng)急管理問題。 極端天氣容易引發(fā)特大暴雨，地下空間就形成了一個天然的聚水盆，這對地下車輛段防汛提出更高、更細的要求。 但可從以下 3 個方面防患于未然： ①確保防排澇系統(tǒng)的正常運作，在暴雨來臨前檢查污水、雨水抽排系統(tǒng)以及相應(yīng)配電設(shè)施能否良好工作; ②建立一支強有力的經(jīng)過專業(yè)培訓的應(yīng)急保障隊伍，定期演練，熟悉各個設(shè)備的位置以及應(yīng)急處理方案，配備充足防汛設(shè)備和器材; ③ 不定期巡查，對有安全隱患的要及時糾正和責令整改，建立責任分級制度，責任到人，制定嚴格的獎懲制度。

　　3)消防問題。 地下往往處在密閉空間，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會帶來災(zāi)難性后果，因此，地下車輛段對消防設(shè)備的配備、消防日常管理、消防應(yīng)急處置等有著更高的要求。 車輛段庫區(qū)一般分為 a—e 5 個防火分區(qū)，通過防火卷簾和水幕隔開。 此外，車輛段內(nèi)設(shè)置自動噴淋滅火系統(tǒng)、消火栓、滅火器等消防設(shè)施。 所有設(shè)備均由專業(yè)人員進行維護、檢查和控制，以確保其處于良好狀態(tài)。 另外，應(yīng)加強火災(zāi)應(yīng)急管理。 車輛段所有維修專業(yè)人員應(yīng)組織精干人員成立消防隊，作為現(xiàn)場第一支消防力量，對初期火災(zāi)進行應(yīng)急處理。 車輛段全體員工定期組織消防專業(yè)培訓，系統(tǒng)掌握消防理論知識、消防器材使用、消防應(yīng)急逃生、報警等知識，并定期組織演練。 通過多維度的火災(zāi)風險調(diào)查，系統(tǒng)梳理、記錄、消除火災(zāi)安全隱患。 夯實現(xiàn)場管理基礎(chǔ)、鑄造安全意識堤防、提高本質(zhì)安全度是應(yīng)對不斷變化的環(huán)境的根本對策。 在此基礎(chǔ)上，加強風險管理，消除各種隱患，建立有效的應(yīng)急體系。

　　4)地下車輛段運營階段作業(yè)環(huán)境相對密閉，對員工身體健康有一定不利影響，需確保通風設(shè)施的正常運行以保障作業(yè)環(huán)境的安全舒適。

　　5 結(jié)論與體會

　　1)地下車輛段能為整個上蓋建筑開發(fā)或城市主題公園提供相對完整的建設(shè)場地，使區(qū)域內(nèi)交通規(guī)劃更為順暢，同時，可減少對城市景觀的分割，提升城市公共品質(zhì)。

　　2)地下車輛段能為上蓋建筑提供更可靠的側(cè)向約束，提高建筑抗震性能，增加建筑高度，加大開發(fā)量，高效利用土地資源。

　　3)地下車輛段消防是重難點，目前尚無成熟經(jīng)驗可借鑒，也無完善的規(guī)范標準，出地面通道等構(gòu)筑物以及開敞的消防通道上空對上蓋建筑用地的完整性影響較大，需不斷探索和實踐。

　　4)建設(shè)地下車輛段將會增加一定的工程造價、建設(shè)風險和管理難度，需要慎重決策。

　　5)上蓋建筑和車輛段在規(guī)劃、設(shè)計環(huán)節(jié)需統(tǒng)籌考慮，對建設(shè)管理提出更高的要求。

　　6)地下車輛段運營期間要合理處理潮濕、汛期和火災(zāi)的不利影響，同時也要采取措施消除地下密閉空間作業(yè)環(huán)境對員工健康的不利影響。