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摘要:臨空車輛基地位于地勢起伏較大的丘陵地區(qū)，若采用統(tǒng)一的場坪標(biāo)高，將導(dǎo)致巨大的土石方量、路基支擋工程量及地基處理工程量，同時工后沉降及施工進(jìn)度方面難以控制。因此有必要對車輛基地的豎向設(shè)計(jì)進(jìn)行專項(xiàng)研究，使總圖布局與地形和規(guī)劃條件密切結(jié)合，在滿足運(yùn)營的前提下，確保工程的科學(xué)性、安全性和環(huán)保性，加快施工進(jìn)度，并可以在一定程度上節(jié)省工程投資。

關(guān)鍵詞:軌道交通;車輛基地;丘陵地區(qū);豎向設(shè)計(jì)

車輛基地是城市軌道交通系統(tǒng)的后勤保障基地，包括車輛段、綜合維修中心、物資總庫和其他生產(chǎn)、生活和辦公等配套設(shè)施，有著十分重要的作用。車輛基地運(yùn)用、檢修工藝流程復(fù)雜、建筑單體眾多，豎向標(biāo)高受工藝要求、線路縱坡、規(guī)劃條件及周邊環(huán)境影響較大。當(dāng)車輛基地位于平原地區(qū)時，豎向標(biāo)高一般不需進(jìn)行專項(xiàng)研究，通常采用統(tǒng)一的豎向標(biāo)高。但是當(dāng)車輛基地位于山地或丘陵地區(qū)時，由于地形起伏較大，若仍采用統(tǒng)一的豎向標(biāo)高，將導(dǎo)致土石方量、路基支擋量、地基處理量、占地面積和施工難度大大增加;因此，在設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行專項(xiàng)的豎向設(shè)計(jì)，充分利用和合理改造自然地形，統(tǒng)籌考慮車輛基地的工藝要求、線路縱坡和建設(shè)過程中的各種因素，結(jié)合總平面設(shè)計(jì)，合理地確定豎向標(biāo)高［1］。本文作者結(jié)合軌道交通資陽線臨空車輛基地工程實(shí)例進(jìn)行分析，通過對豎向設(shè)計(jì)進(jìn)行專項(xiàng)研究，使車輛基地總圖布置與地形和規(guī)劃密切結(jié)合，確保了工程的科學(xué)性、安全性和環(huán)保性，同時可以提高施工進(jìn)度，并節(jié)省了工程投資。

1總體概況

軌道交通資陽線工程是連接天府國際機(jī)場和資陽市的軌道交通快線，線路全長約38.8km，設(shè)7座車站和1座車輛基地，最高設(shè)計(jì)時速140km。車輛段選址位于資陽市雁江區(qū)汪家灣村附近，位于在建成資大道以北地塊，地塊長約1050m，寬約350m，用地紅線面積約23.5ha。該區(qū)域?yàn)榍鹆甑匦危貏萜鸱^大，地面高程在375m～440m，現(xiàn)狀主要為農(nóng)田、山林及部分民居［2］。臨空車輛基地周邊主要以規(guī)劃居住用地為主，少量配以教育用地，南側(cè)以商貿(mào)用地為主，周邊地塊尚未開發(fā)，均處于規(guī)劃未實(shí)施階段。臨空車輛基地內(nèi)主要設(shè)有運(yùn)用檢修庫、洗車機(jī)庫及控制室、鏇輪庫、調(diào)機(jī)工程車庫、物資總庫及材料棚、運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓、綜合樓(含控制中心、食堂和公寓)、綜合維修車間、污水處理站、降壓變電所、雜品庫、蓄電池間等設(shè)施，房屋面積共約5.9萬m2。

2段址概述

2.1現(xiàn)狀地形條件

車輛基地用地范圍內(nèi)主要有三座山丘及其形成的兩條山谷，地形起伏較大，標(biāo)高約為375m～440m，相對高差約65m。

2.2周邊規(guī)劃條件

車輛基地用地范圍周邊規(guī)劃有市政道路(尚未實(shí)施)，道路標(biāo)高約為380.5m～402.5m。用地范圍與規(guī)劃市政道路局部沖突，需要調(diào)整規(guī)劃。圖1為臨空車輛基地現(xiàn)狀地形圖及規(guī)劃道路圖，可以看出現(xiàn)狀地形地貌及規(guī)劃道路標(biāo)高。

2.3設(shè)計(jì)洪澇水位

根據(jù)防洪評價報告，車輛基地不受河道洪水位影響，以排澇水位為控制水位，通過修建排水涵洞排水后，排澇水位取381m。

3車輛基地總平面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行車輛基地總平面設(shè)計(jì)時，帶股道的廠房應(yīng)盡量布置于挖方區(qū)域，避免布置于高填方區(qū)域，以利于控制軌道沉降，或?yàn)榭刂栖壍莱两翟斐刹槐匾耐顿Y增加［3］。車輛基地采用順向并列式段型，運(yùn)用庫與檢修庫合并設(shè)為運(yùn)用檢修庫，位于用地西側(cè);調(diào)機(jī)工程車庫位于咽喉區(qū)西南側(cè);調(diào)機(jī)工程車庫西側(cè)設(shè)材料線及材料堆場，材料堆場兼做新車裝卸場;洗車線并列布置于咽喉區(qū)西南側(cè)，采用八字線通過式洗車方案，洗車作業(yè)順暢;輪對踏面及受電弓動態(tài)檢測棚設(shè)于入段線上;試車線設(shè)于運(yùn)用檢修庫東北側(cè)，受用地限制，試車線全長900m。物資總庫及材料棚位于調(diào)機(jī)工程車庫東側(cè)，綜合維修車間位于物資總庫北側(cè)。雜品庫、蓄電池間位于調(diào)機(jī)工程車庫南側(cè)，與周邊的道路、建筑的間距滿足防火規(guī)范的要求等［4］。運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓單獨(dú)設(shè)置于運(yùn)用檢修庫尾部。綜合樓布置于用地東南側(cè)。圖2為臨空車輛基地總平面布置圖。

4車輛基地豎向設(shè)計(jì)

4.1豎向設(shè)計(jì)的含義

車輛基地的總圖設(shè)計(jì)［5］，除了總平面位置關(guān)系外，還須考慮豎向高程關(guān)系。車輛基地豎向設(shè)計(jì)是根據(jù)車輛基地工藝要求、既有地形地貌和周邊規(guī)劃條件，對基地內(nèi)運(yùn)用檢修區(qū)、物資存儲區(qū)、辦公生活區(qū)內(nèi)的建、構(gòu)筑物進(jìn)行垂直方向的高程設(shè)計(jì)，使之滿足工藝使用、交通運(yùn)輸、消防、安全、景觀、經(jīng)濟(jì)等各方面的要求，達(dá)到最優(yōu)［6］。當(dāng)車輛基地用地范圍內(nèi)地形平坦時，一般不用進(jìn)行專項(xiàng)的豎向設(shè)計(jì)，基本上均采用統(tǒng)一的豎向標(biāo)高，總圖布置基本不受豎向設(shè)計(jì)的制約。當(dāng)車輛基地位于地形起伏較大的場地時，豎向設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合既有地形、地質(zhì)、規(guī)劃條件、工藝要求等，采用臺階式布置［7］。此時，總圖布置就要綜合考慮總平面關(guān)系和豎向高程關(guān)系。

4.2豎向設(shè)計(jì)的基本原則

1)豎向設(shè)計(jì)與總平面設(shè)計(jì)密切相關(guān)，應(yīng)統(tǒng)籌構(gòu)思，同步設(shè)計(jì);廠區(qū)豎向標(biāo)高的確定，應(yīng)充分考慮到廠區(qū)內(nèi)外既有和規(guī)劃道路、排水系統(tǒng)的銜接。2)廠區(qū)豎向標(biāo)高應(yīng)與自然地形相適應(yīng)，避免深挖高填，使土石方工程量和路基附屬工程量最小，盡可能地節(jié)約用地。3)豎向設(shè)計(jì)要充分考慮用地范圍內(nèi)地形地貌、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，盡量避免不良地質(zhì)構(gòu)造帶來的影響，并采取適當(dāng)?shù)姆乐未胧詽M足工程安全為首要原則。4)車輛基地可分為軌行區(qū)和非軌行區(qū)。軌行區(qū)的設(shè)施和單體建筑主要有車場線、運(yùn)用檢修庫、調(diào)機(jī)工程車庫、輪對踏面及受電弓檢測棚、鏇輪庫、洗車庫等，受工藝要求及軌道縱坡限制，軌行區(qū)需盡量設(shè)置為同一標(biāo)高;非軌行區(qū)的單體建筑主要有綜合維修車間、物資總庫、綜合辦公樓、食堂公寓、蓄電池間、雜品庫等，此類建筑物可以與軌行區(qū)不在同一標(biāo)高，只需滿足交通、消防、防洪及排水的要求，根據(jù)地形高低錯落而建［8］。5)豎向設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全、生產(chǎn)、運(yùn)輸、消防、排水和衛(wèi)生等要求，同時還應(yīng)注意車輛基地內(nèi)建筑群落的空間立體關(guān)系，使其造型和諧均衡、環(huán)境舒適優(yōu)美［9］。

4.3豎向設(shè)計(jì)的任務(wù)

車輛基地豎向設(shè)計(jì)主要是統(tǒng)籌考慮工藝要求、運(yùn)輸要求、消防要求、對外接駁要求、安全要求及景觀要求，結(jié)合地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，合理確定基地內(nèi)各個建、構(gòu)筑物的高程關(guān)系。具體任務(wù)包括:1)根據(jù)既有地形地貌、周邊規(guī)劃條件，確定基地內(nèi)豎向布置的形式:平坡式、臺階式或混合式。2)根據(jù)洪澇水位計(jì)算確定廠區(qū)最小豎向設(shè)計(jì)高程，同時結(jié)合出入段線平縱斷面優(yōu)先確定軌行區(qū)標(biāo)高;非軌行區(qū)標(biāo)高可根據(jù)交通運(yùn)輸要求、消防要求、既有地形地貌和規(guī)劃條件確定。3)采用網(wǎng)格法或平均距離法計(jì)算確定土石方工程量，使土石方工程量最小，并結(jié)合勘察報告，條件允許的情況下盡量移挖作填，使填挖方量接近平衡，減少外棄。4)根據(jù)洪澇水位計(jì)算確定最小路肩設(shè)計(jì)高程，同時采用網(wǎng)格法或平均距離法計(jì)算確定土石方工程量，使土石方工程量最小，并結(jié)合勘察報告，條件允許的情況下盡量移挖作填，使填挖方量接近平衡，減少外棄。5)確定場地排水形式:通常車輛基地咽喉區(qū)采用站場排水溝形式排水，其他區(qū)域采用雨水管形式排水。根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度，計(jì)算雨水流量、管溝斷面和縱坡，確定排水出口位置和高程，保證雨水順利排出。6)根據(jù)相對高差關(guān)系及用地條件，確定護(hù)坡、擋土墻等路基附屬工程的類型和規(guī)模。7)對需要進(jìn)行高填方的區(qū)域進(jìn)行專項(xiàng)研究，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，綜合對比分析路基方案或架空板方案，選擇最優(yōu)的方案。

4.4豎向設(shè)計(jì)方案

1)根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，站場路基邊緣的高程按內(nèi)澇水位加0.5m計(jì)算，因此車輛基地場坪標(biāo)高不得小于381.5m。2)根據(jù)接軌站標(biāo)高、既有和規(guī)劃道路標(biāo)高、出入段線平縱斷面、用地范圍內(nèi)實(shí)際地形條件，在盡可能實(shí)現(xiàn)土石方填挖平衡的原則下，將車輛基地的軌行區(qū)場坪標(biāo)高按393m進(jìn)行設(shè)計(jì)。3)輪對踏面及受電弓檢測棚、洗車機(jī)庫、鏇輪庫和部分咽喉區(qū)位于地勢最低的區(qū)域，與軌行區(qū)的場坪標(biāo)高有接近12m的高差，由于基地內(nèi)挖方地段的土質(zhì)不能滿足填料的要求，填料需遠(yuǎn)程運(yùn)輸，若該部分采用高填方路基，將導(dǎo)致巨大的土石方量、路基支擋工程量、地基加固工程量。同時，地基加固的工后沉降難以控制，特別是施工進(jìn)度方面，難以滿足本工程工期要求，因此將該區(qū)域設(shè)計(jì)為架空板形式。4)架空板下有接近12m的高差可以設(shè)置夾層，在滿足區(qū)域排洪及改溝改渠的要求下，夾層標(biāo)高設(shè)計(jì)為386m，凈高約7m，為充分利用板下空間，將污水處理站、降壓變電所、汽車停車場設(shè)置于夾層，并設(shè)置兩條道路連接夾層，同時根據(jù)防火規(guī)范的要求設(shè)置疏散樓梯間直通393m架空板上，滿足消防及運(yùn)輸?shù)男枰?)將工藝聯(lián)系緊密、所在區(qū)域既有標(biāo)高與軌行區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高差異不大的運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓、物資總庫、綜合維修車間的標(biāo)高設(shè)計(jì)為393m，方便后期運(yùn)營管理和物資運(yùn)輸。6)根據(jù)所處區(qū)域既有標(biāo)高和段內(nèi)道路標(biāo)高，將蓄電池間和雜品庫的標(biāo)高設(shè)計(jì)為391m。7)一般情況下，車輛基地場坪標(biāo)高應(yīng)比周邊道路高出0.5m。綜合樓所處區(qū)域既有標(biāo)高為375m，周邊規(guī)劃道路標(biāo)高為381.5m。從盡量減少土石方、有利于排水和方便對外交通銜接考慮，將綜合樓的標(biāo)高設(shè)計(jì)為382m。綜合樓區(qū)和軌行區(qū)之間設(shè)置樁板墻或重力式擋墻，同時在綜合樓東側(cè)設(shè)置一條坡道連接綜合樓與軌行區(qū)。綜合樓進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時，進(jìn)行建筑退臺處理，合理利用屋面平臺，形成具有山地特色的建筑設(shè)計(jì)，最大化創(chuàng)造高品質(zhì)辦公環(huán)境［10］。圖3為車輛基地縱斷面圖。

4.5技術(shù)分析

豎向設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是如何充分利用既有地形，減少深挖高填和地基處理工程，并合理處理場地局部高低錯落的問題。經(jīng)綜合比較分析，對標(biāo)高無特殊要求的設(shè)施，盡可能依既有地勢而建;必需采用統(tǒng)一場地標(biāo)高的設(shè)施，抬高場坪標(biāo)高的形式由高填方設(shè)計(jì)為架空板形式，并充分利用板下空間布置排洪渠和部分單體建筑，最大程度節(jié)約利用土地［11］。本次豎向設(shè)計(jì)的技術(shù)分析詳見表1。

4.6經(jīng)濟(jì)分析

從工程建設(shè)與后期運(yùn)營的科學(xué)性、合理性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，進(jìn)行本車輛基地豎向設(shè)計(jì)。在滿足技術(shù)合理性的前提下，經(jīng)工程量計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析，豎向設(shè)計(jì)后工程投資節(jié)省顯著，同時，大幅度加快了施工進(jìn)度。本次豎向設(shè)計(jì)共節(jié)省投資約1594萬元，具體投資分析見表2。

5結(jié)語

通過臨空車輛基地的工程實(shí)例，說明了豎向設(shè)計(jì)在丘陵地區(qū)車輛基地工程設(shè)計(jì)中的意義非常重大，不僅保證了軌道交通工程建設(shè)與運(yùn)營的科學(xué)性、安全性和環(huán)保性，而且減小了項(xiàng)目占地、降低了工程投資和加快了建設(shè)進(jìn)度，因此在設(shè)計(jì)中需要尤其重視豎向設(shè)計(jì)。

作者：羅程 單位：中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司