地鐵車輛段地下空間綜合開發設計探討

　　摘要： 大體量的地面車輛段會分割城市交通和公共景觀，制約城市規劃。 隨著城市發展對公共環境要求的不斷提高，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計，提升城市公共環境品質，加大地上建設規模，提高土地集約利用效率和產出效益顯得尤其重要。 結合深圳地鐵 13 號線車輛段設計案例，通過上蓋建筑與城市景觀和道路交通的延續設計、地下車輛段設計難點、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計的可行性。 研究結果表明： 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計和交通組織設計，減少對城市景觀割裂等不利影響，提升城市公共環境品質; 2)車輛段下沉能為上蓋建筑結構提供側向約束，上蓋建筑的開發設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，目前尚無成熟經驗可借鑒，也無完善的規范標準，出地面通道等構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)地下車輛段建設將增加一定的工程造價和建設風險，需要慎重決策; 5)上蓋建筑和車輛段在規劃、設計環節需統籌考慮，對建設管理要求高; 6)地下車輛段運營期間要合理處理潮濕、汛期和火災的不利影響，同時也要采取措施消除地下封閉空間作業環境給員工健康的不利影響。

　　朱斌， 隧道建設(中英文) 發表時間：2021-09-15

　　關鍵詞： 地鐵; 地下車輛段; 土地集約利用; 消防設計; 城市公共環境; 上蓋建筑

　　0 引言

　　地鐵具有準時、運力強等優勢，目前全國各大城市正在大規模建設地鐵。 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，相應增加住宅、公共配套、商業辦公等功能，以提高土地利用率，取得較大經濟效益[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的相關研究[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，制約城市規劃。 隨著城市發展對公共環境要求的不斷提高，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計，提升城市公共環境品質，加大地上建設規模，提高土地集約利用效率和產出效益顯得尤其重要。

　　深圳市城市軌道交通建設發展迅速，建設用地日益緊張。 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開發，實現土地資源集約利用多功能建造模式，提高土地產出效益。 現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，上蓋物業開發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 層以上為商業服務、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、下分別獨立設置。

　　車輛段占地面積大，庫區面積基本在 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，柱網間距一般很大，對上蓋建筑而言形成底部結構薄弱層。 受現行建筑結構抗震規范限制，上蓋建筑的高度和容積率往往較低，土地二次開發價值偏低，蓋板平臺上的開發設計受場地與周邊環境高差影響，開發定位較為單一，現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劃、景觀、交通。

　　據不完全統計，受用地限制和周邊環境制約的影響，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劃設計。 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劃、交通、公共景觀、消防、工程造價和運營維護等方面的優劣，探討將車輛段設置在地下，以地面作為 2類不同建筑功能分界面的建設模式。

　　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，坐落于生態保護區旁邊，緊鄰該區域的景觀河流，環境優美，建成后軌道交通非常便利，可促進區域內產業轉型、撬動區域發展，土地升值空間大。

　　按常規設計思路，凸出地面的大面積車輛段將割裂景觀河與周邊區域的連接，無法保障生態系統的整體性和生態廊道的延續性，對城市規劃、交通產生不利影響。 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域內原有地形地貌景觀元素，設計時只考慮上蓋區內小空間的綠地，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境的協調性[8]。 為了將車輛段與周邊城市景觀融為一體，消除傳統地面車輛段對城市的割裂，提升車輛段建設與城市建設融合的要求，探討對車輛段下沉建設方案進行探討，以為城市設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區域內城市規劃要求確定，各功能區可根據使用要求和場地特點合理確定設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計原則，車輛段下沉后，在平面布局設計上應結合運營管理平臺，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開發，減少開挖量。 深圳地鐵 13號線車輛段項目通過優化工藝設計，可減少約 4 萬m2 的開挖面積。 車輛段下沉后，用于開發的場地與周邊環境融為一體，為上蓋物業開發定位及城市環境、交通設計提供更多的選擇空間。 車輛段上蓋開發方案示意圖和效果圖分別如圖 3 和圖 4 所示。

　　2 設計難點以及對上蓋建設用地的影響

　　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、景觀設計提供了有利條件，但是對于車輛段本身來說，消防設計是重難點，而且現階段沒有成熟的經驗可以借鑒，相關設計規范也不完善，需要不斷探索和實踐。 結合已完成的地下車輛段消防審查意見，提出以下設計思路：

　　1)運用庫和聯合檢修庫等場所內防火分區和疏散距離可按現行《地鐵防火設計標準》[9]執行。

　　2)沿運用庫、檢修庫周邊設置環形消防車道，消防車道頂部設置敞開式開口，用于通風采光和火災時排出煙氣，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，火災時運用庫內人員疏散至消防車道即認為安全。

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

　　4)道岔咽喉區防火分區可不限面積，疏散距離不作限制，不需設置聯絡通道。

　　為了滿足地下工程防火要求，實際工程中一般需要設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) 筑物。這些功能不一的附屬建(構)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，下沉廣場的管理界面，采光通風、排煙的防護以及對環境的影響區域等，均為上蓋建筑和景觀設計時需考慮的因素。 因此，在項目前期需建設方和設計方統籌設計，才能達到預期效果[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、地下室底板和側墻、抗浮措施等，設備工程需增加消防設施、污廢排水泵站及配套、照明、排煙機房和管網等設備設施。 據測算，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，建設難度和風險增大，需采取相應保護措施。

　　地下車輛段由于有土體側向約束，剛度可以得到很大提高，為上蓋建筑尤其是高層建筑的結構抗震安全性能提供更多的保障，同時為結構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劃、設計環節統籌考慮下進行的，可滿足城市功能需求，達到土地節約利用的目的，當然這也對項目的建設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和車輛檢修區，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備包括： 電力設備、起吊設備、清洗及吸塵設備、測試設備、各類儀器儀表、運輸工具、牽車設備、機械加工設備、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度基本相同，但因所處位置不同，需要關注其地下特性帶來的相關問題，主要包括以下 4 個方面。

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

　　2)防汛期車輛段應急管理問題。 極端天氣容易引發特大暴雨，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確保防排澇系統的正常運作，在暴雨來臨前檢查污水、雨水抽排系統以及相應配電設施能否良好工作; ②建立一支強有力的經過專業培訓的應急保障隊伍，定期演練，熟悉各個設備的位置以及應急處理方案，配備充足防汛設備和器材; 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，一旦發生火災，將會帶來災難性后果，因此，地下車輛段對消防設備的配備、消防日常管理、消防應急處置等有著更高的要求。 車輛段庫區一般分為 a—e 5 個防火分區，通過防火卷簾和水幕隔開。 此外，車輛段內設置自動噴淋滅火系統、消火栓、滅火器等消防設施。 所有設備均由專業人員進行維護、檢查和控制，以確保其處于良好狀態。 另外，應加強火災應急管理。 車輛段所有維修專業人員應組織精干人員成立消防隊，作為現場第一支消防力量，對初期火災進行應急處理。 車輛段全體員工定期組織消防專業培訓，系統掌握消防理論知識、消防器材使用、消防應急逃生、報警等知識，并定期組織演練。 通過多維度的火災風險調查，系統梳理、記錄、消除火災安全隱患。 夯實現場管理基礎、鑄造安全意識堤防、提高本質安全度是應對不斷變化的環境的根本對策。 在此基礎上，加強風險管理，消除各種隱患，建立有效的應急體系。

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

　　5 結論與體會

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

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

　　3)地下車輛段消防是重難點，目前尚無成熟經驗可借鑒，也無完善的規范標準，出地面通道等構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)建設地下車輛段將會增加一定的工程造價、建設風險和管理難度，需要慎重決策。

　　5)上蓋建筑和車輛段在規劃、設計環節需統籌考慮，對建設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、汛期和火災的不利影響，同時也要采取措施消除地下密閉空間作業環境對員工健康的不利影響。