地铁车辆段地下空间综合开发设计探讨

　　摘要： 大体量的地面车辆段会分割城市交通和公共景观，制约城市规划。 随着城市发展对公共环境要求的不断提高，如何将车辆段下沉、采用地下车辆段地面上盖建筑多空间一体化设计，提升城市公共环境品质，加大地上建设规模，提高土地集约利用效率和产出效益显得尤其重要。 结合深圳地铁 13 号线车辆段设计案例，通过上盖建筑与城市景观和道路交通的延续设计、地下车辆段设计难点、对工程造价以及后期运营维护的影响等方面分析地下车辆段+上盖建筑的建设模式，探讨将车辆段下沉、采用地下车辆段地面上盖建筑多空间一体化设计的可行性。 研究结果表明： 1)车辆段下沉后能最大化保障城市用地完整性，有利于上盖建筑方案设计和交通组织设计，减少对城市景观割裂等不利影响，提升城市公共环境品质; 2)车辆段下沉能为上盖建筑结构提供侧向约束，上盖建筑的开发设计定位可以更加灵活多样，可提高建筑高度，增加土地利用率; 3)地下车辆段消防是重难点，目前尚无成熟经验可借鉴，也无完善的规范标准，出地面通道等构筑物以及开敞的消防通道上空对上盖建筑用地的完整性影响较大，需不断探索和实践; 4)地下车辆段建设将增加一定的工程造价和建设风险，需要慎重决策; 5)上盖建筑和车辆段在规划、设计环节需统筹考虑，对建设管理要求高; 6)地下车辆段运营期间要合理处理潮湿、汛期和火灾的不利影响，同时也要采取措施消除地下封闭空间作业环境给员工健康的不利影响。

　　朱斌， 隧道建设(中英文) 发表时间：2021-09-15

　　关键词： 地铁; 地下车辆段; 土地集约利用; 消防设计; 城市公共环境; 上盖建筑

　　0 引言

　　地铁具有准时、运力强等优势，目前全国各大城市正在大规模建设地铁。 由于检修制度的不同，相对于东京，我国每条地铁线路的车辆段建设常常占用大量的城市用地[1]，例如： 深圳前海湾车辆段占地 48.97万 m2，深圳塘朗车辆段占地 37.82 万 m2。 近年来，土地资源趋于紧张的城市正在改变车辆段的单一功能建造模式，相应增加住宅、公共配套、商业办公等功能，以提高土地利用率，取得较大经济效益[2-6]。 除此之外，为了集约利用土地资源，北京、上海、武汉等城市均开展了地下空间开发的相关研究[7]。

　　大体量的地面车辆段除占用较大用地外，还会分割城市交通和公共景观，制约城市规划。 随着城市发展对公共环境要求的不断提高，如何将车辆段下沉、采用地下车辆段地面上盖建筑多空间一体化设计，提升城市公共环境品质，加大地上建设规模，提高土地集约利用效率和产出效益显得尤其重要。

　　深圳市城市轨道交通建设发展迅速，建设用地日益紧张。 近年来，深圳地铁不断探索在地铁车辆段停车场上盖进行物业开发，实现土地资源集约利用多功能建造模式，提高土地产出效益。 现阶段车辆段大部分为地面建造模式，建筑形式简单，造价较低，上盖物业开发通常在首层地铁运用库、检修库的盖板上进行，2 层为上盖建筑小汽车停车库，3 层以上为商业服务、住宅及公共配套等建筑或城市主题公园。 以地铁车辆段屋面(统称盖板)作为不同建筑功能的分界面，盖板通过坡道、桥梁等与周边市政道路相连，消防也以盖板为界上、下分别独立设置。

　　车辆段占地面积大，库区面积基本在 20 万 m2 以上，运用库建筑高度为 9 m，检修库为 13 m。 由于工艺要求，柱网间距一般很大，对上盖建筑而言形成底部结构薄弱层。 受现行建筑结构抗震规范限制，上盖建筑的高度和容积率往往较低，土地二次开发价值偏低，盖板平台上的开发设计受场地与周边环境高差影响，开发定位较为单一，现阶段主要以多层住宅、配套和运动场为主，建成后会割裂城市规划、景观、交通。

　　据不完全统计，受用地限制和周边环境制约的影响，北京、成都已建成地下车辆段，武汉、深圳也在着手进行地下和半地下车辆段的规划设计。 本文针对深圳地铁 13 号线车辆段，对比分析地面和地下车辆段在城市规划、交通、公共景观、消防、工程造价和运营维护等方面的优劣，探讨将车辆段设置在地下，以地面作为 2类不同建筑功能分界面的建设模式。

　　1 工程案例

　　深圳地铁 13 号线车辆段占地约 37 万 m2，最大长度约为 1.3 km，最大宽度约为 430 m，盖板面积约为 32万 m2。 场地远离市中心，坐落于生态保护区旁边，紧邻该区域的景观河流，环境优美，建成后轨道交通非常便利，可促进区域内产业转型、撬动区域发展，土地升值空间大。

　　按常规设计思路，凸出地面的大面积车辆段将割裂景观河与周边区域的连接，无法保障生态系统的整体性和生态廊道的延续性，对城市规划、交通产生不利影响。 某车辆段场地实景模型见图 1。

　　地铁地面车辆段一般难以继承区域内原有地形地貌景观元素，设计时只考虑上盖区内小空间的绿地，不能充分考虑原有景观的特点，难以保持其完整性以及与周边城市公共环境的协调性[8]。 为了将车辆段与周边城市景观融为一体，消除传统地面车辆段对城市的割裂，提升车辆段建设与城市建设融合的要求，探讨对车辆段下沉建设方案进行探讨，以为城市设计提供多样性的空间条件。 车辆段横断面示意见图 2。

　　车辆段下沉深度可根据区域内城市规划要求确定，各功能区可根据使用要求和场地特点合理确定设计高度和竖向布置方案，做到空间最大化利用。

　　按照地下建筑地面最大化的设计原则，车辆段下沉后，在平面布局设计上应结合运营管理平台，在不影响运营管理的情况下合理安排，尽可能多的留出空地供上盖物业开发，减少开挖量。 深圳地铁 13号线车辆段项目通过优化工艺设计，可减少约 4 万m2 的开挖面积。 车辆段下沉后，用于开发的场地与周边环境融为一体，为上盖物业开发定位及城市环境、交通设计提供更多的选择空间。 车辆段上盖开发方案示意图和效果图分别如图 3 和图 4 所示。

　　2 设计难点以及对上盖建设用地的影响

　　车辆段埋置地下虽为上盖建筑提供了很大便利，为城市交通、景观设计提供了有利条件，但是对于车辆段本身来说，消防设计是重难点，而且现阶段没有成熟的经验可以借鉴，相关设计规范也不完善，需要不断探索和实践。 结合已完成的地下车辆段消防审查意见，提出以下设计思路：

　　1)运用库和联合检修库等场所内防火分区和疏散距离可按现行《地铁防火设计标准》[9]执行。

　　2)沿运用库、检修库周边设置环形消防车道，消防车道顶部设置敞开式开口，用于通风采光和火灾时排出烟气，保障消防车道安全。 开口面积占消防车道地面面积的 30%，开孔间距按不大于 60 m 布置，定义为暂安全区，火灾时运用库内人员疏散至消防车道即认为安全。

　　3)消防车道设置不少于 2 个直通室外的安全出口; 顶盖范围内设置室外消火栓系统; 室内 4 个面的装饰材料燃烧性能均为 A 级，设备及管线采用低烟无卤材料。

　　4)道岔咽喉区防火分区可不限面积，疏散距离不作限制，不需设置联络通道。

　　为了满足地下工程防火要求，实际工程中一般需要设置直通地面的消防疏散楼梯、通风井和下沉广场、消防车道出入口等分散的小体量附属建(构) 筑物。这些功能不一的附属建(构)筑物对地面的使用条件有一定限制，例如： 出入口的人员、车辆通道与上盖建筑的分离式管理分区，下沉广场的管理界面，采光通风、排烟的防护以及对环境的影响区域等，均为上盖建筑和景观设计时需考虑的因素。 因此，在项目前期需建设方和设计方统筹设计，才能达到预期效果[10]。

　　3 对工程造价的影响

　　车辆段层高大，通常运用库和咽喉区的建筑高度为 9 m，检修库高度为 13 m，且考虑到地面景观需求，覆土厚度往往在 1.5 m 以上，埋深较大。 仅以 1 层全埋车辆段为例，检修库高度+底板厚度+覆土厚度最少埋深为 16 m，相比地面车辆段，土建工程需增加基坑支护、土石方开挖、地下室底板和侧墙、抗浮措施等，设备工程需增加消防设施、污废排水泵站及配套、照明、排烟机房和管网等设备设施。 据测算，地下车辆段直接工程投资比地面车辆段增加接近 1 倍，半地下车辆段直接工程投资比地面车辆段增加约 50%。 与此同时，基坑开挖面积大，深度也较大，建设难度和风险增大，需采取相应保护措施。

　　地下车辆段由于有土体侧向约束，刚度可以得到很大提高，为上盖建筑尤其是高层建筑的结构抗震安全性能提供更多的保障，同时为结构提供更为灵活的抗震、隔震体系选择，有利于上盖建筑成本控制。

　　以上分析是基于上盖建筑和车辆段在规划、设计环节统筹考虑下进行的，可满足城市功能需求，达到土地节约利用的目的，当然这也对项目的建设管理提出了更高的要求[11]。

　　4 对运营维护的影响

　　地铁车辆段主要包括停车区和车辆检修区，是车辆检修和夜间停放、日常检查、一般故障处理和清扫洗刷的场所。 地铁车辆段主要检修设备包括： 电力设备、起吊设备、清洗及吸尘设备、测试设备、各类仪器仪表、运输工具、牵车设备、机械加工设备、车辆自动检测装置、起重机、叉车、电动搬运车及辅助检修设备等。地下车辆段与地上车辆段的日常检修工作和运营指挥调度基本相同，但因所处位置不同，需要关注其地下特性带来的相关问题，主要包括以下 4 个方面。

　　1)电器设备防潮问题。 深圳夏季较长且高温多雨，少数年份在 2 月下旬仍可出现寒潮天气。 因季节性气候原因可导致地下的固定式架车机控制柜、车间电源柜以及其余设备配电系统(含有金属面外轮廓)存在受潮凝露现象。 凝露一旦长时间附着在电器表面，则可能会对设备产生不良影响。 这些需要在采购设备时优先选用防护等级高、密闭性好的设备，尤其是重点设备，以减轻由此带来的危害。

　　2)防汛期车辆段应急管理问题。 极端天气容易引发特大暴雨，地下空间就形成了一个天然的聚水盆，这对地下车辆段防汛提出更高、更细的要求。 但可从以下 3 个方面防患于未然： ①确保防排涝系统的正常运作，在暴雨来临前检查污水、雨水抽排系统以及相应配电设施能否良好工作; ②建立一支强有力的经过专业培训的应急保障队伍，定期演练，熟悉各个设备的位置以及应急处理方案，配备充足防汛设备和器材; ③ 不定期巡查，对有安全隐患的要及时纠正和责令整改，建立责任分级制度，责任到人，制定严格的奖惩制度。

　　3)消防问题。 地下往往处在密闭空间，一旦发生火灾，将会带来灾难性后果，因此，地下车辆段对消防设备的配备、消防日常管理、消防应急处置等有着更高的要求。 车辆段库区一般分为 a—e 5 个防火分区，通过防火卷帘和水幕隔开。 此外，车辆段内设置自动喷淋灭火系统、消火栓、灭火器等消防设施。 所有设备均由专业人员进行维护、检查和控制，以确保其处于良好状态。 另外，应加强火灾应急管理。 车辆段所有维修专业人员应组织精干人员成立消防队，作为现场第一支消防力量，对初期火灾进行应急处理。 车辆段全体员工定期组织消防专业培训，系统掌握消防理论知识、消防器材使用、消防应急逃生、报警等知识，并定期组织演练。 通过多维度的火灾风险调查，系统梳理、记录、消除火灾安全隐患。 夯实现场管理基础、铸造安全意识堤防、提高本质安全度是应对不断变化的环境的根本对策。 在此基础上，加强风险管理，消除各种隐患，建立有效的应急体系。

　　4)地下车辆段运营阶段作业环境相对密闭，对员工身体健康有一定不利影响，需确保通风设施的正常运行以保障作业环境的安全舒适。

　　5 结论与体会

　　1)地下车辆段能为整个上盖建筑开发或城市主题公园提供相对完整的建设场地，使区域内交通规划更为顺畅，同时，可减少对城市景观的分割，提升城市公共品质。

　　2)地下车辆段能为上盖建筑提供更可靠的侧向约束，提高建筑抗震性能，增加建筑高度，加大开发量，高效利用土地资源。

　　3)地下车辆段消防是重难点，目前尚无成熟经验可借鉴，也无完善的规范标准，出地面通道等构筑物以及开敞的消防通道上空对上盖建筑用地的完整性影响较大，需不断探索和实践。

　　4)建设地下车辆段将会增加一定的工程造价、建设风险和管理难度，需要慎重决策。

　　5)上盖建筑和车辆段在规划、设计环节需统筹考虑，对建设管理提出更高的要求。

　　6)地下车辆段运营期间要合理处理潮湿、汛期和火灾的不利影响，同时也要采取措施消除地下密闭空间作业环境对员工健康的不利影响。