车辆段竖向设计改进

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城市轨道交通车辆段占地面积较大,一般在20~30hm2左右,在城市用地紧张的情况下,车辆段的选址往往处于城市边缘或自然用地条件较差地段.车辆段用地很难满足建、构筑物的布置要求,填(挖)方工程量较大.在设计过程中必须进行场地的竖向设计,充分利用和合理改造自然地形,合理选择场坪标高,使之满足车辆段的使用功能要求[1].竖向设计与总平面布置及周边规划密不可分,在工程设计时必须兼顾总平面和竖向的使用功能要求,统一考虑和处理好车辆段工艺要求与建设过程中的各种矛盾,才能保证车辆段建设与使用的合理性、经济性.做好车辆段的竖向设计,对于降低工程成本、加快建设进度具有重要的意义.本文作者结合昆明地铁工程实例进行分析研究,通过优化场坪竖向设计,将高填方地段优化为高架平台及高架桥梁,使车辆段总图布局与地形密切配合,在满足生产运营的前提下,确保工程安全及进度要求,并节省了工程投资.

1车辆段特点与总平面设计

1•1车辆段用地特点在昆明地铁首期工程南端第一个车站广电大学站附近,月马路以东、前元路以南、广电大学以西的地块范围内,设置大梨园车辆段,用地面积约19hm2.段址范围内局部为坡洪积地貌,中间为剥蚀残丘.地势起伏较大,高程由1926•5m~1948m,车辆段南端为山地、中部为突起的小山包、北端有乡村道路及排水渠道、其他地段均为低洼农用地.段址范围内无居民住房,仅有部分菜地、用于试验的温棚及一个制砖场.大梨园车辆段内设有用于车辆运用检修的联合车库、运用库、周月检库、洗车库、镟轮库.还设有综合维修相关的综合维修中心、物资总库、机加工中心及临时控制中心等设施.房屋面积共约70000m2.

1•2车辆段总平面设计总平面布置的思路如下:[2]1)结合车辆段址地形地貌和周围环境,确保修车质量和生产安全,满足维修工艺要求的前提下,提高作业效率,改善劳动条件,节省工程投资.2)总平面的布置以车辆运用维修为主体,统筹考虑综合维修中心、物资总库等各设施的工作性质和功能要求,按照有利于车辆运用维修、确保安全、方便管理、方便生活的原则合理布置,力求工艺顺畅、作业方便.3)功能分区明确、交通顺畅、布局紧凑、用地节省、服务设施完善、环境适宜、整齐美观.4)车辆段的站场股道应满足配属车辆的运用维修数量要求,长度满足整列车自由进出,并按不同工艺要求合理布置轨道间距.5)房屋建筑、设备与设施的布置,应根据作业要求,结合地形地貌、地质、水文及气象条件,充分考虑消防、环境保护、城市规划等方面的要求.6)车辆段内设有汽车运输及消防道路,并有不少于两个与外界道路相连通的出入口.

1•3总平面布置方案车辆段平面由东向西依次布置.工程车库、月检库、列车停放及列检库,联合车库与运用库呈纵列式倒装布置;洗车线、不落轮镟修线设置为往复式,并与入段线平行布置.清洗和镟轮后的列车经过牵出线直接进入库内停放,工程车库设置于月检库东侧,直接与出入段线相接,方便工程车直接上线.试车线设置于车辆段最西侧,有效长1050m.段内设有环形道路,并设置两处通段出入口,均与规划道路相接,满足消防和运输要求.车辆段总平面布置见图1.

2车辆段竖向设计

2•1竖向设计的概念车辆段竖向设计是对车辆段用地范围的自然地形及车辆运用维修区、办公生活区内各建、构筑物进行垂直方向的高程(标高)设计,既要满足使用要求,又要满足经济、安全和景观等方面要求.竖向设计作为车辆段总图设计的一个重要环节,应与总平面布置同时考虑,配合进行.

2•2竖向设计的基本任务1)选择车辆段各建筑物的竖向布置形式,进行车辆段场坪的竖向设计.2)确定各建筑物室内外地坪标高,车辆段内关键部位(如站场轨道)的标高,车辆运用与检修场地的标高,车辆段内道路标高和坡度.3)组织安排车辆段站场排水系统,保证场区内排水通畅.4)确定车辆段用地范围的土石方工程,计算土石方填、挖方量,使土石方总量最小.5)计算分析地基处理工程量大小和安全性,确保安全的同时,使地基处理工程量最小.

2•3竖向设计的原则1)满足车辆段的功能布置要求.要按照建、构筑物使用功能要求,结合总平面布置方案,合理安排其位置,使建、构筑物之间联系方便、简捷、通畅,满足消防、景观及生态环境的要求.2)充分利用自然地形.充分利用自然地形地貌,减少土石方和各种工程构筑物的工程量,力求填、挖方接衡,运距最短,从而降低工程造价.同时也要满足各项技术规程、规范要求,符合工艺流程要求,保证工程建设与运营期间的稳定和安全.3)解决场坪排水问题.车辆段场坪内应有完整、有效的雨水排放系统,保证场坪内雨水能快速排除,且与周边现有或规划的排水设施标高相适应.4)满足工程建设与使用的地质、水文等要求.竖向设计要以安全为原则,充分考虑地形、地质和水文的影响,避免不良地质构造的不利影响,采取适当的防治措施.

2•4竖向设计之重点问题分析1)竖向设计与总平面设计.车辆段总平面布置就是根据车辆运用维修工艺要求,综合利用环境条件,合理确定车辆段内所有运用维修库房、辅助生产库房、办公生活设施、运输道路、综合管线、绿化和景观等设施的平面位置.当车辆段用地范围内地形平坦时,竖向设计比较单一,基本上均采用平坡式布置,总平面布置较为灵活,受竖向设计的制约有限.在地形高差较大的场地建车辆段,竖向设计应结合地形、地势及地质等自然条件,采取台阶式布置.此时,总平面设计就要考虑竖向设计因素,并根据所建车辆段的规模、运用维修库房组成及工艺要求等具体情况,进行综合考虑研究确定[3].2)竖向设计与土石方工程.竖向设计应当力求减少土石方,降低土石方工程投资.在设计中充分分析车辆段用地地形图及地质条件,并做好土方平衡设计.车辆段场坪最佳设计标高的确定,直接关系到场地平整土方工程量的多少及所确定的建、构筑物、轨道、道路竖向布置标高合理与否.在满足用地范围内百年洪水位要求的条件下,必须通过土石方计算确定,并反复调整、优化,以最终确定场地设计标高,达到节省土方量,方便施工,降低工程投资的效果.3)竖向设计与段内道路.段内道路标高的连接,应有较好的技术条件,车辆段出入口道路路面标高,宜高于段外道路路面标高,连接平顺.当段内场坪标高高差较大时,段内运输通道及消防通道满足道路运输设计规范要求.4)竖向设计与场坪排水及防洪.车辆段竖向设计应充分考虑场坪排水及防洪要求,合理划分车辆段内场坪汇水区域和设置排水系统,使场区内地表水以最快最短路径排出.

3竖向设计因由与优化

3•1车辆段原场坪设计在满足百年一遇洪水位设计标高的前提下,结合周边道路规划,车辆段场坪设计标高定为1935m.根据段址内实际地形条件,在尽可能实现土石方填挖平衡的原则下,将车辆段用地范围按1935m的设计标高进行填挖处理.车辆段内所有建筑物均处在同一地坪标高,出入段线、牵出线及试车线采用路基形式,段内道路平整.但填方高度8m左右的地段约占车辆段用地30%,高填方地段大大增加了土石方量,同时,加大了地基加固难度和费用,地基沉降处理更难满足工程进度要求.

3•2竖向设计因由大梨园车辆段段址内地形起伏较大,标高从1926•5~1948m变化,最低标高主要集中在车辆段出入段线附近及试车线北端.根据车辆段总平面布置,低标高地段主要布置有车辆段综合办公楼、机加工中心、职工活动区等,这类建筑物均无站场轨道接入,在满通运输、防洪及排水要求的前提下,对场坪标高没有特别要求.根据当地洪水位计算要求,车辆段场坪设计标高定为1935m.由于段址内地形标高为1926•5m的地块约占30%,如采用统一场坪设计标高,30%的地块内将有近9m高的填方工程,但段址内挖方地段部分土质不能满足以挖做填的要求,填方用料需进行远程调配,将导致巨大的土方量及地基加固工程量,大大增加工程投资.同时,地基加固的沉降要求及安全性,特别是进度方面,难以满足本工程工期要求.通过优化场坪竖向设计,使车辆段总图布局与地形密切配合,把不受标高限制的部分建筑物尽可能按原地形标高布置,在满足生产运营的前提下,做出的车辆段总图设计节省工程投资.

3•3竖向设计优化车辆段内一般分为轨行区和非轨行区两大区域,轨行区域内布置有车辆行走线路、检修库、停车库、镟轮库、洗车库及试车线等.因车辆走行、检修和停放的要求,轨行区域需设置为相对同一标高.而非轨行区主要布置有办公、生活、物质供应及部分不进出轨道车辆的检修库房等,此类建筑物只要满足相关物料运输、防洪及排水的要求,均可高低错落、依势而建.根据车辆段总平面布置,标高为1926•5m左右的用地范围内主要布置有综合办公楼、机加工中心、物资总库及职工活动区等,均为非轨行区建筑物.因此,没必要将上述建筑物设置在1935m的轨行区同一标高上.在满足洪水位条件下,根据段内道路及排水要求,分别将综合办公楼(1926•4m)、机加工中心(1927•7m)、物资总库(1930•8m)设置在1926•4~1930•8m的标高上.洗车机库、材料棚等设于轨行区,有轨道车辆出入的要求,必需采用段内其他轨道同一标高,而洗车机库、材料棚及试车线和牵出线北端各有一段均处于标高为1926•5m的低洼地段,这部分建筑物需在原场坪标高基础上抬高8m左右,即统一标高为1935m.本设计优化的重点就是如何充分利用既有地形,并处理局部场坪标高抬升问题,经综合比较分析,对场坪标高无特殊要求的建筑物,尽可能维持原地形标高,依既有地势而建;必需采用统一场坪标高部分,抬高场坪标高的形式由高填方,优化为高架桥或高架平台.竖向设计优化分析见表1.

3•4竖向设计优化效果从建设与使用的合理性、经济性,以及方案的可行性等方面综合考虑,进行本车辆段竖向设计优化,在满足生产、确保安全的条件下,经工程量计算和投资分析,优化后方案工程投资节省显著,同时,保证了施工进度的要求.按优化后方案进行实施的本工程,即将竣工投产.本优化设计共节省投资约1384万元,具体投资分析见表2.4结语通过上述工程的实例分析和总结,说明优化竖向设计在我们的工程设计中意义重大,不仅保证了工程建设与使用的可行性、安全性和合理性,而且起到了降低工程成本、加快建设进度的作用,因此在各类工程设计中需注重竖向设计这一环节.