臺北大眾捷運系統-萬大線機廠之功能與創意研析

中興工程顧問有限公司_許書銘、錢志遙、張景順　臺北政府捷運工程局_陳俊宏

臺北大眾捷運系統-萬大線機廠之功能與創意研析

中興工程顧問有限公司_許書銘、錢志遙、張景順臺北政府捷運工程局_陳俊宏

臺北大眾捷運系統路網已接近完整，其中，萬大線為臺北大眾捷運系統的第三期路網，萬大機廠所在位置相當特殊，為板橋、中和與土城之交界；在寸土寸金的都會區及有限的土地資源下，捷運規劃實應賦予土地開發的附加價值。因此，本計劃在設計過程中，除了不影響機廠的既有功能外，營運模式、防洪設施、預留聯合開發大樓需求，以及噪音振動等因素均需要逐一考量，此外充分利用鄰近之保護區與土地開發之結合，借以提高本計劃的功能與效益。

計劃概述

1.1工程范圍

萬大線為臺北大眾捷運系統的第三期路網，全線由中正紀念堂站開始，經中和、土城，最終抵達樹林、新莊，長22.1公里，共計22個車站，包括10個地下車站、12個高架車站、1座機廠。萬大線先期工程路線由中正紀念堂站起，向西沿南海路、和平西路后接西藏路轉萬大路，于華中橋前左轉地下穿越新店溪，至永和市保順路、保生路轉中山路、連城路至金城路，并于金城路北側農業區設置機廠，以及一支線車站臨莒光路，路線段共長約9.4公里，本計劃（DQ124標）位于先期工程最西端，主要工程包括：（1）LG08A車站：為一地下2層島式月臺車站、2座出入口、2座通風井及預留未來路線往北延伸之可能性。（2）機廠：包含轉乘設施、主變電站、駐車廠、維修廠、其他機廠相關設施及預留未來土開大樓銜接機制。（3）明挖覆蓋隧道：2～4股道變化段面主線及立體交叉進出機廠之線，長約934公尺，主線段預留連接至LG09車站之后續工程。

大地工程特性

萬大線沿線并無斷層相交，而鄰近范圍附近主要地質構造為臺北斷層，本斷層通過臺北盆地之南緣，為一具右移性質之逆沖斷層，斷層面向東南傾斜，向深部則漸趨平緩，由盆地內相關之鉆井資料顯示，斷層僅存在于盆地內相關之第三紀基盤，基盤面以上之沉積物未被斷層切穿，應非活動斷層。且依據中央地質調查所公布之臺灣地區活斷層資料，此斷層并未列入，研判不致影響本工程。另依據水資源資料管理供應系統網站，本工程之長期地下水位約在地表下3公尺左右，地下水算是充沛，亦與地質調查鉆孔之觀測資料相近。

土地使用現況

本工程土地使用分區為農業區、保護區及乙種工業區，基地內部使用現況為工廠、加油站、農田、農舍、廟宇、資源回收場、住宅、池塘、小山丘等，基地外部北側為板橋市住宅區，東側為山坡地，南側區域多未開發利用，主要為公路總局駕訓班及汽修、家具廠等臨時建物使用，西側則為住宅區，且有新開發之電梯華廈。整體基地仍有待開發及改善之空間。

重要管線設施

本工程之捷運路線進入機廠前，通過連城路及金城路三段下方，由于連城路及金城路為新北市中和地區連接土城地區之主要道路，且臺電公司土城變電所亦位于機廠西側金城路上，所以此路段道路下方布設相當多的公共管線；加上道路寬度僅20～25公尺，軌道由二線分岔為四線，并以立體交叉往北轉進機廠，未來全路幅開挖對現有管線將需進行繞道遷移、吊掛保護等處理。

機廠功能定位與配置

維修功能定位與對應設施需求

本機廠為萬大線唯一的主機廠，雖然在先期工程范圍僅含LG01～LG08A，但是后期工程完成后之LG01站～LG21站營運規模，亦不再增加機廠；所以本機廠需具備完整五級廠維修功能，并且能容納全線通車后的36列車駐車。除了提供駐車、五級廠維修功能外，同時是行控、行政及訓練總部。

駐車廠與維修工廠主要需求表駐車廠滿足停駐35列車功能需求　污水排放設施例行性車廂內部清理、檢修、測試及輔助設備清潔人員休息室及設備材料零件儲存處所每兩股間設置固定式登車月臺　設置門禁設施維修工廠地下車輪車床區：1股地下車輪車床線　轉向架清洗區底盤清洗廠：1股底盤清洗線　重機械零件設備維修區檢修區：5股檢修線　廢油回收管路頂升區：2股項升線　電氣室大維修區：2股大修線　維修員工辦公室、儀器工具室及倉儲區

營運模式探討

軌道配置需依照營運模式進行調整，參考萬大線營運分階段模式，未來可能的端點包括LG01、LG08、LG08A、LG11及LG21等站。

由于機廠鄰近LG08站，當進行收發車作業時，列車前往LG11站或LG21站等端點站勢必需于LG08站附近回車切換方向，所以LG08站西側為設置中央避車線或剪式橫渡線之適當距離。但此舉將占用軌道并干擾正線列車運行，其主線與機廠進出動線。假設一旦主線行車密度較高時，原定由LG11/ LG21站方向收發之列車，需行駛至LG01站方可切換軌道變更，改由LG01站或LG08A站收發車，調度方式困難且運轉時間加長，因此建議在此區段設置中央避車線以提高列車運轉調度之彈性。

防洪設施

為確保萬大線機廠永久防洪安全，考量防洪排水需求，滿足地面排水可維持自然重力排水之最小填土高程，并同時兼顧土方挖填盡量平衡，因此機廠整地完成面高程訂為現有地面高程加0.6公尺（EL.111.6公尺），并以機廠外圍新設道路作為截水設施，避免因基地開發造成之逕流增加影響防洪能力，以保障本機廠排水順暢安全，并兼顧雨水回收再利用及增加廠區保水入滲量。主要排水系統說明如下：

人工平臺（地盤）廠區地面排水系統-兼顧地面排水及入滲功能

1.排水設施標準采50年降雨頻率，滯洪沉砂池容量則采100年降雨頻率。

2.道路段采箱涵式側溝，避免重覆設置側溝，以減少工程經費。溝體并埋設滲流孔，以利雨水入滲，增加廠區保水入滲量。

3.綠地則設置梯型砌石溝或草溝，符合生態工法。

4.利用降挖區地下筏基做為雨水貯集空間，供做綠地澆灌或廁所沖洗用水，以節省自來水資源。

5.人工平臺（地盤）廠區配置一座生態滯洪沉砂池，兼具調洪排水及生態景觀功能。

降挖區廢水排放系統-確保降挖區排水安全

1.設置大型集水坑（利用降挖區局部地下筏基空間），可容納至少100年頻率連續12小時降雨量，確保降挖區排水安全。

主要土木及建筑設施說明表土木設施軌道基礎　現有農水路、灌溉渠道改道設施道路系統　廠區圍墻、軌道區圍籬排水及防洪滯洪設施　廠區地下水電管線管道建筑設施駐車廠　變電區維修工廠　警衛室土木軌道維修工廠　管理中心洗車區　特殊物品倉庫污水處理設施　廢料區

2.集水坑內增設備用抽水及連接至緊急發電設備。機電設備并置于鄰標最新防洪設計標準以上，預防如停電等緊急突發狀況。

廠區邊界截流系統-避免因廠區開發而造成機廠鄰近區域淹水

除利用機廠周邊之新設及既有道路作為截水系統外，并沿廠區周邊道路設置寬1.0公尺×深1.2公尺之截水溝，截取機廠周邊排水，以免造成機廠鄰近區域排水不良。

機廠配置之聯合開發構想

基地現況

如前述，機廠用地跨三個都市計劃區，土地使用分區有農業區、保護區、工業區、人行步道用地。于本計劃為捷運用地（土城-板橋編號為捷一用地、中和地區編號為捷八用地），現況使用為加油站（臺灣優力）、農田、工廠（世大化成等）、鐵皮屋（鋼鐵工廠、家具工廠）、廟宇、資源回收廠、住宅等。

開發構想

機廠規劃以功能營運為優先考量，在有限的基地內配置捷運駐車空間、維修工廠、行控中心、附屬機房設施及軌道區等，并滿足其功能順暢，捷運設施屋頂層之人工平臺提供日后土地開發規劃。由于維修工廠樓層高度之因素，其結構受限現行結構法令規定，無法配置高層建物，軌道區亦不易配置預留結構柱供日后土地開發使用，另一方面，考量未來土地開發建物之法令規定，須留設防空避難設備及停車場空間面積等需求，未來土地開發建筑物，將侷限于捷運駐車場及路線維修區。

因此整體開發后，將使原有保護區及農業區變成捷運用地，原有綠色區塊將有所變化，為期維持并恢復原有綠地景致，整體規劃將以低碳都市、生態社區之綠地意象，提供鄰近居民休憩活動之場所。

機廠與土開大樓之設計與施工

廠房與土開大樓結構系統型式

結構系統型式探討與建議

依機廠配置功能需求、土開大樓及人工平臺（地盤）不同開發規模與預留后續開發銜接機制等需求，可選擇的結構系統之適用性探討如下：

1.韌性抗彎矩構架（SMRF）：在機廠軌道列車進出線形功能需求，及土開大樓（20層以上）開發規模兼顧之考量下，駐車廠（或軌道線形規則區）和土開大樓共構之區域，其橫向結構系統應以韌性抗彎矩構架（SMRF）為最佳之選擇。

2.二元系統：在不影響機廠軌道列車進出線形功能需求、設備空間及維修動線之條件許可下，駐車廠（或軌道線形規則區）和土開大樓共構之縱向結構系統除韌性抗彎矩構架（SMRF）外，可布置適當之剪力墻或斜撐形成二元系統，以達更具經濟效益之土開大樓結構系統。

3.鋼桁架系統：在軌道扇形區、小轉彎半徑、線形轉換之道岔區等軌道線形不規則區位，因軌道線形需求，結構落柱不易之人工平臺（地盤）區域，將布置大跨距之鋼桁架系統。

4.構架系統：無高度及大跨距需求之小型結構體，以構架系統設計以達經濟性的目的。

機廠結構材料的最佳選擇

機廠結構材料的選擇除下列部位外，將采鋼骨結構為主，以符合綠營建需求。

1.與土壤直接接觸之基礎，將采鋼筋混凝土。

2.上接軌道層之地下結構，為考慮防潮、耐腐蝕及防火之需求，將采鋼骨鋼筋混凝土。

3.與土開大樓共構之軌道層廠房結構，為提供土開大樓較佳之底層勁度、減輕噪音振動向上傳遞及廠房之防火等需求，將采鋼骨鋼筋混凝土。

機廠結構之設計特點

1.標準化的單元配置減少施工的錯誤率：標準化的設計有利工程進度。單元結構系統的布置采標準雙向網格（Grid）配置，每個網格內輔以小梁布置，達到受力均勻的經濟性，并可減少施工的錯誤率。

2.減少開挖量與縮短工期的結構基礎：除駐車廠與土開共構之大樓基礎采混凝土空心筏式基礎以獲致高承載力外，其余建物及人工平臺（地盤）基礎采實心版筏式基礎。

3.局部結構加勁處理，增強建物的穩定性：對于落柱不易之較大跨度結構系統，在安全性與經濟性的考量下，將采用高勁度之SRC柱搭配鋼桁架設計。

問題與建議對策問題　對策與土開大樓界面　為使土開大樓之容積能更有效之利用，與土開大樓界面以標準化的單元配置，預留鋼柱接頭，并建議上部土開大樓以鋼骨結構設計。人工平臺（地盤）之承載界定為避免預留不必要之大尺寸結構，除土開大樓區之預留續接接頭外，需界定人工平臺（地盤）區僅供低荷重之公共設施等使用（包括兒童游戲場、公園及廣場）。機廠噪音振動上傳至土開大樓為減輕機廠振動經由結構體上傳至土開大樓，而產生不舒適之噪音振動，建議將機廠結構以鋼骨鋼筋混凝土設計，且于機廠和土開大樓間留設緩沖層，并配合軌道及設備機具留設減振基座。維修工廠凈高需求　由于維修工廠之操作凈高約需12m，且配合維修動線不得于該層設置斜撐或剪力墻，為避免結構配置出現法規所不容許勁度不規則之極軟層，建議于維修工廠上部僅規劃低荷重之公共設施等（包括兒童游戲場、公園及廣場），而非高荷重之土開大樓。土開大樓共構之沉陷　未來土開大樓開發量體預估約20～40層，故土開大樓在施工階段將逐漸產生沉陷，對已在營運中軌道、設備及管線等將需預留調整機制，為減少差異沉陷建議加高結構底版勁度及采用樁基礎。與捷運設施共構之土開大樓開發限制為減少對與捷運設施共構之土開大樓開發限制，共構部份之構件承載力建議全數以能承載土開大樓基本設計最高樓層數之載重設計。

機廠與土開大樓之施工構想

1.土開大樓所需之地下空間（如機房、停車場、通風管道、電梯及樓梯等空間）、地下室之進出車道以及五大管線需穿越機廠下方之管線、管道間等，皆于機廠施工時一并完成，并以結構墻完全區隔機廠與土開大樓地下空間。

2.在駐車廠、維修工廠及部份軌道扇型區等機廠區域設計人工平臺（地盤），以作為未來土開大樓開發所需之平臺及區隔機廠設施之分界，并于駐車廠上方預留SRC柱續接柱頭（鋼構及RC鋼筋）及鋼構斜撐續接頭作為土開大樓主構件續接用。

3.同時需預留由機廠周邊道路直接通往土開大樓人工平臺（地盤）之車道，以作為未來土開大樓設施施工進出動線。

機廠噪音減輕對策建議

基本設計方案之初步分析評估

廠內列車行駛速度25公里/時，試車線位于東南側，且進出維修工廠軌道半徑小于50公尺，輪軌磨擦噪音將非常大，分析結果機廠東側及北側受影響較大，金城路機廠鄰近敏感受體則受噪音影響不大，可符合「陸上運輸系統噪音管制標準」之大眾捷運系統噪音第三類管制標準之要求，其作業等音量線圖。

替代方案之分析評估

試車線位于西側，進出駐車廠及維修工廠為小半徑線形，輪軌磨擦噪音非常大，為避免噪音超過法規標準值，建議于試車線西側設置至少3公尺高圍墻或其他包覆式減音措施，其作業等音量線圖。

減輕對策

1.于試車線建立包覆式減音措施，因試車線及小半徑曲線進出廠路徑為主要噪音來源，且考量不僅需減輕機廠鄰近敏感受體廠之噪音，亦需考量噪音對廠區內土開大樓之影響，若采替代方案二之布設時，建議于試車線建立包覆式減音措施。

2.軌道滴油潤滑，于軌道轉彎段建議可使用滴油潤滑方法，降低因車輪與鐵軌磨擦產生之噪音。

3.采用人工平臺（地盤），使用人工平臺（地盤）覆蓋軌道外露區域可改善列車行駛噪音及振動，降低噪音對于土開大樓影響。

結論

萬大線捷運的誕生是臺北都會區運輸網絡的延伸，也是都市發展的成長，隨著捷運技術的進步與綠色運具的演進，捷運的設計不再只是工程，必須肩負與環境融合及促進社會與運輸發展和諧的使命。萬大機廠在設計過程中，除了維持機廠的既有功能外，營運模式、防洪設施、預留聯合開發大樓需求，以及噪音振動等因素均充分考量，實為一成功的工程設計案例。