裝配式車輛基地設計特點及創新

迂軍杰

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043)

1 工程概況

桑林子車輛基地位于沈陽市營城子村以北，沈李路以南，沈撫灌渠東側。該基地為大架修車輛段，承擔沈陽地鐵4，9，10號線車輛大架修任務，同時也是10號線軌道、供電、通信信號、FAS、BAS、AFC等各系統的綜合維修基地，設計規模為停車列檢近期30列位、遠期40列位，周月檢近遠期4列位，定臨修近遠期3列位，大架修近期3列位、遠期6列位[1]。

本工程于2017年2月完成施工招標，2018年11月完成征地拆遷，計劃2020年2月完成工程建設，2020年5月通車運營，施工工期16個月，較常規工期減少8個月。工程建設工期短，施工壓力大。

2 總平面布置

桑林子車輛基地鳥瞰見圖1。

本工程主要由運用庫、檢修庫、綜合樓、工程車庫、工建料棚、污水處理站、物資庫、主變電所、牽引混合變電所等單體組成。

3 設計特點及創新

3.1 裝配式設計

相比傳統現澆建筑裝配式建筑具有以下優勢：

(1)采用工廠預制混凝土構件可以解決東北地區冬季寒冷，冬期長，混凝土澆筑、養護困難的問題；

(2)混凝土構件預制廠采用蒸汽養護，相比傳統現澆構件，質量穩定性、可靠性高，生產效率高[2-3]；

(3)鋼構件采用工廠批量生產，生產效率高，質量穩定性、可靠性高，減少現場焊接作業；

(4)裝配式建筑能夠將傳統流水施工變為平行施工，即不需要基礎完成才能澆筑結構柱，不需要結構柱完成才能澆筑大梁及屋面板等[4-5]。

預制裝配式建筑在構件規格統一、數量較多的條件下相比傳統現澆構筑物具備成本優勢[6]，本項目檢修庫、運用庫、物資庫、工建料棚具有建筑面積大，結構柱和屋面板規格少、數量多的特點，宜采用裝配式建筑設計。見表1。

表1 桑林子車輛段部分單體統計

3.1.1 裝配式結構設計

本項目檢修庫、運用庫、物資庫、工建料棚采用預制混凝土柱與現澆混凝土杯形基礎[7]裝配施工工藝(圖2)。施工單位可以同時進行基礎及結構柱施工。將傳統結構柱現場澆筑改為工廠批量生產，提升生產效率和質量的同時，消除了結構柱現場澆筑受溫度影響帶來的不便[8]。

圖2 預制柱安裝示意

檢修庫、運用庫、物資庫、工建料棚屋面均采用頂平H形檁條標準尺寸鋼邊框輕質屋面板。滿足防火、保溫性能的同時減小了屋面板規格，降低屋頂結構荷載，保證屋面板質量穩定統一，降低了施工單位搭設屋面板的難度[9]。見圖3。

圖3 庫內檁條布置局部示意(單位：mm)

對于屋頂結構均采用專業工廠加工制作的鋼結構形式，從而使多數焊縫作業都在工廠完成，提升了焊縫的焊接質量，避免現場焊接作業質量受到氣候及工作環境等的影響[10]。

3.1.2 裝配式作業平臺及軌道橋設計

本工程在沈陽地鐵首次引入裝配式鋼結構作業平臺[11-12]，在保證工程質量及施工速度的前提下。改變了傳統混凝土作業平臺笨、大、粗的形象，整個庫內顯得通透美觀，改善了檢修作業環境和條件，增加平臺下部空間，解決了平臺下設備安裝空間不足的問題。地面高程為-1.0m的前提下統計的鋼結構平臺和混凝土平臺對比見表2。

表2 鋼結構平臺和混凝土平臺對比

本工程運用庫、檢修庫在地鐵場段引入鋼結構軌道橋[13]取代傳統現澆混凝土柱式檢查坑。鋼結構軌道橋設備具有施工速度快，柱截面尺寸小，縱向柱間距大、質量穩定的優點。鋼結構軌道橋與混凝土柱式檢查坑對比見表3。

表3 軌道橋和混凝土柱式檢查坑對比

3.1.3 裝配式陶土板外立面

傳統地鐵場段外立面大多為涂料或真石漆，耐久性及污物的可清理性較差，本工程檢修庫、運用庫、物資庫外立面均采用A級不燃保溫巖棉[14]加干掛陶土板[15-16]立面設計。該種方案首先是保護保溫材料不受風雨侵蝕，延長保溫材料使用壽命；其次陶土板為成熟產品，顏色多樣可選，合理搭配可組成美觀的圖案。陶土板耐久性強、污物易清除、施工速度快，具有一定的隔聲降噪、自潔性能，施工過程不受氣溫影響。詳見表4。

表4 外墻裝飾材料對比

陶土板立面設計改變了傳統地鐵場段外觀形象呆板，與周圍環境融合度差的問題，提升了地鐵場段的城市形象，對車輛基地周圍地塊帶來溢價可能[17]。

3.1.4 工期對比

桑林子車輛基地采用裝配式設計后截至2020年1月整個工程基本建設完成，與同等條件的沈陽地鐵9號線曹仲車輛段對比見表5。

表5 桑林子車輛基地和曹仲車輛段對比

3.2 檢修庫預留區域鄰接位置裝配式設計

本工程檢修庫北側預留有36 m寬同庫長的遠期大架修區域。傳統地鐵項目檢修庫預留區域存在移車臺[18]作業范圍延伸困難、邊墻區域為結構承重柱不具備拆除條件；擴建區域基礎開挖影響既有建筑安全；既有建筑外立面屋檐外伸，擴建拆除困難；結構縫兩側構筑物不均勻沉降難處理等問題導致貼建、擴建[19]困難。本工程采取以下措施保證遠期擴建條件。

3.2.1 移車臺區域采用特殊結構設計

移車臺作業范圍覆蓋檢修庫[20]和預留區域，要求移車臺作業范圍外墻及結構柱擴建時可以拆除，不影響移車臺移車作業。

結構設計對遠期貼建、擴建影響較大的移車臺區域結構柱采用橫向柱網布置設計，柱網和屋面大梁的方向與檢修庫其他區域的柱網及屋面大梁方向垂直，使移車臺區域可以延伸擴建。目前移車臺區域實施北側外墻僅設遠期擴建時可以拆除的預制抗風柱，以增加外墻整體穩定性。詳見圖4。

圖4 檢修庫結構柱網布置示意

3.2.2 擴建區域基礎采用雙杯口設計

檢修庫北側區域外墻柱網采用雙杯口基礎設計，基礎一次實施，避免擴建工程基礎開挖影響現有結構安全，預留遠期上部結構柱拼裝實施條件。檢修庫擴建時僅需在現有基礎杯口上拼裝結構柱。

3.2.3 取消屋檐、整體裝配式立面設計

建筑設計統籌大庫外立面及造型要求取消屋檐，整體采用裝配式陶土板立面，墻頂采用鋁單板下折壓頂設計，給遠期貼建創造條件。遠期貼建時僅需按照沉降縫在墻頂采用鋁單板跨縫壓頂就可滿足防水要求。詳見圖5。

圖5 檢修庫屋頂局部細節

3.2.4 裝配式虹吸內排水系統設計

檢修庫、運用庫、物資庫屋面雨水排放均采用裝配式虹吸[21]內排水[22]。相比傳統的重力雨水排放，虹吸排水系統具有雨水斗流量大，排水速度快；懸吊管呈水平布置，不需要做坡度，施工方便；立管數量少，管徑小，庫內美觀；雨水斗采用工廠生產尺寸精確、滲漏少，雨水斗的頂蓋采用鑄鋁、斗體采用不銹鋼材質壽命長等優點。內排水相比外排水能夠消除北方地區外排落水管凍融損壞現象。檢修庫采用虹吸內排水給遠期貼建、擴建創造了條件。

4 結語

通過對沈陽地鐵10號線桑林子車輛基地廠房建筑特點分析，證明在地鐵車輛基地面積大，結構柱數量多，規格統一的檢修庫、運用庫、物資庫、工建料棚可以推廣裝配式建筑設計。裝配式建筑應用于車輛基地能夠降低屋頂結構荷載，提高施工質量，提升庫內檢修作業條件和環境。采用裝配式建筑能夠消除氣溫影響，加快施工進度，顯著的縮短工期，并提升車輛基地的整體外觀形象。檢修庫預留區域鄰接位置采取雙杯口基礎、整體陶土板立面、虹吸內排水等裝配式設計方法，更有利于遠期檢修庫擴建工程的實施。此研究成果可為類似車輛基地的設計提供一定的參考、借鑒作用。