在建軌道交通典型土建設計問題分析

楊鳳梅 葉至盛

(1.中國電建華東勘測設計研究院有限公司,浙江 杭州 310014； 2.中國電建集團鐵路建設有限公司,北京 100044)

1 背景

全國軌道交通都在如火如荼的大干建設,今年是成都軌道交通進入線網建設的攻堅年。成都軌道交通2020年面臨5線6項目(213 km)建成通車的目標任務,還有第四期建設規劃項目(8個項目176 km)全面開工。近年來地鐵工程工期異常緊張,也間接導致設計工作任務非常繁重,設計項目多,周期短,出圖量大,設計人員偏少。隨著工程的推進,在土建工程收尾、機電設備安裝、消缺和調試過程中逐漸暴露出一些設計問題,影響了工程的正常推進。作者希望結合在建線路及前期通車線路,對一些典型土建設計問題進行深入剖析和總結,以期設計師們能吸取經驗教訓,舉一反三,避免再犯類似錯誤。

2 典型土建設計問題類型

經分析統計,典型土建設計問題主要為以下三種類型:

1)勘察、測量問題。

地質勘察資料不準確、重要管線、建構筑物基礎疏漏、關鍵性測量數據誤差等對設計方案有極大影響。

2)專業接口問題。

地鐵涉及專業眾多,幾十個專業需要銜接配合,稍有疏忽就可能導致出現重大問題,尤其表現在車站和停車場、車輛段。

3)專業設計疏漏問題。

建筑、結構、機電等專業設計自身出現不應有的疏忽和遺漏,設計人員水平、責任心和各級審查會簽是關鍵。

3 在建線路土建設計典型問題案例

3.1 勘測問題

典型問題:有線路曾出現10 kV電力通道中敷設有110 kV或220 kV電力線,管線調查單位不揭開井蓋檢查或揭開后未仔細辨識而遺漏,最終導致建筑方案調整。如某車站附屬設計范圍內存在電力管溝,在管線探測時井內共有6根管線,勘測時未逐一核實,僅確認了2根為10 kV電纜就以偏概全,誤認為6根電纜電壓均為10 kV。設計方案是在改遷電力管溝的前提下進行,后經核實有3根電纜電壓為110 kV,改遷代價大、周期長、社會影響大。問題出現后亡羊補牢,勘測人員重新逐個揭開井蓋核查,并會同電力公司逐一落實,最終調整車站附屬方案,并重新上報規劃審查。

典型問題還有如地質勘察時,未勘察到基坑的軟弱夾層,導致施工過程中基坑變形報警,后變更設計,調整放坡處理方式;前期管線調查時不進行管線實測,弄錯管線標高或管線平面位置導致設計方案調整;前期建構筑物基礎調查不準確,盾構掘進線路與已建成橋的樁基礎沖突,變更線路設計平縱等。

3.2 專業接口問題

典型問題:車站、區間機電系統各專業管線在穿越結構板、墻時均需預留孔洞或預埋套管,預留預埋的差錯漏碰成了專業接口間一個最為普遍的現象。雖然各線均設計有孔洞專冊圖,但問題仍然頻繁出現、屢禁不止。此類問題主要體現在以下幾個方面:預留孔洞過多,增加封堵工作量;預留孔洞尺寸不合理,尺寸過大增加封堵工作量;臨時運輸門洞尺寸過小,現場設備無法運入設備房;預留孔洞位置不合理,影響設備房墻體砌筑;出入口側墻預留孔洞遺漏,后期無法安裝設備,需要鑿除部分結構墻,影響結構安全等。

以建筑和結構設計的專業接口為例,典型問題如下:車站公共區樓梯的梯柱位置不合理影響站廳站臺乘客通行;結構下翻梁遮擋人防門開啟;人防門不能完全開啟影響疏散通道;中板下翻縱梁、底板上翻梁高度侵入行車限界;結構專業未考慮轉轍機貼墻布置的安裝需求設置腋角,導致轉轍機無法安裝;頂部管線綜合設置偏低、換乘通道臺階處凈高無法滿足裝修需求;場段排水溝與接觸網立柱基礎沖突等。

3.3 專業設計疏漏問題

典型問題1:換乘站換乘區域臨時側墻上設置有先開通線路的消防水管及機電末端設備等,在后建線實施時需要拆除臨時側墻,打開接口作為換乘通道。由于先開通線路設計時,建筑專業未標示該處墻體會拆除或者即使標示了,但機電設備安裝設計未考慮后期需拆除因素。造成后建線需拆除既有線吊頂天花,改造既有線消防水管和機電末端設備,不僅浪費投資,影響了新建線路工期,還對既有線正常運營造成不良社會影響,老百姓會產生為何剛開通一兩年又進行較大規模改造的疑慮。建議換乘站設計時,先開通線路設計應核實清楚是否存在后期會拆除的側墻,原則上不要在此側墻設置任何設備,避免后期改造影響既有線運營。

典型問題2:車輛基地室外綜合管線設計時各專業管線種類繁多,一般采用供電電纜溝、給排水及弱電管線直埋,各專業管線分別敷設的方式,管線敷設存在施工進場時序不同,造成多次反復開挖現象;壓力管線直埋,施工現場容易保護不當造成損壞;且隨著使用年限增加,發生泄漏時難以排查泄漏點等問題。建議室外綜合管線設計中積極采用綜合管溝方式。室外管線場內沿主干道采用綜合管溝的方案進行設計,綜合管溝應為雙倉設計,消防、給水等壓力管和弱電系統管線共倉,供電和動照專業管線共倉。

典型問題還有如衛生間私密性設計不足(門外看到蹲位門體,鏡面反射看到小便斗等);將地面消火栓設置在影響人行流線和影響街道景觀位置;排水管設計選材不對,采用內襯式鋼塑復合管,現場切割后會導致內襯層脫離,排水不暢,拆除重換;場段大門位置,只設置機動車道,未設置行人和非機動車道等。

4 以車站樓梯梯柱設計問題分析

樓梯梯柱設計位置一直是建筑專業和結構專業爭論的焦點,兩個專業經常各自為戰。建筑工程師認為：完美的樓梯最好是沒有柱子的,柱子看著礙眼,影響樓梯下部空間和人行流線。結構工程師認為:結實的樓梯才是最完美的,柱子越多越安全,看著心里踏實。

以常規兩層車站站廳通往站臺的樓梯為例,一般樓梯設計為兩層平臺,平臺下分別設4根梯柱穿過站臺板,以底板為基礎。梯柱的位置極易占用站臺層乘客實用空間,且不美觀。如圖1所示,試想一下,如果此處沒有梯柱,是否站臺層公共區空間更大氣寬敞,乘客的通行流線更靈活順暢,使用空間更方便。

造成梯柱設計錯誤的原因分析如下:建筑和結構設計存在脫節,建筑專業對結構設計理念理解不夠,結構需求考慮不足;結構設計對建筑專業設計意圖理解不夠,對實際使用功能考慮不足。建議解決措施:提前做好溝通,建筑專業應向結構專業提出明確的設計要求,并跟蹤落實;結構專業無特殊原因應落實建筑設計意圖,確需調整布置時要及時反饋;加強設計流程管理,做好專業互簽確認;采用BIM三維技術事前檢查，強化設計現場配合。

建議方案一:上層平臺通過主梁下吊的梁受力(可取消上層平臺到站臺板上的立柱),下層平臺在三角間內設立柱(見圖2)。

建議方案二:樓梯支撐設置在中部,并貼合結構柱設計,減少支撐柱的數量,對站臺空間影響較小(見圖3)。

建議方案三:樓梯柱結合垂直電梯井進行設計(如圖4所示)。

5 解決常見典型設計問題的建議

現場配合施工過程中,遇到的土建設計問題五花八門,對整個工程的影響有大有小,為了在后續線路的設計中,杜絕此類問題的發生,建議從以下幾個方面的工作入手:

1)設計人員從根本上認識到如預留預埋等設計問題的重要性,加強責任心,機電專業從配合土建出圖階段開始,認真細化本專業設計方案,尤其是管線布置、走向等與預留預埋密切相關的方案必須做實。

2)加強專業間會簽制度的管理和落實,爭取做到圖紙落地前,發現一個問題,解決一個問題。

3)繼續加強和細化建筑圖孔洞專冊這一重大改進措施。

4)設計人員應轉變理念、加強學習。站在施工、運營的立場上思考設計問題,假設自己是施工管理者,如何看待自己的設計圖紙和設計方案。學習工程建設的業務知識,了解施工工序、施工機械、運輸和吊裝條件等。市場可保障的產品情況、施工規范和標準要求等。同時真正做到根據信息化施工,做好及時調整設計的配合工作。

5)設計人員應做好對外協調和勘察工作。杜絕“紙上談兵”,設計人員應主動溝通協調,積極對接外部單位,不能閉門造車,切實落實工程的外部邊界條件。滿足使用功能的前提下,減少征拆,避讓重大管線,減少社會影響,節約投資。

6)作者總結出“三個一”設計基本原則:任何一個空間凈空都能滿足,任何一個位置檢修人員都能到達,任何一處地面都能排水順暢。

6 結論與建議

除以上典型問題案例,地鐵項目還常伴有設計進度滯后,造成工期延誤;過度設計,造成資源浪費;依法合規手續辦理不及時;初設概算和施工圖工程量差別大等問題。希望地鐵設計師們能一起努力,做好專業間的相互配合,加強對外協調,杜絕“紙上談兵”和“閉門造車”,積極進取,不斷改進,提高設計水平,將設計工作越做越好,精益求精,不留遺憾,對自己負責,對業主負責,對工程負責,對老百姓負責。能及時解決設計過程中存在的問題, 提高服務意識、服務水平和業務水平,切實為工程建設做好服務和保障工作。