地鐵上蓋項目大平臺雨水系統(tǒng)設(shè)計案例分析

沈小莉

科進柏誠工程技術(shù)（北京）有限公司上海分公司，上海 200052

隨著城市用地緊張、近郊土地增值及軌交系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，我國（如上海地區(qū)）從節(jié)地、開發(fā)成本及地鐵融資等角度出發(fā)，逐漸開始了車輛段上蓋項目開發(fā)的嘗試。文章將以上海某地鐵上蓋（車輛段）項目為例，對地鐵上蓋項目雨水系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵點進行分析，總結(jié)地鐵車輛段上蓋項目雨水設(shè)計過程中需要注意的一些環(huán)節(jié)和經(jīng)驗。

1 項目概況

該項目基地將于地面層先期建成面積約15.7萬m2的軌道交通列車停車場、檢修庫、運用庫等地鐵車輛段功能建筑，并于地鐵車輛段上部建9.0m高的大平臺（后稱“上蓋大平臺”），預(yù)留用于后期開發(fā)，項目全景圖如圖1所示。

圖1 項目全景圖

上蓋建筑為大型商業(yè)綜合體項目，包括商業(yè)、辦公及住宅等功能業(yè)態(tài)。其中，商場及高層辦公坐落于上蓋大平臺之上（結(jié)構(gòu)板標(biāo)高8.4m，有0.6m厚的覆土），略高于地鐵，與地鐵通過天橋銜接。未來將在該上蓋大平臺之大部分區(qū)域進一步修建15m高的平臺，于該平臺上開發(fā)住宅及多層辦公，兩不同標(biāo)高平臺之間的半開敞夾層作為車庫及設(shè)備房使用。地面層、上蓋大平臺及15m平臺關(guān)系圖如圖2所示。

圖2 地面層、上蓋大平臺、15m平臺關(guān)系圖

2 兩種雨水排放方式的應(yīng)用分析

上蓋大平臺作為上蓋建筑的地坪，需承載上蓋建筑及場地的雨水排放，其排水相當(dāng)于普通項目的小市政雨水管網(wǎng)。同時上蓋大平臺的雨水排放作為蓋下車場的結(jié)構(gòu)頂板，其排水也相當(dāng)于蓋下地鐵停車場的屋面雨水排放。

基于上蓋大平臺的排水規(guī)模，上蓋下建筑設(shè)置獨立的雨水排放系統(tǒng)是不經(jīng)濟且不可行的。如該項目面積有約15萬m2的上蓋大平臺，雨水量約4.8m3/s（相當(dāng)于2～3路DN1000的雨水主干管的排水能力），9m平臺無法承受相應(yīng)雨水排水管系的荷載及空間占用。

為減小投資、節(jié)約空間、降低上蓋雨水排放風(fēng)險，上蓋開發(fā)、蓋下地鐵停車場應(yīng)統(tǒng)一進行上蓋大平臺的雨水系統(tǒng)設(shè)計，即上蓋建筑的雨水應(yīng)就近分散排至下方地鐵停車場區(qū)域，由車場內(nèi)的埋地雨水管網(wǎng)收集并排放。

此套大平臺雨水排放系統(tǒng)既承擔(dān)了平臺建成未開發(fā)期前及開發(fā)期間的雨水排放，又承擔(dān)了平臺開發(fā)后上蓋建筑屋面及場地雨水的排放，因此需考慮不同時期雨水排放的兼容性。

由于下方地鐵停車場的限制（不允許在停車庫、檢修庫內(nèi)設(shè)置太多的排放立管；未來上蓋建筑的興建過程中，也不允許再進入該區(qū)域進行雨水管道改造），如何設(shè)計平臺雨水排放系統(tǒng)是當(dāng)前工程設(shè)計面臨的難點。

3 虹吸雨水排放系統(tǒng)

虹吸式雨水系統(tǒng)是按虹吸滿管流態(tài)設(shè)計的，可以顯著減少雨水立管的數(shù)量、管徑，排水效率高，較多應(yīng)用于大型屋面。此排放方式對地鐵停車場的影響最小，且在較多其他地鐵上蓋項目中已有應(yīng)用，是一種首選的雨水排放方案。

但是，虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計計算精度較高，且系統(tǒng)管道中有明顯負(fù)壓。其設(shè)計計算時所界定的“排水區(qū)域”“作用雨水斗位置及數(shù)量”必須與實際情況相符合，否則不但不會形成虹吸流高效排水，反而會由于實際條件的改變（如部分雨水斗被取消或封堵），當(dāng)系統(tǒng)壓力不平衡時，造成管道負(fù)壓過大而出現(xiàn)破損。

地鐵上蓋項目的平臺雨水排放往往與車場同步設(shè)計及實施。上蓋建筑的建筑形態(tài)及范圍還有很大的不確定性，故虹吸雨水排放方式應(yīng)用于地鐵上蓋項目時也存在較大的風(fēng)險，主要為系統(tǒng)容納雨水的余量小、排水靈活性差。

該項目住宅及多層辦公區(qū)域的上蓋大平臺基于下述兩點，考慮采用虹吸雨水系統(tǒng)。

（1）該區(qū)域的有利條件在于15m平臺與上蓋大平臺之間設(shè)有夾層（用于車庫及機電用房）,可以通過限制上蓋機電用房的設(shè)置范圍，開發(fā)時將虹吸雨水溝設(shè)置在車庫區(qū)域，避免大平臺虹吸雨水斗被覆蓋，保證虹吸雨水管道系統(tǒng)的安全。

（2）虹吸雨水系統(tǒng)布置于上蓋大平臺及以下，上蓋建筑屋面雨水及15m平臺的場地雨水，需均勻分散排至大平臺雨水溝內(nèi)（控制雨水管徑、數(shù)量及立管分布），模擬虹吸雨水系統(tǒng)的原設(shè)計流態(tài)，以減少對系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊，保證系統(tǒng)安全。

4 重力雨水排放系統(tǒng)

重力雨水排放系統(tǒng)的管道是按重力無壓流進行設(shè)計的，當(dāng)采用87型雨水斗時，因87型雨水斗有一定排氣能力，管道系統(tǒng)可呈現(xiàn)為有壓流流態(tài)，故系統(tǒng)有一定的冗余能力，可適應(yīng)匯水面積的部分調(diào)整。若設(shè)計雨水系統(tǒng)時，適當(dāng)增加雨水斗的數(shù)量，這樣即使后期上蓋建筑覆蓋了部分雨水斗，仍能保證雨水系統(tǒng)的排放能力，故排水較為靈活。但是，重力雨水排放方式同樣也有其缺點。重力排水系統(tǒng)的立管管徑粗大、管道系統(tǒng)多，且雨懸吊管需設(shè)置坡度以保證雨水流速，因此當(dāng)其應(yīng)用于大面積的停車庫、檢修庫時，數(shù)量較多粗大的雨水立管、占用車場凈高的雨水懸吊管必然會影響車場的規(guī)劃布局，且大量的雨水斗也會給車場帶來較大的漏水隱患。

該項目商業(yè)及高層辦公區(qū)域的上蓋大平臺基于下述幾點，考慮采用重力雨水系統(tǒng)：

（1）該項目的商業(yè)及高層辦公直接坐落于9m大平臺上，且系統(tǒng)設(shè)計時開發(fā)商尚未確定，其商業(yè)建筑形態(tài)、位置及落地區(qū)域均存在可變性，上蓋建筑覆蓋雨水的數(shù)量不能確定，故需慎重采用虹吸雨水系統(tǒng)。

（2）此區(qū)域大平臺因機電轉(zhuǎn)換需求，大平臺下方設(shè)置了一定數(shù)量機電管廊。雨水懸吊管布置于管廊內(nèi)，后續(xù)上蓋開發(fā)帶來的雨水斗及雨水支管的改造不會對車場帶來明顯的不利影響。

（3）雨水立管均分布在平臺外沿或消防車道旁，數(shù)量及管徑不會對下方運用庫帶來明顯的不利影響。

5 結(jié)論

上蓋項目的開發(fā)投資較高，且有一定的風(fēng)險性，故我國內(nèi)地目前地鐵車輛段項目較其他國家或地區(qū)少。受大平臺的排水面積及下方地鐵停車場或車站的限制，目前此類項目的上蓋大平臺雨水排水系統(tǒng)多采用虹吸雨水排放方式。文章通過分析具體案例，從上蓋建筑開發(fā)的角度出發(fā)，得出了以下結(jié)論：（1）上蓋大平臺采用虹吸雨水排放方式，對于上蓋建筑占地小或設(shè)有夾層的地鐵上蓋項目較為適用，但對于無夾層或建筑占地不確定的項目，仍有較大的缺陷。（2）當(dāng)?shù)罔F上蓋項目上蓋建筑不確定且大平臺下設(shè)有管廊時，上蓋大平臺可以結(jié)合板下管廊的布置，全部或局部采用重力雨水排放方式，為后續(xù)上蓋開發(fā)提供靈活性及后期系統(tǒng)改造的可行性。當(dāng)然，每個不同的項目均有其特殊性及共同性。根據(jù)上文所述項目雨水系統(tǒng)中的嘗試經(jīng)驗，設(shè)計人員在進行此類項目的設(shè)計時，需因地制宜，吸取已有案例的經(jīng)驗教訓(xùn)，全面考慮建設(shè)前與建設(shè)后可能發(fā)生的問題并提出解決方案，進行充分的驗證分析，為地鐵上蓋項目的順利實施提供進一步的保障，也為后續(xù)我國城市與軌道交通的可持續(xù)性發(fā)展積累寶貴的經(jīng)驗。