地鐵車輛段工程與文物遺址保護結合設計
——以西安地鐵6號線為例

侯小祥

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

西安作為十三朝古都，國家級歷史文化名城，有著三千多年的建城史和一千多年的建都史，與雅典、羅馬、開羅被譽為世界四大著名古都，其歷史文物資源非常豐富[1]。西安市軌道交通線網不可避免地與大量重點文物產生碰撞，為了平衡地鐵工程建設與歷史文化傳承，地鐵工程建設中的文物保護成為一項典型的重要難題[2]。地鐵車輛段作為軌道交通建設中占地面積最大的設施，雖然大宗用地選址時建設方對整個線網區域進行了詳細的文物調研和普查，但仍可能穿越未探明的地下遺址區[3]。以西安地鐵6號線側坡車輛段為例，研究車輛段工程繞避地下遺址區的文物遺址保護設計方案[4]。

1 工程概況

西安市地鐵6號線工程為軌道交通線網中的骨干線，長約39.8 km，一期工程范圍為南客站至勞動南路站，于2016年3開工建設，2020年年底開通運營一期工程。一期工程側坡車輛段位于6號線線路南端，接軌于國際醫學中心站?；匚挥谖魈芬詵|、瀾香山項目以西、規劃緯三十六路以北、緯三十二路以南。側坡車輛段項目完成選址后，該用地分批移交。根據文物保護的相關規定與要求開展考古工作，分批對建設用地進行了考古勘探，先行移交的東側地塊經考古勘探后未發現文物遺存先行開工建設，后期交付的車輛段出入段線U形槽、咽喉區及咽喉區南北側區域發現古墓葬、古遺址等遺跡，遺址區域未施工并進行了相應的保護措施。經專家對改遺址鑒定，認定該遺址是一處客省莊時期的大型聚落地遺址，具有非常重要的考古、歷史、文化價值，應予以保護。按文物保護要求，車輛段需調整原設計方案，滿足文物保護的要求。

2 遺址區對車輛段工程影響分析

側坡車輛段功能定位為定修段，原設計為全上蓋物業開發車輛段，出入段線、咽喉區、檢修庫區、運用庫區等主要生產庫區均進行上蓋[5]，上蓋平臺總建筑面積約16萬m2。車輛段北側為一條長度1 km的試車線，檢修庫、綜合樓、運用庫等房屋整體布置在用地地塊東側，地塊西側中部為車輛段出入段線及咽喉區。項目進展前期該地塊分批移交，經文物勘探后的東側地勘先行移交，地塊內運用庫、檢修庫等大量工程全面施工；出入段線地下區間，敞口段U形槽均已完工。西側地塊交付較晚且在文物勘探及發掘過程中發現大面積遺址，遺址與車輛段關系示意詳見圖1(圖中陰影區域為遺址區)。

圖1 遺址與車輛段平面關系示意

由圖1可看出，已經探明的文物遺址影響車輛段的主要設施有：出入段線及咽喉區股道、洗車庫、輪對受電弓動態檢測棚、工建料棚、試車線、上蓋物業開發柱網等，以及配套的綜合管溝、電纜溝、雨污水管道等工程。通過比對遺址范圍及車輛段設計方案，出入段線咽喉區域、試車線及工建料棚區域處于遺址范圍影響區內，但工建料棚區域可在車輛段開通運營后再實施，試車線在項目開通短期內可在正線試車，因此咽喉區遺址對車輛段開通影響巨大。為盡快厘清影響車輛段開通運營工程范圍內的文物遺址情況，西安市文物保護考古研究院等單位，對車輛段工程開通影響范圍內的咽喉區遺址發現先行進行全面發掘清理，發掘區域共布10 m×10 m探方72個，發掘面積7 100 m2，咽喉區遺址考古發掘航拍圖及現場圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 咽喉區遺址考古發掘航拍圖

圖3 咽喉區遺址考古發掘現場

根據考古工作成果所顯示的情況，考古遺跡處于車輛段建設范圍內，車輛段咽喉區建設將對遺跡本體產生影響；另由于工程方案計劃實施整體上蓋，上蓋采取樁承臺基礎開挖建設，將破壞遺跡本體。同時，車輛段正在施工，位于段址西側的出入段線U形槽、段址東側的檢修庫運用庫庫區及咽喉區局部主體結構即將完成，車輛段股道布置在平面上已無移位可能，面臨涉及遺跡的問題，建設難度大，急需研究設計方案使車輛段本體工程通過遺址區，滿足保護遺址的要求且不改動已大量完工的咽喉區東西兩側工程。

3 遺址區車輛段工程方案設計

3.1 方案設計思路及遺址保護原則

西安的地下文物以墓葬和遺址為主，文物層基本在地下5 m以上，地上古建筑和不可移動文物，工程建設階段采用加大埋深，雙線避繞，鋪設減震彈簧等措施[6]。但車輛段均為地上工程，車輛段房屋地基處理，管線敷設，軌道地基等處理將無法避開淺層文物，對淺層文物層會造成破壞。對于遺址類文物保護的原則是保護遺址的完整性和真實性[7]，建設工程所及范圍不能對遺址造成破壞，且工程設計方案要進行文物影響評估[8]。因此，要研究使車輛段工程既能避開地下淺層文物遺址，又可滿足車輛段使用功能，保證地鐵工程順利通車的設計方案。

車輛段運用庫、檢修庫、咽喉區大部分均已大面積施工，出入段線地下區間、U形槽已基本施工完成，導致咽喉區股道平面位置已無法避開遺址區，位于遺址區的洗車庫、輪對受電弓動態檢測棚等單體房屋還具備調整空間避開遺址。咽喉區遺址范圍內工程需從平面設計及豎向設計方面進行研究[9]，遺址區工程避讓原則如表1所示。

表1 遺址區工程避讓原則

3.2 平面設計方案

咽喉區平面設計按不上蓋物業開發考慮，僅考慮運用庫、檢修庫及咽喉區非遺址區上蓋，取消遺址區原設計的上蓋蓋板及對應的樁基、承臺工程。

調整洗車設備布置方案，原設計方案為咽喉區八字式洗車，將洗車庫向西移動約150m至岔區外(經文物勘探查明該區域為非遺址區)，與出入段線并行布置，使洗車設備布置形式既可以實現“八字”往復洗車，也可實現車輛從運用庫調車至洗車庫直接洗車的功能。與傳統“八字”洗車方式比較，該布置形式洗車牽出線變長，占地變大；車輛入段-洗車-進庫作業模式洗車效率不變，運用庫出庫-洗車-進庫的調車洗車方式時出庫可直接洗車，洗車效率更高[10-11]。洗車設備布置形式對比示意如圖4所示。

圖4 洗車設備布置形式對比示意

側坡車輛段咽喉區入段線設置了輪對及受電弓動態檢測設備[12]，用于對車輛輪對進行外形尺寸、踏面缺陷及軸溫的檢測[13]，同時完成對車頂受電弓工作狀況的圖像監測[14]，設備采用非接觸式圖像測量、高精度位移測量等技術[15]。為排除陽光、雨、雪、霧、灰塵等外界環境對圖像測量精度的干擾，設備安裝在咽喉區入段線動態檢測棚內。咽喉區發現遺址后已無設備安裝條件，段內安裝只能將檢測設備設于段內某條檢修線路上，但這種方式不能完全實現入段列車檢測，在使用功能上存在不足。為確保車輛運行安全，將設備安裝調整至南客站—側坡站區間近南客站車站端安裝，雖然增大了設備檢查維護的工作量，但可滿足所有正線運營車輛每次通過設備時均進行檢測，較車輛段內安裝提高了車輛檢測頻次[16]。

3.3 豎向設計方案

咽喉區遺址已發掘區域現場實測高程結果顯示，遺址層高程在422.015～422.717 m之間，原設計車輛段場坪內為平坡，軌面高程為423.357 m，遺址最高點距軌面僅0.64 m，無地基換填空間，原方案通過將開挖文物層。因此需調整抬高遺址區軌面高程[17]，以保證遺址層與道砟層之間有足夠的路基換填厚度。東側運用庫、檢修庫等設計高度無法調整，庫前至遺址區有約280 m的咽喉區可供拉坡；出入段線U形槽已施工完成，出入段線縱坡為34.8‰，敞口段U形槽長度約250 m，具備抬高條件。因此，考慮增大出入段線縱坡至遺址區，通過遺址區后向下拉坡接入運用庫、檢修庫內。經研究，調整U形槽內線路由原來34.8‰調整為38.5‰，咽喉區軌面高程抬高0.82 m。咽喉區原設計平坡，調整設計后咽喉區按最大坡度3.0‰拉坡[18]，至檢修庫、運用庫庫前軌面高程降為原設計的423.357 m。拉坡后軌面高程424.175 m。遺址層最高點422.717 m處的路基面高程為423.296 m，若不破壞遺址層，路基換填高度為0.579 m。坡度調整對比示意詳見圖5。

圖5 坡度調整對比示意(單位：m)

出入段線坡度調整至38.5‰，雖然符合地鐵設計規范中最大坡度不大于40‰的要求，但該車輛段信號系統在出入段線靠近車輛段側設有信號轉換軌。列車從車輛段向正線行駛時，需在轉換軌上從車輛基地信號模式轉換為正線信號模式，再投入正線運營。轉換軌信號系統需完成列車進入正線、投入運營前：定位、輪徑校準、影子車篩選，進入CBTC模式運營[19]；列車退出正線運營回段前：列車注銷、駕駛轉換駕駛模式。其中，輪徑校準作業會受出入段線坡度影響，出入段線大坡道上雨雪天氣有可能造成車輪打滑，影響輪徑校準的成功率和準確度。車載信號系統測速、定位的準確度與信號系統采用的輪徑準確性密切相關。若轉換軌輪徑校準失敗，并不影響車投入正線運營，但列車只能在前方第一個車站站臺區進行輪徑校準，會影響在該站的停車精度。故在出入段線稍平緩線路上增設應答器，完成輪徑校準[20]。同時，在出入段線大坡道敞口段設置風雨棚，避免雨雪天氣對車輛運行產生影響。

遺址區軌面抬高后不開挖遺址路基換填高度僅0.58 m，需在咽喉區加強基床的隔水措施，鋪設高強土工格柵來滿足地基承載力要求[21]。路基處理措施，表層0.5 m填筑A組填料，為加強路基封閉、隔水，基床表層內設0.2 m厚中粗砂內夾鋪一層PVC毛細排水板作為隔斷層，底層0.08 m填筑5%水泥改良土，為了加強地基，在基床表層底部鋪設一層雙向經編高強度土工格柵。

3.4 室外管線工程方案

側坡車輛段西側為市政道路西太路，車輛段給水、雨水、污水、廢水、消防等管網接駁均由西太路引入至段內綜合樓、運用庫及檢修庫，幾乎所有對外接駁管線都需穿過遺址區。常規設計方案管網均沿試車線南側道路鋪設，雨水管網埋設深度近6 m[22]，受遺址區影響已無實施條件。

設計調整雨污水排放方案，在遺址區東側、咽喉區南側空地設置雨水泵站、污水泵站，將段內雨污水均收集匯入泵井，雨污水加壓沿咽喉區南側地面鋪設管道至西太路，可保證所有管道均不開挖原狀地面鋪設。地面管道敷設采用管堤[23]形式加覆土層保護管道，管堤沿車輛段南側圍墻內布置，雖增加了圍墻內用地面積，但管堤經綠化后可作為段內綠地，且管線施工過程簡單便捷。管線敷設方式斷面如圖6所示。

圖6 管線地面敷設方式斷面(單位：m)

4 結語

車輛段工程經調整后遺址區取消上蓋物業開發，調整了洗車庫、輪對及受電弓動態檢測棚位置，土建工程不侵入遺址本體；在咽喉區股道平面布局無法調整的條件下，通過增大出入段線坡度及咽喉區拉坡使遺址區軌面高程抬高，路基開挖面不與遺跡本體接觸并留有一定的保護層；遺址區地下管線采用地面敷設加管堤保護的措施避免開挖；通過采取上述措施，在設計階段消除了文物影響中的破壞性因素，基本保護了考古遺跡核心格局與重要內容，設計方案已通過了文物影響評估并實施。調整設計后車輛段洗車設備、動態檢測設備安裝位置調整，出入段線坡度增大、路基換填厚度變小等問題，采取工程措施后保證了車輛段的使用功能。該車輛段因文物遺址保護采取的調整方案可為其他類似工程提供參考。