摘要:临空车辆基地位于地势起伏较大的丘陵地区，若采用统一的场坪标高，将导致巨大的土石方量、路基支挡工程量及地基处理工程量，同时工后沉降及施工进度方面难以控制。因此有必要对车辆基地的竖向设计进行专项研究，使总图布局与地形和规划条件密切结合，在满足运营的前提下，确保工程的科学性、安全性和环保性，加快施工进度，并可以在一定程度上节省工程投资。
关键词:轨道交通;车辆基地;丘陵地区;竖向设计
车辆基地是城市轨道交通系统的后勤保障基地，包括车辆段、综合维修中心、物资总库和其他生产、生活和办公等配套设施，有着十分重要的作用。车辆基地运用、检修工艺流程复杂、建筑单体众多，竖向标高受工艺要求、线路纵坡、规划条件及周边环境影响较大。当车辆基地位于平原地区时，竖向标高一般不需进行专项研究，通常采用统一的竖向标高。但是当车辆基地位于山地或丘陵地区时，由于地形起伏较大，若仍采用统一的竖向标高，将导致土石方量、路基支挡量、地基处理量、占地面积和施工难度大大增加;因此，在设计过程中必须进行专项的竖向设计，充分利用和合理改造自然地形，统筹考虑车辆基地的工艺要求、线路纵坡和建设过程中的各种因素，结合总平面设计，合理地确定竖向标高［1］。本文作者结合轨道交通资阳线临空车辆基地工程实例进行分析，通过对竖向设计进行专项研究，使车辆基地总图布置与地形和规划密切结合，确保了工程的科学性、安全性和环保性，同时可以提高施工进度，并节省了工程投资。
1总体概况
轨道交通资阳线工程是连接天府国际机场和资阳市的轨道交通快线，线路全长约38.8km，设7座车站和1座车辆基地，最高设计时速140km。车辆段选址位于资阳市雁江区汪家湾村附近，位于在建成资大道以北地块，地块长约1050m，宽约350m，用地红线面积约23.5ha。该区域为丘陵地形，地势起伏较大，地面高程在375m～440m，现状主要为农田、山林及部分民居［2］。临空车辆基地周边主要以规划居住用地为主，少量配以教育用地，南侧以商贸用地为主，周边地块尚未开发，均处于规划未实施阶段。临空车辆基地内主要设有运用检修库、洗车机库及控制室、镟轮库、调机工程车库、物资总库及材料棚、运转综合楼、综合楼(含控制中心、食堂和公寓)、综合维修车间、污水处理站、降压变电所、杂品库、蓄电池间等设施，房屋面积共约5.9万m2。
2段址概述
2.1现状地形条件
车辆基地用地范围内主要有三座山丘及其形成的两条山谷，地形起伏较大，标高约为375m～440m，相对高差约65m。
2.2周边规划条件
车辆基地用地范围周边规划有市政道路(尚未实施)，道路标高约为380.5m～402.5m。用地范围与规划市政道路局部冲突，需要调整规划。图1为临空车辆基地现状地形图及规划道路图，可以看出现状地形地貌及规划道路标高。
2.3设计洪涝水位
根据防洪评价报告，车辆基地不受河道洪水位影响，以排涝水位为控制水位，通过修建排水涵洞排水后，排涝水位取381m。
3车辆基地总平面设计
在进行车辆基地总平面设计时，带股道的厂房应尽量布置于挖方区域，避免布置于高填方区域，以利于控制轨道沉降，或为控制轨道沉降造成不必要的投资增加［3］。车辆基地采用顺向并列式段型，运用库与检修库合并设为运用检修库，位于用地西侧;调机工程车库位于咽喉区西南侧;调机工程车库西侧设材料线及材料堆场，材料堆场兼做新车装卸场;洗车线并列布置于咽喉区西南侧，采用八字线通过式洗车方案，洗车作业顺畅;轮对踏面及受电弓动态检测棚设于入段线上;试车线设于运用检修库东北侧，受用地限制，试车线全长900m。物资总库及材料棚位于调机工程车库东侧，综合维修车间位于物资总库北侧。杂品库、蓄电池间位于调机工程车库南侧，与周边的道路、建筑的间距满足防火规范的要求等［4］。运转综合楼单独设置于运用检修库尾部。综合楼布置于用地东南侧。图2为临空车辆基地总平面布置图。
4车辆基地竖向设计
4.1竖向设计的含义
车辆基地的总图设计［5］，除了总平面位置关系外，还须考虑竖向高程关系。车辆基地竖向设计是根据车辆基地工艺要求、既有地形地貌和周边规划条件，对基地内运用检修区、物资存储区、办公生活区内的建、构筑物进行垂直方向的高程设计，使之满足工艺使用、交通运输、消防、安全、景观、经济等各方面的要求，达到最优［6］。当车辆基地用地范围内地形平坦时，一般不用进行专项的竖向设计，基本上均采用统一的竖向标高，总图布置基本不受竖向设计的制约。当车辆基地位于地形起伏较大的场地时，竖向设计应结合既有地形、地质、规划条件、工艺要求等，采用台阶式布置［7］。此时，总图布置就要综合考虑总平面关系和竖向高程关系。
4.2竖向设计的基本原则
1)竖向设计与总平面设计密切相关，应统筹构思，同步设计;厂区竖向标高的确定，应充分考虑到厂区内外既有和规划道路、排水系统的衔接。2)厂区竖向标高应与自然地形相适应，避免深挖高填，使土石方工程量和路基附属工程量最小，尽可能地节约用地。3)竖向设计要充分考虑用地范围内地形地貌、工程地质条件和水文地质条件，尽量避免不良地质构造带来的影响，并采取适当的防治措施，以满足工程安全为首要原则。4)车辆基地可分为轨行区和非轨行区。轨行区的设施和单体建筑主要有车场线、运用检修库、调机工程车库、轮对踏面及受电弓检测棚、镟轮库、洗车库等，受工艺要求及轨道纵坡限制，轨行区需尽量设置为同一标高;非轨行区的单体建筑主要有综合维修车间、物资总库、综合办公楼、食堂公寓、蓄电池间、杂品库等，此类建筑物可以与轨行区不在同一标高，只需满足交通、消防、防洪及排水的要求，根据地形高低错落而建［8］。5)竖向设计应满足安全、生产、运输、消防、排水和卫生等要求，同时还应注意车辆基地内建筑群落的空间立体关系，使其造型和谐均衡、环境舒适优美［9］。
4.3竖向设计的任务
车辆基地竖向设计主要是统筹考虑工艺要求、运输要求、消防要求、对外接驳要求、安全要求及景观要求，结合地形地貌、工程地质、水文地质等条件，合理确定基地内各个建、构筑物的高程关系。具体任务包括:1)根据既有地形地貌、周边规划条件，确定基地内竖向布置的形式:平坡式、台阶式或混合式。2)根据洪涝水位计算确定厂区最小竖向设计高程，同时结合出入段线平纵断面优先确定轨行区标高;非轨行区标高可根据交通运输要求、消防要求、既有地形地貌和规划条件确定。3)采用网格法或平均距离法计算确定土石方工程量，使土石方工程量最小，并结合勘察报告，条件允许的情况下尽量移挖作填，使填挖方量接衡，减少外弃。4)根据洪涝水位计算确定最小路肩设计高程，同时采用网格法或平均距离法计算确定土石方工程量，使土石方工程量最小，并结合勘察报告，条件允许的情况下尽量移挖作填，使填挖方量接衡，减少外弃。5)确定场地排水形式:通常车辆基地咽喉区采用站场排水沟形式排水，其他区域采用雨水管形式排水。根据当地暴雨强度，计算雨水流量、管沟断面和纵坡，确定排水出口位置和高程，保证雨水顺利排出。6)根据相对高差关系及用地条件，确定护坡、挡土墙等路基附属工程的类型和规模。7)对需要进行高填方的区域进行专项研究，从技术和经济角度出发，综合对比分析路基方案或架空板方案，选择最优的方案。
4.4竖向设计方案
1)根据相关技术要求，站场路基边缘的高程按内涝水位加0.5m计算，因此车辆基地场坪标高不得小于381.5m。2)根据接轨站标高、既有和规划道路标高、出入段线平纵断面、用地范围内实际地形条件，在尽可能实现土石方填挖平衡的原则下，将车辆基地的轨行区场坪标高按393m进行设计。3)轮对踏面及受电弓检测棚、洗车机库、镟轮库和部分咽喉区位于地势最低的区域，与轨行区的场坪标高有接近12m的高差，由于基地内挖方地段的土质不能满足填料的要求，填料需远程运输，若该部分采用高填方路基，将导致巨大的土石方量、路基支挡工程量、地基加固工程量。同时，地基加固的工后沉降难以控制，特别是施工进度方面，难以满足本工程工期要求，因此将该区域设计为架空板形式。4)架空板下有接近12m的高差可以设置夹层，在满足区域排洪及改沟改渠的要求下，夹层标高设计为386m，净高约7m，为充分利用板下空间，将污水处理站、降压变电所、汽车停车场设置于夹层，并设置两条道路连接夹层，同时根据防火规范的要求设置疏散楼梯间直通393m架空板上，满足消防及运输的需要。5)将工艺联系紧密、所在区域既有标高与轨行区设计标高差异不大的运转综合楼、物资总库、综合维修车间的标高设计为393m，方便后期运营管理和物资运输。6)根据所处区域既有标高和段内道路标高，将蓄电池间和杂品库的标高设计为391m。7)一般情况下，车辆基地场坪标高应比周边道路高出0.5m。综合楼所处区域既有标高为375m，周边规划道路标高为381.5m。从尽量减少土石方、有利于排水和方便对外交通衔接考虑，将综合楼的标高设计为382m。综合楼区和轨行区之间设置桩板墙或重力式挡墙，同时在综合楼东侧设置一条坡道连接综合楼与轨行区。综合楼进行建筑设计时，进行建筑退台处理，合理利用屋面平台，形成具有山地特色的建筑设计，最大化创造高品质办公环境［10］。图3为车辆基地纵断面图。
4.5技术分析
竖向设计的重点就是如何充分利用既有地形，减少深挖高填和地基处理工程，并合理处理场地局部高低错落的问题。经综合比较分析，对标高无特殊要求的设施，尽可能依既有地势而建;必需采用统一场地标高的设施，抬高场坪标高的形式由高填方设计为架空板形式，并充分利用板下空间布置排洪渠和部分单体建筑，最大程度节约利用土地［11］。本次竖向设计的技术分析详见表1。
4.6经济分析
从工程建设与后期运营的科学性、合理性、安全性以及经济性等方面综合考虑，进行本车辆基地竖向设计。在满足技术合理性的前提下，经工程量计算和经济分析，竖向设计后工程投资节省显著，同时，大幅度加快了施工进度。本次竖向设计共节省投资约1594万元，具体投资分析见表2。
5结语
通过临空车辆基地的工程实例，说明了竖向设计在丘陵地区车辆基地工程设计中的意义非常重大，不仅保证了轨道交通工程建设与运营的科学性、安全性和环保性，而且减小了项目占地、降低了工程投资和加快了建设进度，因此在设计中需要尤其重视竖向设计。
作者：罗程 单位：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
