地鐵車輛段上蓋開發平臺排水及預留工程設計研究

楊茜

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海200070）

0 引言

城市軌道交通車輛段建設用地本身規模較大，為了集約使用土地、解決城市用地緊張矛盾、提高土地開發收益，越來越多的城市開始采用車輛段+上蓋開發模式，車輛段建設用地綜合開發是大勢所趨。車輛段和上蓋物業開發建設時序不同，上蓋物業開發一般較晚，車輛段投入使用時蓋板主要功能為大屋蓋屋面，需收集屋面雨水，為臨時雨水排水系統[1]。后期上蓋物業開發后，蓋板作為室外地面或車庫地面，考慮室外雨水排水系統或車庫排水。由于車輛段占地面積大，上蓋平臺臨時排水設計及相關預留工程存在較多的難點。

1 地鐵車輛段上蓋平臺臨時排水系統

1.1 工程概況

某地鐵車輛總用地面積22.33hm2，在車輛段范圍立柱網做上蓋平臺進行物業開發，上蓋平臺水平投影面積約10.11hm2，蓋板做結構預留。遠期物業開發可分為兩部分：大蓋咽喉區作為配套商業及城市公園用地，東側大庫蓋上作為開發用地（含落地開發部分），詳見圖1。

圖1 上蓋開發功能示意圖

上蓋開發結構形式一般分為轉換層大平臺、核心筒落地以及夾心落地三種方式[2]。某車輛段上蓋開發采用轉換層大平臺方式，蓋板分為首層蓋板和上層蓋板，在上層蓋板采用全轉換結構，首層蓋板和上層蓋板之間為車庫功能，減小對上蓋開發條件的制約,剖面示意詳見圖2。上蓋開發采取分期實施，其中一期實施范圍為首層蓋板，首層蓋板兼做車輛基地（運用庫、停車列檢庫、咽喉區等部分）屋面使用，與車輛段同期實施，作為基礎設施預留給未來的二期上蓋物業開發；二期為上層蓋板，屬于遠期物業開發實施蓋板，實施時序與地鐵車輛段不同步，車輛段投入使用時蓋板為大屋蓋屋面功能。運用庫及檢修庫蓋上為上蓋開發住宅，咽喉區蓋上設置商業配套建筑及城市公園。其中，咽喉區不易利用的區域不做上層蓋板應作為城市公園。

圖2 車輛段及上蓋開發剖面示意圖

1.2 上蓋平臺雨水系統方案

在上蓋開發未實施前，上蓋平臺作為車輛段大型屋面，雨水排水形式按照管道在建筑物的設置位置分為外排水和內排水，按照管道內水流狀態可以分為重力流雨水排水和壓力流雨水排水系統[3]。采用內排水的大蓋雨水系統需在上蓋開發建成后完成對相關雨水孔洞防火封堵。采用虹吸雨水系統的上蓋雨水系統在二次開發時需對虹吸雨水斗采取保護措施[4]，虹吸雨水系統存在廢棄的可能。鑒于虹吸雨水系統造價較重力雨水系統高[5]，為了解決上蓋平臺排水需求的同時又滿足節能要求、降低造價，平臺采用重力流排水。蓋板以1%的坡度找坡，利用檐口處高度做雨水調蓄功能，具有削減雨水洪峰徑流功能。

上蓋平臺根據柱網、結構形式以及變形縫的設置情況，將屋面分解成為若干獨立的小型屋面。某車輛段上蓋平臺共包含16 個匯水區域，見圖3。

圖3 某車輛段上蓋平臺匯水區域示意圖

屋面采用重力排水雨水系統，利用建筑和結構找坡坡向外檐溝排水，結構找坡不小于0.5%，局部建筑找坡坡度不小于1%，檐溝及天溝向雨水斗方向找坡1%，上蓋平臺重力外排水的大樣見圖4。天溝內采用DN200 的87 型雨水斗，DN200 雨水管連接雨水斗沿蓋板邊緣柱子落至車輛段室外地面，由車輛段室外雨水管網收集并排至市政管網或附近河道。上蓋平臺雨水設計流量計算詳見表1,通過表1 可知，重現期采用50年或100年，集流時間取5min，平臺雨水設計總量為5870.9L/s，檐溝內共設置255 個DN200 的87 型雨水斗，實際泄水量為10200L/s，其排水能力滿足設計雨水總量的要求。

表1 上蓋平臺雨水設計流量計算表

圖4 車輛段上蓋平臺雨水外排水大樣圖

1.3 上蓋平臺雨水排水設計的關鍵點

1.3.1 重現期的選擇及上蓋的找坡坡度

近年來我國多個城市暴雨降雨量創新高，上蓋平臺屋面面積較大，雨水排水的設計尤為重要。《建筑給水排水設計標準》（GB 50015—2019）中規定：“一般性建筑屋面設計重現期采用5年，重要公共建筑屋面的設計重現期≥10年[6]；重要公共建筑、高層建筑的總排水能力不應小于50年重現期的雨水量；當屋面無外天溝或無直接散水條件且采用溢流管道系統時，總排水能力不應小于100年重現期的雨水量。”根據規范并結合其他項目經驗，A1～A8、A10、B3、B4 等外排水可設置溢流口的區域雨水重現期最終采用50年。對于A9、B1、B2、C1、C2 等區域無法通過外排水方式排出而設置內天溝的區域，重現期按照100年。

《屋面工程技術規范》（GB 50345—2012）[7]規定：“混凝土結構層宜采用結構找坡，坡度不應小于3%；當采用材料找坡時，宜采用質量輕，吸水率低和有一定強度的材料，坡度為2%。”由于上蓋平臺跨度較大，比如A9 區域的跨度達到了80m，若按2% 的坡度設計，所需找坡高度則需要達到1.6m，影響上蓋開發居住人正常生活及舒適度[8]。但如果找坡坡度較小，雨水的排水線路過長，在蓋上容易形成積水，因此需校核雨水對蓋板的荷載。根據《建筑屋面雨水排水系統技術規程》（CJJ 142—2014）[9]規定，“雨水的積水深度應控制在蓋板負荷水深之內，50年設計重現期降雨時屋面積水不得超過允許的負荷水深。”由于蓋板在設計時，考慮到后期蓋上會設置城市公園綠地或住宅等建筑，結構專業會預留相當大的荷載，重現期50年的積水深度不會超過結構設計荷載。綜合以上因素并結合上蓋開發功能的分布，A1～C2 區域最終利用結構和建筑找坡，坡度為0.50%～1.16%。王召喚調研了深圳松崗車輛段的結構找坡坡度為0.5%，最大匯水距離為128m，上蓋屋面找坡坡度控制在0.5%～1%之間，也證實了其可行性。

1.3.2 平臺變形縫處的雨水排水

地鐵車輛段上蓋平臺在找坡時會遇到變形縫，根據《屋面工程技術規范》（GB 50345—2012）關要求，屋面雨水排水不能跨越變形縫，這就導致平臺內幾處圍合區域無法找坡到上蓋邊緣，需設置內天溝，采用內排水的方式進行排水。而《建筑給水排水設計標準》（GB 50015—2019）規定排水管道不應穿越變形縫，在雨水管道沿外墻或柱子到達車輛段地面時，地面管道不能直接接至車輛段室外檢查井內。如圖5所示，如在車輛段下部設置小方井，間接排至小方井內再接入檢查井內，便可以避免管道直接穿越變形縫。

圖5 變形縫處雨水排水大樣圖

1.3.3 雨水斗的布置

上蓋平臺雨水管道經車輛段雨水系統排出，蓋板臨時雨水統一接入車輛段外排水系統，蓋下室外排水系統、道路雨水系統應考慮接納蓋板排水雨水量，設計時應和車輛段給排水設計密切配合。上蓋開發實施后，蓋板的臨時雨水系統的主要作用為土壤滲水排水，其排水能力完全可以滿足上蓋開發后的排水量。上蓋平臺臨時雨水排水系統雨水斗數量龐大，在設計時，需嚴格按照計算確定，不能盲目增加雨水斗的數量，避免因雨水立管過多造成車輛段檢查井的設置增多而增加投資。同時，應合理布置雨水斗及雨水立管位置，雨水立管管徑較大，設計時應盡量隱蔽，可沿角落或者結構柱子，認真核對下方車輛段單體的圖紙，避開車輛段建筑物的門窗、走廊等位置。

2 上蓋平臺給排水相關預留工程

上蓋開發時，為提高設計質量，保證上蓋開發基礎功能，蓋上蓋下需統籌協調優化設計，提前預留相關條件，關于給排水的設計預留主要包括各類集水井的設置、專用豎向管井、化糞池、隔油池、污水提升、雨水調蓄[10]等工程。

2.1 集水坑的設置

地鐵車輛段轉換層設置車庫，車庫考慮地面沖洗及消防排水。當地下室考慮消防排水時，按火災延續時間內地面允許高度不大于150mm 進行排水量計算，并根據排水量設置集水坑和選擇潛水泵，潛水泵的總排水量不小于消防水量。一般根據地庫的防火分區情況，每個防火分區預留兩個集水坑。

消防電梯排水不與地面其他廢水排水合用，根據上蓋開發設置情況，每個消防電梯基坑設置集水坑。蓋上、蓋下給排水及消防分別獨立設置，蓋上給水及消防泵房單獨設置，泵房內的集水坑也需提前預留。各類集水坑應設置蓋板，上蓋開發實施時，集水坑蓋板拆除后啟用。

2.2 豎向管井

蓋上蓋下由于功能的不同，原則上管線獨立設置。室外雨水排水系統應在首層蓋板近期設計時綜合考慮遠期的雨水排放以及各類給排水管道、電氣管線、燃氣管道通過該區域的處理方式。上蓋內按照地形及布局分片區設置室外雨水管網，由蓋上雨水口及混凝土排水溝收集匯至蓋板邊，經專用豎向管井內的重力流雨水管排入停車場地面預留的排水接口，最終排入市政管網或附近河道。

上蓋物業污廢水系統與蓋下車輛段的污廢水系統必須各自獨立設置。污廢水排水管由最上層蓋板沿外墻上蓋物業專用豎向管井下排至車輛段地面室外污廢水管網。

停車場上蓋各住宅、商業的衛生間的糞便污水須經化糞池預處理，食堂含油廢水經過隔油池處理后方可與生活污水匯流。上蓋物業開發覆土一般按1500mm 考慮，化糞池和隔油池難以設置在蓋板上，故優先考慮設置在地面層。如設置在蓋板上就需要局部降板，設置在綠化帶內，并宜采用成品化糞池。無論是哪種做法，污廢水管道均需設置專用豎向管井從蓋板層下至地面層。

2.3 污水提升

首層蓋板一般不宜設置衛生間。如必須設置，考慮到泵抽提污廢水進行排放會增加日后運營以及維修等費用，衛生間宜設置在蓋板邊緣且宜填高布置污廢水管道，采用重力排放，化糞池布置在地面層。在無法滿足以上設計要求的前提下，可采用泵抽提污廢水至最上層蓋板的污廢水系統中進行排放，污水提升則需預留土建條件。

2.4 雨水調蓄池

當上蓋開發有綠色建筑或海綿化建設化要求時，雨水需回收利用和雨水調蓄池，雨水回收系統考慮收集屋面的雨水，設置雨水回用池并通過簡單的水質處理后用于室外道路沖洗及綠化用水。雨水蓄水池一般在上蓋靠邊緣位置，溢流的雨水通過豎井排至雨水接駁口。

2.5 施工階段相關預留

上蓋開發平臺的雨水匯集、處理原則上屬于上蓋物業開發工程的實施范圍，不在地鐵車輛段設計范圍內，但蓋板實施階段應提前做好遠期上蓋開發階段的施工場地規劃，預留上蓋開發施工廢水引流至地面的路徑，且該路徑不得侵入蓋下車輛基地的圍蔽范圍內。同時蓋板施工時，應保證已有天面雨水口排水順暢，不得淤塞。

3 結語

上蓋物業開發形式多樣，上蓋平臺的設計不僅要考慮后期上蓋物業開發，還要兼顧蓋下車輛段的布置，蓋板設計工作至關重要。因此在設計時應從建設時序、管理權屬、經濟性、安全性等不同方向出發，制定合理的蓋板排水方案，并做好相關的土建預留措施，確保在上蓋開發工程時不影響車輛段的正常使用。