地铁车辆段上盖开发平台排水及预留工程设计研究

时间：2024-04-24

杨茜

（中铁上海设计院集团有限公司，上海200070）

0 引言

城市轨道交通车辆段建设用地本身规模较大，为了集约使用土地、解决城市用地紧张矛盾、提高土地开发收益，越来越多的城市开始采用车辆段+上盖开发模式，车辆段建设用地综合开发是大势所趋。车辆段和上盖物业开发建设时序不同，上盖物业开发一般较晚，车辆段投入使用时盖板主要功能为大屋盖屋面，需收集屋面雨水，为临时雨水排水系统[1]。后期上盖物业开发后，盖板作为室外地面或车库地面，考虑室外雨水排水系统或车库排水。由于车辆段占地面积大，上盖平台临时排水设计及相关预留工程存在较多的难点。

1 地铁车辆段上盖平台临时排水系统

1.1 工程概况

某地铁车辆总用地面积22.33hm2，在车辆段范围立柱网做上盖平台进行物业开发，上盖平台水平投影面积约10.11hm2，盖板做结构预留。远期物业开发可分为两部分：大盖咽喉区作为配套商业及城市公园用地，东侧大库盖上作为开发用地（含落地开发部分），详见图1。

图1 上盖开发功能示意图

上盖开发结构形式一般分为转换层大平台、核心筒落地以及夹心落地三种方式[2]。某车辆段上盖开发采用转换层大平台方式，盖板分为首层盖板和上层盖板，在上层盖板采用全转换结构，首层盖板和上层盖板之间为车库功能，减小对上盖开发条件的制约,剖面示意详见图2。上盖开发采取分期实施，其中一期实施范围为首层盖板，首层盖板兼做车辆基地（运用库、停车列检库、咽喉区等部分）屋面使用，与车辆段同期实施，作为基础设施预留给未来的二期上盖物业开发；二期为上层盖板，属于远期物业开发实施盖板，实施时序与地铁车辆段不同步，车辆段投入使用时盖板为大屋盖屋面功能。运用库及检修库盖上为上盖开发住宅，咽喉区盖上设置商业配套建筑及城市公园。其中，咽喉区不易利用的区域不做上层盖板应作为城市公园。

图2 车辆段及上盖开发剖面示意图

1.2 上盖平台雨水系统方案

在上盖开发未实施前，上盖平台作为车辆段大型屋面，雨水排水形式按照管道在建筑物的设置位置分为外排水和内排水，按照管道内水流状态可以分为重力流雨水排水和压力流雨水排水系统[3]。采用内排水的大盖雨水系统需在上盖开发建成后完成对相关雨水孔洞防火封堵。采用虹吸雨水系统的上盖雨水系统在二次开发时需对虹吸雨水斗采取保护措施[4]，虹吸雨水系统存在废弃的可能。鉴于虹吸雨水系统造价较重力雨水系统高[5]，为了解决上盖平台排水需求的同时又满足节能要求、降低造价，平台采用重力流排水。盖板以1%的坡度找坡，利用檐口处高度做雨水调蓄功能，具有削减雨水洪峰径流功能。

上盖平台根据柱网、结构形式以及变形缝的设置情况，将屋面分解成为若干独立的小型屋面。某车辆段上盖平台共包含16 个汇水区域，见图3。

图3 某车辆段上盖平台汇水区域示意图

屋面采用重力排水雨水系统，利用建筑和结构找坡坡向外檐沟排水，结构找坡不小于0.5%，局部建筑找坡坡度不小于1%，檐沟及天沟向雨水斗方向找坡1%，上盖平台重力外排水的大样见图4。天沟内采用DN200 的87 型雨水斗，DN200 雨水管连接雨水斗沿盖板边缘柱子落至车辆段室外地面，由车辆段室外雨水管网收集并排至市政管网或附近河道。上盖平台雨水设计流量计算详见表1,通过表1 可知，重现期采用50年或100年，集流时间取5min，平台雨水设计总量为5870.9L/s，檐沟内共设置255 个DN200 的87 型雨水斗，实际泄水量为10200L/s，其排水能力满足设计雨水总量的要求。

表1 上盖平台雨水设计流量计算表

图4 车辆段上盖平台雨水外排水大样图

1.3 上盖平台雨水排水设计的关键点

1.3.1 重现期的选择及上盖的找坡坡度

近年来我国多个城市暴雨降雨量创新高，上盖平台屋面面积较大，雨水排水的设计尤为重要。《建筑给水排水设计标准》（GB 50015—2019）中规定：“一般性建筑屋面设计重现期采用5年，重要公共建筑屋面的设计重现期≥10年[6]；重要公共建筑、高层建筑的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量；当屋面无外天沟或无直接散水条件且采用溢流管道系统时，总排水能力不应小于100年重现期的雨水量。”根据规范并结合其他项目经验，A1～A8、A10、B3、B4 等外排水可设置溢流口的区域雨水重现期最终采用50年。对于A9、B1、B2、C1、C2 等区域无法通过外排水方式排出而设置内天沟的区域，重现期按照100年。

《屋面工程技术规范》（GB 50345—2012）[7]规定：“混凝土结构层宜采用结构找坡，坡度不应小于3%；当采用材料找坡时，宜采用质量轻，吸水率低和有一定强度的材料，坡度为2%。”由于上盖平台跨度较大，比如A9 区域的跨度达到了80m，若按2% 的坡度设计，所需找坡高度则需要达到1.6m，影响上盖开发居住人正常生活及舒适度[8]。但如果找坡坡度较小，雨水的排水线路过长，在盖上容易形成积水，因此需校核雨水对盖板的荷载。根据《建筑屋面雨水排水系统技术规程》（CJJ 142—2014）[9]规定，“雨水的积水深度应控制在盖板负荷水深之内，50年设计重现期降雨时屋面积水不得超过允许的负荷水深。”由于盖板在设计时，考虑到后期盖上会设置城市公园绿地或住宅等建筑，结构专业会预留相当大的荷载，重现期50年的积水深度不会超过结构设计荷载。综合以上因素并结合上盖开发功能的分布，A1～C2 区域最终利用结构和建筑找坡，坡度为0.50%～1.16%。王召唤调研了深圳松岗车辆段的结构找坡坡度为0.5%，最大汇水距离为128m，上盖屋面找坡坡度控制在0.5%～1%之间，也证实了其可行性。

1.3.2 平台变形缝处的雨水排水

地铁车辆段上盖平台在找坡时会遇到变形缝，根据《屋面工程技术规范》（GB 50345—2012）关要求，屋面雨水排水不能跨越变形缝，这就导致平台内几处围合区域无法找坡到上盖边缘，需设置内天沟，采用内排水的方式进行排水。而《建筑给水排水设计标准》（GB 50015—2019）规定排水管道不应穿越变形缝，在雨水管道沿外墙或柱子到达车辆段地面时，地面管道不能直接接至车辆段室外检查井内。如图5所示，如在车辆段下部设置小方井，间接排至小方井内再接入检查井内，便可以避免管道直接穿越变形缝。

图5 变形缝处雨水排水大样图

1.3.3 雨水斗的布置

上盖平台雨水管道经车辆段雨水系统排出，盖板临时雨水统一接入车辆段外排水系统，盖下室外排水系统、道路雨水系统应考虑接纳盖板排水雨水量，设计时应和车辆段给排水设计密切配合。上盖开发实施后，盖板的临时雨水系统的主要作用为土壤渗水排水，其排水能力完全可以满足上盖开发后的排水量。上盖平台临时雨水排水系统雨水斗数量庞大，在设计时，需严格按照计算确定，不能盲目增加雨水斗的数量，避免因雨水立管过多造成车辆段检查井的设置增多而增加投资。同时，应合理布置雨水斗及雨水立管位置，雨水立管管径较大，设计时应尽量隐蔽，可沿角落或者结构柱子，认真核对下方车辆段单体的图纸，避开车辆段建筑物的门窗、走廊等位置。

2 上盖平台给排水相关预留工程

上盖开发时，为提高设计质量，保证上盖开发基础功能，盖上盖下需统筹协调优化设计，提前预留相关条件，关于给排水的设计预留主要包括各类集水井的设置、专用竖向管井、化粪池、隔油池、污水提升、雨水调蓄[10]等工程。

2.1 集水坑的设置

地铁车辆段转换层设置车库，车库考虑地面冲洗及消防排水。当地下室考虑消防排水时，按火灾延续时间内地面允许高度不大于150mm 进行排水量计算，并根据排水量设置集水坑和选择潜水泵，潜水泵的总排水量不小于消防水量。一般根据地库的防火分区情况，每个防火分区预留两个集水坑。

消防电梯排水不与地面其他废水排水合用，根据上盖开发设置情况，每个消防电梯基坑设置集水坑。盖上、盖下给排水及消防分别独立设置，盖上给水及消防泵房单独设置，泵房内的集水坑也需提前预留。各类集水坑应设置盖板，上盖开发实施时，集水坑盖板拆除后启用。

2.2 竖向管井

盖上盖下由于功能的不同，原则上管线独立设置。室外雨水排水系统应在首层盖板近期设计时综合考虑远期的雨水排放以及各类给排水管道、电气管线、燃气管道通过该区域的处理方式。上盖内按照地形及布局分片区设置室外雨水管网，由盖上雨水口及混凝土排水沟收集汇至盖板边，经专用竖向管井内的重力流雨水管排入停车场地面预留的排水接口，最终排入市政管网或附近河道。

上盖物业污废水系统与盖下车辆段的污废水系统必须各自独立设置。污废水排水管由最上层盖板沿外墙上盖物业专用竖向管井下排至车辆段地面室外污废水管网。

停车场上盖各住宅、商业的卫生间的粪便污水须经化粪池预处理，食堂含油废水经过隔油池处理后方可与生活污水汇流。上盖物业开发覆土一般按1500mm 考虑，化粪池和隔油池难以设置在盖板上，故优先考虑设置在地面层。如设置在盖板上就需要局部降板，设置在绿化带内，并宜采用成品化粪池。无论是哪种做法，污废水管道均需设置专用竖向管井从盖板层下至地面层。