陳 偉

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，510010，廣州∥工程師)

地鐵車輛段是保證地鐵系統(tǒng)安全運(yùn)行的總后勤保障基地。國內(nèi)各城市地鐵大架修車輛段配置數(shù)量隨著線網(wǎng)規(guī)模的增長在不斷增加。通過總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)地鐵大架修車輛段建設(shè)通常存在如下問題:大架修工藝設(shè)備招標(biāo)滯后影響檢修庫土建實(shí)施;根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，大架修一般在線路開通運(yùn)營后5年或者運(yùn)營里程達(dá)到60萬km后開展，因此對(duì)于線網(wǎng)規(guī)模較小的城市，存在大架修工藝設(shè)備安裝調(diào)試完成后需要閑置5年左右甚至更長時(shí)間才能投入使用的問題，這必然造成設(shè)備資源浪費(fèi)及設(shè)備老化［2］。目前國內(nèi)研究該類問題的文獻(xiàn)也較少?；诂F(xiàn)狀，筆者結(jié)合地鐵大架修車輛段項(xiàng)目實(shí)際實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，提出了大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)方案。

1 大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)原因

大架修車輛段的設(shè)置及檢修能力設(shè)計(jì)需從線網(wǎng)資源共享角度統(tǒng)籌考慮［3］。大架修車輛段一般承擔(dān)至少2條及以上線路車輛的大架修，其檢修能力至少滿足3列列車同時(shí)開展大架修作業(yè)［4］。大架修車輛段工藝設(shè)備配置以車輛檢修為中心，滿足進(jìn)行整車分解和維修后組裝，以及對(duì)轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)、制動(dòng)系統(tǒng)、車鉤、空調(diào)、受電弓、車體和高壓電器等各子系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、檢修和維護(hù)等需求。車輛段大架修工藝設(shè)備具有種類多、專業(yè)針對(duì)性強(qiáng)、基礎(chǔ)復(fù)雜、土建承載大等特點(diǎn)，且一般為非標(biāo)檢修設(shè)備［5-6］。因此，設(shè)備基礎(chǔ)對(duì)土建實(shí)施影響較大，特別是對(duì)于地質(zhì)條件差而需設(shè)置整體底板的聯(lián)合檢修庫影響更大。再加之存在工藝設(shè)備招標(biāo)時(shí)間滯后于土建施工進(jìn)度的情況，因此，為不影響施工工期，需對(duì)大架修工藝設(shè)備基礎(chǔ)條件開展包容性設(shè)計(jì)。

以福州地鐵為例，福州地鐵1號(hào)線新店車輛段于2016年年底建成，大架修設(shè)備采購安裝后存在如下問題:①因車輛未到大架修年限，因而設(shè)備閑置，且需用塑料膜封存約5年，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備生銹、老化;②5年后，部分大架修設(shè)備已更新?lián)Q代;③設(shè)備封存5年后啟用時(shí)還需重新調(diào)試驗(yàn)收，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目周期延長。因此，除運(yùn)營部門需使用的設(shè)備(如固定式架車機(jī)、限界檢測(cè)裝置等)及對(duì)庫內(nèi)軌道精度要求高的設(shè)備(如轉(zhuǎn)盤、稱重臺(tái)等)在建設(shè)期采購安裝外，其余大架修工藝設(shè)備可在開通運(yùn)營3年后進(jìn)行招標(biāo)。因此，需對(duì)未招標(biāo)的大架修工藝設(shè)備開展包容性設(shè)計(jì)。

因此，無論是從車輛段建設(shè)還是從運(yùn)營部門使用的角度進(jìn)行分析，對(duì)車輛段大架修工藝設(shè)備開展包容性設(shè)計(jì)研究都是十分必要的。

2 大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)思路

大架修工藝設(shè)備為非標(biāo)設(shè)備，不同供應(yīng)商提供的設(shè)備基礎(chǔ)存在差異［7-8］，為避免包容性方案與實(shí)際需求不匹配而造成廢棄工程或新增較大工程量，提出合理、可行的大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)方案尤為重要。大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)思路Fig.1 Inclusive design idea of overhaul maintenance equipment

首先，根據(jù)車輛段工程總體籌劃及工藝設(shè)備招標(biāo)模式和時(shí)序，明確大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)的輸入條件;其次，調(diào)研大架修工藝設(shè)備基礎(chǔ)資料，提出包容主流供應(yīng)商設(shè)備基礎(chǔ)坑方案;再次，土建預(yù)留大架修工藝設(shè)備基礎(chǔ)二次澆注條件，如預(yù)留插筋;最后，針對(duì)包容性設(shè)備基礎(chǔ)坑進(jìn)行地面處理，以不影響現(xiàn)場(chǎng)使用。

3 大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)方案

以福州地鐵6號(hào)線橫港大架修車輛段為例，研究大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)方案。

3.1 項(xiàng)目概況

橫港大架修車輛段承擔(dān)福州地鐵6號(hào)線、5號(hào)線及4號(hào)線的車輛大架修任務(wù)，設(shè)計(jì)大架修能力為5.5列位，計(jì)劃于2021年投入使用。

橫港大架修車輛段基礎(chǔ)大架修工藝設(shè)備以轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)的檢修為主，主要有固定式架車機(jī)、轉(zhuǎn)向架靜載試驗(yàn)臺(tái)、轉(zhuǎn)向架清洗機(jī)、車輪車床、輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備。為避免設(shè)備閑置浪費(fèi)和老化，降低初期設(shè)備購置成本，以上設(shè)備均在線路開通運(yùn)營3年后采購。因此，相應(yīng)的設(shè)備基礎(chǔ)坑需考慮包容性設(shè)計(jì)。

橫港大架修車輛段聯(lián)合檢修庫位于軟土區(qū)域，軟弱土層厚度超過30 m，且場(chǎng)地現(xiàn)狀標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高，需回填土2 m左右。為避免回填超載和軟弱土層引起的沉降對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，本工程庫內(nèi)設(shè)置整體式底板(見圖2)，以避免庫區(qū)沉降。

圖2 聯(lián)合檢修庫底板設(shè)置方案Fig.2 Setup plan of joint maintenance workshop floor

3.2 包容性設(shè)計(jì)方案

3.2.1 設(shè)備基礎(chǔ)包容性設(shè)計(jì)

大架修工藝設(shè)備為非標(biāo)設(shè)備，不同供應(yīng)商提供的設(shè)備基礎(chǔ)條件存在差異，因此設(shè)備基礎(chǔ)尺寸和荷載等至少按照3家主流供應(yīng)商的設(shè)備基礎(chǔ)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，且需考慮地腳螺栓、預(yù)埋件等安裝范圍。以固定式架車機(jī)為例，其包容性設(shè)計(jì)尺寸見表1。

表1 固定式架車機(jī)基礎(chǔ)尺寸及其包容性設(shè)計(jì)尺寸Tab.1 Basic size and inclusive design size of stationary vehicle-lifting machine

3.2.2 土建包容性設(shè)計(jì)

以國內(nèi)主流供應(yīng)商設(shè)備基礎(chǔ)的包容性設(shè)計(jì)尺寸為基礎(chǔ)坑的基準(zhǔn)尺寸，向外擴(kuò)大200 mm作為后澆層，形成基礎(chǔ)坑的內(nèi)邊線;在基礎(chǔ)坑預(yù)留二次澆筑的插筋;設(shè)備基礎(chǔ)的二次結(jié)構(gòu)、預(yù)埋件等在設(shè)備招標(biāo)完成后實(shí)施?；诎菪栽O(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向架清洗機(jī)基礎(chǔ)坑設(shè)計(jì)方案如圖3所示。

圖3 基于包容性設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向架清洗機(jī)基礎(chǔ)坑設(shè)計(jì)方案Fig.3 Design scheme of bogie cleaning machine foundation pit based on inclusive design

基于包容性設(shè)計(jì)的設(shè)備基礎(chǔ)坑實(shí)施完成后，為方便運(yùn)營初期聯(lián)合檢修庫正常使用，保證作業(yè)人員安全，需對(duì)預(yù)留基礎(chǔ)坑進(jìn)行封閉和保護(hù)。

為盡量減少實(shí)施工程量，可采用在基礎(chǔ)坑上方鋪鋼筋混凝土蓋板的方案(見圖4)。蓋板荷載需滿足庫內(nèi)叉車滿載通行。在蓋板上方實(shí)施自流坪地面，使整個(gè)庫房表面平整，既滿足運(yùn)營日常使用需求，也便于后期工程實(shí)施。

對(duì)于跨度超過3.5 m的設(shè)備基礎(chǔ)坑，可在基礎(chǔ)坑中間設(shè)磚柱及預(yù)制梁(見圖4 b))，以保證蓋板受力的穩(wěn)定性。

圖4 大架修工藝設(shè)備基礎(chǔ)坑防護(hù)方案Fig.4 Protection scheme of overhaul maintenance equipment foundation pit

大架修工藝設(shè)備所需的預(yù)埋套管在建設(shè)期同步預(yù)埋。以固定式架車機(jī)為例(見圖5)，在相鄰的設(shè)備基礎(chǔ)坑間，預(yù)埋3根鍍鋅鋼管，用于敷設(shè)電纜;從架車機(jī)控制臺(tái)到設(shè)備基礎(chǔ)坑，預(yù)埋6根鍍鋅鋼管，分別用于敷設(shè)控制電纜和供電電纜。

圖5 固定式架車機(jī)預(yù)埋鋼管示意圖Fig.5 Diagram of embedded steel pipes for stationary vehicle-lifting machine

3.2.3 機(jī)電包容性設(shè)計(jì)

3.2.3.1 低壓配電

大架修工藝設(shè)備用電負(fù)荷較大，整個(gè)聯(lián)合檢修庫工藝設(shè)備用電負(fù)荷接近3 000 kW。因此，為了避免發(fā)生因提前安裝低壓配電設(shè)施引起電纜老化或原預(yù)留用電負(fù)荷不足等問題，低壓配電的包容性設(shè)計(jì)方案如下:

1)對(duì)于配電區(qū)域僅有未招標(biāo)工藝設(shè)備的情況(見圖6)，僅考慮供電專業(yè)變壓器用電負(fù)荷容量，不敷設(shè)電氣回路線纜，不實(shí)施配電箱，僅預(yù)埋套管。

圖6 大架修工藝設(shè)備低壓配電設(shè)計(jì)方案1Fig.6 Design scheme 1 of overhaul maintenance equipment with low voltage distribution

2)對(duì)于配電區(qū)域既有已招標(biāo)工藝設(shè)備也有未招標(biāo)工藝設(shè)備的情況(見圖7)，在低壓配電箱電氣回路中，僅為已招標(biāo)工藝設(shè)備配電，保留末端配電箱;不敷設(shè)配電箱至未招標(biāo)工藝設(shè)備的電氣回路線纜，僅預(yù)埋套管。供電專業(yè)變壓器預(yù)留設(shè)備負(fù)荷容量。

圖7 大架修工藝設(shè)備低壓配電方案2Fig.7 Design scheme 2 of overhaul maintenance equipment with low voltage distribution

3.2.3.2 給排水和通風(fēng)

針對(duì)大架修工藝設(shè)備的給排水需求，可提前預(yù)留相關(guān)給排水點(diǎn)和用水量。對(duì)于部分有通風(fēng)、排氣需求的設(shè)備，將該類設(shè)備靠近庫房外墻布置，并提前預(yù)留相關(guān)通風(fēng)管引出口設(shè)置條件。

4 結(jié)語

地鐵車輛段大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)，適用于車輛架大修時(shí)序尚早的情況，可避免大架修工藝設(shè)備的閑置和老化，滿足工藝設(shè)備未招標(biāo)情況下土建實(shí)施工期要求。尤其是適用于采用整體結(jié)構(gòu)底板方案的大架修庫。目前，國內(nèi)關(guān)于大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)的研究較少，筆者根據(jù)大架修車輛段實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，提出了大架修工藝設(shè)備包容性設(shè)計(jì)方案。該方案預(yù)留了后期設(shè)備安裝的二次澆注條件，同時(shí)設(shè)計(jì)了設(shè)備基礎(chǔ)坑的封閉與防護(hù)方案。