陳 斌， 謝偉平， 姚春橋

(1.寧波市軌道交通工程建設(shè)指揮部, 浙江 寧波 315012； 2.武漢理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430070； 3.武漢地鐵集團(tuán)有限公司， 湖北 武漢 430030)

地鐵“上蓋物業(yè)” 概念源于香港，是指與地鐵出入口直接相連的建筑物。一般指在與車站不超過500 m范圍內(nèi)，有寬闊通道或者商業(yè)設(shè)施或與其他公共設(shè)施相連等多個(gè)相聯(lián)結(jié)的物業(yè)統(tǒng)稱為地鐵上蓋物業(yè)[1]。對于土地資源緊張、地價(jià)高居不下、人口密集的大城市，利用地鐵車站、區(qū)間、車輛段及其周邊上部空間和地下空間進(jìn)行物業(yè)開發(fā)，不僅可以獲得更多的城市建設(shè)用地，提高城市土地的利用率，還可以充分發(fā)揮地鐵站及沿線物業(yè)開發(fā)的商業(yè)價(jià)值，帶動地鐵盈利。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地鐵沿線房地產(chǎn)開發(fā)投資回報(bào)率達(dá)到15%，地鐵沿線物業(yè)平均升值近50%[2]。

地鐵上蓋物業(yè)開發(fā)是土地資源的二次開發(fā)和高效利用，是地鐵建設(shè)創(chuàng)造出的新價(jià)值載體，是對土地這種不可再生資源的充分集約利用。而地鐵車輛段又因較大而單一的體量，常常與現(xiàn)代化城市環(huán)境不相協(xié)調(diào)，并可能對城市空間和交通造成割裂和破壞。因此，隨著國內(nèi)地鐵建設(shè)的突飛猛進(jìn)，地鐵車輛段上蓋物業(yè)也得到了迅速發(fā)展，繼北京首次在八王墳車輛段大平臺上成功開發(fā)了總建筑面積為609000 m2的住宅小區(qū)后，上海、天津、深圳、杭州、武漢、南京等城市也紛紛開始進(jìn)行地鐵車輛段上蓋物業(yè)的規(guī)劃和實(shí)施，如圖1和2所示。

圖1 上海地鐵吳中路車輛段上蓋物業(yè)效果圖

圖2 武漢地鐵常青花園車輛段上蓋物業(yè)效果圖

地鐵車輛段上蓋物業(yè)的開發(fā)在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也存在一些問題，如設(shè)計(jì)困難和環(huán)境影響問題等。設(shè)計(jì)上需考慮建設(shè)時(shí)序、交通組織和消防設(shè)計(jì)等多個(gè)難題。地鐵運(yùn)營后，車輛段將對上蓋物業(yè)產(chǎn)生一定的環(huán)境影響，如振動、噪聲[3～5]、電磁輻射[6，7]、廢氣等。為了較好地解決這些問題，本文對地鐵車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)的設(shè)計(jì)困難及解決方案，運(yùn)營中的環(huán)境影響及控制等問題進(jìn)行研究。

1 設(shè)計(jì)困難及解決方案

1.1 開發(fā)策劃

按正常程序，地鐵在建設(shè)完成所需的預(yù)置平臺之后就應(yīng)該算是完成了任務(wù)，平臺再造出來的用地應(yīng)經(jīng)過“招、拍、掛”出讓，由開發(fā)商再次深入進(jìn)行物業(yè)開發(fā)的設(shè)計(jì)。開發(fā)商應(yīng)該較早地介入項(xiàng)目，進(jìn)行策劃，為后續(xù)的地鐵建設(shè)提供技術(shù)支持，對經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行把握。如果在平臺建成后再進(jìn)行招商，存在極大的風(fēng)險(xiǎn)是：開發(fā)商如果認(rèn)為開發(fā)成本過高，可能會造成“招、掛、拍”不成功，使土地閑置。

地鐵上蓋物業(yè)開發(fā)面臨最大的問題即建設(shè)用地使用權(quán)出讓制度問題, 也稱為招拍掛制度?！段餀?quán)法》第137條明確規(guī)定：“ 設(shè)立建設(shè)用地使用權(quán), 可以采取出讓或者劃撥等方式。工業(yè)、商業(yè)、旅游、娛樂和商品住宅等經(jīng)營性用地以及同一土地有兩個(gè)以上意向用地者的, 應(yīng)當(dāng)采取招標(biāo)、拍賣等公開競價(jià)的方式出讓?！?該制度成為限制香港地鐵模式在內(nèi)地推行的最大障礙, 在地鐵上蓋物業(yè)開發(fā)中, 如果采取招拍掛的土地使用權(quán)出讓方式, 就不能確保地鐵公司(或集團(tuán)附屬子公司)一定取得該土地的使用權(quán), 因而無法使地鐵公司的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)作用得以發(fā)揮, 實(shí)現(xiàn)地鐵上蓋物業(yè)的一體化開發(fā)建設(shè)所必須的地鐵主導(dǎo)體系。

香港地鐵模式的核心是“地鐵+物業(yè)”，就是把軌道交通項(xiàng)目與沿線土地開發(fā)項(xiàng)目在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投融資、建設(shè)、經(jīng)營等五個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，有機(jī)結(jié)合，同步運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃更優(yōu)、投資更省、客流更多、換乘更便、土地利用價(jià)值更高的積極效果。

香港地鐵能盈利，核心在物業(yè)，而擁有經(jīng)營性物業(yè)的前提，是擁有相應(yīng)的合法土地使用權(quán)?，F(xiàn)有政策根本無法保障地鐵項(xiàng)目公司能夠獲得地鐵沿線一定范圍內(nèi)的土地開發(fā)權(quán)。讓地鐵項(xiàng)目公司與其他市場競爭者站在同一起跑線，在地鐵項(xiàng)目公司的地鐵業(yè)務(wù)有虧損風(fēng)險(xiǎn)的情況下，很難有實(shí)力去與其他非地鐵行業(yè)的企業(yè)進(jìn)行競爭，進(jìn)而無法保障地鐵項(xiàng)目公司能夠獲得地鐵沿線的土地開發(fā)權(quán)。

“香港地鐵模式”至今無法在內(nèi)地落地，主要是因?yàn)槲覈壳暗耐恋卣邿o法保障地鐵項(xiàng)目公司能夠拿到地鐵沿線的土地開發(fā)權(quán)。我國對劃撥用地的范圍和用途均作出了嚴(yán)格限制，是不可能將劃撥用地用于經(jīng)營性開發(fā)的。

而要想讓香港模式真正在內(nèi)地城市“落地生根”，相關(guān)政府部門和立法單位應(yīng)主動適應(yīng)城市發(fā)展的需要，適時(shí)調(diào)整有關(guān)政策，修改制約地鐵建設(shè)發(fā)展的法律法規(guī)，出臺相應(yīng)特殊政策和立法，促成軌道交通投融資模式的多樣化，有效進(jìn)行軌道交通的建設(shè)和發(fā)展。

1.2 建設(shè)時(shí)序

目前的物業(yè)開發(fā)設(shè)計(jì)都是以地鐵建設(shè)為主導(dǎo)，而且在時(shí)序上滯后于地鐵建設(shè)。往往為了保證地鐵通車的工期，在未取得各部門審批許可的條件下先行確定物業(yè)開發(fā)條件，將車輛段設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)輸入，以滿足車輛段開工建設(shè)的需要。在物業(yè)方案穩(wěn)定的過程中，輸入條件需要進(jìn)行數(shù)次修改，給現(xiàn)場造成返工。設(shè)計(jì)也由此需要包容性，需要在設(shè)計(jì)中留有余地，造成投資的升高。

1.3 運(yùn)營成本

車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)后，有的庫房無條件自然采光、通風(fēng)。雖然從技術(shù)角度，可以增加照明、通風(fēng)設(shè)備，但是長期采用人工照明、通風(fēng)等措施對運(yùn)營來說是一筆不小的成本支出。車輛段咽喉區(qū)上蓋后，因柱網(wǎng)布置密集，造成車輛作業(yè)時(shí)對整個(gè)場區(qū)、信號機(jī)等瞭望受限，在運(yùn)營中產(chǎn)生安全隱患。必要時(shí)需增加監(jiān)控設(shè)備、信號復(fù)示等輔助措施，咽喉區(qū)也需進(jìn)行封閉管理，這些都將增加運(yùn)營成本。

1.4 柱網(wǎng)和限界

車輛段咽喉區(qū)道岔、線束布置集中，在用地條件寬裕的前提下可以根據(jù)結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸及限界要求加大線束間距離，為咽喉區(qū)進(jìn)行上蓋開發(fā)創(chuàng)造條件，但會使車輛段咽喉區(qū)長度加長，增加工程造價(jià)和用地。在用地條件緊張的情況下，無法加大線束間的距離，有兩種情況：(1)可以布置小尺寸的柱網(wǎng)，但蓋上只能布置簡單的綠化、運(yùn)動場地和道路系統(tǒng)，局部跨度大的地方需要采用預(yù)應(yīng)力、鋼結(jié)構(gòu)等措施。此種情況雖然可以進(jìn)行上蓋，但無法進(jìn)行大體量的商業(yè)、住宅開發(fā)，增加很大的造價(jià)換來的是綠化、活動場地等簡易開發(fā)，但可以使車輛段的設(shè)施不外露，全部位于蓋下，有助于提升周邊上蓋物業(yè)開發(fā)的品質(zhì);(2)咽喉區(qū)無法立柱網(wǎng)，使車輛段的開發(fā)局限在庫房上部，咽喉區(qū)全部外露，車輛段作業(yè)過程中的噪聲等會對蓋上開發(fā)的品質(zhì)造成一定影響。

1.5 交通組織

車輛段屬于工業(yè)建筑，上蓋物業(yè)開發(fā)屬于民用建筑，考慮兩者間管理界限的清晰，車輛段與上蓋物業(yè)的交通組織需分開各自單獨(dú)考慮。此外上蓋物業(yè)與地鐵接駁方式是否銜接緊密、順暢及合理直接關(guān)系到人流如何引入上蓋物業(yè)及其在建筑中的引導(dǎo)，人流在建筑內(nèi)部引導(dǎo)的合理性關(guān)系到建筑布局的合理性，一定程度上能夠提升或者拉低上蓋物業(yè)的價(jià)值[8]。因此，上蓋物業(yè)與地鐵如何接駁是在地鐵上蓋城市綜合體中重點(diǎn)要研究的技術(shù)內(nèi)容。

在車輛段設(shè)計(jì)中，需結(jié)合物業(yè)開發(fā)方案，預(yù)留接至蓋上的交通設(shè)施設(shè)置的條件，包括設(shè)施的位置、后期物業(yè)開發(fā)施工時(shí)的可實(shí)施性、上蓋蓋板的荷載預(yù)留等。因車輛段在設(shè)計(jì)、施工過程中，物業(yè)開發(fā)方案有繼續(xù)調(diào)整的可能，原預(yù)留條件一旦成形則無法更改，所以上蓋物業(yè)交通組織的研究需在車輛段設(shè)計(jì)階段就落實(shí)穩(wěn)定。

車輛段的交通組織主要是道路系統(tǒng)。上蓋物業(yè)開發(fā)的交通組織有兩大類，一類是道路系統(tǒng)，一類是人行系統(tǒng)。蓋上道路系統(tǒng)可通過橋梁與市政道路銜接，但橋梁位置、道路銜接方式需在車輛段設(shè)計(jì)中預(yù)留，或同步在車輛段工程中實(shí)施。當(dāng)車輛段、物業(yè)開發(fā)的交通道路與市政道路接口受市政條件限制需共用時(shí)，設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮兩者交通的合理分流，減少各自交通流線間的交叉。人行系統(tǒng)可以通過電梯、天橋等與蓋上開發(fā)銜接，同樣需在車輛段設(shè)計(jì)中考慮預(yù)留位置、結(jié)構(gòu)接口等條件。

車輛段交通設(shè)計(jì)中，需考慮大型設(shè)備運(yùn)輸?shù)臈l件，道路流線、轉(zhuǎn)彎半徑、凈空等要求。上蓋開發(fā)的車輛段線路大都位于蓋板下，如地鐵車輛的運(yùn)輸，就無法像在露天起吊那樣進(jìn)行。目前可以考慮的方案有：(1)有條件的可將部分線路設(shè)于蓋板范圍外，可滿足露天起吊的要求。(2)線路設(shè)于蓋板下的，可在裝卸線上設(shè)置門式起重機(jī)，或在上蓋結(jié)構(gòu)上同步設(shè)計(jì)、安裝起重機(jī)，但此部分凈空要求高，局部上蓋蓋板會高出周邊蓋板。(3)車輛段靠近鐵路車場的，可不通過公路運(yùn)輸，設(shè)聯(lián)絡(luò)線與鐵路車場連接。

1.6 管線敷設(shè)

為控制工程造價(jià)投資，上蓋開發(fā)的覆土一般都較薄，或無覆土，蓋上的主要管線無法采用像在地面覆土中敷設(shè)的方式。目前有兩種方案：(1)在整個(gè)上蓋平臺上單獨(dú)設(shè)置管線夾層，物業(yè)開發(fā)的各類管線在夾層中布置，在平臺邊緣設(shè)置豎向管井與地面市政管線銜接。此方案形式簡單，但物業(yè)開發(fā)需在管線夾層上再實(shí)施，抬高了物業(yè)開發(fā)的地面標(biāo)高。(2)在車輛段頂板下橫向或縱向設(shè)置數(shù)條管廊，物業(yè)開發(fā)的管線集中至管廊中布置，并通過平臺邊緣的豎向管井與地面市政管線銜接。此方案車輛段的頂板結(jié)構(gòu)形式需特殊設(shè)計(jì)。

車輛段物業(yè)開發(fā)結(jié)構(gòu)方案中，上蓋物業(yè)一般是采用帶有轉(zhuǎn)換層的框架結(jié)構(gòu)或者是框支剪力墻結(jié)構(gòu)，對于某些需采用核心筒的結(jié)構(gòu)體系，則核心筒將落至車輛段地面，而車輛段的道路、管線布置需避讓。局部落地的物業(yè)開發(fā)基礎(chǔ)將會很密集，雖車輛段的管線經(jīng)調(diào)整可以避讓基礎(chǔ)通過，但基本上是緊貼柱網(wǎng)或承臺上通過，致使此部分基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需隨車輛段同步實(shí)施，否則敷設(shè)完畢的管線將來在物業(yè)開發(fā)施工過程中需臨時(shí)改線、懸吊保護(hù)等，導(dǎo)致工程實(shí)施難度加大，影響車輛段運(yùn)營的正常使用。所以此部分的開發(fā)方案在車輛段設(shè)計(jì)階段就需穩(wěn)定。

此外，車輛段屬于工業(yè)用水，上蓋物業(yè)開發(fā)屬于民用用水，兩者需單獨(dú)從市政管網(wǎng)接水，污水同樣各自接入市政管網(wǎng)。而上蓋物業(yè)開發(fā)的雨水系統(tǒng)有條件接入車輛段雨水管網(wǎng)，是否接入需在車輛段設(shè)計(jì)階段明確，做好預(yù)留條件。

1.7 消防設(shè)計(jì)

此類工程在國內(nèi)消防規(guī)范中無相關(guān)要求，實(shí)施上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段消防設(shè)計(jì)需提前與當(dāng)?shù)叵啦块T進(jìn)行溝通，明確設(shè)計(jì)思路，不同地區(qū)對上蓋物業(yè)開發(fā)消防的理解、要求是不同的。根據(jù)以往類似工程，像香港、深圳地區(qū)的上蓋物業(yè)開發(fā)車輛段，要求蓋下、蓋上的消防設(shè)計(jì)分開單獨(dú)考慮，之間需采用耐火極限≥4小時(shí)的防火板和防火墻進(jìn)行分隔，上蓋物業(yè)落到車輛段內(nèi)的框架梁、板、柱、基礎(chǔ)的耐火極限都需滿足4小時(shí)要求，結(jié)構(gòu)尺寸和保護(hù)層厚度都需增加。像上海地區(qū)，則無上述4小時(shí)耐火極限的要求。

庫房參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)計(jì)，火災(zāi)危險(xiǎn)性高的庫房不得設(shè)于蓋下，與平臺距離需符合規(guī)范要求。蓋上部分參考《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范設(shè)計(jì)。而咽喉區(qū)蓋下部分的消防設(shè)計(jì)定位目前無法明確，根據(jù)對規(guī)范、上蓋物業(yè)開發(fā)特點(diǎn)的不同理解，無統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，造成可采取措施的差距大，對工程投資影響大。同時(shí)，上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段庫房頂部通常無設(shè)置通風(fēng)排煙窗的條件，庫房周邊位于平臺下，通風(fēng)條件差，庫房內(nèi)需設(shè)置大量風(fēng)機(jī)、風(fēng)管進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)、排煙。因此，需要委托專業(yè)研究單位，針對上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段進(jìn)行專項(xiàng)消防設(shè)計(jì)研究。

1.8 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)車輛段位于市政干道邊，或景觀要求高的地段，需結(jié)合上蓋物業(yè)開發(fā)的建筑立面效果，考慮車輛段的建筑立面設(shè)計(jì)，上蓋后的整個(gè)平臺，包括柱、梁、板是否需要裝飾都要根據(jù)景觀要求統(tǒng)一考慮。

上蓋平臺的屋面變形縫做法，因蓋上覆土少，局部會有小管線敷設(shè)，無法采用普通屋頂變形縫在板的邊緣上翻的處理方法，有時(shí)需要做成全平面的形式。相關(guān)類似工程參考地下室底板變形縫、橋梁變形縫的做法，有針對性的對車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)平臺變形縫做特殊設(shè)計(jì)。

車輛段設(shè)計(jì)階段，需根據(jù)上蓋物業(yè)開發(fā)的要求，做好結(jié)構(gòu)荷載預(yù)留的條件。但兩者設(shè)計(jì)階段經(jīng)常不同步，上蓋物業(yè)開發(fā)提出的條件經(jīng)常帶有包容性，以滿足多種物業(yè)開發(fā)方案的需求，使車輛段預(yù)留的結(jié)構(gòu)體系中最終會有余量。物業(yè)開發(fā)方案越早介入，越可以減少此類工程上的浪費(fèi)。

車輛段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需另外考慮預(yù)留上蓋物業(yè)開發(fā)實(shí)施時(shí)合理的施工荷載，并應(yīng)預(yù)留上蓋塔吊的位置。

車輛段庫房因面積較大，根據(jù)需要結(jié)構(gòu)上設(shè)有多條變形縫，上蓋物業(yè)開發(fā)的建筑不得跨車輛段的變形縫設(shè)置。隨車輛段建設(shè)的同時(shí)，在平臺上需同步預(yù)留柱子插筋。

上蓋物業(yè)開發(fā)如建設(shè)為小高層，則需要設(shè)置電梯，而電梯井及集水井深度較深，有可能較車輛段頂板還低，此時(shí)在車輛段設(shè)計(jì)中頂板需局部落低，預(yù)留出電梯井位置。

結(jié)合上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段，其物業(yè)開發(fā)的屋面才是防雷考慮的區(qū)域，車輛段實(shí)施過程中的平臺是個(gè)過渡層面。物業(yè)開發(fā)與車輛段的防雷接地需上、下統(tǒng)一考慮，車輛段做好接地及平臺上的臨時(shí)防雷措施，并預(yù)留與物業(yè)開發(fā)的接口。實(shí)際操作過程中，物業(yè)開發(fā)結(jié)構(gòu)柱與車輛段結(jié)構(gòu)柱內(nèi)部的鋼筋焊接聯(lián)通即可，但物業(yè)開發(fā)在其車輛段柱網(wǎng)插筋設(shè)計(jì)中容易遺漏這點(diǎn)。

高層建筑的超限分為高度超限和規(guī)則性超限。上蓋物業(yè)之所以超限，其主要原因有如下兩點(diǎn)：(1)上蓋物業(yè)大多為小開間軸線布置的住宅與辦公樓等，柱網(wǎng)及開間尺寸大部分為3.3～5.4 m×5.1～6 m, 而由于建筑功能的要求，蓋下一般設(shè)有停車場、列檢庫、運(yùn)用庫等，因此蓋下結(jié)構(gòu)均是柱網(wǎng)較大的廠房，柱網(wǎng)尺寸一般為7.2～8.4 m×12～18 m。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 由于上蓋物業(yè)與下層廠房的柱網(wǎng)不能對齊，上部樓層的豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，需要在結(jié)構(gòu)改變的位置布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件即轉(zhuǎn)換層來完成對上、下不同柱網(wǎng)，不同開間的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，并合理解決豎向結(jié)構(gòu)的突變性轉(zhuǎn)化使得豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)問題，同時(shí)由于蓋上結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件不能直接落地，因此蓋上與蓋下結(jié)構(gòu)存在剛度突變與層剛度偏小問題，這樣會直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在薄弱層，該處的地震作用效應(yīng)會非常大，如層間位移過大。(2)根據(jù)已建成上蓋物業(yè)的車輛段使用來看，伸縮縫處是建筑防水的最薄弱環(huán)節(jié)，而且由于建筑功能要求，這類建筑要求盡量少設(shè)縫，這樣必然會出現(xiàn)大底盤多塔樓問題，以及大底盤與上蓋結(jié)構(gòu)底層的形心存在較大偏心的問題，即塔樓偏置問題，塔樓偏置會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，影響結(jié)構(gòu)的安全以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用。

上蓋物業(yè)超限建筑的解決措施主要有：(1)結(jié)構(gòu)存在轉(zhuǎn)換層、豎向剛度突變、多塔、塔樓偏置等諸多復(fù)雜因素，作為超限高層結(jié)構(gòu)，應(yīng)增加抗震性能設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換部位與上蓋結(jié)構(gòu)底層的性能水準(zhǔn)應(yīng)從嚴(yán)控制，上蓋其它一般部位按常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(2)對于高度較大，在水平荷載作用下反應(yīng)較大的建筑，可在建筑物上安裝阻尼器來減小結(jié)構(gòu)在水平荷載下的反應(yīng)，常見的阻尼器類型有磁流變阻尼器、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、粘滯阻尼器等。

2 車輛段對上蓋物業(yè)的環(huán)境影響及控制

2.1 地鐵列車振動對上蓋物業(yè)的影響及控制

2.1.1地鐵引起建筑物振動的特點(diǎn)

由于列車對軌道產(chǎn)生沖擊作用，通過道床、框架柱及平臺這樣一個(gè)傳播途徑傳播至車輛段上方的上蓋物業(yè)，引起建筑物振動。該振動嚴(yán)重時(shí)會影響上蓋居民的工作和生活，給結(jié)構(gòu)中的居住者帶來不舒適感，導(dǎo)致居住者出現(xiàn)緊張甚至恐慌心理，降低工作環(huán)境質(zhì)量，影響工作效率，從而降低結(jié)構(gòu)的適用性能。

根據(jù)對北京四惠車輛段上蓋某辦公樓列車引起的振動實(shí)測結(jié)果[9](如圖3所示)分析，可以總結(jié)出列車引起的環(huán)境振動的特點(diǎn)有：(1)持續(xù)時(shí)間長，一輛列車通過時(shí)，引起建筑物振動的持續(xù)時(shí)間大約是10～15 s，振動作用的持續(xù)時(shí)間可達(dá)地鐵工作總時(shí)間的15%～20%，并且隨著列車運(yùn)行間隔的縮短，還有不斷增長的趨勢；(2)列車引起辦公樓一樓室內(nèi)地面振動的主要頻率集中在10～80 Hz，高頻分量較大，這是由于振動未經(jīng)過土層的過濾，高頻成分直接傳入上部結(jié)構(gòu)的緣故；(3)水平向振動明顯小于豎向振動，說明水平向振動衰減較快；(4)振動循環(huán)次數(shù)多，因?yàn)榈罔F一直在持續(xù)不斷地運(yùn)行，由此引起的振動次數(shù)也是很多的。

圖3 一樓X、Y、Z方向加速度時(shí)程曲線及其頻譜圖

對于地鐵沿線的建筑物來說，振動經(jīng)過土層的衰減，除去了高頻的成分，傳到建筑物內(nèi)的振動是以低頻成分為主。對于車輛段上方的建筑物，振動是直接沿著柱子傳上去的，所以建筑物內(nèi)的振動既包含了低頻成分也包含了高頻成分。如果建筑處在大平臺的正上方，列車啟動、停車和岔道處拐彎時(shí)會引起較大的振動，對建筑物的影響非常明顯。

2.1.2地鐵上蓋物業(yè)振動舒適度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

地鐵上蓋物業(yè)振動舒適度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外目前也陸續(xù)頒布實(shí)施了一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)。20世紀(jì)70年代初，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在綜合大量有關(guān)人體振動的研究工作的基礎(chǔ)上，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631。該標(biāo)準(zhǔn)得到了世界各國的重視，并被許多國家作為本國標(biāo)準(zhǔn)采納。ISO2631采用頻率計(jì)權(quán)均方根加速度來衡量振動舒適度，評價(jià)不同建筑物、不同時(shí)間、不同振動類型采用基本曲線乘以一定倍數(shù)以后得到不同振動持續(xù)時(shí)間的舒適度降低限值。此外還有ISO10137:2007, 它適用于評價(jià)建筑物以及在建筑物內(nèi)部的走道或連接建筑物的走道或在建筑物外部的走道的振動舒適度。英國也有相應(yīng)的規(guī)范，BS 6472全稱為《人體暴露于建筑物振動的評估指南》，適用于評價(jià)人體在建筑物內(nèi)的振動舒適度。

我國于2005年7月頒布了《住宅建筑室內(nèi)振動限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》，要求城市地鐵沿線建筑物室內(nèi)振動限值應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

2.1.3地鐵上蓋物業(yè)振動的控制措施

目前，解決該振動可以主要從三個(gè)方面入手，首先是振源的控制，如使用特性車輪或者消聲車輪、采用阻尼鋼軌和無縫焊接長鋼軌、車輛輕型化、采用適當(dāng)?shù)膹椥钥奂?；其次是傳播途徑的控制，如在鋼軌和軌枕之間加隔振材料(橡膠墊、D7-88軌道隔振器、浮置板隔振系統(tǒng))、設(shè)置隔振溝、增加隧道的埋深等；最后是受振體的控制，如基礎(chǔ)的隔振、規(guī)劃地面到隧道的水平距離，結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。Yasushi TAKEI[10]在建筑物中間某層樓板運(yùn)用橡膠材料，取得了不錯的減振效果。

上述一般減振措施都可以用于車輛段上方建筑物的減振，但是，因?yàn)檐囕v段上方建筑物的振動含有高頻成分，這在隔振時(shí)是應(yīng)該充分考慮的。所以對車輛段上方的建筑隔振經(jīng)常采用的兩種方法，一種是在柱子的周圍設(shè)置一圈隔振溝，其設(shè)置隔振的部位是在大平臺下部的柱底；另外一種方法是采用三維隔震橡膠支座，其設(shè)置的部位是在大平臺與上部建筑物之間(目前，北京八王墳上蓋物業(yè)就是采用此種措施)。該方法不僅提高了下部平臺結(jié)構(gòu)和上部住宅的抗震性能，而且保證了上部結(jié)構(gòu)的使用舒適度。已有的車輛段上蓋開發(fā)的減振降噪措施也值得我們借鑒，如香港地鐵采用了加厚上蓋板、設(shè)置了橡膠道床墊等；北京地鐵采用了道砟墊等；上海、杭州、福州等城市地鐵采用了迷宮式約束阻尼鋼軌等。對已開通的地鐵車輛段進(jìn)行測試，其結(jié)果表明，這些減振降噪措施效果還是比較明顯的。雖然國內(nèi)外已有很多與之相關(guān)的隔振措施，但是地鐵列車引起的振動問題仍然是令很多附近居民頭疼的問題，所以，對隔振措施的研究仍有待進(jìn)一步的加強(qiáng)和完善。

另外，除了列車運(yùn)行會引起上部建筑物的振動外，車輛段內(nèi)還有列檢庫和日修庫等，對列車進(jìn)行維修時(shí)，吊車荷載引起的振動也是不容忽視的，而吊車荷載引起的上部建筑物的振動國內(nèi)外鮮有人研究，這也是值得我們重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2.2 地鐵列車運(yùn)行引起的二次噪聲問題

2.2.1二次噪聲的傳播機(jī)理

地鐵列車振動是列車運(yùn)行時(shí)車輪與鋼軌相互撞擊產(chǎn)生的，其傳播途徑通過輪軌、大平臺向上部的建筑物傳遞，在傳播的過程中激起建筑物的基礎(chǔ)、墻體、梁柱、天花板、門窗、管道等的振動，引起建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)噪聲，屬于低頻固體聲。低頻噪聲具有更遠(yuǎn)的傳播距離，并會使人產(chǎn)生惡心、嘔吐等多種不適，對人們生活產(chǎn)生極為不利的影響。隨著人們生活水平的提高，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高，極有必要開展針對噪聲舒適度方面的研究。

2.2.2二次噪聲舒適度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

二次結(jié)構(gòu)噪聲與一般空氣聲特性不同，對人所產(chǎn)生的影響也不同。國際尚未頒布統(tǒng)一對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。美國公共運(yùn)輸協(xié)會在“軌道運(yùn)輸設(shè)計(jì)與指南”中、英國倫敦地鐵公司在“關(guān)于噪聲與振動備忘錄”中給出了有關(guān)建議標(biāo)準(zhǔn)，其評價(jià)量都采用最大振級L max[dB(A)]。我國于2009年3月頒布了《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》，要求城市軌道交通沿線建筑物室內(nèi)二次輻射噪聲限值應(yīng)該符合相關(guān)的規(guī)定。

2.2.3二次噪聲的控制措施

與一般的噪聲不同，建筑物的二次噪聲是由于振動引起的，所以降噪措施即為減振措施。對于上蓋物業(yè)的二次噪聲的控制一方面是降低鋼軌的振動，另一方面是從限制其傳遞考慮。但是國內(nèi)對地鐵引起的二次噪聲的研究還比較缺乏，對二次噪聲的預(yù)測和控制更是停留在基本的理論階段，所以，對二次噪聲的研究顯得尤為迫切。

基于上蓋物業(yè)的開發(fā)，其減振降噪是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程，涉及到多種振動和噪聲控制技術(shù)，目前國內(nèi)還處在研究探索、試驗(yàn)、及逐步完善階段。

2.3 車輛段對上蓋物業(yè)的其它環(huán)境影響問題

除了振動與二次噪聲之外，地鐵車輛段作為停放和管理地鐵車輛的場所，來往車輛的進(jìn)出不可避免的會對上部建筑物內(nèi)的居民產(chǎn)生一定的影響。車輛段對上蓋物業(yè)還有其它方面的影響，如噪聲、電磁輻射、廢氣及固體垃圾等，也是深受關(guān)注的問題。

2.3.1噪聲污染

對地鐵列車運(yùn)行產(chǎn)生的振動和噪聲，廣州地鐵正線整體道床在高速運(yùn)行時(shí)的源強(qiáng)振動測試結(jié)果約為87 dB，碎石道床較低, 一般為78～80 dB。上海地鐵1號線的測試為：10 m左右地下線路中心處最大振級在75～80 dB，2、3號線測試了高架線路噪聲, 當(dāng)列車以60～80 km /h速度行駛時(shí)，其噪聲連續(xù)等效聲級可達(dá)85 ～90 dB，超標(biāo)量為10～15 dB。地鐵列車低速( 15～25 km /h)通過時(shí)，上蓋平臺振級一般在80 dB 左右。噪聲特點(diǎn)是聲級高，作用時(shí)間長，且以中低頻為主。隨著建筑物距線路中心距離的增大，噪聲峰值有所衰減[4]。

對于噪聲問題，可以設(shè)置全天候道床吸音板、迷宮式約束阻尼鋼軌、聲屏障；水泵等設(shè)備選用低噪聲型；蓋下設(shè)備房采取吸聲處理措施；蓋下停車場設(shè)置消聲器等。經(jīng)采取以上措施后，能有效降低項(xiàng)目噪聲源強(qiáng)度，最大限度減輕對周圍聲環(huán)境的影響，從而保證上蓋物業(yè)的聲環(huán)境在國家標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

2.3.2電磁輻射

車輛段內(nèi)的變電所作為地鐵供電系統(tǒng)，其地鐵專用高壓系統(tǒng)、變電所的高壓系統(tǒng)及相關(guān)的設(shè)備等，由于電壓高、電流大，可持續(xù)向周圍空間輻射電磁能量，形成一定空間范圍內(nèi)的特定電磁輻射[6,7]。對于電磁輻射，需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對地鐵產(chǎn)生的電磁輻射進(jìn)行檢測，確保對上蓋居民的健康沒有影響。

目前，我國對工頻電場的磁場強(qiáng)度尚未發(fā)布有關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。HJ /T24 1998《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》提出了推薦性標(biāo)準(zhǔn)[6](見表1)。

表1 作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

2.3.3廢氣

車輛段對大氣的影響主要來源于采暖和生產(chǎn)鍋爐排放的廢氣，以及機(jī)動車輛在進(jìn)入和離開停車場時(shí)產(chǎn)生的尾氣等。關(guān)于廢氣的治理措施，可以采用燃?xì)饣螂姛釣槟茉矗瑒t不會對大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。而根據(jù)估算模式的計(jì)算結(jié)果，汽車尾氣對周圍環(huán)境空氣的影響較小，評價(jià)范圍內(nèi)的濃度能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。但從減少廢氣排放量的角度出發(fā)，應(yīng)加強(qiáng)停車場規(guī)范化管理，特別是交通管理，應(yīng)保持行車路線的通暢，合理設(shè)計(jì)行車路線和行車坡度，盡可能縮短車輛從出入口達(dá)到停車位的距離和行車時(shí)間，從而減少汽車尾氣的排放。另外，在夾層停車庫出入口和地面停車場地周圍應(yīng)加強(qiáng)綠化。通過這些有效措施的控制，廢氣的污染是不會對上蓋居民的正常生活產(chǎn)生影響的。

2.3.4固體垃圾

車輛段內(nèi)固體垃圾的產(chǎn)生將對上蓋居民也會產(chǎn)生一定的影響。所以，對于固體垃圾應(yīng)設(shè)置垃圾中轉(zhuǎn)站。建議在選址上要充分考慮到各垃圾中轉(zhuǎn)站與住宅樓之間的間距，保持垃圾站外的整潔、美觀，進(jìn)一步降低垃圾站產(chǎn)生的惡臭對小區(qū)空氣環(huán)境的影響。實(shí)驗(yàn)證明，只要采取相關(guān)的措施，車輛段內(nèi)的固體垃圾對環(huán)境的影響甚微。

3 結(jié) 語

地鐵車站地域高強(qiáng)度開發(fā)已經(jīng)成為世界上地鐵成功發(fā)展的一個(gè)共識，地鐵建設(shè)結(jié)合周邊區(qū)域進(jìn)行綜合開發(fā)，是地鐵與城市發(fā)展的必然，對地鐵及城市發(fā)展均有重大意義。地鐵車輛段與物業(yè)開發(fā)的互動性中所存在的一些技術(shù)問題，特別是振動和噪聲問題需要相關(guān)學(xué)者更多的研究和討論。為此，本文對地鐵車輛段上蓋開發(fā)的設(shè)計(jì)困難及解決方案，運(yùn)營中的環(huán)境影響及控制等問題進(jìn)行研究，可以為后續(xù)地鐵車輛段上蓋物業(yè)的設(shè)計(jì)及可持續(xù)發(fā)展提供一些參考。

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