侯小祥

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

西安作為十三朝古都，國家級歷史文化名城，有著三千多年的建城史和一千多年的建都史，與雅典、羅馬、開羅被譽(yù)為世界四大著名古都，其歷史文物資源非常豐富[1]。西安市軌道交通線網(wǎng)不可避免地與大量重點(diǎn)文物產(chǎn)生碰撞，為了平衡地鐵工程建設(shè)與歷史文化傳承，地鐵工程建設(shè)中的文物保護(hù)成為一項(xiàng)典型的重要難題[2]。地鐵車輛段作為軌道交通建設(shè)中占地面積最大的設(shè)施，雖然大宗用地選址時(shí)建設(shè)方對整個(gè)線網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行了詳細(xì)的文物調(diào)研和普查，但仍可能穿越未探明的地下遺址區(qū)[3]。以西安地鐵6號線側(cè)坡車輛段為例，研究車輛段工程繞避地下遺址區(qū)的文物遺址保護(hù)設(shè)計(jì)方案[4]。

1 工程概況

西安市地鐵6號線工程為軌道交通線網(wǎng)中的骨干線，長約39.8 km，一期工程范圍為南客站至勞動南路站，于2016年3開工建設(shè)，2020年年底開通運(yùn)營一期工程。一期工程側(cè)坡車輛段位于6號線線路南端，接軌于國際醫(yī)學(xué)中心站?；匚挥谖魈芬詵|、瀾香山項(xiàng)目以西、規(guī)劃緯三十六路以北、緯三十二路以南。側(cè)坡車輛段項(xiàng)目完成選址后，該用地分批移交。根據(jù)文物保護(hù)的相關(guān)規(guī)定與要求開展考古工作，分批對建設(shè)用地進(jìn)行了考古勘探，先行移交的東側(cè)地塊經(jīng)考古勘探后未發(fā)現(xiàn)文物遺存先行開工建設(shè)，后期交付的車輛段出入段線U形槽、咽喉區(qū)及咽喉區(qū)南北側(cè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)古墓葬、古遺址等遺跡，遺址區(qū)域未施工并進(jìn)行了相應(yīng)的保護(hù)措施。經(jīng)專家對改遺址鑒定，認(rèn)定該遺址是一處客省莊時(shí)期的大型聚落地遺址，具有非常重要的考古、歷史、文化價(jià)值，應(yīng)予以保護(hù)。按文物保護(hù)要求，車輛段需調(diào)整原設(shè)計(jì)方案，滿足文物保護(hù)的要求。

2 遺址區(qū)對車輛段工程影響分析

側(cè)坡車輛段功能定位為定修段，原設(shè)計(jì)為全上蓋物業(yè)開發(fā)車輛段，出入段線、咽喉區(qū)、檢修庫區(qū)、運(yùn)用庫區(qū)等主要生產(chǎn)庫區(qū)均進(jìn)行上蓋[5]，上蓋平臺總建筑面積約16萬m2。車輛段北側(cè)為一條長度1 km的試車線，檢修庫、綜合樓、運(yùn)用庫等房屋整體布置在用地地塊東側(cè)，地塊西側(cè)中部為車輛段出入段線及咽喉區(qū)。項(xiàng)目進(jìn)展前期該地塊分批移交，經(jīng)文物勘探后的東側(cè)地勘先行移交，地塊內(nèi)運(yùn)用庫、檢修庫等大量工程全面施工；出入段線地下區(qū)間，敞口段U形槽均已完工。西側(cè)地塊交付較晚且在文物勘探及發(fā)掘過程中發(fā)現(xiàn)大面積遺址，遺址與車輛段關(guān)系示意詳見圖1(圖中陰影區(qū)域?yàn)檫z址區(qū))。

圖1 遺址與車輛段平面關(guān)系示意

由圖1可看出，已經(jīng)探明的文物遺址影響車輛段的主要設(shè)施有：出入段線及咽喉區(qū)股道、洗車庫、輪對受電弓動態(tài)檢測棚、工建料棚、試車線、上蓋物業(yè)開發(fā)柱網(wǎng)等，以及配套的綜合管溝、電纜溝、雨污水管道等工程。通過比對遺址范圍及車輛段設(shè)計(jì)方案，出入段線咽喉區(qū)域、試車線及工建料棚區(qū)域處于遺址范圍影響區(qū)內(nèi)，但工建料棚區(qū)域可在車輛段開通運(yùn)營后再實(shí)施，試車線在項(xiàng)目開通短期內(nèi)可在正線試車，因此咽喉區(qū)遺址對車輛段開通影響巨大。為盡快厘清影響車輛段開通運(yùn)營工程范圍內(nèi)的文物遺址情況，西安市文物保護(hù)考古研究院等單位，對車輛段工程開通影響范圍內(nèi)的咽喉區(qū)遺址發(fā)現(xiàn)先行進(jìn)行全面發(fā)掘清理，發(fā)掘區(qū)域共布10 m×10 m探方72個(gè)，發(fā)掘面積7 100 m2，咽喉區(qū)遺址考古發(fā)掘航拍圖及現(xiàn)場圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 咽喉區(qū)遺址考古發(fā)掘航拍圖

圖3 咽喉區(qū)遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場

根據(jù)考古工作成果所顯示的情況，考古遺跡處于車輛段建設(shè)范圍內(nèi)，車輛段咽喉區(qū)建設(shè)將對遺跡本體產(chǎn)生影響；另由于工程方案計(jì)劃實(shí)施整體上蓋，上蓋采取樁承臺基礎(chǔ)開挖建設(shè)，將破壞遺跡本體。同時(shí)，車輛段正在施工，位于段址西側(cè)的出入段線U形槽、段址東側(cè)的檢修庫運(yùn)用庫庫區(qū)及咽喉區(qū)局部主體結(jié)構(gòu)即將完成，車輛段股道布置在平面上已無移位可能，面臨涉及遺跡的問題，建設(shè)難度大，急需研究設(shè)計(jì)方案使車輛段本體工程通過遺址區(qū)，滿足保護(hù)遺址的要求且不改動已大量完工的咽喉區(qū)東西兩側(cè)工程。

3 遺址區(qū)車輛段工程方案設(shè)計(jì)

3.1 方案設(shè)計(jì)思路及遺址保護(hù)原則

西安的地下文物以墓葬和遺址為主，文物層基本在地下5 m以上，地上古建筑和不可移動文物，工程建設(shè)階段采用加大埋深，雙線避繞，鋪設(shè)減震彈簧等措施[6]。但車輛段均為地上工程，車輛段房屋地基處理，管線敷設(shè)，軌道地基等處理將無法避開淺層文物，對淺層文物層會造成破壞。對于遺址類文物保護(hù)的原則是保護(hù)遺址的完整性和真實(shí)性[7]，建設(shè)工程所及范圍不能對遺址造成破壞，且工程設(shè)計(jì)方案要進(jìn)行文物影響評估[8]。因此，要研究使車輛段工程既能避開地下淺層文物遺址，又可滿足車輛段使用功能，保證地鐵工程順利通車的設(shè)計(jì)方案。

車輛段運(yùn)用庫、檢修庫、咽喉區(qū)大部分均已大面積施工，出入段線地下區(qū)間、U形槽已基本施工完成，導(dǎo)致咽喉區(qū)股道平面位置已無法避開遺址區(qū)，位于遺址區(qū)的洗車庫、輪對受電弓動態(tài)檢測棚等單體房屋還具備調(diào)整空間避開遺址。咽喉區(qū)遺址范圍內(nèi)工程需從平面設(shè)計(jì)及豎向設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究[9]，遺址區(qū)工程避讓原則如表1所示。

表1 遺址區(qū)工程避讓原則

3.2 平面設(shè)計(jì)方案

咽喉區(qū)平面設(shè)計(jì)按不上蓋物業(yè)開發(fā)考慮，僅考慮運(yùn)用庫、檢修庫及咽喉區(qū)非遺址區(qū)上蓋，取消遺址區(qū)原設(shè)計(jì)的上蓋蓋板及對應(yīng)的樁基、承臺工程。

調(diào)整洗車設(shè)備布置方案，原設(shè)計(jì)方案為咽喉區(qū)八字式洗車，將洗車庫向西移動約150m至岔區(qū)外(經(jīng)文物勘探查明該區(qū)域?yàn)榉沁z址區(qū))，與出入段線并行布置，使洗車設(shè)備布置形式既可以實(shí)現(xiàn)“八字”往復(fù)洗車，也可實(shí)現(xiàn)車輛從運(yùn)用庫調(diào)車至洗車庫直接洗車的功能。與傳統(tǒng)“八字”洗車方式比較，該布置形式洗車牽出線變長，占地變大；車輛入段-洗車-進(jìn)庫作業(yè)模式洗車效率不變，運(yùn)用庫出庫-洗車-進(jìn)庫的調(diào)車洗車方式時(shí)出庫可直接洗車，洗車效率更高[10-11]。洗車設(shè)備布置形式對比示意如圖4所示。

圖4 洗車設(shè)備布置形式對比示意

側(cè)坡車輛段咽喉區(qū)入段線設(shè)置了輪對及受電弓動態(tài)檢測設(shè)備[12]，用于對車輛輪對進(jìn)行外形尺寸、踏面缺陷及軸溫的檢測[13]，同時(shí)完成對車頂受電弓工作狀況的圖像監(jiān)測[14]，設(shè)備采用非接觸式圖像測量、高精度位移測量等技術(shù)[15]。為排除陽光、雨、雪、霧、灰塵等外界環(huán)境對圖像測量精度的干擾，設(shè)備安裝在咽喉區(qū)入段線動態(tài)檢測棚內(nèi)。咽喉區(qū)發(fā)現(xiàn)遺址后已無設(shè)備安裝條件，段內(nèi)安裝只能將檢測設(shè)備設(shè)于段內(nèi)某條檢修線路上，但這種方式不能完全實(shí)現(xiàn)入段列車檢測，在使用功能上存在不足。為確保車輛運(yùn)行安全，將設(shè)備安裝調(diào)整至南客站—側(cè)坡站區(qū)間近南客站車站端安裝，雖然增大了設(shè)備檢查維護(hù)的工作量，但可滿足所有正線運(yùn)營車輛每次通過設(shè)備時(shí)均進(jìn)行檢測，較車輛段內(nèi)安裝提高了車輛檢測頻次[16]。

3.3 豎向設(shè)計(jì)方案

咽喉區(qū)遺址已發(fā)掘區(qū)域現(xiàn)場實(shí)測高程結(jié)果顯示，遺址層高程在422.015～422.717 m之間，原設(shè)計(jì)車輛段場坪內(nèi)為平坡，軌面高程為423.357 m，遺址最高點(diǎn)距軌面僅0.64 m，無地基換填空間，原方案通過將開挖文物層。因此需調(diào)整抬高遺址區(qū)軌面高程[17]，以保證遺址層與道砟層之間有足夠的路基換填厚度。東側(cè)運(yùn)用庫、檢修庫等設(shè)計(jì)高度無法調(diào)整，庫前至遺址區(qū)有約280 m的咽喉區(qū)可供拉坡；出入段線U形槽已施工完成，出入段線縱坡為34.8‰，敞口段U形槽長度約250 m，具備抬高條件。因此，考慮增大出入段線縱坡至遺址區(qū)，通過遺址區(qū)后向下拉坡接入運(yùn)用庫、檢修庫內(nèi)。經(jīng)研究，調(diào)整U形槽內(nèi)線路由原來34.8‰調(diào)整為38.5‰，咽喉區(qū)軌面高程抬高0.82 m。咽喉區(qū)原設(shè)計(jì)平坡，調(diào)整設(shè)計(jì)后咽喉區(qū)按最大坡度3.0‰拉坡[18]，至檢修庫、運(yùn)用庫庫前軌面高程降為原設(shè)計(jì)的423.357 m。拉坡后軌面高程424.175 m。遺址層最高點(diǎn)422.717 m處的路基面高程為423.296 m，若不破壞遺址層，路基換填高度為0.579 m。坡度調(diào)整對比示意詳見圖5。

圖5 坡度調(diào)整對比示意(單位：m)

出入段線坡度調(diào)整至38.5‰，雖然符合地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中最大坡度不大于40‰的要求，但該車輛段信號系統(tǒng)在出入段線靠近車輛段側(cè)設(shè)有信號轉(zhuǎn)換軌。列車從車輛段向正線行駛時(shí)，需在轉(zhuǎn)換軌上從車輛基地信號模式轉(zhuǎn)換為正線信號模式，再投入正線運(yùn)營。轉(zhuǎn)換軌信號系統(tǒng)需完成列車進(jìn)入正線、投入運(yùn)營前：定位、輪徑校準(zhǔn)、影子車篩選，進(jìn)入CBTC模式運(yùn)營[19]；列車退出正線運(yùn)營回段前：列車注銷、駕駛轉(zhuǎn)換駕駛模式。其中，輪徑校準(zhǔn)作業(yè)會受出入段線坡度影響，出入段線大坡道上雨雪天氣有可能造成車輪打滑，影響輪徑校準(zhǔn)的成功率和準(zhǔn)確度。車載信號系統(tǒng)測速、定位的準(zhǔn)確度與信號系統(tǒng)采用的輪徑準(zhǔn)確性密切相關(guān)。若轉(zhuǎn)換軌輪徑校準(zhǔn)失敗，并不影響車投入正線運(yùn)營，但列車只能在前方第一個(gè)車站站臺區(qū)進(jìn)行輪徑校準(zhǔn)，會影響在該站的停車精度。故在出入段線稍平緩線路上增設(shè)應(yīng)答器，完成輪徑校準(zhǔn)[20]。同時(shí)，在出入段線大坡道敞口段設(shè)置風(fēng)雨棚，避免雨雪天氣對車輛運(yùn)行產(chǎn)生影響。

遺址區(qū)軌面抬高后不開挖遺址路基換填高度僅0.58 m，需在咽喉區(qū)加強(qiáng)基床的隔水措施，鋪設(shè)高強(qiáng)土工格柵來滿足地基承載力要求[21]。路基處理措施，表層0.5 m填筑A組填料，為加強(qiáng)路基封閉、隔水，基床表層內(nèi)設(shè)0.2 m厚中粗砂內(nèi)夾鋪一層PVC毛細(xì)排水板作為隔斷層，底層0.08 m填筑5%水泥改良土，為了加強(qiáng)地基，在基床表層底部鋪設(shè)一層雙向經(jīng)編高強(qiáng)度土工格柵。

3.4 室外管線工程方案

側(cè)坡車輛段西側(cè)為市政道路西太路，車輛段給水、雨水、污水、廢水、消防等管網(wǎng)接駁均由西太路引入至段內(nèi)綜合樓、運(yùn)用庫及檢修庫，幾乎所有對外接駁管線都需穿過遺址區(qū)。常規(guī)設(shè)計(jì)方案管網(wǎng)均沿試車線南側(cè)道路鋪設(shè)，雨水管網(wǎng)埋設(shè)深度近6 m[22]，受遺址區(qū)影響已無實(shí)施條件。

設(shè)計(jì)調(diào)整雨污水排放方案，在遺址區(qū)東側(cè)、咽喉區(qū)南側(cè)空地設(shè)置雨水泵站、污水泵站，將段內(nèi)雨污水均收集匯入泵井，雨污水加壓沿咽喉區(qū)南側(cè)地面鋪設(shè)管道至西太路，可保證所有管道均不開挖原狀地面鋪設(shè)。地面管道敷設(shè)采用管堤[23]形式加覆土層保護(hù)管道，管堤沿車輛段南側(cè)圍墻內(nèi)布置，雖增加了圍墻內(nèi)用地面積，但管堤經(jīng)綠化后可作為段內(nèi)綠地，且管線施工過程簡單便捷。管線敷設(shè)方式斷面如圖6所示。

圖6 管線地面敷設(shè)方式斷面(單位：m)

4 結(jié)語

車輛段工程經(jīng)調(diào)整后遺址區(qū)取消上蓋物業(yè)開發(fā)，調(diào)整了洗車庫、輪對及受電弓動態(tài)檢測棚位置，土建工程不侵入遺址本體；在咽喉區(qū)股道平面布局無法調(diào)整的條件下，通過增大出入段線坡度及咽喉區(qū)拉坡使遺址區(qū)軌面高程抬高，路基開挖面不與遺跡本體接觸并留有一定的保護(hù)層；遺址區(qū)地下管線采用地面敷設(shè)加管堤保護(hù)的措施避免開挖；通過采取上述措施，在設(shè)計(jì)階段消除了文物影響中的破壞性因素，基本保護(hù)了考古遺跡核心格局與重要內(nèi)容，設(shè)計(jì)方案已通過了文物影響評估并實(shí)施。調(diào)整設(shè)計(jì)后車輛段洗車設(shè)備、動態(tài)檢測設(shè)備安裝位置調(diào)整，出入段線坡度增大、路基換填厚度變小等問題，采取工程措施后保證了車輛段的使用功能。該車輛段因文物遺址保護(hù)采取的調(diào)整方案可為其他類似工程提供參考。