地铁上盖项目大平台雨水系统设计案例分析

沈小莉

科进柏诚工程技术（北京）有限公司上海分公司，上海 200052

随着城市用地紧张、近郊土地增值及轨交系统的可持续发展，我国（如上海地区）从节地、开发成本及地铁融资等角度出发，逐渐开始了车辆段上盖项目开发的尝试。文章将以上海某地铁上盖（车辆段）项目为例，对地铁上盖项目雨水系统设计的技术关键点进行分析，总结地铁车辆段上盖项目雨水设计过程中需要注意的一些环节和经验。

1 项目概况

该项目基地将于地面层先期建成面积约15.7万m2的轨道交通列车停车场、检修库、运用库等地铁车辆段功能建筑，并于地铁车辆段上部建9.0m高的大平台（后称“上盖大平台”），预留用于后期开发，项目全景图如图1所示。

图1 项目全景图

上盖建筑为大型商业综合体项目，包括商业、办公及住宅等功能业态。其中，商场及高层办公坐落于上盖大平台之上（结构板标高8.4m，有0.6m厚的覆土），略高于地铁，与地铁通过天桥衔接。未来将在该上盖大平台之大部分区域进一步修建15m高的平台，于该平台上开发住宅及多层办公，两不同标高平台之间的半开敞夹层作为车库及设备房使用。地面层、上盖大平台及15m平台关系图如图2所示。

图2 地面层、上盖大平台、15m平台关系图

2 两种雨水排放方式的应用分析

上盖大平台作为上盖建筑的地坪，需承载上盖建筑及场地的雨水排放，其排水相当于普通项目的小市政雨水管网。同时上盖大平台的雨水排放作为盖下车场的结构顶板，其排水也相当于盖下地铁停车场的屋面雨水排放。

基于上盖大平台的排水规模，上盖下建筑设置独立的雨水排放系统是不经济且不可行的。如该项目面积有约15万m2的上盖大平台，雨水量约4.8m3/s（相当于2～3路DN1000的雨水主干管的排水能力），9m平台无法承受相应雨水排水管系的荷载及空间占用。

为减小投资、节约空间、降低上盖雨水排放风险，上盖开发、盖下地铁停车场应统一进行上盖大平台的雨水系统设计，即上盖建筑的雨水应就近分散排至下方地铁停车场区域，由车场内的埋地雨水管网收集并排放。

此套大平台雨水排放系统既承担了平台建成未开发期前及开发期间的雨水排放，又承担了平台开发后上盖建筑屋面及场地雨水的排放，因此需考虑不同时期雨水排放的兼容性。

由于下方地铁停车场的限制（不允许在停车库、检修库内设置太多的排放立管；未来上盖建筑的兴建过程中，也不允许再进入该区域进行雨水管道改造），如何设计平台雨水排放系统是当前工程设计面临的难点。

3 虹吸雨水排放系统

虹吸式雨水系统是按虹吸满管流态设计的，可以显著减少雨水立管的数量、管径，排水效率高，较多应用于大型屋面。此排放方式对地铁停车场的影响最小，且在较多其他地铁上盖项目中已有应用，是一种首选的雨水排放方案。

但是，虹吸雨水系统设计计算精度较高，且系统管道中有明显负压。其设计计算时所界定的“排水区域”“作用雨水斗位置及数量”必须与实际情况相符合，否则不但不会形成虹吸流高效排水，反而会由于实际条件的改变（如部分雨水斗被取消或封堵），当系统压力不平衡时，造成管道负压过大而出现破损。

地铁上盖项目的平台雨水排放往往与车场同步设计及实施。上盖建筑的建筑形态及范围还有很大的不确定性，故虹吸雨水排放方式应用于地铁上盖项目时也存在较大的风险，主要为系统容纳雨水的余量小、排水灵活性差。

该项目住宅及多层办公区域的上盖大平台基于下述两点，考虑采用虹吸雨水系统。

（1）该区域的有利条件在于15m平台与上盖大平台之间设有夹层（用于车库及机电用房）,可以通过限制上盖机电用房的设置范围，开发时将虹吸雨水沟设置在车库区域，避免大平台虹吸雨水斗被覆盖，保证虹吸雨水管道系统的安全。

（2）虹吸雨水系统布置于上盖大平台及以下，上盖建筑屋面雨水及15m平台的场地雨水，需均匀分散排至大平台雨水沟内（控制雨水管径、数量及立管分布），模拟虹吸雨水系统的原设计流态，以减少对系统的负荷冲击，保证系统安全。

4 重力雨水排放系统

重力雨水排放系统的管道是按重力无压流进行设计的，当采用87型雨水斗时，因87型雨水斗有一定排气能力，管道系统可呈现为有压流流态，故系统有一定的冗余能力，可适应汇水面积的部分调整。若设计雨水系统时，适当增加雨水斗的数量，这样即使后期上盖建筑覆盖了部分雨水斗，仍能保证雨水系统的排放能力，故排水较为灵活。但是，重力雨水排放方式同样也有其缺点。重力排水系统的立管管径粗大、管道系统多，且雨悬吊管需设置坡度以保证雨水流速，因此当其应用于大面积的停车库、检修库时，数量较多粗大的雨水立管、占用车场净高的雨水悬吊管必然会影响车场的规划布局，且大量的雨水斗也会给车场带来较大的漏水隐患。

该项目商业及高层办公区域的上盖大平台基于下述几点，考虑采用重力雨水系统：

（1）该项目的商业及高层办公直接坐落于9m大平台上，且系统设计时开发商尚未确定，其商业建筑形态、位置及落地区域均存在可变性，上盖建筑覆盖雨水的数量不能确定，故需慎重采用虹吸雨水系统。

（2）此区域大平台因机电转换需求，大平台下方设置了一定数量机电管廊。雨水悬吊管布置于管廊内，后续上盖开发带来的雨水斗及雨水支管的改造不会对车场带来明显的不利影响。

（3）雨水立管均分布在平台外沿或消防车道旁，数量及管径不会对下方运用库带来明显的不利影响。

5 结论

上盖项目的开发投资较高，且有一定的风险性，故我国内地目前地铁车辆段项目较其他国家或地区少。受大平台的排水面积及下方地铁停车场或车站的限制，目前此类项目的上盖大平台雨水排水系统多采用虹吸雨水排放方式。文章通过分析具体案例，从上盖建筑开发的角度出发，得出了以下结论：（1）上盖大平台采用虹吸雨水排放方式，对于上盖建筑占地小或设有夹层的地铁上盖项目较为适用，但对于无夹层或建筑占地不确定的项目，仍有较大的缺陷。（2）当地铁上盖项目上盖建筑不确定且大平台下设有管廊时，上盖大平台可以结合板下管廊的布置，全部或局部采用重力雨水排放方式，为后续上盖开发提供灵活性及后期系统改造的可行性。当然，每个不同的项目均有其特殊性及共同性。根据上文所述项目雨水系统中的尝试经验，设计人员在进行此类项目的设计时，需因地制宜，吸取已有案例的经验教训，全面考虑建设前与建设后可能发生的问题并提出解决方案，进行充分的验证分析，为地铁上盖项目的顺利实施提供进一步的保障，也为后续我国城市与轨道交通的可持续性发展积累宝贵的经验。