城市轨道交通建设的理念和要点.

1中国工程院院士王梦恕2城市轨道交通应和周边土地开发紧密结合，实践证明：轨道交通（地铁）所到之处，交通缓解、楼宇兴旺、土地增值、人口增加，居住、产业、文化、社会等社区功能能迅速形成，对解决城市交通堵塞，改变城市布局，实现城市环境和交通综合治理，引导城市走可持续发展之路起到了很大作用。目前，有28个城市正在修建，正在规划的还有8个城市，有多条线路在深化设计。3一、城市轨道交通的特点是一个线型的、点点相连、涉及专业很多的复杂系统工程。轨道交通修建从规划、设计、施工、设备制造、安装到调试、运营是一个庞大、复杂、多专业、多门类的系统顺序整合的过程。所以一条20km左右长的地铁线路，一般建设周期为4~5年左右，不能太短，造价在5亿元/km左右。4二、各城市轨道交通审批条件应严格按六条进行。1、城市GDP要超过1000亿元/年；2、地方财政收入要达到100亿元/年；3、轨道交通网络规划要合理，车站出口间距要小于600米，在市区内地铁埋深由浅到深，分层建设；4、设备国产化率要大于70%，施工盾构必须购置国内产品；5、城市人口超过200万人；6、客流预测：地铁单向小时客流应大于3万人次/日；轻轨应大于1万人次/日。5三、轨道交通在目前建设中应重视的六个问题1、工期紧；规划、设计深度不够，尤其初步设计最低一般要在3个月左右拿出，造成没有优化设计方案；出入口、管线、周边环境因素协调困难，出现许多换乘站用长通道换乘，出入口太长。有些车站因一条管线不能拆迁而加大车站埋深，对施工、运营都不利,施工方法也经常不能稳定,造成反复。如：北京四号线动物园站、西四站、菜市口站等，由暗挖改为明挖或半明半暗法，给设计、施工带来被动。62、轨道交通要和城市规划的稳定性相一致。应统筹规划、分步实施，不允许城市规划的随意性。要以人为本、资源共享、绿色环保三个方面的理念进行规划、设计、建设、经营管理。职住分离、贪大求大的城市发展摊大饼模式、城市功能区公共资源分布不合理，已呈现出种种弊端，造成交通堵塞。利用地铁分散中心区域，科学部署各大功能区，当前非常必要。73、建设原则：安全、可靠、适用、经济、先进的次序进行建设。牵引类型经过论证仍以轮轨为主，对能耗大、不安全、不可靠、列车密度不能加大、车厢人数不能超载等缺点的低速磁悬浮、直线电机牵引应予否定。如：北京东直门到机场地铁，票价高（25元/每人）、列车间隔时间长，乘客很少。北京门头沟地铁要采用低速磁悬浮，市民反对呼声强烈。84、车站设计应考虑车站规模、标准、车站型式、换乘方式、运营模式等都要统筹考虑。应和汽车、火车等交通工具一起建立交通枢纽中心，合理衔接。可╁乘、┳乘、┕乘立体接驳或平面换乘。95、施工方法类型的选择：车站：有明挖法、盖挖逆筑法、盖挖半逆筑法、浅埋暗挖法（可分为中洞法、侧洞法、柱洞法）三种方法。区间：盾构法；盾构法又分为：土压平衡盾构法、插刀盾构法、等。浅埋暗挖法又可分为：正台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导洞法等。辅助工法：小导管注浆、深孔注浆、长管棚法等。“能明则明，能盾则盾”的提法是错误的。如武汉地铁施工对环境破坏很大，严重影响交通，群众反映强烈。10111213CRD法1415CD法16宜近不宜联暗挖车站结构1718双连拱隧道暗挖车站结构（不宜使用）19（1）合理选择节能的施工方法：北京十号线曾采用盾构法施工，每台盾构在施工时，每台功率均要大于2500kw，这样的用电量不能保证多台盾构推进，造成目前已拼装进洞的盾构，因无电已停留半年至3个月不等，而区间并不控制施工工期，完全可以采用降水，堵水相结合的浅埋暗挖法施工。这是很值得研究的。盾构在无水，砂卵石地层应采用无刀盘简易盾构，衬砌可采用压缩混凝土结构取代管片结构。类似北京地层降水对地面下沉很少的砂印石地层也可采用浅埋暗挖法，少采用盾构法，若采用盾构也应采用不设刀盘的敞开式盾构，这种盾构造价低，很简单适用，完全可以国产化，尤其对卵石很多的成都地铁非常适用也很安全，沈阳地铁在许多区段也很适用，在地铁施工中，根据水文地质条件应进行认真地施工方案比选，能不用盾构的尽量不用或少用，这是多年实践的教训和经验。地铁区间的施工方法一般有三种：明挖法、浅埋暗挖法、盾构法。在地面条件允许的情况下采用明挖法，但所带来的社会环境影响是很大的，仅在无人、无交通、管线较少之地可以应用。浅埋暗挖法是一种适合不同断面，灵活多变的施工方法，在我国的北部、无水或少水地区应用很多，在南方只要做好超前注浆也是优化考虑的方法，造价偏低。盾构法具有在较软弱、富含水流砂之地、断面不变的区间应用，由于设备一次投入费达6000万元左右，所以在选用时要考虑盾构区间的长度不易太少，否则机时比不合理，管片使用寿命达不到百年，该方法施工速度快，是今后应推广的施工方法，但必须进行盾构本土化的工作，灵活性上不如浅埋暗挖法，两者造价基本持平，但略高于浅埋暗挖法。（2）明挖法围护结构的施工方法围护结构多属临时支护，也可和永久结构共同使用，所以其设计寿命也是按百年考虑，按造价优选的次序应是土钉墙加喷锚支护法、间距挖孔桩+喷锚网法、连续挖孔桩法、连续钻孔桩法、连续咬合桩法、SMW法、连续墙法等七种主要型式的围护结构。应根据不同地层条件、工程要求，可按以上次序进行优选。连续墙是最贵的施工方法，围护结构的开挖方法与支护方式关系重大，支护型式多为预应力锚索支护（有临时和可拆式锚索）、钢横撑支护、钢筋混凝土横撑支护等三种型式，从造价与性能比考虑预应力锚索应优先。（3）从辅助工法上如何降低造价、关系很大地下工程首先遏制的难题是水的处理，有降水和堵水两大类，当地层为砂砾石层时，如北京、成都，可以考虑在施工中采用以降水为主、堵水为辅的方案，这样可降低工程造价，地表也不会因降水而产生大的沉陷，但对软塑、含水、流砂之地层降水会带来大的沉降，为此可采用以堵为主、排降为辅的方案。这样造价要高于前者。在堵的方面明挖法时选择的次序应为垂直单液注浆、垂直双液注浆、垂直粉喷桩、垂直搅拌桩、单管高压旋喷桩等五种方式。暗挖法有小导管TSS周边注浆法、水平搅拌、全断面浅孔（6-8m）周边注浆法、全面断深孔（18-20m）围幕注浆法等四种方式。长管棚法在洞口附近应用，但在洞内不宜应用，因对地层扰动很大，在跨越铁路、公路、重要建筑时可以考虑用非开挖设备进行边钻边跟管法施工。386、如何降低地铁造价。⑴减少车站规模：减少车站建筑管理用房，目前平均12000平方米/站；其中车站8000平方米，辅助通道4000平方米，比例高；协调好车站出入口的关系和管线的关系，减少拆迁，减少出入口长度；⑵减少车辆编组长度，缩短车站长度，提高行车密度；⑶双层车站改为单层车站；⑷降低装修标准；⑸坚持资源共享。如车辆段、变电站等可几条线共享；⑹提高设备国产化率：对车辆、信号系统、盾构机械等应采用国产化；四、正确处理好土建和设备建设费比例关系在土建和设备的费用比上，根据国际惯例一般为土建费比设备费为6：4的比例比较合理。土建工程是百年大计，尤其地下工程是不可逆工程，修好后再进行改造成本很高，而且使用寿命要100年，这样土建工程的真正寿命是200～300年，这样才能满足安全、可靠使用100年。所以，优质建成地铁土建工程非常重要，而设备的使用寿命一般5～10年就要更新换代，车辆寿命可能长些，也超不过20年，因此，正确处理好土建和设备费用的比例关系非常重要。目前公路隧道在通风、照明、防灾、监控四个方面已减到土建比设备为9：1，运营的电量已大幅度下降这是符合节能要求的。目前地铁的机车牵引用电仅占总用电量的30%，而70%的电耗应予减少，确保地铁的节电，运营费降低。五、减少运营费用的意见1、取消屏蔽门及空调装置在地下5m深处，常年保持温度为15℃左右的地下“能量”被人们忽视，应提取地下能量为地面建筑提供暖气和冷气。如：中关村软件园已于2004年冬天利用地下能量供暖，同一套设备只需转换一下阀门，2005年6月又开始利用地下能量给软件园送去冷风。地铁在地下15m—20m的有水地层中，应处于常温带（15℃左右），车站不需要设置空调，车厢内因人多应设置通风系统，将车厢内外空气流通就可。北京地铁在60年代修建的思路是利用列车活塞风对车站污浊空气换风的同时，也起到了降温，每小时确保换气5次以上，有利于环境卫生，污浊空气从区间竖井抽风机抽出，区间竖井是抽风和列车通过时形成真空而自然吸地面新风进入隧道，应该讲运行几十年非常成功，省掉大量的通风费和空调费，而当前车站采用屏蔽门的做法是非常不妥的方法，费电也不利于卫生条件，换气量达不到5—6次/时的要求。2、管理控制系统应大量简化目前地铁的控制系统有20多种，比高速铁路控制系统多1倍以上，简单问题复杂化造成各种接口100多种，调试困难，时间长，运营事故多，建议简化。六、在设计和施工中应特别重视安全、风险的分析，确保不出事故。如2004年4月20日，新加坡地铁工程发生坍塌事故。起因是日本西松建筑公司承建的新加坡环线一期工程中一段明挖基坑的临时围护结构倒塌。倒塌范围长100m，宽150m，深约30m，基坑围护结构倒塌导致煤气管道破裂，地下电缆损坏。还造成1死，3伤，3人失踪的惨剧。煤气管道破裂，煤气外泄造成煤气爆炸，大面积停电。围护结构倒塌的原因，经初步分析是由于地压过大，支撑系统损坏造成的。新加坡地铁环线一期工程，从2002年开始动工，原计划在2010年完工，总长33km，造价67亿新元。本段工程由日本建筑公司承包，工程已接近完工。这次事故估计至少要多花5000万新元才能修复。工期要延长1年，比新建一条隧道还要困难。由于此次事故，新加坡地铁环线工程将被迫延期，受影响的尼浩大道也将封闭，直至修复为止。国内某地铁明挖法施工坍塌现场又如2003年上海地铁4#线联络通道由于采用冻结法造成至今都难以恢复的惨痛教训，但教训增长了认识和能力，目前通过理论分析和工程实践，采用先注浆后冻结的以注浆为主，冻结为辅的施工方法，可大大提高修建速度，节约成本，确保安全，真正做到不破坏地层，不会产生重大不良事故发生，在南京玄武湖附近地铁联络通道试验成功。总之，地铁施工中还有衬砌支护结构型的优化、支护参数的优化、监控量测的反馈、各种材料的优化等一系列信息配合施工的几个方面的研究工作还需要细化，由于篇幅所限，不宜细述。55