5 号线--北京地铁新的里程碑
--访北京城建设计研究总院总工程师杨秀仁
编者按:北京地铁五号线是北京市轨道交通线网中一条重要的南北干线,贯穿北京市南北。线路南起丰台区的宋家庄站,北至昌平区的太平庄北站,沿线分别穿过丰台区、崇文区、东城区、朝阳区和昌平区,先后经过蒲黄榆、崇文门、东单、东四、雍和宫及和平里等重要地区。本刊记者陈仁俊、苗国航就北京地铁5 号的有关问题采访了北京城建设计研究总院总工程师杨秀仁,他还就北京地铁5 号线在本期杂志专门撰写文章进行介绍。
问:北京地铁5 号线是一项重要的奥运工程,这项工程采用了哪些工法施工? 有些什么特点?
杨:5 号线的投资是123 亿,其中土建投资35 个亿左右,拆迁占10 %～20 % ,拆迁费很高。
这条线最大的特点是暗挖工法使用得很多,有9 个车站采用了暗挖法,这个数量在全国也是首屈一指的,并且这些工法都有自己的特色,有创新。暗挖法施工在北京的软土地层是有比较大难度的。之所以选择这么多暗挖法,主要是因为地铁五号线穿过了繁华市区,道路交通繁忙,建筑物多,拆迁量大。
5 号线采用了盾构法施工部分区间隧道,这在北京地铁施工中还是第一次,我们选择了北新桥至雍和宫区间作试验段,来摸索北京地层条件下盾构施工技术。五号线采用的盾构隧道管片外径为6m , 内径是5. 4m ,管片厚度是300mm 。试验段工程已经竣工,非常成功。准备下一步大量投入正常施工。盾构法机械化自动化程度高、施工速度快,但对施工人员的素质要求较高。试验段用的盾构机是德国海瑞克的。北京的盾构市场很大,现在日本等国也已经进入了北京市场。
地铁五号线也有一部分区间隧道采用了明挖法施工。在有条件的地段,应尽可能采用明挖法施工, 因为暗挖区间隧道(矿山法和盾构法) 每延长米的成本大约是6. 5～7 万元左右,明挖的造价只有一半左右。
问:除了土建工程外,5 号线的设备系统有什么特点?
杨:5 号线建成后将是一条设备系统比较先进的轨道交通线。车辆用的是VVV F 车。这种车的动力性和节能性都比较好,维护量也少;采用了全功能的ATC 系统(Auto -train control) ,它包括了几个方面,一是ATP -车辆自动防护系统,二是ATS -车辆自动控制系统,三是ATO -自动驾驶系统;此外,在通风和空调方面作了大的改进,进行了很多优化,把很多通风设备整合到风道里。这样,减少了车站的规模,一般情况下,可以将地下车站的长度减小20 ～30 米。暗挖车站每延米的平均土建造价是60 万元左右,如能减少几十米的话,土建费用减少很多。而且,其它与规模有关的消耗,也会相应降下来。
问:5 号线在其他方面还有那些创新?
杨:大家都知道地铁运营一般情况下都是亏损的,所以应该设法降低运营的成本。减少定员规模是行之有效的办法。目前北京地铁的定员基本每公里超过200 人,国外大概是40～50 人。因此,我们在5 号线设计过程中与业主和地铁运营部门进行了充分的讨论,进行了方案优化。部分设备用房(如变电所) 采用了无人值守方式,采用了自动售票系统, 采用了电梯无人值守等,减少了人员。地铁5 号线的定员基本可以控制在90 人/ 公里左右。另外,在地铁网络资源的整合方面也作了一些工作。
由于5 号线是一条干线,与它交叉的线路比较多。因此在设计上把5 号线、10 号线、奥运支线、4 号线,这几条线的指挥中心都放在一处,把上述线路的指挥控制中心整合在一起。首先是节省地皮,其次是减少建设和设备费用。单独建设的话,每条线都需要一个大楼。
对车辆停放和检修功能也做了整合。5 号线北端的是太平庄车辆段,设置了地铁5 号线车辆的架修功能,同时也可以进行地铁10 号线的车辆架修。宋家庄停车场考虑了地铁5 号线、10 号线、11 号线甚至亦庄轻轨线的车辆停放功能。整合以后的综合规模比分开小了,维修设备也可以共用。可以说,地铁5 号线为路网中的其它线作了一些工作,预留了一些条件。
问:随着时间的推移,北京地铁建设的压力是不是很大?
杨:北京在2008 年前的建设压力是很大的。有关方面做了一个统计,到2006 年的时候,北京同时在建的地铁车站将达到70 个,其中31 个车站是暗挖,对有经验施工队伍的需求是很大的。除了队伍紧张以外,建设时间也是比较紧张的。
问:北京地铁5 号线基础施工中需要重点解决和处理的问题有哪些?
杨:主要是降水和暗挖施工的安全。
在北京地层条件下暗挖施工,必须进行施工降水,保证无水施工是肯定的。而五号线有其特殊的地方,地铁5 号线是一条南北线。你们也知道,北京地下水的迳流方向,是从西北到东南。5 号线全线把地下水迳流线基本上割断了,割断可能会带来一些地下水环境问题。5 号线目前埋深大概是这样, 底板最深的埋深在24 米左右,最深的隧道是16 米。在5 号线经过的地层中,南边的地质情况比较好,从磁器口往南都是比较好的,以粘土为主,下面有些沙和卵石。从崇文门到雍和宫这段相对比较复杂,这段中间有粉细砂层,粉细砂层降水是很困难的。另外,含水的粉细砂层在施工上的难度也是相当大的, 呈流体状的,跟咱们喝的玉米粥似的,注浆注不进去,加固又加固不了,水又疏不干,易造成塌方,很难!
再说施工安全。地铁5 号线大量采用了暗挖法施工,开挖断面也很大,施工当中的支护转换次数也很多,每一步都是有风险的,这对施工单位的要求和对施工管理的要求就很高了。但是,5 号线施工完成后,肯定会积累大量的施工经验,锻炼一批施工队伍。
问: 我们5 号线的施工监测控制有哪些严格的举措?
杨: 5 号线暗挖的车站应该是22～24 米宽,这么大宽度的隧道开挖很容易造成过量沉降。因此, 我们对全线都进行监测,要求很严,一个是施工单位要进行监测, 监理单位要查,另外,业主还委托了第三方监测,避免将来说不清楚。监理对施工是一个监督,第三方对监理、施工又是一个监督。5 号线对沉降的要求,没有准确的数字,通
北京地铁5 号线大羊坊站(轻轨) 设计方案
常情况下,区间隧道施工一般是按3cm 控制沉降。但对于车站应根据实际情况确定,没有确定的要求, 因此暗挖车站的监测更应引起特别重视。
问:5 号线的建设对北京地铁建设的影响是深远的,那么5 号线在管理理念、设计理念、市场开发等方面有哪些突破? 与国外先进水平有哪些差距?
杨:北京地铁包括5 号线宣传以人为本的原则, 以人为本在各个方面都会有所体现,比如我们现在准备进行装修方案征集,这里面有些东西就要体现。其他还有很多方面要体现。我们跟香港合作了做奥运支线的设计项目,他们的建筑师来了,我们就发现与我们平时的理念就不完全一样。我们想的是结构,是整个车站的规模,是车站用房,是设备系统等等。他不,他所有的出发点都是从人开始,是考虑乘客怎么方便,乘客会怎么想。他这么去设计车站,他做的东西都是最方便的,但并不一定是最豪华的。确实国内的设计单位在这方面有些欠缺。
问:地下空间的综合规划与建设已逐步提到议事日程上来,地铁5 号线的建设与地下空间的开发利用,有没有通盘考虑?
杨:5 号线的换乘点对地下空间的开发利用都有所考虑。地铁建设实际上是和地下空间开发是分不开的,所谓分不开,并不是全线都分不开。5 号线有很多车站,出口和通道是和地面建筑物以及他们的地下室相连接的。在5 号线沿线车站,有些可能会看不到独立的出口和独立的风道,这是一个设计上的变化。为了这个,我们也费了很大的劲,对已有的沿线建筑物尽量结合,没建的我们给保留了条件, 将来可能会建在一起。在地下空间开发方面呢,主要是在东单站,我们作了一个地下空间综合开发规划方案,这个方案在东单路口就做了4 万平方米的地下空间开发方案,跟东方广场地下空间、东单体育场的地下空间都是可以沟通起来的。还考虑在北新桥做一个地下空间开发方案,北新桥规划的是个城市广场,在北新桥建200m ×200m 的广场,现在没有最终落实。可能时间配合不上,如果配合得上,东单站的地下空间开发的效益将来会非常好。当然,地铁不可能掏很多钱做地下空间开发,主要是运营,然后把能做的做了,包括配合一些远期线的预留。现在北土城路站是10 号线的转乘点,5 号线和10 号线的两个车站一块建成,造价就能省一些,也避免重建、拆建,否则,将来建时又影响车站运营,又不能贴着建,换乘又不方便。
问:目前地铁建设是岩土工程领域发展很快的一个重要的领域,我们今年10 月份要在北京开一个基础工程交流大会,将交流这方面的情况,届时,将请您直接与我们广大读者和工程技术管理人员谈一谈北京地铁规划建设项目方面的情况。
杨:北京地铁的建设规模很大,我们北京城建设计研究总院一直致力于国内轨道交通的设计工作, 也非常注重新技术和新系统的开发。我们欢迎广大业内同行在各种层面与我们加强沟通和交流,为地铁建设发展做出应有的贡献,也希望《岩土工程界》能做为一个桥梁加强同行业的交流与合作,祝你们的杂志越办越好!
北京地铁5 号线立水桥站(轻轨) 设计方案
