5 號線--北京地鐵新的里程碑
--訪北京城建設計研究總院總工程師楊秀仁
編者按:北京地鐵五號線是北京市軌道交通線網中一條重要的南北干線,貫穿北京市南北。線路南起豐臺區的宋家莊站,北至昌平區的太平莊北站,沿線分別穿過豐臺區、崇文區、東城區、朝陽區和昌平區,先后經過蒲黃榆、崇文門、東單、東四、雍和宮及和平里等重要地區。本刊記者陳仁俊、苗國航就北京地鐵5 號的有關問題采訪了北京城建設計研究總院總工程師楊秀仁,他還就北京地鐵5 號線在本期雜志專門撰寫文章進行介紹。
問:北京地鐵5 號線是一項重要的奧運工程,這項工程采用了哪些工法施工? 有些什么特點?
楊:5 號線的投資是123 億,其中土建投資35 個億左右,拆遷占10 %～20 % ,拆遷費很高。
這條線最大的特點是暗挖工法使用得很多,有9 個車站采用了暗挖法,這個數量在全國也是首屈一指的,并且這些工法都有自己的特色,有創新。暗挖法施工在北京的軟土地層是有比較大難度的。之所以選擇這么多暗挖法,主要是因為地鐵五號線穿過了繁華市區,道路交通繁忙,建筑物多,拆遷量大。
5 號線采用了盾構法施工部分區間隧道,這在北京地鐵施工中還是第一次,我們選擇了北新橋至雍和宮區間作試驗段,來摸索北京地層條件下盾構施工技術。五號線采用的盾構隧道管片外徑為6m , 內徑是5. 4m ,管片厚度是300mm 。試驗段工程已經竣工,非常成功。準備下一步大量投入正常施工。盾構法機械化自動化程度高、施工速度快,但對施工人員的素質要求較高。試驗段用的盾構機是德國海瑞克的。北京的盾構市場很大,現在日本等國也已經進入了北京市場。
地鐵五號線也有一部分區間隧道采用了明挖法施工。在有條件的地段,應盡可能采用明挖法施工, 因為暗挖區間隧道(礦山法和盾構法) 每延長米的成本大約是6. 5～7 萬元左右,明挖的造價只有一半左右。
問:除了土建工程外,5 號線的設備系統有什么特點?
楊:5 號線建成后將是一條設備系統比較先進的軌道交通線。車輛用的是VVV F 車。這種車的動力性和節能性都比較好,維護量也少;采用了全功能的ATC 系統(Auto -train control) ,它包括了幾個方面,一是ATP -車輛自動防護系統,二是ATS -車輛自動控制系統,三是ATO -自動駕駛系統;此外,在通風和空調方面作了大的改進,進行了很多優化,把很多通風設備整合到風道里。這樣,減少了車站的規模,一般情況下,可以將地下車站的長度減小20 ～30 米。暗挖車站每延米的平均土建造價是60 萬元左右,如能減少幾十米的話,土建費用減少很多。而且,其它與規模有關的消耗,也會相應降下來。
問:5 號線在其他方面還有那些創新?
楊:大家都知道地鐵運營一般情況下都是虧損的,所以應該設法降低運營的成本。減少定員規模是行之有效的辦法。目前北京地鐵的定員基本每公里超過200 人,國外大概是40～50 人。因此,我們在5 號線設計過程中與業主和地鐵運營部門進行了充分的討論,進行了方案優化。部分設備用房(如變電所) 采用了無人值守方式,采用了自動售票系統, 采用了電梯無人值守等,減少了人員。地鐵5 號線的定員基本可以控制在90 人/ 公里左右。另外,在地鐵網絡資源的整合方面也作了一些工作。
由于5 號線是一條干線,與它交叉的線路比較多。因此在設計上把5 號線、10 號線、奧運支線、4 號線,這幾條線的指揮中心都放在一處,把上述線路的指揮控制中心整合在一起。首先是節省地皮,其次是減少建設和設備費用。單獨建設的話,每條線都需要一個大樓。
對車輛停放和檢修功能也做了整合。5 號線北端的是太平莊車輛段,設置了地鐵5 號線車輛的架修功能,同時也可以進行地鐵10 號線的車輛架修。宋家莊停車場考慮了地鐵5 號線、10 號線、11 號線甚至亦莊輕軌線的車輛停放功能。整合以后的綜合規模比分開小了,維修設備也可以共用。可以說,地鐵5 號線為路網中的其它線作了一些工作,預留了一些條件。
問:隨著時間的推移,北京地鐵建設的壓力是不是很大?
楊:北京在2008 年前的建設壓力是很大的。有關方面做了一個統計,到2006 年的時候,北京同時在建的地鐵車站將達到70 個,其中31 個車站是暗挖,對有經驗施工隊伍的需求是很大的。除了隊伍緊張以外,建設時間也是比較緊張的。
問:北京地鐵5 號線基礎施工中需要重點解決和處理的問題有哪些?
楊:主要是降水和暗挖施工的安全。
在北京地層條件下暗挖施工,必須進行施工降水,保證無水施工是肯定的。而五號線有其特殊的地方,地鐵5 號線是一條南北線。你們也知道,北京地下水的逕流方向,是從西北到東南。5 號線全線把地下水逕流線基本上割斷了,割斷可能會帶來一些地下水環境問題。5 號線目前埋深大概是這樣, 底板最深的埋深在24 米左右,最深的隧道是16 米。在5 號線經過的地層中,南邊的地質情況比較好,從磁器口往南都是比較好的,以粘土為主,下面有些沙和卵石。從崇文門到雍和宮這段相對比較復雜,這段中間有粉細砂層,粉細砂層降水是很困難的。另外,含水的粉細砂層在施工上的難度也是相當大的, 呈流體狀的,跟咱們喝的玉米粥似的,注漿注不進去,加固又加固不了,水又疏不干,易造成塌方,很難!
再說施工安全。地鐵5 號線大量采用了暗挖法施工,開挖斷面也很大,施工當中的支護轉換次數也很多,每一步都是有風險的,這對施工單位的要求和對施工管理的要求就很高了。但是,5 號線施工完成后,肯定會積累大量的施工經驗,鍛煉一批施工隊伍。
問: 我們5 號線的施工監測控制有哪些嚴格的舉措?
楊: 5 號線暗挖的車站應該是22～24 米寬,這么大寬度的隧道開挖很容易造成過量沉降。因此, 我們對全線都進行監測,要求很嚴,一個是施工單位要進行監測, 監理單位要查,另外,業主還委托了第三方監測,避免將來說不清楚。監理對施工是一個監督,第三方對監理、施工又是一個監督。5 號線對沉降的要求,沒有準確的數字,通
北京地鐵5 號線大羊坊站(輕軌) 設計方案
常情況下,區間隧道施工一般是按3cm 控制沉降。但對于車站應根據實際情況確定,沒有確定的要求, 因此暗挖車站的監測更應引起特別重視。
問:5 號線的建設對北京地鐵建設的影響是深遠的,那么5 號線在管理理念、設計理念、市場開發等方面有哪些突破? 與國外先進水平有哪些差距?
楊:北京地鐵包括5 號線宣傳以人為本的原則, 以人為本在各個方面都會有所體現,比如我們現在準備進行裝修方案征集,這里面有些東西就要體現。其他還有很多方面要體現。我們跟香港合作了做奧運支線的設計項目,他們的建筑師來了,我們就發現與我們平時的理念就不完全一樣。我們想的是結構,是整個車站的規模,是車站用房,是設備系統等等。他不,他所有的出發點都是從人開始,是考慮乘客怎么方便,乘客會怎么想。他這么去設計車站,他做的東西都是最方便的,但并不一定是最豪華的。確實國內的設計單位在這方面有些欠缺。
問:地下空間的綜合規劃與建設已逐步提到議事日程上來,地鐵5 號線的建設與地下空間的開發利用,有沒有通盤考慮?
楊:5 號線的換乘點對地下空間的開發利用都有所考慮。地鐵建設實際上是和地下空間開發是分不開的,所謂分不開,并不是全線都分不開。5 號線有很多車站,出口和通道是和地面建筑物以及他們的地下室相連接的。在5 號線沿線車站,有些可能會看不到獨立的出口和獨立的風道,這是一個設計上的變化。為了這個,我們也費了很大的勁,對已有的沿線建筑物盡量結合,沒建的我們給保留了條件, 將來可能會建在一起。在地下空間開發方面呢,主要是在東單站,我們作了一個地下空間綜合開發規劃方案,這個方案在東單路口就做了4 萬平方米的地下空間開發方案,跟東方廣場地下空間、東單體育場的地下空間都是可以溝通起來的。還考慮在北新橋做一個地下空間開發方案,北新橋規劃的是個城市廣場,在北新橋建200m ×200m 的廣場,現在沒有最終落實。可能時間配合不上,如果配合得上,東單站的地下空間開發的效益將來會非常好。當然,地鐵不可能掏很多錢做地下空間開發,主要是運營,然后把能做的做了,包括配合一些遠期線的預留。現在北土城路站是10 號線的轉乘點,5 號線和10 號線的兩個車站一塊建成,造價就能省一些,也避免重建、拆建,否則,將來建時又影響車站運營,又不能貼著建,換乘又不方便。
問:目前地鐵建設是巖土工程領域發展很快的一個重要的領域,我們今年10 月份要在北京開一個基礎工程交流大會,將交流這方面的情況,屆時,將請您直接與我們廣大讀者和工程技術管理人員談一談北京地鐵規劃建設項目方面的情況。
楊:北京地鐵的建設規模很大,我們北京城建設計研究總院一直致力于國內軌道交通的設計工作, 也非常注重新技術和新系統的開發。我們歡迎廣大業內同行在各種層面與我們加強溝通和交流,為地鐵建設發展做出應有的貢獻,也希望《巖土工程界》能做為一個橋梁加強同行業的交流與合作,祝你們的雜志越辦越好!
北京地鐵5 號線立水橋站(輕軌) 設計方案
