5 號線--北京地鐵新的里程碑
--訪北京城建設(shè)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(wǎng)中一條重要的南北干線,貫穿北京市南北。線路南起豐臺區(qū)的宋家莊站,北至昌平區(qū)的太平莊北站,沿線分別穿過豐臺區(qū)、崇文區(qū)、東城區(qū)、朝陽區(qū)和昌平區(qū),先后經(jīng)過蒲黃榆、崇文門、東單、東四、雍和宮及和平里等重要地區(qū)。本刊記者陳仁俊、苗國航就北京地鐵5 號的有關(guān)問題采訪了北京城建設(shè)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(jìn)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(shù)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(chuàng)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(qū),道路交通繁忙,建筑物多,拆遷量大。
5 號線采用了盾構(gòu)法施工部分區(qū)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(qū)間作試驗段,來摸索北京地層條件下盾構(gòu)施工技術(shù)。五號線采用的盾構(gòu)隧道管片外徑為6m , 內(nèi)徑是5. 4m ,管片厚度是300mm 。試驗段工程已經(jīng)竣工,非常成功。準(zhǔn)備下一步大量投入正常施工。盾構(gòu)法機(jī)械化自動化程度高、施工速度快,但對施工人員的素質(zhì)要求較高。試驗段用的盾構(gòu)機(jī)是德國海瑞克的。北京的盾構(gòu)市場很大,現(xiàn)在日本等國也已經(jīng)進(jìn)入了北京市場。
地鐵五號線也有一部分區(qū)間隧道采用了明挖法施工。在有條件的地段,應(yīng)盡可能采用明挖法施工, 因為暗挖區(qū)間隧道(礦山法和盾構(gòu)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(shè)備系統(tǒng)有什么特點?
楊:5 號線建成后將是一條設(shè)備系統(tǒng)比較先進(jìn)的軌道交通線。車輛用的是VVV F 車。這種車的動力性和節(jié)能性都比較好,維護(hù)量也少;采用了全功能的ATC 系統(tǒng)(Auto -train control) ,它包括了幾個方面,一是ATP -車輛自動防護(hù)系統(tǒng),二是ATS -車輛自動控制系統(tǒng),三是ATO -自動駕駛系統(tǒng);此外,在通風(fēng)和空調(diào)方面作了大的改進(jìn),進(jìn)行了很多優(yōu)化,把很多通風(fēng)設(shè)備整合到風(fēng)道里。這樣,減少了車站的規(guī)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(guī)模有關(guān)的消耗,也會相應(yīng)降下來。
問:5 號線在其他方面還有那些創(chuàng)新?
楊:大家都知道地鐵運營一般情況下都是虧損的,所以應(yīng)該設(shè)法降低運營的成本。減少定員規(guī)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(shè)計過程中與業(yè)主和地鐵運營部門進(jìn)行了充分的討論,進(jìn)行了方案優(yōu)化。部分設(shè)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(tǒng), 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(wǎng)絡(luò)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(shè)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(jié)省地皮,其次是減少建設(shè)和設(shè)備費用。單獨建設(shè)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(shè)置了地鐵5 號線車輛的架修功能,同時也可以進(jìn)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(guī)模比分開小了,維修設(shè)備也可以共用?？梢哉f,地鐵5 號線為路網(wǎng)中的其它線作了一些工作,預(yù)留了一些條件。
問:隨著時間的推移,北京地鐵建設(shè)的壓力是不是很大?
楊:北京在2008 年前的建設(shè)壓力是很大的。有關(guān)方面做了一個統(tǒng)計,到2006 年的時候,北京同時在建的地鐵車站將達(dá)到70 個,其中31 個車站是暗挖,對有經(jīng)驗施工隊伍的需求是很大的。除了隊伍緊張以外,建設(shè)時間也是比較緊張的。
問:北京地鐵5 號線基礎(chǔ)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(jìn)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(huán)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(jīng)過的地層中,南邊的地質(zhì)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(fù)雜,這段中間有粉細(xì)砂層,粉細(xì)砂層降水是很困難的。另外,含水的粉細(xì)砂層在施工上的難度也是相當(dāng)大的, 呈流體狀的,跟咱們喝的玉米粥似的,注漿注不進(jìn)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(dāng)中的支護(hù)轉(zhuǎn)換次數(shù)也很多,每一步都是有風(fēng)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(jīng)驗,鍛煉一批施工隊伍。
　 問: 我們5 號線的施工監(jiān)測控制有哪些嚴(yán)格的舉措?
楊: 5 號線暗挖的車站應(yīng)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(jìn)行監(jiān)測,要求很嚴(yán),一個是施工單位要進(jìn)行監(jiān)測, 監(jiān)理單位要查,另外,業(yè)主還委托了第三方監(jiān)測,避免將來說不清楚。監(jiān)理對施工是一個監(jiān)督,第三方對監(jiān)理、施工又是一個監(jiān)督。5 號線對沉降的要求,沒有準(zhǔn)確的數(shù)字,通
北京地鐵5 號線大羊坊站(輕軌) 設(shè)計方案

常情況下,區(qū)間隧道施工一般是按3cm 控制沉降。但對于車站應(yīng)根據(jù)實際情況確定,沒有確定的要求, 因此暗挖車站的監(jiān)測更應(yīng)引起特別重視。
問:5 號線的建設(shè)對北京地鐵建設(shè)的影響是深遠(yuǎn)的,那么5 號線在管理理念、設(shè)計理念、市場開發(fā)等方面有哪些突破? 與國外先進(jìn)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(xiàn),比如我們現(xiàn)在準(zhǔn)備進(jìn)行裝修方案征集,這里面有些東西就要體現(xiàn)。其他還有很多方面要體現(xiàn)。我們跟香港合作了做奧運支線的設(shè)計項目,他們的建筑師來了,我們就發(fā)現(xiàn)與我們平時的理念就不完全一樣。我們想的是結(jié)構(gòu),是整個車站的規(guī)模,是車站用房,是設(shè)備系統(tǒng)等等。他不,他所有的出發(fā)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(shè)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(nèi)的設(shè)計單位在這方面有些欠缺。
問:地下空間的綜合規(guī)劃與建設(shè)已逐步提到議事日程上來,地鐵5 號線的建設(shè)與地下空間的開發(fā)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(fā)利用都有所考慮。地鐵建設(shè)實際上是和地下空間開發(fā)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(fēng)道,這是一個設(shè)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(jié)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(fā)方面呢,主要是在東單站,我們作了一個地下空間綜合開發(fā)規(guī)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(fā)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(fā)方案,北新橋規(guī)劃的是個城市廣場,在北新橋建200m ×200m 的廣場,現(xiàn)在沒有最終落實?？赡軙r間配合不上,如果配合得上,東單站的地下空間開發(fā)的效益將來會非常好。當(dāng)然,地鐵不可能掏很多錢做地下空間開發(fā),主要是運營,然后把能做的做了,包括配合一些遠(yuǎn)期線的預(yù)留。現(xiàn)在北土城路站是10 號線的轉(zhuǎn)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(shè)是巖土工程領(lǐng)域發(fā)展很快的一個重要的領(lǐng)域,我們今年10 月份要在北京開一個基礎(chǔ)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(shù)管理人員談一談北京地鐵規(guī)劃建設(shè)項目方面的情況。
楊:北京地鐵的建設(shè)規(guī)模很大,我們北京城建設(shè)計研究總院一直致力于國內(nèi)軌道交通的設(shè)計工作, 也非常注重新技術(shù)和新系統(tǒng)的開發(fā)。我們歡迎廣大業(yè)內(nèi)同行在各種層面與我們加強(qiáng)溝通和交流,為地鐵建設(shè)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),也希望《巖土工程界》能做為一個橋梁加強(qiáng)同行業(yè)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(shè)計方案