1 概述
地鐵工程是一項極其龐大和復雜的系統性工程[1],涉及到制造技術、市政、民生、工民建、鐵路等方面,甚至還涉及海事、航空、軍事等領域,其實施難度大、工程投資大、工期長。而地鐵設計則是地鐵工程的核心和靈魂,在近三十個地鐵設計專業和系統中,有一個極其重要的問題需要解決,那就是怎么保證這項龐大、復雜的設計工作能夠有條不紊地順利進行,而且各專業、系統間紛繁復雜的接口不出現錯誤和矛盾。要想方設法協調不同專業間的方案,使總體方案最優,既能降低施工風險,也能節省工程投資、縮短工期,這就需要有一個能夠縱觀全局、運籌帷幄的專業去做統領性的工作,這就是地鐵設計中的總體專業,這個專業的負責人就是總體。
鑒于總體工作的重要性和復雜性,對總體的要求也自然不低,總體應該能夠有全局觀,對整個地鐵設計工程全面了解,全方位把握。總體除了對本專業十分精通外,還需要對車輛、限界、軌道、行車、供電、通信信號等系統有一定的掌握,懂得車站建筑結構、區間結構等,熟悉房屋拆遷、交通疏解、管線遷改,尤其是能夠組織協調不同專業對總體性方案進行優化。
而在眾多的地鐵設計專業中,最能勝任總體工作的只有線路專業,其原因主要在于線路專業幾乎與所有專業都有關,而各專業存在困難及各專業間存在矛盾需要解決時,也只有線路專業才能解決,另外,線路專業設計負責人通常是鐵道工程專業畢業,其所學的專業相對比較廣,比較符合要求。線路專業無論在地鐵設計中內部各專業間的協調,還是在對外與政府部門、業主、施工、監理的協調中,都是必不可少的專業,而且具有獨特的優勢。在最初的地鐵設計中,擔任總體的必須是線路專業,只是在地鐵建設高速發展時期,逐漸由線路以外的其他專業擔任總體,但是,實踐證明,其他專業擔任總體時,很多工作都是相對比較被動、吃力。
2 設計工作特點和內容
2.1 線路專業的工作特點
地下鐵道線路設計是個系統工程,涉及多個專業及系統,需要各專業及系統的互相配合,無論是在土建施工中還是在軌道鋪設、機電系統安裝階段,線路設計均有著重要的引領作用,且線路設計的特點是工作量大、難度大,是一項綜合性的工作,需要綜合考慮及協調土建、車輛、限界、軌道、供電、通信信號、給排水等[2],在地鐵設計中起到龍頭的作用,要求設計者有全面的知識、較強的協調能力。其主要特點如下:
2.1.1 線路專業的穩定和修改影響面非常廣
在地鐵設計中,總體專業的穩定至關重要,很多專業的設計都需要待線路基本確定之后才能開展設計,以避免不必要的重復工作,原則上,對線路的修改必須慎重。當然,由于線路設計受到的制約因素非常多,不同程度的修改是不可避免的,甚至在施工過程中也要不斷進行微調。
有些線路修改是比較大的,如廣州地鐵5號線,在線路基本穩定時,在公開征求意見時,有不少市民提出在動物園南門增設車站的要求,以滿足動物園旅客及周邊密集的辦公和住宅的乘客出行的要求,線路進行較大的改動,線路長度增加約800 m,且增加了一座車站,為此,絕大部分的設計均需重新進行。
有些修改卻只是微調,如廣州地鐵3號線支線的天河客運站的線路,在車站和區間已經施工的情況下,由于地鐵線網的調整,地鐵3號線的支線不再需要預留向東北方向延伸的條件,因此,此站的站后折返線由曲線修改成直線,由此影響到車站建筑、結構、通風等專業的設計。
2.1.2 線路設計是所有專業的基礎和前提,且貫穿地鐵建設的全過程
線路要給所有專業提供資料,以便各專業順利開展設計,線路每進行一次調整,各專業就要進行一次設計修改,由此可見,線路設計是所有專業的基礎和前提,地鐵除線路以外的專業主要包括:行車與運營組織、車輛、限界、軌道、路基、車站建筑、高架和地下結構、工程防水、通風空調與供暖、給水與排水、供電、通信、信號、自動售檢票系統、火災自動報警系統、綜合監控系統、環境與設備監控系統、乘客信息系統、門禁、運營控制中心、車輛基地、防災、環境保護。
在地鐵建設的全過程中,即前期研究、可行性研究、初步設計、施工圖設計、施工,上述的關系均存在且反復進行,也就是說,線路在不斷進行修改與完善,同時也在不斷提供給各專業進行設計與修改。例如,在廣州地鐵各條線路的每個階段的設計中,線路的設計通常都有好幾個版本。如廣州地鐵3號線的施工圖設計中,就有3個版本,每個版本修改后均需要發工作聯系單向各專業開放,并且需要詳細說明每個版本相對上一個版本的修改內容,以便線路專業本身有相應的記錄,更能方便各專業進行修改設計。
2.1.3 線路優化方案所產生的社會和經濟效益
地鐵設計中,車站建筑專業可以通過調整車站位置或者出入口、風亭位置,以更好吸引周邊乘客,或方便乘客乘坐地鐵,或減少房屋拆遷,取得較好的社會和經濟效益;結構專業可通過優化施工方案或者改善注漿、加固方法,以節省工程投資和降低施工風險;信號專業可通過采用先進技術和設備,提高列車高速效率和安全性能。總之,各專業與系統,均有不同的方法,要設法提高效率、確保施工安全、降低工程造價與施工風險。
例如,廣州地鐵5號線大坦沙至西村段線路,最初方案是過江后沿南岸路行走,在荔港南灣設了座車站,此方案與內環路高架橋并行,而且要下穿橋樁非常密集的西場立交,實施難度非常大,而且沒有在中山八路和西場設置車站,對中山八公交樞紐及周邊密集的居住客流、西場周邊大量的居民出行沒有照顧到。為此,進行了線路優化,線路第二次過珠江后,下穿廣三鐵路橋梁,在中山八公交站場設中山八站,之后下穿東風西路南側的房屋,并在東風西路設置西場站,比之前方案增加一座車站,方便周邊居民及乘客的出行,社會效益十分明顯,同時,大大降低了施工風險、工程投資,縮短了工期。
又如,廣州地鐵5號線廣州火車站至小北區間,有一段需要以盾構施工方法穿越灰巖溶洞發育區,隨著溶洞勘察精度的提高,線路縱斷面的優化工作也不斷推進,經過反復精心的細化和調整,使得線路穿越溶洞的施工風險一步步降低,并輔以洞內超前補勘、地面和洞內注漿相結合等措施,使得盾構施工得以順利開展,最終取得了成功。
再如,廣州地鐵5號線的動物園至楊箕區間,在穿越中山一路與梅東路T字形的內環路高架立交橋的橋樁時,最初的線路方案需要進行5根樁的樁基托換,費時費錢且風險高,后來經過多次線路平面微調和現場踏勘,減少了2根的樁基托換;而珠江新城至獵德區間,需要下穿花城廣場人行隧道較長的樁基,若按照一般的節能坡的縱斷面設計,則需要進行難度極大的密集的樁基托換,為此,經過多輪的縱斷面方案比選,最終確定采用非節能坡設計,同時有一個豎曲線半徑亦不得不采用了困難條件下的設計值,當然,仍滿足規范和行車等要求,經過優化,使得盾構隧道從樁基下方穿過,避免了托換。
2.1.4 所有重要的協調工作中,總體起主導作用
在地鐵設計和建設中,協調工作量非常大,類型也多種多樣,對這些協調工作中,絕大部分都需要線路專業參與,而比較重要的協調工作中,線路專業還起到主導作用,究其原因,一方面,線路走向、站位的選擇,會直接影響到規劃、客流吸引、房屋拆遷、管線遷改、換乘等重大問題,另一方面,很多專業的調整與優化,均建立在線路調整與優化的基礎上。
例如,在配合廣州南站高鐵樞紐的規劃協調中,具體需要幾條地鐵線路接入,這時線路專業就起到了非常關鍵的主導作用,從客流出行出發,到分配到地鐵所需要承擔的客流,再分析每條線路的客流強度,再從主要可能的各主要區域與南站的客流走廊進行分析,先大體得出至少需要3條地鐵線路接入,然后作出初步的線路方案,形成地鐵接駁高鐵樞紐的專題線路方案,在協調工作中起到了不可或缺的作用。
又如,在廣州地鐵2號線與3號線北延段的嘉禾站換乘方案協調中,由于還涉及2 號線在此站折返、站后需要接車輛段等復雜的情況,協調工作反復多次,持續幾個月的時間,在每次協調中,線路專業先在前次協調的基礎上進行了方案優化與調整,在協調會議中,又對各專業提出的方案進行綜合與判斷,最終確定了同站臺換乘的最便捷的方案。
再如,在協調確定廣州地鐵5、6號線在大坦沙站的聯絡線方案時,5號線為高架線,6號線為地下線,聯絡線需要由高架至地下,又要避開第三限界的房屋,避免拆遷,線路專業經過多方案比選,提出了由5號線區間的左右線間及早由高架向下以最大的坡度轉向地下,既避免了拆遷,又使高架橋的體量變小,減少了景觀、視野的不良沖擊。
2.2 設計內容
地鐵線路設計內容重要、豐富、廣泛、繁雜,與總體作用相關的主要內容有[3]:
(1)地鐵線路的線位選擇、走向確定;
(2)線路起終點的比選、確定;
(3)車站站位的比較與確定;
(4)車站施工方法的比較與確定;
(5)區間施工方法的比較與確定;
(6)車站、區間埋深的協調與確定;
(7)線路與沿線建(構)筑物關系的比較與確定;
(8)線路沿線管線遷改的總體方案;
(9)線路配線方案的比較與確定;
(10)跨越或穿越江、河、湖泊的方案比較與確定;
(11)本工程與既有、規劃地鐵線路換乘方案的確定;
(12)車輛段選址、出入段線方案確定;
(13)車站站名的確定;
(14)特殊地質路段(如硬巖、溶洞、斷裂帶、孤石等)線路及施工方案的確定。
3 線路設計的總體作用
3.1 對總體專業的要求
地鐵設計中,對總體專業的要求非常高,包括鐵路設計,通常只能由線路專業才能勝任,近年來,隨著地鐵建設的飛速發展,以及各專業對地鐵系統的充分理解與汲收,逐漸其他專業亦可以承擔總體的重任,如建筑、結構、通風等,地鐵設計中對總體要求總結如下:
(1)必須有全局觀,能夠把握大的方案,對重大的技術問題要進行準確判斷和作出正確選擇;
(2)知識面要廣,除精通本專業(或者系統外),需要對地鐵主導專業或系統(如建筑、結構、車輛、行車、限界、通風、通信信號、供電等)有所掌握,對其余專業或系統有較為充分的了解;
(3)對重大方案的把握能做到又快又準,對重大施工風險的敏銳性高、警覺性強;
(4)熟知各專業、系統的主流方案和先進技術,并具備較高的決策能力;
(5)具有相當高的協調能力,包括能自如地協調總體組內部、工點、業主、施工與監理單位、各政府主管部門等各方的各種技術、政策等主要問題;
(6)具備預知各種風險并提前做出針對性預案的能力,如土建施工的薄弱環節或路段,通信信號調試中可能存在的風險等;
(7)有較高的政策和上級指示領悟能力,能夠準確、快速把握新政策、新規劃以及上級意圖的準確落實。
3.2 總體作用
在地鐵設計和建設中,由于水文地質、周邊環境、施工等方面因素影響,往往會遇到比較大的困難、風險甚至事故,為盡量減少和降低工程風險,規避上述問題,需要尋求較佳的多專業配合的方案,在此過程中,總體應能做到提前預見并盡量避免或者在出現難以預估的實際事故時,得以最小的代價挽回最大的損失,而在此當中,線路專業將是各專業中的龍頭專業,基本是牽一發而動全身的作用,可以說,沒有線路專業的參與,將無從實現。
3.2.1 優化折返或出入段線方案,提高折返能力,滿足系統需求
地鐵線路的系統能力是地鐵設計建設的靈魂,全線的系統能力常常會被某個局部的能力所制約,如起、終點的折返能力,或者出入段線的能力等,因此,在設計中是總體專業重點關注的,而系統能力的提高或者改善往往會受到多專業、系統的限制,如線路、軌道、建筑、結構、信號等,而各專業、系統需密切配合,此時,總體專業在各專業及系統設計中的作用將充分得到體現。
例如,廣州地鐵2、3號線換乘的嘉禾望崗站,在設計中,該車站需要同時滿足以下多個功能:2號線在此站折返、兩條線路共用的嘉禾車輛段的出入段線在此站接軌、兩條線路在此站換乘。總體設定的目標主要包括:折返時間不大于90 s,出入段線需同時與2、3號線的正線接軌,兩條線路的換乘需實現最便捷的同站臺換乘。為此,總體組織線路、建筑、結構、軌道、車輛段、信號、交通疏解、管線遷改等專業多次進行方案研究與討論,而在此當中,線路專業一方面從本專業及相關專業的角度出發、研究,做出了約6個有相當價值的線路方案,供總體組討論,另外,廣泛收集和虛心聽取各專業、系統的意見、建議,不斷優化和改善方案。經過長時間的反復研討、修改和各層次各級的審查,最終確定在當時條件下比較理想的方案:換乘方案采用同層雙島布置,2號線線路在內側、3號線線路在外側,實現兩條線路4個主客流換乘方向的同站臺便捷換乘;2號線采用站后設置交叉渡線進行折返的方案,可實現90 s的折返能力;車輛段出入段線與2號線折返線的端部連接,同時通過渡線與3號線的正線連接接軌。
3.2.2 優化土建方案,改善換乘條件、降低工程風險
在地鐵設計和建設的總體工作中,有一項非常重要的工作是在特殊水文、地質、環境路段,需要縱觀全局對土建方案進行審視[4],是否有更優的方案,使施工風險最低、工程造價最小、施工工期最短。而要完成這項重要工作,自然是線路專業,因為線路專業可以從局部路段或者全線的范圍去通盤考慮,而且通過線路優化的土建方案,往往比建筑、結構專業的工點設計所優化的方案更具優勢,更具可實施性。
大坦沙島是廣州地區石灰巖溶洞發育的區域,地鐵5、6號線均途經此島,6號線以地下線路為主,由北向南貫穿該島,設置河沙和坦尾兩座車站,采用明挖法施工,區間則主要采用盾構法施工。為確保施工安全,尤其是盾構施工安全,總體多次組織線路、建筑、結構專業進行方案比較和優化,以線路專業為龍頭牽頭,并先通過加密鉆孔、超聲波檢測、物探等手段,盡量探清線路所經區域的溶洞的布置、大小、埋深、充填物質等詳細情況,然后著力進行多個線路平縱斷面方案比選,各專業配合。盡量從線路平面上避開溶洞,確實不能避開的,就調整縱斷面設計,避免盾構穿越大溶洞,經過以線路專業為主的多次方案比選與優化,確定推薦方案,并經過各層次的專題論證與審查,以及專家的專項審查,以確保最終采用的方案最優。
地鐵的換乘方案是地鐵設計中非常重要的一項工作,涉及百年大計,地鐵設計者應高度重視,尤其是起龍頭作用的線路專業。在進行8號線與廣佛線沙園換乘站的方案設計時,在總體專業的牽頭和組織下,線路專業繼續發揮著重要的作用,經多次現場踏勘、若干方案比選并結合兩條線路前后區間線路的具體條件,最終采用了地下三層同站臺換乘的便捷換乘方案,地下一層為站廳、地下二、三層為兩條線路的其中一個方向的線路的上行或下行線。又如,車陂南為4、5號線的換乘站,考慮到4號線的有效站臺較短、5號線有效站臺較長的特點,線路專業做了主要的幾種換乘方案,并與建筑、結構等專業多次會討后,采用了“T”字換乘的方案,兩線均采用島式站臺,便于客流的組織與疏散,兩站臺間增加了中間轉接層。
3.2.3 及時處理盾構施工偏差
在廣州地鐵各線路建設中,或多或少出現過盾構隧道施工偏差超過允許值的情況,究其原因,主要是由于以下情況造成:一是由于地質原因,廣州的地質為復合地層,巖面起伏不定,軟硬巖層分布不具規律,且可能存在互層,使得盾構隧道存在軟硬不均的情況,往往導致隧道施工掘進姿態難以控制的局面;二是人為因素,在盾構施工過程中,技術人員可能由于疏忽大意或者是對地質、盾構掘進參數判斷錯誤,導致盾構姿態失控,或者是出現偏差后急于糾偏,導致線路調整困難或者無法調整,這種情況占比較大;三是測量未及時跟上或者測量出現失誤所造成的,盾構機邊掘進,邊拼管片,此時,管片的平、縱、斷面測量要及時進行,否則盾構姿態偏差超標也無法及時發現,這種原因出現情況極少。不管哪種原因,最重要的是施工單位和監理單位要及時向業主和設計總體匯報,同時應立即停止盾構的施工,等總體組織線路及有關專業研究線路是否需要調整和怎樣調整后再行下一步的工序。
例如,廣州地鐵5號線坦尾至西場盾構區間,在施工過程中,由于盾構承包商在掘進過程中的測量誤差,導致盾構姿態出現較大的偏差,左偏92 mm,右偏308 mm,在該段已經施工才發現,所以只能由線路專業進行研究總體的解決方案,結構、限界、軌道、供電等專業配合,最終進行了線路平、縱斷面的微調。
3.2.4 正確決策施工后遺留問題,使隧道正常使用
地鐵結構在施工完成后,由于隧道圍壓力、襯砌自重及變形、盾構管片注漿盾構、橋梁自重等原因,或者由于特殊施工方法,如冷凍法工后被冷凍地層的解凍等,往往會給隧道、橋梁、管片等帶來較大的影響,甚至可能會影響正常的軌道鋪設、機電系統設備的安裝,出現這種情況時,通常由總體召集線路、結構、限界、軌道、供電等專業共同分析研究解決方案,當然,最理想的是能夠通過線路龍頭專業將線路平、縱斷面微調后進行各專業的施工,否則可能需要采取其他的補救措施,如適當鑿除橋面、軌道加強、接觸網作特殊處理、電纜支架寬度調整等。
例如,廣州地鐵4號線某高架區間,施工后由于橋墩的不均勻沉降,導致部分地段橋面較高,給板式軌道的施工帶來極大的困難,即CA砂漿的厚度過厚或者過薄。經過由線路專業為首的多專業的共同研究,線路縱斷面盡量調整,輔以適當補厚或鑿除橋面的措施得以解決。
又如,廣州地鐵3號線的某車站的站后折返線,采用冷凍法施工,施工后被冷凍的地層在解凍過程中,產生較大的沉降,超過允許值,可能導致接觸網的安裝困難。經多輪多專業會議及多方案研究,由于線路縱斷面不能作出調整,只能采取局部的軌道加強和接觸網支架作特殊處理的方案進行解決。
3.3 與政府職能部門的協調作用
在地鐵線路建設中,各階段均需與政府不同部門進行協調,以穩定線路站位方案,以及確定更為具體的車站建筑結構、區間工法等技術方案,或者確定車輛段、控制中心、主變電站等的選址,在進行協調之前,總體需要組織線路等有關專業研究方案,進行方案比選,確定推薦方案,并在業主內部進行多次審查,先在業主層面形成統一意見,再由業主牽頭以業主名義與政府部門進行協調。在很多協調工作中,尤其是土建方案協調中,線路專業是必不可少、且會起到主導作用的專業。
3.3.1 與規劃部門協調中的總體作用
與規劃部門協調的內容很多,而其中最重要的是全線的線路、站位的協調與穩定,因為此項沒有穩定下來,其他所有的專業、系統均不能開展工作,其次是車輛段、控制中心、主變電站等選址的規劃確定。而前者更能體現線路專業的總體作用,后者與線路走向、線路長度、車站數量有著密切的關系,也從某種意義上說明了線路的總體作用。
例如,廣州地鐵5號線,由于此線路是廣州市重要的東西向主干線,其線路走向、站位頗受廣大市民和各界的重視,在與規劃部門的協調過程中,線路專業做了很多的局部方案比選,并充分進行比較論證,而規劃部門十分重視,而且非常謹慎,也充分聽取廣大市民的意見。在線路、站位方案基本形成共識的同時,向社會征集意見,收到不少熱心、熱情市民的積極意見,其中,極具參考價值的主要有3條:西段線路,建議由南岸路改為經中山八公交樞紐,并增設西場站;中部線路,區莊至楊箕段,強烈要求途經動物園南門,并增設此站,以方便該區域龐大的居住、辦公客流出行;東段線路,即員村至大沙地段,建議線路路由從黃埔大道改為中山大道,理由是中山大道有極大的現狀客流需要5號線進行疏導。據此,業主組織總體組認真進行研究,并多次與規劃進行快速、高效的協調,最終決策:采納前兩條意見,后一條綜合考慮整個地鐵線網規劃的整體布局,維持原規劃路由。
又如,在確定2、3號線共用的嘉禾車輛段的選址時,線路專業也充分體現出總體的領頭作用,不斷地進行現場踏勘,做各種選址的線路及出入段線方案,反復地向業主匯報和推薦可行的方案,并由業主牽頭與規劃部門協調,而規劃部門則落實用地的性質、是否已經出讓、是否需要適當調整用地性質等,經過較長時間的反復協調才得以落實。
3.3.2 與地鐵建設主管部門協調中的總體作用
具體的建設方案,通常是從初步設計開始直到竣工驗收交付運營,最集中、最具規模的是初步設計審查,之后,是分散的局部的方案調整,或者是各工點的方案的協調與確定等。與地鐵建設主管部門的協調也不例外,線路方案的確定也是最為重要的,因為如果線路有變動,哪怕是局部的調整,也會涉及到較多專業的調整與修改,甚至要重新進行設計。
例如,地鐵5號線在確定坦尾至西村段具體的線路、過江施工工法、車站實施方案時,地鐵建設主管部門十分重視,指示地鐵公司做多方案比選,經反復協調,待推薦方案基本成熟時,組織各相關單位進行詳細的現場踏勘,再進行方案的優化。
3.3.3 與國土部門協調中的總體作用
與國土部門的協調也非常重要,因為涉及到用地的性質是否為可建設用地,或者是否可轉化為可建設用地,地塊是否已經出讓,尤其是車輛段、控制中心、主變電站、冷卻塔、出入口、風亭、高架線路的用地等。
例如,在確定廣州地鐵某車輛段的選址和具體方案時,多次與規劃、國土協調,詳細落實方案所含的用地性質、出讓情況等,過程中發現有部分為不可建設用地,后經多方協調落實,可以置換為可建設用地,解決了車輛段選址的重大難題。
3.3.4 與民政部門協調中的總體作用
與民政部門協調的主要內容是車站的站名,站名也是地鐵建設中非常重要的內容,因為站名一旦確定,運營后要作修改是非常困難的,而且要付出幾百萬甚至幾千萬的費用,其主要原因是信號為主的很多系統軟件,以及本線路及全線網的標識要同步修改更新。而車站站名的命名及確定,在廣州地鐵建設的一般流程是:線路專業先根據車站所在位置的地名、路名、標志性建筑或者公交站名稱等先初步確定站名,然后再報民政局的地名辦審批,在此過程中,地鐵辦通常會組織協調確定。
例如,廣州地鐵5號線在與地名辦協調確定站名中,有幾座車站名稱更正較為明顯:東風西路站改為西場站,花園酒店站改為淘金站,馬場站改為潭村站,魚珠站改為三溪站,茅崗站改為魚珠站等。
3.4 與業主、施工及監理單位等協調的作用
在對外協調工作中,線路同樣起到相當重要的、其他專業無法替代的總體性作用,這不僅僅局限于線路方案的協調本身,其他主要一些專業,尤其是建筑、結構、軌道、供電等專業與系統的對外協調,這些專業所需要協調方案是否可行或者是否最優,往往需要線路專業的確認。
3.4.1 與業主協調中的總體作用
與業主的協調內容廣泛,而且非常密切,其中線路方案、車站建筑、車站與區間工法、限界、軌道、供電、車輛段及出入段線等的協調,與線路專業直接相關,且線路專業的方案或意見將占主導作用。
例如,為盡快穩定廣州地鐵3號線廈滘車輛段出入段線方案,線路專業牽頭做了幾組可行方案,并詳細列出各方案的優缺點,給出相應的推薦意見,然后通過總體組內部審查后,由總體組聯系業主進行多次協調與審查,最終確定較優的實施方案。
3.4.2 與施工單位協調中的總體作用
與施工單位的協調主要分2種情況,一是施工單位提出施工方案、施工措施優化,需要設計總體審查確認,或者由于地質、周邊環境條件變化引起施工方案的變更,需要設計總體協調審查;二是由于在施工中出現較大的偏差,超過允許值,需要與設計總體協調解決,如前述的盾構施工偏差等。
例如,廣州地鐵3號線某車站的圍護結構和主體結構施工后,經測量確認,產生向線路中心線方向偏差而侵限,最大值達200 mm,于是向業主匯報,由業主組織施工、設計、監理等單位共同研究對策,首先需要線路專業做方案是否可以通過調整線路平面進行解決,在確定線路平面難以調整的情況下,再由限界、供電等相關專業研究相應的解決方法,最終通過局部調整電纜支架長度及調整側墻上相關的設施進行解決。
3.4.3 與監理協調中的總體作用
在地鐵建設中,設計直接與監理協調的情況極少,但偶爾也會發生,這主要是由于監理在方案審查中可能會產生不同的意見,需要與設計總體進行協調解決。
例如,廣州地鐵5號線滘口至坦尾區間的敷設方式為高架,與內環放射線高架橋并行跨越珠江,監理在審查線路方案時,認為地鐵的橋面應適當比內環的高,這樣才能降低汽車可能失控掉到地鐵線路上的風險,以及可以盡量避免汽車上的乘客由于種種原因拋物到地鐵線路上的情況發生,經過與總體組,具體與線路專業的協調,線路專業對縱斷面按照監理單位的意見作了適當的調整與優化。
3.5 不同設計階段的總體作用
地鐵建設基本程序可以分為:立項(工可)-設計階段(初步設計、施工圖設計)-招標-施工階段(土竣工驗收,之后就是交付運營。由此可見,在地鐵的建設過程中,設計工作貫穿其中,其階段分別為:工可、初步設計、施工圖設計(含招標設計)、施工配合,而線路專業在各個設計階段均能起到重要的總體性作用。
3.5.1 工可階段
在工可階段,主要是線路專業的工作,其所起的總體作用最為明顯,本階段需要重點解決的問題包括:系統制式的論證與選擇,穩定線路走向、車站的站位,線路起、終點的論證與確定,線路敷設方式的選擇,論證項目建設的必要性和迫切性,項目的總體規模控制,投資估算等。
例如,廣州地鐵4號線,在做工可報告時,遇到了較大的一些問題,由于當時線路所的區域的現狀客流非常少,不足以支撐項目建設,線路走向、車站位置的選擇也需要進行較多的深入研究,因為現狀大部分區域均為空地或者規劃的道路,線路起、終點的確定也存在較多的爭議。針對諸多重要問題,線路專業設計人員不畏艱難,積極主動與其他專業、業主、規劃等聯系,一方面收集沿線豐富的規劃資料,另一方面,做各種詳細的比較方案,及時主動向各級匯報,討論論證,經過較長時間的努力,一個一個問題逐個擊破與解決,最后終于順利完成工程許可報告并立項,為開展后續工作奠定了堅實的基礎。
3.5.2 初步設計階段
初步設計階段的主要任務是:確定具體的線路、站位,線路敷設方式及埋深,具體的車站建筑及施工方案,區間施工方法,各機電系統具體的方案,車輛段及出入段線的具體方案,控制中心、主變電站的具體設計方案,項目的工程投資(概算)。線路方案的確定尤其重要,如果此階段線路方案作了調整,哪怕是微小的調整,均會影響較多或者部分專業,需要重新設計或者調整,整個項目的概算也要重新做,如果調整與工可相比,超過政策的允許范圍的,工可還需要重新修編并重新報批,這就是線路專業作用的具體體現。
例如,廣州地鐵某線路,在初步設計預審完后,基于城市規劃與發展的調整變化,以及地鐵線網建設的需要,需要將線路的起點東延一站一區間,這一調整,不僅引起很多專業、系統的設計變化,工可也需重新修編后上報。
3.5.3 施工圖設計階段
施工圖階段的主要設計任務相對比較明確和簡單,就是各專業、系統根據初步設計確定的推薦方案進行詳細設計,使設計達到可以用來施工的程度即可。當然,各專業也會出現由于水文地質、沿線建(構)筑物及管線資料的進一步細化、機電系統輸入條件更加明確等具體條件的變化,也會對初步設計的方案有所微調,只要調整和變化在允許的范圍內,就可以不對初步設計產生影響,不需要重新進行修改初步設計。
例如,廣州地鐵3號線支線終點站天河客運站,由于在進行施工圖設計時,地鐵線網規劃是需要預留向東北方向的延伸條件,所以其站后折返線是采用了曲線設計。在馬上要開展折返線施工時,線網規劃卻做出了調整,3號線不需要延伸,而是由新規劃的號線取代其延伸的線位,因此,線路專業根據此輸入條件的變化及時作出了調整,即將站后折返線修改為直線,更利于列車的折返,線路微調后,有關的車站建筑、結構等專業也對施工圖作了調整。
3.5.4 施工配合階段
施工配合階段,各專業、系統的設計人員主要是配合施工單位解決在施工過程中出現的施工方案變更或者是施工中出現的問題。例如,前述的解決盾構施工中出現的偏差問題等。
4 結語
地鐵建設是一項極其復雜和艱巨的任務,涉及到城市的方方面面,而作為建設核心的設計總體,可以起到靈魂的作用,線路專業更是靈魂中的靈魂,時時處處都起到總體的作用。文章采用理論結合實際的方法,通過在地鐵總體設計工作中,以大量的實際工程事例加以佐證,說明線路設計工作的重要性、艱巨性和實用性。
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