摘 要：隨著城市人口的不斷增加，現(xiàn)有的交通方式并不能很好的滿足人們的要求，在這樣的背景下地鐵以其在運量、速度和運行方式等方面的優(yōu)勢而得到廣泛的重視。該文就地鐵工程的設(shè)計和經(jīng)濟效益進(jìn)行了分析，首先闡釋了地鐵工程的主要設(shè)計流程，包括初步設(shè)計、招標(biāo)設(shè)計以及施工圖設(shè)計階段。在此基礎(chǔ)上，從4個方面分析了地鐵工程的具體設(shè)計內(nèi)容，包括線路的設(shè)計、車站的設(shè)計、基坑的設(shè)計等，之后就施工的方法進(jìn)行了簡單的分析。文章的最后從節(jié)約車輛使用費、節(jié)約修建道路投資費用以及節(jié)約修建停車泊位的費用分析了地鐵工程的具體經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：地鐵工程 設(shè)計 經(jīng)濟效益

中圖分類號：TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-0-02

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市地鐵也得到了迅速發(fā)展。地鐵工程的設(shè)計貫穿于整個地鐵工程項目，其覆蓋項目的各個方面，可見地鐵工程設(shè)計的重要性。就地鐵工程設(shè)計的特點而言，其建設(shè)周期往往很長，并且投資很大，同時由于其沿線的方向上周邊環(huán)境都在不斷的變化，使得其規(guī)模要求也就不盡相同，設(shè)計中還必須關(guān)注施工技術(shù)是否具有很好的成熟性和可靠性等。正是由于地鐵工程設(shè)計的這些特點，使得在設(shè)計中往往會存在各種缺點或者問題，所以必須在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地改進(jìn)和完善相關(guān)技術(shù)設(shè)計，以便能夠讓設(shè)計更加的合理，提高地鐵的實際經(jīng)濟效益。

1 地鐵工程的主要設(shè)計流程

地鐵工程的主要設(shè)計流程[1]包括初步設(shè)計，其周期一般在9～10個月左右；招標(biāo)設(shè)計，其周期一般在2～3個月左右；施工圖設(shè)計，其設(shè)計周期一般在12～15個月左右。以下就其中的初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段進(jìn)行分析。

1.1 初步設(shè)計階段

由于地鐵工程屬于系統(tǒng)工程，所以在對其進(jìn)行設(shè)計的過程中，往往會涉及到很多相關(guān)的專業(yè)、部門等。而初步設(shè)計階段的主要目的就在于協(xié)調(diào)好各專業(yè)、部門，以便保證工程能夠順利的進(jìn)行。在該階段需要注意的是：一旦當(dāng)線路的走向確定后，則需要及時解決好該工程對地面交通影響的節(jié)點位置，以便保證城市交通的正常運行。在初步設(shè)計階段應(yīng)該注重以下幾個方面。

（1）當(dāng)確定好地鐵車站的具體平面位置以及其埋深深度時，則必須解決好對車站站位起控制作用的管線問題，可以進(jìn)行臨時或者永久的遷改處理。

（2）在設(shè)計時，其方案必須十分合理，需要考慮的方面有現(xiàn)有的道路交通情況、線路的周邊環(huán)境以及修建該工程必須滿足的實際要求等。

（3）應(yīng)該根據(jù)實際情況來選擇車站的具體施工方法，因為不同的方法需要的人力、財力、材料等都不同，同時由于該工程往往位于城市中，所以必須注重對周邊環(huán)境的影響問題。

（4）在該階段還需要利用相關(guān)經(jīng)驗或者計算結(jié)果等確定最終的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，同時還需要讓相關(guān)技術(shù)人員確定主體結(jié)構(gòu)的相關(guān)具體尺寸數(shù)據(jù)等，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行一定的計算，通過計算結(jié)果驗證方案的可行性。

1.2 施工圖設(shè)計階段

就該階段的設(shè)計而言，主要是設(shè)計地鐵的主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，在進(jìn)行設(shè)計時，需要注意以下一些問題。

（1）主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計階段：首先應(yīng)該根據(jù)具體的實際情況選擇最合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案；為了加快施工進(jìn)度，應(yīng)該合理的設(shè)計車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的尺寸；同時可以在車站設(shè)置一定的臨時鋪蓋系統(tǒng)等。

（2）主體結(jié)構(gòu)設(shè)計階段：該階段主要是就圍護(hù)結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯的連接形式進(jìn)行一定的計算，實際工程中一般有三種計算模式，如表1所示。

2 地鐵工程的具體設(shè)計內(nèi)容

2.1 地鐵線路的設(shè)計

在地鐵工程設(shè)計中線路設(shè)計往往具有如下一些特點：涉及面廣、復(fù)雜程度高且責(zé)任性大等，實踐證明，線路設(shè)計的好壞不僅僅關(guān)系著整個工程的設(shè)計質(zhì)量和造價，同時還決定著城市的發(fā)展。以下就線路設(shè)計中的一些內(nèi)容進(jìn)行分析。

2.1.1 前期需要的基礎(chǔ)資料

考慮到線路的走向以及其埋深深度會嚴(yán)重影響周邊的環(huán)境，所以在設(shè)計的前期必須整合各方面的、全面的、詳細(xì)的基礎(chǔ)資料，用于設(shè)計最為合理的線路方案。實際工程中需要整合資料大體上分為如下幾類：沿線及周邊的地形地貌圖和具體的地質(zhì)情況；管線方面的圖紙，包括地下管線圖、調(diào)查表以及管線圖和地形圖的組合圖等；沿線及周邊的具體建筑物基礎(chǔ)資料等。

2.1.2 需要設(shè)計的內(nèi)容

可以將線路設(shè)計大致的分類兩大部分，即對平面的設(shè)計以及縱斷面的設(shè)計。就平面設(shè)計而言，包含的內(nèi)容大致是：橫向最小凈距（沿線與周邊地下構(gòu)造物之間的最小橫向距離）、線間距、線路走向上彎道處的曲線半徑及緩和曲線半徑等。需要注意的是在確定上述數(shù)據(jù)的具體值時，需要結(jié)合各方面的資料進(jìn)行分析，以便設(shè)計出最好的線路。

在設(shè)計縱斷面時，需要注意的內(nèi)容如下所示：（1）結(jié)合周邊的地質(zhì)情況確定線路走向上的坡度值，對于最大坡度地段應(yīng)該重點分析；（2）確定縱坡坡形時，需要結(jié)合具體的施工方法，因為不同的施工方法對坡形的施工有一定的影響；（3）時刻關(guān)注線路走向上軌道結(jié)構(gòu)高度的變化情況等。其他方面的設(shè)計內(nèi)容包括：（1）對輔助線的設(shè)計；（2）如何更好地與周邊環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào)，保證對周邊環(huán)境的影響最?。唬?）線路確定之后，還應(yīng)該交由相關(guān)專家進(jìn)行線路調(diào)整，保證設(shè)計出來的線路是相對而言最佳的。

2.2 車站基坑工程的設(shè)計

在地鐵工程設(shè)計中，開挖地下空間最大的部分要屬地鐵車站了，在設(shè)計該部分時，其主要設(shè)計內(nèi)容包括：（1）確定車站基坑[2]的具體形狀尺寸；（2）根據(jù)線路的埋深和車站的容量等確定最終的車站面積；（3）應(yīng)該根據(jù)實際地質(zhì)情況確定最為合理的基坑圍護(hù)等。以下就基坑圍護(hù)設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的分析。

①當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差，且地面以下一定深度存在淤泥時。在實際工程中，往往不會使用鉆孔灌注樁，因為使用該類型的樁時其抗?jié)B性較差，且在防水方面不能保證。②當(dāng)施工環(huán)境比較復(fù)雜且地質(zhì)條件多變時，可以采用地下連續(xù)墻，因為其能夠很好的保證結(jié)構(gòu)的整體性，同時能夠保證抗?jié)B性。③在設(shè)計支撐體系時，如果條件許可可以利用鋼管支撐或者鋼筋混凝土進(jìn)行支撐。主要是因為利用鋼筋混凝土?xí)r可以在一定程度上保證結(jié)構(gòu)的整體性，而是用鋼管進(jìn)行支撐時，能夠施加一定的預(yù)加力，用于控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

2.3 地鐵車站設(shè)計

地鐵車站的主要作用在于相互轉(zhuǎn)換和運送客流，其往往作為列車到發(fā)和乘客集散的一個重要場所?，F(xiàn)階段，我國在設(shè)計車站時，通常會將其設(shè)置在客流量交大的地方，且會相隔1 km設(shè)計1個車站，用于結(jié)合地面客流。車站的特點有以下幾點：（1）功能方面具有很強的合適性；（2）車站必須要具有可識別性，便于人們能夠找到；（3）現(xiàn)在的人們都追求高質(zhì)量的生活，所以車站必須具備舒適性和安全性；（4）建立地鐵的主要目的在于方便人們的生活和加速城市的經(jīng)濟發(fā)展，所以車站必須具有一定的經(jīng)濟性。就車站的內(nèi)部布局而言，可以將其分類三大板塊，即設(shè)備管理用房區(qū)、公共區(qū)以及軌行區(qū)。合理的設(shè)計車站內(nèi)部布局，可以在很大程度上減少地鐵工程的投資費用。

2.4 車站的防水設(shè)計

地下工程最怕的就是滲水問題[3]，對于車站這樣巨大的空間，特別需要注重防水問題，在進(jìn)行防水設(shè)計時，一般應(yīng)該遵循如下的原則，即“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”。由于車站的類型、大小等存在不同，所以需要根據(jù)具體的防水要求來選擇合適的防水等級和設(shè)防構(gòu)造，對于不同的部位應(yīng)該選擇相適應(yīng)的的防水材料。就車站的主體結(jié)構(gòu)而言，實際工程中常常采用混凝土結(jié)構(gòu)自防水與卷材或涂膜等柔性材料作全外包防水相結(jié)合，并設(shè)置多道設(shè)防，用于保證結(jié)構(gòu)的防水質(zhì)量。

3 地鐵工程的常見施工方法

3.1 明挖法

該方法的原理是：首先將地面挖開至是設(shè)計標(biāo)高，在從基底進(jìn)行由下向上的順作施工，當(dāng)完成好隧道的主體結(jié)構(gòu)時，再進(jìn)行最后的回填作。就明挖法的具體施工程序而言，實際工程中將其分為4步，即：（1）進(jìn)行維護(hù)結(jié)構(gòu)的施工；（2）開挖內(nèi)部的土方；（3）進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的施工；（4）最后恢復(fù)好管線等。

3.2 蓋挖法

指的是首先將地面開挖至一定的深度，再將頂部進(jìn)行封閉，工程余下的部分，則在封閉的頂蓋下完成，實際工程中將該法分為兩類，即蓋挖順作法和蓋挖逆作法。當(dāng)需要將車站設(shè)置在主干道上，且不能中斷主干道的交通時，可以采用該種方法進(jìn)行作業(yè)。

3.3 暗挖法

指的是在不挖開地面的情況下，所有的工作都在地下進(jìn)行時，實際工程中常用的兩種暗挖法是淺埋暗挖法和盾構(gòu)法。前一種方法能夠很好的利用圍巖自身的承能力，支護(hù)手段常采用錨桿和噴射混凝土的方法；后者的主要優(yōu)點在于不會影響到地面的交通情況，同時能夠減少對周邊居民的影響。

3.4 沉管法

由于該方法對地基要求較低，所以在遇到軟土地基，或者河床或海岸較淺時，可以采用該方法進(jìn)行施工。該方法的主要施工工序是：（1）根據(jù)設(shè)計要求預(yù)制好需要的管節(jié)；（2）在現(xiàn)場進(jìn)行基槽開挖作業(yè)；（3）利用大型機械漿管段運送到施工現(xiàn)場；（4）進(jìn)行對接作業(yè)；（5）對內(nèi)部進(jìn)行一定的裝飾。

4 地鐵工程的經(jīng)濟效率分析

5.1 在節(jié)約車輛使用費方面的經(jīng)濟效益

如果要將地鐵客流分配給公交車以及出租車的話，則可以按照2.5∶1[4]的比例進(jìn)行分配，該比例值是由相關(guān)專家提出的，具有一定的可靠性。進(jìn)行分配之后，可以得到2013年公交車增加的年客流量為7856萬人次，而出租車增加的年客流量達(dá)3412萬人次。據(jù)不完全統(tǒng)計，廣州市2012年全年平均單位車輛日均客運量數(shù)據(jù)如表2所示。

可知節(jié)約的車輛使用費W：

上述數(shù)據(jù)，并不完全正確，因為市場價格都在不停的變化，但是可以通過這一結(jié)果看出，地鐵能夠在很大程度上節(jié)約車輛使用費。

4.2 節(jié)約修建道路的投資費用

由相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)階段廣州市的車輛平均道路面積為128 m2/輛，道路投資約為540元/m2。如果按增加1000輛車來進(jìn)行計算，可知廣州市需要在投資的道路費用為6912萬元。如果將車輛的使用年限設(shè)為10年，那每年需要增加的道路折舊費用約為691.2萬元。

4.3 節(jié)約修建停車泊位的費用

由相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，廣州市2012年年底的機動車平均泊位供給數(shù)為0.86個/輛。如果汽車數(shù)量只單單地增加1000輛，可知需要修建的泊車位860個，如果每個停車泊位按10萬元計，則一共需要投資的費用為8600萬元，考慮到土地的使用年限一般為50年，那2013年需要增加的泊車位折舊費用約為172萬元。需要注意的是，上述數(shù)據(jù)只是在增加1000輛汽車的基礎(chǔ)上得到的，而現(xiàn)實生活中增加的汽車輛遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這個數(shù)。

4.4 各種交通方式單位運輸量的對比

實際生活中，去某個地方可以選擇多種不同的方式，比如自行車、步行、汽車等，以下就多種交通方式單位運輸量的占地、能耗等測定值進(jìn)行比較，用于凸顯地鐵的實際積極效益，如表3所示。

地鐵不僅具有很好的經(jīng)濟效益，同時其也存在很好的社會效益，包括能夠增加不少的就業(yè)機會、減少城市空氣污染以及在一定程度上減少能源消耗和交通事故的發(fā)生等。值得注意的是，地鐵的存在能夠帶動其沿線周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，完善城市的現(xiàn)有交通結(jié)構(gòu)，最終促進(jìn)城市的整體經(jīng)濟發(fā)展。實際工程中，正確估算城市軌道交通的經(jīng)濟效益，是制定我國發(fā)展城市及城市交通運輸?shù)闹匾罁?jù)之一。

5 結(jié)語

隨著城市人口的不斷增長，現(xiàn)有的地面交通已經(jīng)不能很好的滿足人們的需求，在大城市修建地鐵是我國今后的發(fā)展趨勢之一。雖然城市軌道交通的建設(shè)費用十分巨大，但是其能夠在很大程度上促進(jìn)城市的整體經(jīng)濟增長。需要注意的是，地鐵工程設(shè)計貫穿于整個地鐵工程項目，其覆蓋項目的各個方面，現(xiàn)階段的地鐵技術(shù)并不能很好地滿足實際需要，所以必須在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)更好的地鐵技術(shù)，以便設(shè)計出更好的地鐵系統(tǒng)，提升地鐵的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1]侯建.對地鐵工程設(shè)計的探討[J].城市建設(shè)理論研究，2012（10）.

[2]柯書梅.地鐵車站基坑工程設(shè)計與施工[J].巖土工程界，2008（11）.

[3]張進(jìn)聯(lián)，李國強，楊玉嫻.城市地鐵車站防水設(shè)計與施工[J].施工技術(shù)，2007（36）：92—98.

[4]李志，李宗平.成都地鐵一期工程社會經(jīng)濟效益分析[J].鐵道運輸與經(jīng)濟，2006（2）.