借鑒馬德里發(fā)展模式加快莫斯科地鐵建設(shè)

1 馬德里地鐵建設(shè)概況

馬德里在1995年～2007年的12年間，共完成地鐵線路199 km，建成地鐵車站156座（表1）。

表1 1995年～2007年馬德里建成的地鐵

管理馬德里地鐵建設(shè)和運營的是Bustren PM公司，它的工作包括規(guī)劃、預(yù)設(shè)計、設(shè)計、招標、開標、施工、監(jiān)理、運營，還包括購置車輛、機電設(shè)備等。

2 馬德里地鐵建設(shè)的基本原則

（1）安全性。工人的勞動保護；環(huán)境的保護；運營安全。

（2）功能。新線的設(shè)計要使乘客在進、出地鐵或換乘車站時走行的距離最短；設(shè)置的方向指示牌必須易懂、醒目。

（3）工期?？s短工期意味著建設(shè)的地鐵早日投入運營，投資得到最有效的利用，因此，需要選擇合理可靠的施工方法和施工工藝。

（4）節(jié)省支出。根據(jù)基本原則和對施工進行有效管理，節(jié)省施工和運營的支出。

馬德里地鐵發(fā)展的規(guī)模是一種特殊的挑戰(zhàn)，同時也是使馬德里地鐵網(wǎng)實現(xiàn)現(xiàn)代化的適當機會，可以利用最合適的技術(shù)和系統(tǒng)。

3 馬德里地鐵發(fā)展的基本特點

3.1 區(qū)間隧道

200 km長的區(qū)間隧道大部分使用直徑為9.43 m的土壓平衡盾構(gòu)開挖完成。選擇雙線隧道方案不僅有歷史的淵源，而且也因為它確實有下列優(yōu)點。

（1）功能。在雙線隧道中有可能鋪設(shè)普通對角道岔的交叉渡線而不必增加額外支出。

（2）疏散。在雙線隧道中遇有特殊情況可使乘客更快地沿著線路走到出口，同時可使遇險車輛高效地撤出。

（3）結(jié)構(gòu)方面。由于可以1次開挖完成2條線路，從而可縮短工期，減少開挖隧道的技術(shù)工人。

（4）經(jīng)濟方面。降低工程成本，分析表明：與單線隧道相比，可節(jié)約投資12%。這一數(shù)值隨著隧道直徑的變化而變化。

3.2 地鐵車站

由于區(qū)間隧道為雙線隧道，因此，所有車站的站臺形式基本都采用側(cè)式站臺。車站施工采用蓋挖逆筑法。車站的外形取決于施工方法、列車長度、對未來客流的估計和換乘要素、土壤特性和結(jié)構(gòu)形狀。

馬德里地鐵基本上建在具有不同含水量的軟土、砂層和黏土中。車站的施工方法利用連續(xù)墻作為周邊支護，施工完成后連續(xù)墻成為車站結(jié)構(gòu)的受力墻體，頂板和中隔板作為車站結(jié)構(gòu)的組成部分，同時也是開挖車站土體時的橫向支撐，抑制墻體的內(nèi)力和變形（圖1）。車站底部中央呈半圓形，以便將盾構(gòu)拖拉過站，而不必將盾構(gòu)解體和重新拼裝（圖2）。

盾構(gòu)通過車站受中隔板高度的限制，它是在中隔板到底板之間挖土前灌注的，這樣可以不必為了灌注中隔板的混凝土特意搭設(shè)腳手架，底板的標高必須確保盾構(gòu)通過車站時順利推進。

圖1 馬德里地鐵車站施工的1個階段

圖2 馬德里區(qū)間隧道盾構(gòu)拖拉過站

列車的長度決定了車站的長度?？土髁繘Q定了車站站臺的寬度，站臺和換乘通道的最小寬度必須遵循不小于4～4.5 m的規(guī)定，此外，還要考慮設(shè)置步梯和自動扶梯必要的加寬，經(jīng)綜合考慮最后確定。

2行立柱（樁）連同基坑周圍連續(xù)墻墻體是把上部荷載傳給地基土壤的構(gòu)件。

3.3 技術(shù)設(shè)備

（1）最重要的系統(tǒng)和技術(shù)在馬德里地鐵中得到應(yīng)用。馬德里地鐵由懸掛的剛性接觸網(wǎng)供電。這是目前城市軌道交通上廣泛采用的一種供電系統(tǒng)。在鋁質(zhì)斷面的一定區(qū)域內(nèi)嵌入銅質(zhì)導(dǎo)線的這種接觸電纜，結(jié)構(gòu)的剛度大，通過電流的截面大。這種接觸網(wǎng)，可采用1 500 V及以上的工作電壓，維護成本低。

（2）先進的信號系統(tǒng)。用于馬德里地鐵網(wǎng)中的信號系統(tǒng)，包括基于微處理器技術(shù)的列車自動運行（ATO）系統(tǒng)和列車自動防護（ATP）系統(tǒng)。在客流量大的線路上安裝了基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)都是為了增加可靠性，縮短行車間隔時間。

（3）通信系統(tǒng)TETRA是一種數(shù)字無線電系統(tǒng)，它是列車-地面之間的主要通信網(wǎng)，也是線路上的安全通信網(wǎng)。在列車-地面通信網(wǎng)中還使用了窄頻帶通信（傳送警報、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等）。TETRA系統(tǒng)的信號可以傳遍馬德里整個地鐵網(wǎng)，包括區(qū)間隧道、地鐵車站、車庫和調(diào)度室。

（4）防火噴水設(shè)備。在極有可能發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域或操作間，如自動電梯的機房等，安裝水噴霧滅火系統(tǒng)。這個系統(tǒng)分成若干組，每組由充滿有壓水的鋼罐和帶有尖錐噴口的管子組成。

4 莫斯科地鐵的擴建

目前正在對莫斯科地鐵三環(huán)的3個區(qū)段（東段、西段和東北段）進行設(shè)計。在設(shè)計中以馬德里地鐵模式為主要參考，與莫斯科地鐵的具體情況相結(jié)合。目前莫斯科地鐵網(wǎng)線路總長300 km，地鐵車站185座，每天的客流量達900萬。不難看出，莫斯科地鐵基礎(chǔ)設(shè)施對城市交通具有多么重要的戰(zhàn)略意義。莫斯科地鐵是俄羅斯人民的驕傲，它恢宏的建筑藝術(shù)和工作效率深受人們稱贊，成為其他城市地鐵的榜樣。

在一個長久沿襲既有統(tǒng)一模式發(fā)展形成的地鐵網(wǎng)中引進新的結(jié)構(gòu)和技術(shù)方案是一項復(fù)雜的任務(wù)。要求新方案能適應(yīng)運營的需要，運送巨大的客流量，適應(yīng)含水豐富的土壤特點，并能滿足標準文件的要求等。這就要求對最初的規(guī)劃和設(shè)計方案進行深入細致的研究。

4.1 區(qū)間隧道

莫斯科地鐵的車輛尺寸與馬德里的車輛基本相同，兩城市差別在于：莫斯科采用8節(jié)編組，而馬德里采用6節(jié)編組；莫斯科采用下部受電，電壓為825 V，而馬德里采用上部受電，電壓為1 500 V?？紤]馬德里地鐵車輛尺寸，并考慮馬德里軌道中心線間距3 385 mm，道岔區(qū)的軌道中心線間距3 500 mm的條件，采用的雙線隧道盾構(gòu)直徑為9.43 m。

莫斯科地鐵為了遵守ГОСТ2391-80的限界，相應(yīng)的軌道中心線間距為3 400 mm或4 000 mm，因此，采用的盾構(gòu)直徑為10～10.5 m。這樣它有足夠的凈空采用必要的襯砌厚度，并滿足設(shè)備限界（信號箱、電力開關(guān)、電纜束等）和結(jié)構(gòu)限界的要求（圖3）。

圖3 莫斯科區(qū)間雙線隧道斷面 （單位：mm）

莫斯科地鐵采用下部受電有利于列車疏散，車站的接觸軌可以布置在車站的站臺下面。

莫斯科地鐵區(qū)間雙線隧道的襯砌環(huán)由6塊標準砌塊和1塊封頂塊組成。根據(jù)莫斯科的特殊性和最不利條件（即灌注混凝土后的最初對砌塊的操作）計算得到襯砌厚度為32 cm，最終確定為40 cm。

4.2 地鐵車站

在設(shè)計莫斯科地鐵車站時采用了與馬德里相同的理念：車站施工采用蓋挖逆筑法，采用具有承載能力的地下連續(xù)墻，盾構(gòu)拖拉過站。

莫斯科地鐵設(shè)計中有自己的特點：車站長度164 m，可采用8節(jié)車輛編組。在車站的每個端部設(shè)疏散出口。站臺的最小寬度為5 m，車站總寬度為39 m（這是為了在每個站臺上布置2組各3臺自動扶梯的需要）。車站平面與現(xiàn)有的莫斯科地鐵車站相比，顯得更為緊湊，具有最好的外形系數(shù)，使車站長度和周邊長度得以減?。▓D4）。

圖4 莫斯科地鐵典型的3層車站設(shè)計（側(cè)式站臺）

車站的縱斷面的平均深度為20 m（屬大深度車站)。車站由3個主要層面組成：站臺層、技術(shù)設(shè)備層（在這層布置技術(shù)設(shè)備用房的主要部分、重型自動扶梯的機器房等）和站廳層（設(shè)置售票室、檢票口等）。站廳入口由從車站端部伸出的2個部分組成。車站的入口有2道門，與站廳在同一層面，其標高在地面以下5 m。

從車站結(jié)構(gòu)方面來看，原則上與馬德里車站近似，承重的地下連續(xù)墻的厚度1.0～1.2 m，在周邊連續(xù)墻和樁-柱上面灌注頂板，站廳層和技術(shù)設(shè)備層這2層樓板既要承受垂直荷載，還要承受來自連續(xù)墻外面土體的水平荷載，底板中部呈半圓形，以便盾構(gòu)拖拉過站。這種形狀對于承受底部的水壓也是最合適的。

為了加固底部土壤進行旋噴注漿，輻射狀注漿可以抑制連續(xù)墻的受力變形，有利于底板承受水平荷載。

4.3 技術(shù)設(shè)備

在整個地鐵網(wǎng)中采用具有決定性作用的新設(shè)備，必須對其進行預(yù)先的研究、檢驗，并與舊設(shè)備進行對比性試驗。在很多情況下有必要對標準文件進行修改。莫斯科處于這種情況下，應(yīng)盡快完成前期工作（包括正在地鐵中進行的分析和試驗），為采用新技術(shù)創(chuàng)造條件，例如采用微處理器的信號系統(tǒng)和設(shè)置站臺門。

需要強調(diào)的是，在進行地鐵網(wǎng)擴建的這一時期，是推廣最現(xiàn)代的有效技術(shù)的最佳時機。

5 結(jié)束語

修建區(qū)間單洞雙線隧道與側(cè)式站臺地鐵車站相組合的模式并不新鮮，歐美許多城市地鐵很早就已采用，而且采用的范圍相當廣泛。可能是由于近年來大斷面雙線隧道盾構(gòu)的成功使用，以及施工采用連續(xù)墻圍護（以后作為車站的受力構(gòu)件）的車站蓋挖逆筑法的技術(shù)進步，使得這一模式更容易實現(xiàn)，因而受到地鐵工作者的青睞。

這一模式明顯的優(yōu)點是：雙線隧道盾構(gòu)開挖效率高，一次開挖完成雙線；盾構(gòu)直接拖拉過站，無需多次拆、裝；在隧道內(nèi)鋪設(shè)交叉渡線（方便列車調(diào)度，改變行車組織）而無需增加大量費用。就此一項，可以大大縮短工期，降低工程造價。另外，相對于島式站臺，側(cè)式站臺的客流流向單一，便于管理疏導(dǎo)；側(cè)式站臺如果需要延長，擴建施工并不困難。

莫斯科地鐵網(wǎng)是在長達80多年的時間跨度里沿襲既有的統(tǒng)一模式發(fā)展形成的，現(xiàn)在為了加快莫斯科地鐵建設(shè)，引進另一種新的模式和技術(shù)系統(tǒng)，任務(wù)具有一定的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性。但莫斯科地鐵工作者已下定決心，迎難而上。目前這項工作正在緊張有序地推進。

[1] Хесус Трабада. Расширение Московского Метро：Опыт Мадрида[J]. Метро и Тоннели，2014 (5)：4-8.

邵根大 編譯

責任編輯 冒一平

2015-07-27