文/郝志宏，北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司

近20年，我國軌道交通一直保持了高強(qiáng)度建設(shè)水平。但隨著建設(shè)工程的深入發(fā)展，逐漸暴露了一些問題，諸如軌道交通工程建設(shè)過程中的環(huán)境污染、社會(huì)影響、資源浪費(fèi)及勞動(dòng)力缺乏等。只有堅(jiān)定不移踐行創(chuàng)新精神，大力提高技術(shù)及管理水平，打造城市軌道交通工程的綠色、安全、現(xiàn)代化的新型建造模式，才能保持該行業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

我國軌道交通建設(shè)現(xiàn)狀及問題

我國城市軌道交通建設(shè)從本世紀(jì)初即開始高速發(fā)展，從2000年與2020年的軌道交通數(shù)據(jù)對(duì)比看，20年時(shí)間內(nèi)，全國擁有軌道交通城市增加了約11倍，全國運(yùn)營軌道交通線路數(shù)量增加了約14倍，運(yùn)營車站數(shù)量增加了約20倍，運(yùn)營線路總長度增加了約50倍。目前全國城市軌道交通運(yùn)營里程排行中，以北京、上海為700公里級(jí)第一梯隊(duì)，廣州、成都等為500公里級(jí)第二梯隊(duì)，深圳、南京、重慶、武漢等為300公里級(jí)第三梯隊(duì)，全國運(yùn)營城市達(dá)到了44座，在世界范圍內(nèi)已遠(yuǎn)超其他發(fā)達(dá)國家。

2020年，國家發(fā)展改革委批復(fù)徐州、合肥、重慶、濟(jì)南、寧波5座城市的城市軌道交通新一輪建設(shè)規(guī)劃，共4862億元；批復(fù)深圳、廈門、福州、南昌建設(shè)規(guī)劃調(diào)整，共計(jì)782.69公里，6059億元。

批復(fù)《粵港澳大灣區(qū)城際鐵路建設(shè)規(guī)劃》，總投資約4741億元，含深圳都市圈、廣州都市圈項(xiàng)目。合計(jì)約1.5萬億元。我國的軌道交通建設(shè)在較長一段時(shí)間內(nèi)，仍然處于高速發(fā)展期。

在大力發(fā)展軌道交通的過程中，雖然取得了耀眼的成績，但也暴露了一些引人深思的問題。主要為：軌道交通工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的噪音、粉塵、振動(dòng)等環(huán)境污染問題較為嚴(yán)重；建設(shè)過程帶來的交通干擾、用地占用、景觀影響給百姓正常生活帶來困擾；另外，目前的建設(shè)方式，還存在工藝工法復(fù)雜、簡單勞動(dòng)力需求多、施工周期長、臨時(shí)建材浪費(fèi)等問題，需要盡快解決。

其中，軌道交通建設(shè)工程的農(nóng)民工人力資源缺乏問題，尤其嚴(yán)重，根據(jù)相關(guān)研究報(bào)告顯示：

整個(gè)農(nóng)民工行業(yè)平均年齡為43歲，且按逐年遞增1歲發(fā)展；41歲至60歲農(nóng)民工占比為50%，說明新的年輕人逐漸不愿意從事農(nóng)民工作業(yè)；建筑行業(yè)的農(nóng)民工占比更是少至整個(gè)農(nóng)民工的15%，是農(nóng)民工不愿意從事的工種；軌道交通領(lǐng)域的農(nóng)民工需求每年高約5000萬人（次），目前農(nóng)民工需求不足問題逐漸加劇，逐漸發(fā)展為工程開展的社會(huì)化難題。

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，解決上述問題的方案為：提高崗位吸引力；提高建筑業(yè)工資水平；改善崗位工作條件；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；運(yùn)用新技術(shù)，減少對(duì)勞動(dòng)力依賴。這個(gè)需求跟軌道交通工程綠色、安全、現(xiàn)代化建造的實(shí)現(xiàn)方向是一致的，那就是通過現(xiàn)代會(huì)的技術(shù)及管理手段，實(shí)現(xiàn)軌道交通建設(shè)工程的綠色、安全建造。具體為：

·努力方針：機(jī)械化減人，信息化換人。

·實(shí)現(xiàn)思路：改變傳統(tǒng)工法工藝，滿足機(jī)械化、信息化要求；工序更簡，轉(zhuǎn)換更少；把手工業(yè)改成流水線；顆粒化、碎片化的工藝少一些，砌塊化、組裝化的工藝多一些。

·工作方向：

1.盾構(gòu)工法：是現(xiàn)代化建造的典型代表，基本滿足上述要求。

2.明挖工法：向預(yù)制拼裝法過渡，減少現(xiàn)場(chǎng)多工序作業(yè)，盡力減少綁筋、支模、澆筑、養(yǎng)護(hù)等難以模塊化的工藝。

3.暗挖工法：在傳統(tǒng)的噴錨構(gòu)筑法基礎(chǔ)上，盡量多把人工作業(yè)由機(jī)械化代替；傳統(tǒng)噴錨構(gòu)筑工藝改為拼裝法為主新工藝，配套機(jī)械化、信息化裝備；全面革新地下工程建造方法，改為全機(jī)械化構(gòu)造方式。

國家對(duì)現(xiàn)代化建造的推廣政策

自黨的十八大提出要發(fā)展“新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”以來，國家多次提出發(fā)展裝配式建筑的政策要求。北京、上海、深圳和福建等多個(gè)省市也下發(fā)了具體實(shí)施意見。進(jìn)入2016年后，政策指向更加明顯：

·2016年2月6日，《中共中央國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，要求“積極推廣應(yīng)用綠色新型建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑。力爭用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建筑建筑比例達(dá)到30%”；

·2016年3月5日，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出：在深入推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化過程中，要“積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展裝配式建筑”；

·2016年3月17日，《國家十三五綱要》正式發(fā)布：“提高建筑技術(shù)水平、安全標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量，推廣裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑”被明確列為發(fā)展方向；

·2016年9月14日，李克強(qiáng)主持召開國務(wù)院常務(wù)會(huì)議會(huì)議后，出臺(tái)政策《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》國辦發(fā)〔2016〕71號(hào)。

國家層面的系列文件精神，全部集中指向與工程建設(shè)領(lǐng)域的裝配化、環(huán)保護(hù)、智能化、現(xiàn)代化建設(shè)。

北京市關(guān)于軌道交通綠色安全建造的政策

2017年3月6日，北京市5大委辦局聯(lián)合推出的“關(guān)于印發(fā)《北京市城市軌道交通建設(shè)工程推進(jìn)綠色安全建造指導(dǎo)意見》的通知”文件中，明確了下一輪的北京地鐵建設(shè)目標(biāo)，應(yīng)是以綠色安全為目標(biāo)的。2017年10月12日，北京市住房與城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)發(fā)布關(guān)于《推進(jìn)軌道交通明挖基坑防塵隔離棚實(shí)施工作的通知》。

在上述系列文件中，北京市軌道交通工程的綠色安全現(xiàn)代化建造思路逐漸明晰，那就是圍繞“通用設(shè)計(jì)模數(shù)化”“現(xiàn)場(chǎng)施工工廠化”“工序作業(yè)機(jī)械化”“過程管理信息化”“綠色施工常態(tài)化”的“五化”精神，其中第一、二化為工程裝配式指明了具體執(zhí)行方向；第一、二、三化為工程建設(shè)智能化奠定基礎(chǔ)；第二、四、五化是工程建設(shè)環(huán)保化的保證。

北京地鐵在綠色安全建造方面的行動(dòng)

1.施工場(chǎng)地綠色安全標(biāo)準(zhǔn)化

北京市軌道交通工程，圍繞施工場(chǎng)地綠色安全標(biāo)準(zhǔn)化，制定了政策和具體執(zhí)行手段，在圍擋及場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)化、圍擋形式立面統(tǒng)一、鋼筋預(yù)制加工廠、二維碼構(gòu)件施工管理等方面已經(jīng)全面鋪開，取得了整體性的進(jìn)步，也獲得了技術(shù)及管理的系列成果。

2.車站主體裝配式

在明挖蓋挖工法的車站主體結(jié)構(gòu)建造方法革新上，北京市軌道交通在6號(hào)線西延工程金安橋站做了大膽試驗(yàn)，該創(chuàng)新充分吸收民建領(lǐng)域的裝配式技術(shù)，將車站主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作需求進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工難度較大的邊墻、中板、頂板采取了裝配+現(xiàn)澆的疊合結(jié)構(gòu)方式，對(duì)裝配安裝條件較好的結(jié)構(gòu)柱采取了全裝配的方式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆筑條件很好的底板構(gòu)件采取了直接現(xiàn)澆的方式。這樣的創(chuàng)新以實(shí)際需求為主，解決現(xiàn)場(chǎng)問題，避免形而上的本位主義，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

北京地鐵6號(hào)線西延工程金安橋站主體結(jié)構(gòu)裝配式構(gòu)造圖

本工程預(yù)制構(gòu)件8種：分別為地下二層的邊墻、中板縱梁、邊跨中板（帶風(fēng)道）、中跨中板、地下一層邊墻、頂板縱梁、邊跨頂板、中跨頂板，均采用了裝配式疊合結(jié)構(gòu)工藝。其中邊墻與底板、中板的連接采用灌漿套筒方式。主體結(jié)構(gòu)其余的連接部位均采用現(xiàn)澆混凝土工藝。

金安橋站地下車站轉(zhuǎn)配式建造示范試驗(yàn)段的順利完成，驗(yàn)證了預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性、施工工藝的可行性和先進(jìn)性，為推廣應(yīng)用新型地下工程裝配式建造方式提供了技術(shù)保障。

3.車站站內(nèi)結(jié)構(gòu)裝配式

對(duì)于站內(nèi)二次結(jié)構(gòu)的裝配式工程試驗(yàn)，軌道交通19號(hào)線新發(fā)地站進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)方案創(chuàng)新及試驗(yàn)。創(chuàng)新試驗(yàn)包括站內(nèi)樓梯結(jié)構(gòu)、軌頂風(fēng)道、站臺(tái)板、二次隔墻等內(nèi)部構(gòu)件。

實(shí)驗(yàn)表明，主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裝配式，可大大提高工程質(zhì)量，減少工序交叉影響，避免工程材料浪費(fèi)，提升機(jī)械化操控，減少工人數(shù)量，均具有積極意見。

4.明挖圍護(hù)鋼支撐節(jié)點(diǎn)創(chuàng)新優(yōu)化

針對(duì)明挖工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼支撐活絡(luò)頭目前的工業(yè)設(shè)計(jì)程度低、操作簡單粗糙精準(zhǔn)性差、受力偏心嚴(yán)重、存在安全隱患等問題，研發(fā)了適用于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的錐楔式鋼支撐活絡(luò)頭，該創(chuàng)新通過錐楔面將鋼支撐部分軸力改變?yōu)闄M向作用，利用多排高強(qiáng)螺栓夾緊錐楔座，承受和傳遞鋼支撐軸力；同時(shí)通過千斤頂施加預(yù)加軸力，調(diào)節(jié)6套高強(qiáng)螺栓來進(jìn)行軸向定位，預(yù)加軸力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，緊固螺栓即可鎖定該裝置來承受和傳遞軸力。

該創(chuàng)新的研發(fā)，對(duì)提高基坑工程支撐構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度、改善目前不規(guī)范操作、提升工程安全保障度及工程質(zhì)量，均具有顯著的積極作用。

5.礦山隧道機(jī)械化

北京市軌道交通15號(hào)線、16號(hào)線工程對(duì)目前的礦山法機(jī)械化進(jìn)行了深入的探索，并取得了杰出成就。

其適用于洞樁法（PBA法）暗挖車站的洞內(nèi)反循環(huán)鉆機(jī)、鋼管柱安裝機(jī)器人，適用于礦山法區(qū)間的隧道開挖支護(hù)聯(lián)合機(jī)、礦山二襯模筑機(jī)械臺(tái)車等裝備已較為成熟，并經(jīng)多年迭代改進(jìn)，相繼推出了新版本。在國內(nèi)礦山法地下工程領(lǐng)域取得較大反響。

為進(jìn)一步改善洞內(nèi)鉆機(jī)工作環(huán)境，減少泥漿對(duì)工程環(huán)境的影響，又對(duì)低凈空旋挖鉆機(jī)的創(chuàng)新進(jìn)行了不斷創(chuàng)新改進(jìn)，目前已取得一定效果。

根據(jù)地鐵隧道施工出碴的特點(diǎn)，北京地鐵19號(hào)線工程平安里站研究設(shè)計(jì)了一種全新立式提升輸送系統(tǒng)，該設(shè)備主要優(yōu)點(diǎn)是輸送傾角大，最大可實(shí)現(xiàn)90°。該設(shè)備提升效率高，占地面積小，操作簡便，維修方便，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，噪聲小，沒有斗提機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的卡鏈、掉斗現(xiàn)象。還可以在機(jī)頭和機(jī)尾設(shè)置任意水平輸送段，便于和其他設(shè)備銜接。設(shè)備調(diào)試后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，機(jī)械化流水線皮帶式物料輸送系統(tǒng)，可提高5倍工效，取得了較大反響。

6.暗挖區(qū)間新工法研發(fā)

·新型拼裝式暗挖初期支護(hù)襯砌工法。傳統(tǒng)的礦山法隧道工法及洞樁法車站工法，均為構(gòu)建于噴錨構(gòu)筑法基礎(chǔ)上的淺埋暗挖法，其工藝工法成熟度較強(qiáng)，安全可控，是目前普遍采用的暗挖工法，在其基礎(chǔ)上，將手工作業(yè)改為機(jī)械化作業(yè)，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建造的途徑之一。但由于該傳統(tǒng)工法的工藝局限，其機(jī)械化、現(xiàn)代化及智能化的實(shí)現(xiàn)水平有一定的上限。所以較為徹底的辦法，為從根本上創(chuàng)新暗挖工程的建造方法，將其更新為更適用于機(jī)械化、數(shù)字化、智能化的新型工法。北京市昌平線二期工程學(xué)院路站對(duì)其進(jìn)行了不斷探索，采用拼裝式波紋板創(chuàng)新工法，取得了非常好的效果，目前該工法取得了多項(xiàng)專利，在后期的工程建設(shè)中大力推廣指日可待。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明，拼裝式波紋板暗挖初支襯砌結(jié)構(gòu)，有如下優(yōu)點(diǎn)：免除綁扎鋼筋、架立格柵、噴混圬工等作業(yè)，綠色環(huán)保；工作面環(huán)境大大改善，人性化；工序大大簡化，只有開挖、支護(hù)兩個(gè)大工序，易于機(jī)械化；減少民工數(shù)量，節(jié)約社會(huì)資源；施工進(jìn)度加快，經(jīng)濟(jì)高效；襯砌初期剛度大、封閉成環(huán)加快，安全系統(tǒng)提高；減小開挖斷面，管片重復(fù)利用，工業(yè)化程度高，經(jīng)濟(jì)性好。

該工程目前已完成倒掛井壁豎井及暗挖隧道的波紋板拼裝式試驗(yàn)工程，后期對(duì)機(jī)械化安裝的工作，也做了設(shè)備需求的研發(fā)及研究，目前已積極開展自動(dòng)化安裝機(jī)器人的設(shè)備研發(fā)工作。

·拼裝式暗挖二襯工法。北京地鐵6號(hào)線西延還試驗(yàn)了拼裝法二襯工藝，研發(fā)了相應(yīng)配套裝備，工程試驗(yàn)順利圓滿。該技術(shù)的研發(fā)成功，與上述拼裝式波紋板初襯結(jié)構(gòu)配合，可完全實(shí)現(xiàn)暗挖隧道的拼裝式作業(yè)，為之后的系統(tǒng)性實(shí)現(xiàn)暗挖隧道的綠色安全現(xiàn)代化建造鋪墊了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

7.暗挖車站新工法研發(fā)

北京市目前在暗挖工程的新工法新技術(shù)探索上，取得了不少成就，其中暗挖工程“不降水、少降水”的各種地下水治理方法，以及新型暗挖工法的研究，均取得了不俗成績。其中超級(jí)管幕法（SPR工法）的研究，已通過了理論工法研究及室內(nèi)試驗(yàn)研究，取得了顯著進(jìn)展。

超級(jí)管幕法（SPR工法）是一種利用管幕結(jié)構(gòu)體系形成隔水屏障、在其保護(hù)下進(jìn)行施工的新型工法——超級(jí)管幕法（Super Tubular Roof Method，簡稱SPR工法）。該工法采用非開挖的方式（頂管），在預(yù)建的地下空間外輪廓位置，用小直徑鋼管（如1m）和大直徑鋼管（如3m）直徑管幕形成封閉隔水的屏障，同時(shí)充分利用大直徑管幕在開挖空間形成具有一定縱向間距的環(huán)向型鋼或鋼筋砼內(nèi)支撐（類似醫(yī)學(xué)上的血管支架），以及形成一定縱向間距的土體加固止水阻塞體（類似醫(yī)學(xué)上的血栓），并利用管幕的縱向抗彎承力特性，將其作為初期支護(hù)承擔(dān)洞室周邊水土壓力荷載。在此封閉屏障的保護(hù)下采用“全斷面棚架法”開挖土方，從而砌筑二襯形成地下空間結(jié)構(gòu)的工法。

超級(jí)管幕法是一種全新的暗挖工法，是基于機(jī)械化的全新暗挖工法。隨著建設(shè)工程自身質(zhì)量安全續(xù)期和環(huán)境安全需求的提高，暗挖車站機(jī)械化的技術(shù)研發(fā)思路必定是大型的專用型裝備配套數(shù)字化智能化的技術(shù)開發(fā)思路，本工法的研發(fā)，將會(huì)大大促進(jìn)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

8.暗挖豎井封閉防護(hù)大棚

隨著北京軌道交通工程綠色安全建造行動(dòng)的開展，從2017年至今，北京市四環(huán)內(nèi)幾乎所有的暗挖工程（包括北京地鐵3號(hào)線、11號(hào)線、12號(hào)線、16號(hào)線、17號(hào)線、19號(hào)線、昌南線等工程的車站及區(qū)間）豎井，均采取了防塵隔離棚的建造方式，該建造方式的發(fā)展，大大提升了北京市軌道交通建設(shè)水平，保護(hù)了外部環(huán)境，在振動(dòng)及噪音控制、空氣質(zhì)量控制、施工安全控制、外部景觀協(xié)調(diào)、創(chuàng)造全天候施工條件、加快地鐵建設(shè)進(jìn)度等方面，取得了杰出的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。尤其是北京地鐵8號(hào)線三期王府井三站的立體式施工車間工作棚，創(chuàng)造性地將封閉棚與場(chǎng)地立體化布置結(jié)合，建造了一個(gè)三維工作平臺(tái)及物資存放平臺(tái)，尤其適合于地面場(chǎng)地條件極端困難時(shí)的軌道交通工程施工。

9.明挖基坑防護(hù)大棚

除了暗挖工程的防塵隔離封閉棚，北京軌道交通工程在車站明挖基坑的封閉大棚創(chuàng)新也取得了全國矚目的成就。其中積水潭站、三元橋站、香河園站的基坑封閉大棚，采用了全裝配式的超輕鋼結(jié)構(gòu)+骨架模結(jié)構(gòu)型式，在滿足快速拼裝、臨時(shí)拆卸恢復(fù)、半永久結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了可滿足多次使用的功能，大大延長了封閉大棚的使用壽命、顯著降低了工程使用成本，對(duì)該建造方式的可持續(xù)發(fā)展具有較大的推進(jìn)作用。

目前該封閉式工廠化的軌道交通建造方式，已形成“北京模式”在全國取得較大反向，各地紛紛學(xué)習(xí)推廣，其中天津市、濟(jì)南市、武漢市、合肥市、重慶市、成都市均在積極開展基于封閉大棚的現(xiàn)代化建造方式探索。

10.施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)

基于工廠化的現(xiàn)代化建造項(xiàng)目工地，還需要一個(gè)項(xiàng)目綜合智能管控平臺(tái)?；贐IM數(shù)字技術(shù)的信息中臺(tái)，對(duì)一個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目部的人員、機(jī)械、物資、工序等全方位的智能化管控，才是綠色安全建造模式的本質(zhì)特征。

隨著國內(nèi)國際社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展及技術(shù)研發(fā)的提升，軌道交通工程綠色安全建造技術(shù)終將逐步進(jìn)入我們的工作和生活。

在基于BIM等信息技術(shù)支持的智能化項(xiàng)目管理平臺(tái)的支撐下，在封閉的工程現(xiàn)場(chǎng)管理車間，高度機(jī)械化、數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化、智慧化仿真機(jī)器人設(shè)備快速有序運(yùn)轉(zhuǎn)，快速、安全、高質(zhì)量、少人甚至無人的各工種作業(yè)有序推進(jìn)，這樣的綠色安全現(xiàn)代化的新型軌道交通建造方式，即將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。