城市地铁工程的主要构成

鲁班乐标为建筑行业人士带来城市地铁工程的主要构成及相关内容，随着我国城市地铁工程在基建工程中所占比重的与日俱增,这就要求我们工程技术人员,特别是工经人员,应尽快掌握城市地铁技术。

城市地铁与轻轨同属城市快速轨道交通系统,是城市公共客运交通网络中的骨干。特别是城市地铁,由于载客量大,更为世界各大城市用来作为解决交通的主要工具。城市地铁具有运量大、快捷、安全、准时和舒适等特点,不仅是解决城市公共客运交通的主要工具,也是现代化城市的象征。早在1863年英国伦敦修建了世界上第一条地下铁路后,世界各国相继修建,且呈蓬勃发展之势,运营线路长度排前10位的城市依次为纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、芝加哥、墨西哥、柏林、波士顿、圣彼得堡,其线路总长度已超过2300km。欧洲和北美的城市地铁网仍在世界上占领先地位,发展中国家近20年来也陆续修建了城市地铁。我国于1971年在北京建成第一条城市地铁,1984年又建成环线(两条线路共长40km)。天津和上海的第一期城市地铁均已在1984年建成通车,广州城市地铁1999年6月28日亦正式投入运营,深圳地铁已于1999年开工修建,青岛城市地铁已批准立项,天津地铁1号线已于2002年底开工建设、二期工程拟于2004年初动工……。其他正在规划研究的城市地铁已不下10余座城市,这充分说明我国的城市地铁事业方兴未艾,并且从轨道交通模式、车辆构造、设备制式、土建施工和运营管理等方面均有了极大的发展,其技术水平早已不可同日而语。

随着我国城市地铁工程在基建工程中所占比重的与日俱增,这就要求我们工程技术人员,特别是工经人员,应尽快掌握城市地铁技术,如同掌握国铁技术一样熟练,迅速向城市地铁市场转移,以求在激烈的市场竞争中占有较多的份额,共同促进城市地铁工程的发展。同时只有深刻理解城市地铁工程的构成、工法和工艺,才能更好地编制工程筹划、施工组织设计,才能更准确地计算工程投资,为项目实施过程做好“三控制、两管理、一协调”奠定坚实的基础。城市地铁工程主要由土建工程和系统工程两大部分构成。其中土建工程又分为车站和区间土建工程以及物业开发等;系统工程又可分为轨道系统、通信系统、信号系统、电力系统、供电牵引系统、屏蔽门系统、防灾报警(FAS)系统、设备监控(BAS)系统、电力监控(SCADA)系统、人防系统、车辆段及车辆系统、自动售检票系统、环控通风系统、控制中心、电梯和自动扶梯等。

1 土建工程

1.1 地下车站

世界各国城市地铁地下车站一般布置成上下两层,以适应较大客流量的需要。上层为站厅层,主要用于售检票,可分为非付费区和付费区;下层为站台层,用于乘客候车,并有侧式站台(站台一侧通行列车)、岛式站台(站台两侧均通行列车)和混合式站台之分。50年代末,随着地下连续墙的问世和深基坑施工技术的发展,使地下车站可以建成多层式,这样更有利于组织各条地铁线路在平面之间的车站同站台换乘。同时多层站台也使车站的功能得以加强,可综合利用地下空间,搞一些物业开发,以使投资发挥最大的经济效益。车站的纵断面形式与埋设深度、地质条件和施工方法有着密切的关系。早期采用明挖法施工的浅埋地下车站,尽管埋设浅,但仍较难避免低站位、高区间的线路纵断面布置形式而不利于运营,且难以建造多层车站。盾构和地下连续墙施工方法的应用,改变了单一的明挖施工方法,使车站得以埋设在较深的土中,由此而出现了中埋或深埋的地下车站,使车站的功能兼能满足战备的需要。地下车站的盖挖施工法具有开挖路面时间短、影响地面交通少的优点,已成为在市区主要干道下修建多层地铁车站的有效施工方法之一。与地下车站有关的土建工程还有通道和出入口(是乘客进行地面和地下换乘的必经之路),另外还有风道、风井和风亭(一般布置在车站的两头端部)以及设备管理用房等。

1.2 车站装修

国外地下车站装修标准较高,装修材料大多采用大理石,地面以花岗岩铺砌,雕像、铜像比比皆是,巨幅壁画、豪华灯饰相映成辉。国内地下车站装修设计以实用、经济为前提,按照交通建筑简洁、明快的特点,尽可能做到美观和富有时代气息。大部分车站均以壁画或广告牌进行装饰,按车站所在地区的特点,表现不同的主题,各具特色,尽量为乘客创造一个优美、雅致、欢快和舒服的乘车环境。

1.3 区间隧道区间隧道是列车通行的通道,有单洞单线隧道和单洞双线隧道之分,但以单洞单线隧道居多,按施工方法不同,主要分为明挖隧道、矿山法隧道和盾构法隧道3种,另外,还有联络通道。

(1)明挖法隧道主要施工工序为拆除和恢复道路、土石方开挖和运输、降水、钢筋混凝土结构制作、结构防水、地基加固和监测等。

(2)矿山法隧道主要施工工序为土石方开挖和运输、降水、初期支护、二次衬砌、结构自防水和结构外包防水层、地基加固和监测等。

(3)盾构法隧道盾构法施工区间隧道迄今已有170余年的历史,但其间有突破性发展的还是60年代以后。其中盾构综合技术水平最高的应属日本和德国,盾构机械由初期的手掘式发展到气压与手工相结合,直至近30年来采用的泥水加压盾构、土压平衡盾构、加泥式盾构等,在激光导向、液压传动、开挖控制、同步注浆、盾尾密封、衬砌拼装以及计算机数据采集等施工技术方面均得到了很大的发展。

(4) 联络通道是两单洞单线区间隧道之间的通道。

2 系统工程

2.1 轨道系统地铁隧道内的道床,国际上大多采用钢筋混凝土整体道床、无缝线路。早期常用的有短轨枕点支撑式,以后又发展有纵向轨枕点支撑式(旧金山地铁采用)、连续支撑式(香港地铁采用)、长轨枕点支撑式和浮置板(新加坡地铁采用)等多种型式。目前,我国近期开通的城市地铁和正在筹建的城市地铁大部分采用弹性短轨枕整体道床,部分采用了减震道床和浮板道床。无缝线路则采用工厂接触焊连接成250m长钢轨送进洞内和现场气压焊相结合的工艺,减少了现场焊的接头数,保证了无缝线路的质量。

2.2 供电系统主要是供应全线运营用电、各系统用电、办公和照明用电等,一般设有110/350kV交流高压线路、变电站及电力电缆线路等。一般城市地铁供电系统设有专用主变电所,由城市电网的变电站引入110kV独立电源,主变电站内设主变压器,城市地铁内部由35kV电压组成一个独立的供电网络,该网络向沿线各牵引降压混合变电所和车站降压变电所以两路电源供电。

2.3 牵引供电系统及牵引降压混合变电所牵引供电系统一般由35kV供电线路组成独立供电网络,该供电网络以双回路馈电电缆向所有混合变电所及降压变电所供电。

2.4 电力监控(SCADA)系统采用微机远动装置,主机对主变电所、牵引降压变电所、混合变电所、车站降压变电所等,实行集中监视、控制和测量,其应具备遥控功能、遥信功能、遥测功能、遥调功能和汉字功能。其中主要包括控制站系统、被控站系统、总线或通道子系统。

2.5 接触网(或三轨) 主要应满足城市地铁电气条件、线路条件、气候条件、悬挂类型、限界要求等运行条件,并保证机车的正常取流。

2.6 供电系统杂散电流防护城市地铁工程地下水位较高,地下管线较多,有大量的金属管线和金属电缆,供电系统杂散电流防护的作用就是为防止和减少杂散电流对地下埋设管线的腐蚀,并采取“以防为主、以排为辅、防排结合、定点监控”的原则。

2.7 通信系统为满足城市地铁安全、高效运营的需要,必须建立安全可靠的、独立的、能传送语言、文字、数据、图像等信息的综合业务数字网。其中包括传输交换、专业电话、无线通信、电视监视、遥控遥测、有线广播、列车广播、时钟、自动电话、直通电话会议、办公管理自动化和集中监测等子系统。

2.8 信号系统城市地铁信号系统一般采用列车自动控制系统(ATC),主要由列车自动监控子系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)和列车自动运行子系统(ATO)组成。 ATC系统的设备应技术先进、性能可靠、操作简便、维修方便,并具有成熟的运用经验,系统必须保证每日24h连续工作。 ATS子系统由控制中心、车站和车辆段ATS设备组成;ATP子系统是保证列车运行安全的系统;ATO子系统是自动控制列车运行的设备,应确保工作状态正确。

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