朱滬生
(上海申通地鐵集團有限公司,201103,上海∥教授級高級工程師)
上海軌道交通10號線一期工程,2003年12月開始規劃選線并著手線路建設籌備工作,2005年12月30日正式開工建設,2010年4月10日虹橋火車站站——新江灣城站正式開通試運營,2010年11月30日虹橋火車站站——龍溪路站開通試運營。10號線一期工程安全運營至今,月客流量、換乘量及全網占比均呈上升態勢,最大日客流達56.5萬人次(2011年5月1日)。
10號線一期工程整體建設施工難度極大,工期緊張,在總體規劃、重點工程攻難克堅、土建高風險控制、機電系統細致整合及裝修風格定位等方面取得一定成效的同時,有很多經驗值得總結。本文將對此深入研究、重點剖析,供類似軌道交通工程建設管理借鑒。
軌道交通10號線作為上海城區軌道交通“四縱三橫一環多射線”運營網絡規劃中的“一橫”,橫穿上海市中心城區,是軌道交通網絡中的一條黃金線路(見圖1)。全線途經上海市8個行政區,連接了大型居住區、虹橋經濟開發區、老西門地區、核心城區中央商務區、老城廂豫園地區、江灣五角場城市副中心,經過虹橋路、復興路、河南路、四平路、淞滬路等客運交通走廊和大型客流集散點。一期工程全長36.221km,其中主線長31.233km,支線長4.967 km,共設31座地下車站、2座主變電所、1座停車場。控制中心設于吳中路停車場,與信號樓、停車庫合設。列車采用A型車6節編組,初期配屬41列(246輛)。10號線一期工程總投資為238億元。

圖1 軌道交通10號線一期線路走向圖
軌道交通10號線一期工程為全地下線路且全線橫穿上海市中心城區,車站、區間全部位于鬧市區,前期動遷范圍較小,施工場地小;沿線地質條件復雜,周邊多為重要標志性建筑且多處為保護建筑;周邊道路交通頗為繁忙,重要管線眾多,周邊環境保護要求非常高。10號線一期工程線路長、點多面廣,總體施工難度大,文明施工要求高,建設管理工作要求嚴。
從網絡形態上看,10號線作為網絡中東北至西南的直徑線,連接了城市西南地區、中心城核心區、城市東北地區,配合“十五”期間相關軌道線路的實施,實現了規劃對本線的功能定位和要求。
10號線一期工程換乘節點多,與1~5號線、8號線、11~15號線、17、18、20號線共14條軌道交通線形成15座換乘站;換乘形式多樣,涉及平行、通道、十字形、T形、L形、Z形等換乘形式,如表1所示。10號線一期換乘站在路網結構和網絡效益發揮上有著重要作用,對完善和錨固軌道交通網絡具有重要意義。

表1 10號線換乘情況
為了適應軌道交通的發展趨勢,緊跟世界軌道交通建設的發展步伐,提高軌道交通網絡技術水平,10號線在國內首次嘗試采用全自動無人駕駛系統這一新技術。采用無人駕駛運營管理模式,對上海軌道交通建設及我國軌道交通事業發展具有重要意義。將借鑒國外全自動無人駕駛的經驗,結合上海的客流特點,分時段、分步驟、分目標,逐漸實現這一目標。
全自動無人駕駛的信號系統采用無線移動閉塞、完整列車自動控制系統(ATC),如圖2所示。系統具有集成度、自動化程度高,以及安全性、可靠性、可用性和可維護性強等特點。
綜合監控系統(ISCS)是根據城市軌道交通地理位置分散、數據相對集中、數據總類繁多等特點而專門開發的自動化實時監控系統(見圖3)。基于全自動無人駕駛的需要,上海軌道交通10號線采用真正意義上的綜合監控系統:①采用統一的軟、硬件平臺,實現能支撐全自動無人駕駛運營要求的資源共享、信息互通,并面向所有機電系統;②采用全集成、部分集成和互聯等手段實現各相關系統的整合。
軌道交通10號線一期的裝修主題為“都會旋律”,展現城市都會特色,提高城市生活質量;線路以“城市生活再生”為概念方向,讓城市精神、文化、藝術以一種更積極的狀態介入城市交通建設。

圖2 10號線全自動駕駛系統示意圖

圖3 綜合監控系統示意圖
(1)內涵豐富,寓意深遠。全線分為標志站、重點站、標準站三個等級(如圖4~6所示)。其中,標準站反映上海城市生活的精致性;重點站反映上海城市生活原創性;標志站反映上海城市生活場景和開放性。
(2)空間舒適,環境和諧。采用現代設計手法,在有限空間內創造更多空間,使地下空間簡潔舒適;材料選用注重環保和功能,以體現和諧環境、人文特色和文化內涵。
(3)色彩識別,藝術統一。強調色彩、藝術處理在車站空間的運用,既注重統一性,又通過天花凹槽、燈具、柱面、墻面的色彩運用,達到整體色彩的識別性。
(4)裝修設計,細節體現。商業、藝術等設施在裝修設計細節中體現人性化;按人流走向,合理布置樓梯、扶梯、閘機等的位置,方便使用。

圖4 標準站案例
軌道交通10號線一期工程在設計中從對乘客的細微關懷出發,以人為本,在出入口、公共廁所、客服中心等設施上,更加注重人性化設計,以提高乘客的舒適度;所有出入口盡可能加蓋,以減少因天氣原因對乘客造成的不便;在客流量較大或高差較大的車站出入口、公共區,設上、下行自動扶梯,使乘降更舒適;設置無障礙電梯,站廳至站臺間電梯設于付費區內;所有車站均設置公共廁所,并加裝殘疾人專用設施;在車站站廳出站閘機處設客服中心,提升服務功能;所有車站均設置了乘客智能查詢系統。

圖5 重點站案例

圖6 標志站案例
(1)減振降噪措施全覆蓋。應用降噪除塵技術,有效緩解運營對周圍環境和空氣質量的影響,站外風井均設置消聲器并貼附吸聲板,公共區送風系統加裝靜電除塵設備改善空氣質量。全線穿越集中居民區數十處之多,均采用了鋼彈簧浮置板技術,其他敏感地段分級采用軌道減振器等多種措施。全線僅軌道設計采用減振措施的鋪軌長度約為40km,占全部正線鋪軌總量的54%,滿足國家環保要求,最大程度降低對沿線居民的影響。
(2)節能減排全覆蓋。采用變頻設備、高效熒光燈、控制照度等措施達到節能減排的效果,所有扶梯均采用變頻技術;公共區空調箱以及回排風機、排熱風機,采用變頻技術調節風量,節省運營費用。
軌道交通10號線一期工程在換乘站設計、規劃選線、環境保護和工程風險控制方面取得了一定成效,但也存在不足之處。
軌道交通10號線一期工程與14條線路形成15座換乘站,其中8座是和已運營車站換乘。
換乘站在設計過程中不斷調整和優化方案。例如,與軌道交通3、4號線換乘的虹橋路站,通過對比分析三個可選方案,最終選擇采用“先在站臺設置通往站廳層的換乘樓梯,再由站廳層設置直通地面二層的樓扶梯,接至換乘天橋”的方案。該方案考慮了換乘客流的緩沖及在早晚高峰時期超高峰客流分流的可能性,對于今后兩站運營期間的換乘方式以及滿足大量客流換乘等方面都有比較全面和周到的布置。
與規劃線路換乘的車站,如10號線陜西南路站和12號線陜西南路站,10號線交通大學站和11號線交通大學站,10號線天潼路站和12號線天潼路站等,考慮同步設計、同期實施,基本一次建成。
換乘車站接口設計存在如下一些問題,在今后軌道交通換乘通道設計中應加以注意。
(1)換乘通道寬度和長度問題。軌道交通10號線一期工程共有5座換乘站采用通道換乘形式,分別為:和已運營線路換乘的虹橋路站、南京東路站,和規劃線路換乘的伊犁路站、豫園站、三門路站。虹橋路站換乘通道長約160m,寬6~7m;南京東路站換乘通道長約100m,寬約16m。存在換乘通道距離過長、寬度過小問題。在今后的規劃設計中,對于換乘通道,有條件的換乘車站應盡量設計足夠的寬度,以確保乘客換乘及客流疏散的要求。建議換乘通道的寬度不小于9m。從滿足消防安全和乘客便捷換乘的角度出發,換乘通道長度不宜超過100~150m。
(2)換乘車站接口問題。部分換乘樞紐的先建線路為10號線車站預留的空間太小,沒有充分考慮后建車站連通的接口預留措施,致使施工難度加大,且引起一些諸如滲漏點難于處理的質量缺陷,如10號線與已運營8號線換乘的四平路站、老西門站。因此,建議換乘接口設計按軌道交通線路的建設年限遵循以下原則:①初期實施的規劃線路,應與在建線路車站土建同步實施;②近期實施的規劃線路,宜與在建車站換乘節點的土建工程一次建成;③遠期實施的規劃線路,在建車站可不同步建設換乘節點,但在建車站結構處理應留有穿越的可能性。換乘車站的換乘節點應按空間結構設計,當2條線路車站同步建設時,2個車站同步設計、同步實施;當2條線路車站分期建設時,換乘段應與先建車站同步實施,同步實施范圍應結合環境及施工等因素綜合考慮,一般宜按后建車站連接段1/4~1/3跨長考慮。
軌道交通10號線一期線路走向符合城市總體規劃和城市綜合交通規劃的要求,總體規劃選址、車站站位設置比較合理,符合總體技術要求。
10號線一期工程車站施工場地普遍狹小,施工條件差,環境保護困難。有些車站站位選擇過多考慮了動遷、交通、管線的制約因素,給乘客出行帶來不便。例如,古北路車站設在虹橋路北側綠地內,為避讓110kV電纜及通信管線,將車站設置為800m半徑曲線車站,且沒有過虹橋路主干道的南側出入口,道路南側客流必須跨越車流量較大的虹橋路進入該車站。為解決這一功能缺陷,目前正策劃實施規劃預留的過虹橋路的3號出入口。
線路個別區段穿越大量居民住宅區,如虹口區武進路附近盾構區間穿越大量待動遷居民區,工程施工異常艱難,設計施工階段均采取了大量措施,投資和風險控制成倍增加。長寧區盾構區間穿越程橋二村住宅樓,因為延安路高架橋樁基的限制,此處上下行盾構區間為上下重疊布置,先后兩次穿越該片住宅區。事實上,由于施工難度大、技術要求高、地質條件惡劣以及厚斷面砂性土層,加上無類似工程借鑒,對兩次先后重疊穿越的后期沉降影響認識不足等原因,在盾構穿越居民區后住宅樓產生了比較大的后期沉降,且出現大量裂縫,造成居民房屋損壞而引起的相關社會保持穩定工作相當艱巨。
因此,建議在初步設計乃至工程可行性設計階段,車站站位的選擇可考慮與周邊開發地塊結合,適當擴大前期動拆遷范圍,與開發項目場地共享、施工同步,以緩解場地的壓力和施工風險。對于軌道交通線路的選線工作一定要慎之又慎,盡可能避免盾構區間穿越居民區;如果實在避不開,則應考慮部分拆遷或者先行托換加固后再進行精細化盾構推進施工。
3.3.1 風井和出入口設置
10號線一期工程29座車站共設置124個出入口,大多與地塊開發建筑結合設置。虹橋火車站站和虹橋2號航站樓站與虹橋樞紐出入口合用,無單獨通往地面的出入口。10號線一期31座車站,共設置232個風井;其中為主的低風井共有159個,高風井為73個。
高風井對地鐵的使用及維護有利,但對城市景觀會有所影響。低風井對城市景觀的影響較小,但對地鐵的使用功能有所影響,還加大了地鐵安防的難度,需加裝安全防護設施。對于規劃要求必須設置低風井的,必須滿足環評與安全要求。
車站風井與出入口設置應該兼顧使用功能與環境影響,盡量遠離居民區,減少噪聲與粉塵影響;應綜合考慮將風井、出入口與無障礙電梯等整合,與周邊環境相協調。
3.3.2 噪聲振動影響
軌道交通10號線一期工程是上海市軌道交通的重要干線之一,線路穿越中心城區,居民住宅密集,并有學校、醫院、虹橋綜合交通樞紐等多處環境敏感點。根據現場調查和方案設計,沿線分布有高鐵、磁浮、航站樓、文物保護建筑、上海音樂學院等多處環境影響敏感點。10號線一期工程施工和運營期列車運行將產生一定程度和范圍的噪聲、振動,對周圍環境造成一定程度的影響。
近年來,軌道交通運營引起的振動及噪聲擾民問題已越加引起人們的重視。軌道交通工程應本著“以人為本”的設計理念,結合工程特點,從車輛選型、城市規劃和管理、工程運營維護、線路和軌道結構減振等方面提出有針對性的防治措施和建議;并在工程建設中全面、認真地落實,將工程噪聲和振動對沿線的影響控制在國家和上海市的有關規范、標準之內。
軌道交通工程建設的風險來源于水文地質條件、工程本體特征、環境制約條件、施工工藝工法的限制條件以及上道工序質量,涵蓋了工程規劃、建設、運營的全生命周期。各種工程風險因素的疊加,加上工期緊張的限制條件和工程實施的難度,使10號線一期工程實施的風險較同期其他在建項目更高。縱觀全線工程項目建設歷程,險情時有發生。其中有兩次較大險情(溧陽路路面坍塌事故與中間風井滲漏水事故),并發生數十起事故隱患。一次次險情出現為工程建設敲響了一次次警鐘。
在工程建設過程中不可避免會出現一些險情,關鍵是準備是否充分到位。一旦出險,應能做到第一時間及時搶險、及時排難、及時信息反饋、組織各方力量及時控制險情。建議在今后的工程風險控制工作中注意以下幾個方面:
(1)重視工程的勘察和設計工作。依托業界權威單位,在工程開工建設之前進行勘察資料總體審查,明確風險地層和分布范圍,避免因地質資料不準確、分層定義錯誤而帶來的不必要的工程風險;依靠總體設計管理,對工程的難點、風險點進行逐項細化設計,在設計階段總體上使工程實施風險受控。
(2)重視施工裝備、設施、機具的投入。通過施工裝備、設施、機具的投入來為控制工程風險創造有利條件。
(3)重視工程風險的過程控制和應急處置。工程實施的過程是工程風險不斷積聚的過程,當出現工程事故的征兆時,留給應急處置的時間是十分有限的。利用遠程監控系統,可解決工程事故征兆的及時發現、及時處置問題。在大量工程數據積累的基礎上,通過數據挖掘,形成一整套自動預報警指標體系,提高工程風險的管控水平,縮短應急處置的響應時間。
(4)重視地下管線以及相鄰建(構)筑物的保護。環境保護是城市軌道交通工程建設中必然面臨的關鍵問題。居民房屋的保護與維穩工作密切相關,而合流污水總管、上水管、煤氣管等壓力管線的保護亦十分重要。管線的內壓,減小了管線結構自身抵抗變形的能力,在管線受到破壞后會產生次生災害,并影響到城市基礎設施功能的發揮。尤其是滲漏的雨污水管,在砂性土條件下會帶走區域土體的粉粒和粘粒,降低地基土的承載力,須特別重視。因此,除了采取搬遷等措施外,還需要在施工之前排摸建(構)筑物現狀,確定其允許變形大小,并預先采取地基加固、管線臨吊等保護措施;應建立應急聯動機制,落實應急措施、人員、設備、物資、材料,以備萬全。
10號線一期工程在前期準備工作、建設管理模式、工程投資控制和空間綜合開發等方面都取得了較好成績,積累了寶貴經驗,可為今后開展軌道交通建設管理工作提供借鑒。
10號線一期各項前期準備工作穩步有序、合理有效、及時主動,為工程建設全面展開奠定了堅實基礎。以10號線常熟路站的換乘設計為例:最初設計在常熟路站與7號線、1號線換乘,但由于站位設置非常困難,動遷、管線交通及施工均有諸多障礙,工程實施可行度不高;經過慎重選擇,將10號線線路微調,取消了常熟路站與7號線的換乘,改而增加在陜西南路站與12號線、1號線換乘。此項設計調整不僅滿足了軌道交通網絡化運營線路間的換乘基本需求,同時避開了常熟路站不可實施換乘的難題。
前期準備工作是否充分至關重要,直接影響到投資控制、工程實施和風險控制等各個方面。扎實的前期準備工作往往會起到事半功倍的效果,也為今后工程的開展起到了良好的鋪墊。今后的軌道交通項目建設從規劃選線到可行性研究、初步設計、實質性施工等各個階段一定要經過反復論證、層層把關、詳細推敲,從設計方案落地之初解決后續工程實施問題,以工程實施難度修正優化設計方案。
10號線一期實現了以項目公司為實施責任主體,機電各系統專業人員協同配合的運作模式;在項目公司內部實現了各個標段項目經理分段負責,各職能部門協同管理,同時通過招標選擇監理全過程監督的管理制度。另外,引進了法國賽思達技術咨詢有限公司(SYSTRA)和新加坡陸路交通管理局(MSI)等單位開展機電系統技術咨詢,尤其是全自動無人駕駛系統技術管理咨詢工作。這樣,整個項目具備了積極有效、全面協同、責任明確的管理體制。
同時,10號線項目公司在軌道交通指揮部與申通地鐵集團公司領導下,實現了每周一次工程協調會推進工程進度。每次會議有決議、有目標、有紀要,使工作落到實處。項目公司內部也實行每日一次工程交班會,及時通報各標段工程情況。軌道交通指揮部與集團公司根據項目公司要求召開一些專題協調會,如信號與車輛接口、信號調試與車輛調試時間安排、鋪軌協調會及下立交工程專題會等。這些工作形式能夠有效推進工程建設,發揮決策指揮力度,應在今后建設管理中予以發揚,并進一步提高。
10號線一期工程投資控制總體在概算之內。但是,由于工期緊、前期工作準備不充分,有的采取招標圖招標,施工階段臨時方案調整多,導致變更數量大、變更內容多、變更資金大。今后,應采取施工圖招標,采用閉口合同,原則上變更應控制在合同價的10%以內,并進一步完善相應的變更程序。
軌道交通項目建設投資動輒上百億元,項目建設周期長,投資控制邊界條件復雜、變化多,地下工程前期費用高且存在不確定性,且工期緊時存在邊設計邊施工的情況,投資控制工作量大。在此條件下,加強投資控制是工程建設的首要管理任務。合理的投資控制應貫穿在設計過程的各個階段,從籌備、設計到實施,應超前控制,提前約束。在整個工程建設的歷程上,好的投資控制應該重在前期(即在項目籌備階段),設計階段應綜合把握、有效控制,平衡安全性、合理性與經濟性的關系。
軌道交通10號線一期工程多個地鐵車站工程創新應用了地塊開發、地下空間一體化設計新理念:地鐵站與地塊建筑綜合體的地下空間緊密結合形成超大基坑,同步實施、同期共建,車站、地下室、塔樓結構的獨特技術措施,減小了差異沉降。陜西南路站、新天地站、虹橋路站、四川北路站等與地塊開發的處理,吳中路停車場的集約化建設與開發,下立交與車站區間合建等,既妥善處理了超難土木技術問題,也集約化使用了土地資源,實現了技術創新、資源利用、項目管理等多方面的共贏。
前車之轍,后車可鑒。本文總結了10號線一期工程換乘站設計、規劃選線、環境保護和工程風險控制方面的不足和教訓,希望對今后軌道交通建設具有借鑒作用;通過提煉前期準備工作、工程建設管理、工程投資控制和空間綜合開發的成功經驗,為今后軌道交通建設管理提供參考。
[1]朱滬生.高質量、高效率建設上海網絡型樞紐型城市軌道交通[J].城市軌道交通研,2004(4):1.
[2]朱滬生,畢湘利.上海城市軌道交通網絡化建設中若干問題的探討[J].城市軌道交通研究,2005(2):1.
[3]溫玉君.風險管理在上海城市軌道交通建設中的應用[J].城市軌道交通研究,2010(6):18.