借鑒馬德里發展模式加快莫斯科地鐵建設

借鑒馬德里發展模式加快莫斯科地鐵建設

1 馬德里地鐵建設概況

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和運營的是Bustren PM公司，它的工作包括規劃、預設計、設計、招標、開標、施工、監理、運營，還包括購置車輛、機電設備等。

2 馬德里地鐵建設的基本原則

（1）安全性。工人的勞動保護；環境的保護；運營安全。

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

（3）工期。縮短工期意味著建設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）節省支出。根據基本原則和對施工進行有效管理，節省施工和運營的支出。

馬德里地鐵發展的規模是一種特殊的挑戰，同時也是使馬德里地鐵網實現現代化的適當機會，可以利用最合適的技術和系統。

3 馬德里地鐵發展的基本特點

3.1 區間隧道

200 km長的區間隧道大部分使用直徑為9.43 m的土壓平衡盾構開挖完成。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點。

（1）功能。在雙線隧道中有可能鋪設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）結構方面。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工人。

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

3.2 地鐵車站

由于區間隧道為雙線隧道，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、土壤特性和結構形狀。

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墻作為周邊支護，施工完成后連續墻成為車站結構的受力墻體，頂板和中隔板作為車站結構的組成部分，同時也是開挖車站土體時的橫向支撐，抑制墻體的內力和變形（圖1）。車站底部中央呈半圓形，以便將盾構拖拉過站，而不必將盾構解體和重新拼裝（圖2）。

盾構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腳手架，底板的標高必須確保盾構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 馬德里區間隧道盾構拖拉過站

列車的長度決定了車站的長度。客流量決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的規定，此外，還要考慮設置步梯和自動扶梯必要的加寬，經綜合考慮最后確定。

2行立柱（樁）連同基坑周圍連續墻墻體是把上部荷載傳給地基土壤的構件。

3.3 技術設備

（1）最重要的系統和技術在馬德里地鐵中得到應用。馬德里地鐵由懸掛的剛性接觸網供電。這是目前城市軌道交通上廣泛采用的一種供電系統。在鋁質斷面的一定區域內嵌入銅質導線的這種接觸電纜，結構的剛度大，通過電流的截面大。這種接觸網，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。用于馬德里地鐵網中的信號系統，包括基于微處理器技術的列車自動運行（ATO）系統和列車自動防護（ATP）系統。在客流量大的線路上安裝了基于通信的列車控制（CBTC）系統。所有這些系統都是為了增加可靠性，縮短行車間隔時間。

（3）通信系統TETRA是一種數字無線電系統，它是列車-地面之間的主要通信網，也是線路上的安全通信網。在列車-地面通信網中還使用了窄頻帶通信（傳送警報、設備狀態數據等）。TETRA系統的信號可以傳遍馬德里整個地鐵網，包括區間隧道、地鐵車站、車庫和調度室。

（4）防火噴水設備。在極有可能發生火災的區域或操作間，如自動電梯的機房等，安裝水噴霧滅火系統。這個系統分成若干組，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的3個區段（東段、西段和東北段）進行設計。在設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合。目前莫斯科地鐵網線路總長300 km，地鐵車站185座，每天的客流量達900萬。不難看出，莫斯科地鐵基礎設施對城市交通具有多么重要的戰略意義。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一模式發展形成的地鐵網中引進新的結構和技術方案是一項復雜的任務。要求新方案能適應運營的需要，運送巨大的客流量，適應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劃和設計方案進行深入細致的研究。

4.1 區間隧道

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節編組，而馬德里采用6節編組；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。考慮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，道岔區的軌道中心線間距3 500 mm的條件，采用的雙線隧道盾構直徑為9.43 m。

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

圖3 莫斯科區間雙線隧道斷面 （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。

莫斯科地鐵區間雙線隧道的襯砌環由6塊標準砌塊和1塊封頂塊組成。根據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墻，盾構拖拉過站。

莫斯科地鐵設計中有自己的特點：車站長度164 m，可采用8節車輛編組。在車站的每個端部設疏散出口。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，使車站長度和周邊長度得以減小（圖4）。

圖4 莫斯科地鐵典型的3層車站設計（側式站臺）

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、技術設備層（在這層布置技術設備用房的主要部分、重型自動扶梯的機器房等）和站廳層（設置售票室、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。

從車站結構方面來看，原則上與馬德里車站近似，承重的地下連續墻的厚度1.0～1.2 m，在周邊連續墻和樁-柱上面灌注頂板，站廳層和技術設備層這2層樓板既要承受垂直荷載，還要承受來自連續墻外面土體的水平荷載，底板中部呈半圓形，以便盾構拖拉過站。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墻的受力變形，有利于底板承受水平荷載。

4.3 技術設備

在整個地鐵網中采用具有決定性作用的新設備，必須對其進行預先的研究、檢驗，并與舊設備進行對比性試驗。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），為采用新技術創造條件，例如采用微處理器的信號系統和設置站臺門。

需要強調的是，在進行地鐵網擴建的這一時期，是推廣最現代的有效技術的最佳時機。

5 結束語

修建區間單洞雙線隧道與側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的成功使用，以及施工采用連續墻圍護（以后作為車站的受力構件）的車站蓋挖逆筑法的技術進步，使得這一模式更容易實現，因而受到地鐵工作者的青睞。

這一模式明顯的優點是：雙線隧道盾構開挖效率高，一次開挖完成雙線；盾構直接拖拉過站，無需多次拆、裝；在隧道內鋪設交叉渡線（方便列車調度，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，側式站臺的客流流向單一，便于管理疏導；側式站臺如果需要延長，擴建施工并不困難。

莫斯科地鐵網是在長達80多年的時間跨度里沿襲既有的統一模式發展形成的，現在為了加快莫斯科地鐵建設，引進另一種新的模式和技術系統，任務具有一定的復雜性和挑戰性。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