借鉴马德里发展模式加快莫斯科地铁建设

借鉴马德里发展模式加快莫斯科地铁建设

1 马德里地铁建设概况

马德里在1995年～2007年的12年间，共完成地铁线路199 km，建成地铁车站156座（表1）。

表1 1995年～2007年马德里建成的地铁

管理马德里地铁建设和运营的是Bustren PM公司，它的工作包括规划、预设计、设计、招标、开标、施工、监理、运营，还包括购置车辆、机电设备等。

2 马德里地铁建设的基本原则

（1）安全性。工人的劳动保护；环境的保护；运营安全。

（2）功能。新线的设计要使乘客在进、出地铁或换乘车站时走行的距离最短；设置的方向指示牌必须易懂、醒目。

（3）工期。缩短工期意味着建设的地铁早日投入运营，投资得到最有效的利用，因此，需要选择合理可靠的施工方法和施工工艺。

（4）节省支出。根据基本原则和对施工进行有效管理，节省施工和运营的支出。

马德里地铁发展的规模是一种特殊的挑战，同时也是使马德里地铁网实现现代化的适当机会，可以利用最合适的技术和系统。

3 马德里地铁发展的基本特点

3.1 区间隧道

200 km长的区间隧道大部分使用直径为9.43 m的土压平衡盾构开挖完成。选择双线隧道方案不仅有历史的渊源，而且也因为它确实有下列优点。

（1）功能。在双线隧道中有可能铺设普通对角道岔的交叉渡线而不必增加额外支出。

（2）疏散。在双线隧道中遇有特殊情况可使乘客更快地沿着线路走到出口，同时可使遇险车辆高效地撤出。

（3）结构方面。由于可以1次开挖完成2条线路，从而可缩短工期，减少开挖隧道的技术工人。

（4）经济方面。降低工程成本，分析表明：与单线隧道相比，可节约投资12%。这一数值随着隧道直径的变化而变化。

3.2 地铁车站

由于区间隧道为双线隧道，因此，所有车站的站台形式基本都采用侧式站台。车站施工采用盖挖逆筑法。车站的外形取决于施工方法、列车长度、对未来客流的估计和换乘要素、土壤特性和结构形状。

马德里地铁基本上建在具有不同含水量的软土、砂层和黏土中。车站的施工方法利用连续墙作为周边支护，施工完成后连续墙成为车站结构的受力墙体，顶板和中隔板作为车站结构的组成部分，同时也是开挖车站土体时的横向支撑，抑制墙体的内力和变形（图1）。车站底部中央呈半圆形，以便将盾构拖拉过站，而不必将盾构解体和重新拼装（图2）。

盾构通过车站受中隔板高度的限制，它是在中隔板到底板之间挖土前灌注的，这样可以不必为了灌注中隔板的混凝土特意搭设脚手架，底板的标高必须确保盾构通过车站时顺利推进。

图1 马德里地铁车站施工的1个阶段

图2 马德里区间隧道盾构拖拉过站

列车的长度决定了车站的长度。客流量决定了车站站台的宽度，站台和换乘通道的最小宽度必须遵循不小于4～4.5 m的规定，此外，还要考虑设置步梯和自动扶梯必要的加宽，经综合考虑最后确定。

2行立柱（桩）连同基坑周围连续墙墙体是把上部荷载传给地基土壤的构件。

3.3 技术设备

（1）最重要的系统和技术在马德里地铁中得到应用。马德里地铁由悬挂的刚性接触网供电。这是目前城市轨道交通上广泛采用的一种供电系统。在铝质断面的一定区域内嵌入铜质导线的这种接触电缆，结构的刚度大，通过电流的截面大。这种接触网，可采用1 500 V及以上的工作电压，维护成本低。

（2）先进的信号系统。用于马德里地铁网中的信号系统，包括基于微处理器技术的列车自动运行（ATO）系统和列车自动防护（ATP）系统。在客流量大的线路上安装了基于通信的列车控制（CBTC）系统。所有这些系统都是为了增加可靠性，缩短行车间隔时间。

（3）通信系统TETRA是一种数字无线电系统，它是列车-地面之间的主要通信网，也是线路上的安全通信网。在列车-地面通信网中还使用了窄频带通信（传送警报、设备状态数据等）。TETRA系统的信号可以传遍马德里整个地铁网，包括区间隧道、地铁车站、车库和调度室。

（4）防火喷水设备。在极有可能发生火灾的区域或操作间，如自动电梯的机房等，安装水喷雾灭火系统。这个系统分成若干组，每组由充满有压水的钢罐和带有尖锥喷口的管子组成。

4 莫斯科地铁的扩建

目前正在对莫斯科地铁三环的3个区段（东段、西段和东北段）进行设计。在设计中以马德里地铁模式为主要参考，与莫斯科地铁的具体情况相结合。目前莫斯科地铁网线路总长300 km，地铁车站185座，每天的客流量达900万。不难看出，莫斯科地铁基础设施对城市交通具有多么重要的战略意义。莫斯科地铁是俄罗斯人民的骄傲，它恢宏的建筑艺术和工作效率深受人们称赞，成为其他城市地铁的榜样。

在一个长久沿袭既有统一模式发展形成的地铁网中引进新的结构和技术方案是一项复杂的任务。要求新方案能适应运营的需要，运送巨大的客流量，适应含水丰富的土壤特点，并能满足标准文件的要求等。这就要求对最初的规划和设计方案进行深入细致的研究。

4.1 区间隧道

莫斯科地铁的车辆尺寸与马德里的车辆基本相同，两城市差别在于：莫斯科采用8节编组，而马德里采用6节编组；莫斯科采用下部受电，电压为825 V，而马德里采用上部受电，电压为1 500 V。考虑马德里地铁车辆尺寸，并考虑马德里轨道中心线间距3 385 mm，道岔区的轨道中心线间距3 500 mm的条件，采用的双线隧道盾构直径为9.43 m。

莫斯科地铁为了遵守ГОСТ2391-80的限界，相应的轨道中心线间距为3 400 mm或4 000 mm，因此，采用的盾构直径为10～10.5 m。这样它有足够的净空采用必要的衬砌厚度，并满足设备限界（信号箱、电力开关、电缆束等）和结构限界的要求（图3）。

图3 莫斯科区间双线隧道断面 （单位：mm）

莫斯科地铁采用下部受电有利于列车疏散，车站的接触轨可以布置在车站的站台下面。

莫斯科地铁区间双线隧道的衬砌环由6块标准砌块和1块封顶块组成。根据莫斯科的特殊性和最不利条件（即灌注混凝土后的最初对砌块的操作）计算得到衬砌厚度为32 cm，最终确定为40 cm。

4.2 地铁车站

在设计莫斯科地铁车站时采用了与马德里相同的理念：车站施工采用盖挖逆筑法，采用具有承载能力的地下连续墙，盾构拖拉过站。

莫斯科地铁设计中有自己的特点：车站长度164 m，可采用8节车辆编组。在车站的每个端部设疏散出口。站台的最小宽度为5 m，车站总宽度为39 m（这是为了在每个站台上布置2组各3台自动扶梯的需要）。车站平面与现有的莫斯科地铁车站相比，显得更为紧凑，具有最好的外形系数，使车站长度和周边长度得以减小（图4）。

图4 莫斯科地铁典型的3层车站设计（侧式站台）

车站的纵断面的平均深度为20 m（属大深度车站)。车站由3个主要层面组成：站台层、技术设备层（在这层布置技术设备用房的主要部分、重型自动扶梯的机器房等）和站厅层（设置售票室、检票口等）。站厅入口由从车站端部伸出的2个部分组成。车站的入口有2道门，与站厅在同一层面，其标高在地面以下5 m。

从车站结构方面来看，原则上与马德里车站近似，承重的地下连续墙的厚度1.0～1.2 m，在周边连续墙和桩-柱上面灌注顶板，站厅层和技术设备层这2层楼板既要承受垂直荷载，还要承受来自连续墙外面土体的水平荷载，底板中部呈半圆形，以便盾构拖拉过站。这种形状对于承受底部的水压也是最合适的。

为了加固底部土壤进行旋喷注浆，辐射状注浆可以抑制连续墙的受力变形，有利于底板承受水平荷载。

4.3 技术设备

在整个地铁网中采用具有决定性作用的新设备，必须对其进行预先的研究、检验，并与旧设备进行对比性试验。在很多情况下有必要对标准文件进行修改。莫斯科处于这种情况下，应尽快完成前期工作（包括正在地铁中进行的分析和试验），为采用新技术创造条件，例如采用微处理器的信号系统和设置站台门。

需要强调的是，在进行地铁网扩建的这一时期，是推广最现代的有效技术的最佳时机。

5 结束语

修建区间单洞双线隧道与侧式站台地铁车站相组合的模式并不新鲜，欧美许多城市地铁很早就已采用，而且采用的范围相当广泛。可能是由于近年来大断面双线隧道盾构的成功使用，以及施工采用连续墙围护（以后作为车站的受力构件）的车站盖挖逆筑法的技术进步，使得这一模式更容易实现，因而受到地铁工作者的青睐。

这一模式明显的优点是：双线隧道盾构开挖效率高，一次开挖完成双线；盾构直接拖拉过站，无需多次拆、装；在隧道内铺设交叉渡线（方便列车调度，改变行车组织）而无需增加大量费用。就此一项，可以大大缩短工期，降低工程造价。另外，相对于岛式站台，侧式站台的客流流向单一，便于管理疏导；侧式站台如果需要延长，扩建施工并不困难。

莫斯科地铁网是在长达80多年的时间跨度里沿袭既有的统一模式发展形成的，现在为了加快莫斯科地铁建设，引进另一种新的模式和技术系统，任务具有一定的复杂性和挑战性。但莫斯科地铁工作者已下定决心，迎难而上。目前这项工作正在紧张有序地推进。

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

邵根大 编译

责任编辑 冒一平

2015-07-27