《中国城轨口述历史》王振信访谈录:上海地铁采百家之长处,创独家之风格

2021-04-01 17:58王振信
城市轨道交通 2021年8期
关键词:北京地铁设计院盾构

主持人:早年,上海地铁跟北京地铁一样,经历了深埋浅埋的论证。但是,听说上海还有一个中埋方案,请您介绍一下。

王振信:上海地铁筹建处是1958年成立的,技术组负责人是留德学习桥梁专业的李国豪[1],参与者包括留美学习土力学专业的余调梅,还有上海老工程师,再有就是我们这帮小伙子。但是对于地铁,谁都没干过,怎么办呢?所以,需要设计院的同志参与。

当时,上海有中央的很多设计院,比如电力设计院隶属电力部,煤矿设计院隶属煤炭部,市政设计院隶属建设部,还有轻工业设计院隶属轻工业部等。所以,上海市委成立了一个设计党委,管理各个设计院的党委,就有权抽调各个设计院的人力。跟地铁有关系的有煤矿设计院、市政设计院和华东设计院,所以设计党委从这三个设计院里抽调了三拨人,加入地铁筹建处。

上海建地铁有三种可能性:浅埋、中埋和深埋,跟北京的有一点不一样,因为北京就浅埋跟深埋,上海加了个中埋。当时的“中埋”即现在的盾构,当时上海的地质情况不深不浅,适宜中埋。

深埋由煤矿设计院负责,上海大概地下300米才是基岩,所以采用煤矿的矿山法;浅埋由最早在上海搞地下室的华东设计院来负责;中埋则是由市政设计院来,埋管子。

主持人:早年修建地铁是以战备为主的,直到20世纪80年代,我们才提出来以交通为主,兼顾人防。所以,早年线路的选型和制式,基本上都是按照北京地铁的思路延续过来的。

王振信:上海要先建的两条地铁线是1号线(南北线)和2号线(东西线)。那时建地铁的思路是确定客流和线路,根据客流决定车辆采用三节编组,每一辆车约宽2.8米,长20米。这个车相当于上海当时的什么规模呢?上海最忙的一条无轨电车是26路,从淮海路到徐家汇,一小时最大的客流量是一万人,无自动化,就是人工指挥的,一分钟一趟车。而地铁是不可能一分钟发一趟车,算三分钟发一趟,三节编组就相当于一万人的客流。在线路方面,考虑到平战结合的概念,所以建在首脑机关的边上。而地铁车站打算修建60米长,当时不止上海,还有天津1号线也这样。

主持人:您刚才讲到深埋和浅埋,最后选择中埋,也就是用盾构来施工。当年谁都没见过盾构,盾构这个名词是怎么来的呢?

王振信:所谓中埋,就是离地面有一定的距离,但不贴着地面,贴着地面的是浅埋。方案设计是需要离开地面8米至10米处埋管子,怎么做呢?这就是盾构法。当时,三个设计院研究以后,在1959年建国十周年时,举办了一个汇报会。北京是中央领导来的,我们是南京军区司令员许世友听取汇报,上海市委也在场,得出一个结论“深埋不可取”。

对于深埋,技术层面可以采用冻结法来做,但是人上下和电梯会慢一点,对此,部队给予否决。而浅埋方案的否决,是因为上海的道路格局并不是北京的棋格型,如果沿着马路走,很多路走不通。另外,部队也反对浅埋,假如“一开膛”,战备作用就没了。

向领导汇报后,确定采用中埋,而盾构谁见过呢?反正我们没有见过。盾构的名字是怎么来的呢?我们在煤矿的时候叫掩护筒,不叫盾构;北京市政工程也搞过地下的顶管,那个叫遁甲,也不叫盾构;而北京的施仲衡院士,他到前苏联去学习的就是盾构。盾构名词起源于唐山铁道学院,是施仲衡所在的唐山铁道学院引自前苏联的,俄文叫щит,英文叫Shield,他们出的第一本书就是盾构法,所以这个名词是唐院定的。盾构后边的结构叫什么呢?叫管片,也是唐山铁道学院确定的。我们就开始正式研究盾构跟管片。

主持人:既然上海地铁决定用盾构,怎么开始做试验的呢?

王振信:1959年确定用中埋,地铁也要“上马”。1960年,成立了上海隧道工程局,局长是靳怀刚[2]和李立知[3],局里有五个科室。一科跟地铁没有关系,负责一个保密工程;二科是规划科,科长柴锡贤,闵企璋、王瑞华也在规划科,主要负责线路怎么走,什么地方设站;三科负责结构,刘建航[4]负责搞管片。四科负责施工,我来“带头”,由从设计单位变成施工单位。五科负责设备,盾构就由他们负责。

1960年以前,我在地铁筹建处负责研究深埋,刘建航他们负责中埋;在负责盾构施工之后,完全是新领域,首先请施仲衡院士到上海讲解什么叫盾构;其次,我懂一点外文,通过外文资料开始研究盾构。

上海搞盾构法的主要矛盾是地下水。挖下去1米就是水,如果没办法对付地下水,怎么搞盾构法?现在有泥水盾构、土压平衡盾构,那时候都是敞胸盾构。第二个要对付的就是黏土,很多地方的土是能“站住的”,比如西安和北京的一些地区,但上海不行,往下深一点就要塌。

我们就要解决这两个问题。

水怎么解决?两个办法,一是降水,利用轻型井点,就是打个管子下去,靠真空泵在地面上抽;理论上,绝对真空是10米水头,但刨去管路等损失后用真空泵在地面抽,最多能降7米,7米可以浅埋,中埋就不行了,我们还请了北京电科院一位在前苏联学习过的老师讲解喷射井点。二是气压,这个办法无经验需要研究,盾构的时候就像掩护筒一样,一个圆筒在这里,土压没有问题了,正面怎么办?用正面支撑,挖一条,把撑板撑起来,再挖下面一条,再撑起来。施仲衡院士表示前苏联就这么建的,外国也都这么建的。简单来讲,盾构的工作原理是分成三块。第一块挖掉了,模板先撑起来,再挖第二块,挖掉以后,板撑好,用千斤顶撑上。道理很简单,但是装备要怎么做出来呢?怎么往前走,那么后面有千斤顶,现在叫油缸,油缸理论很简单,做炮筒的,厚的空心钢管,在油缸外边的。那个时候没有这个东西怎么弄,就安排五科的人负责研究。

那时外国也都还是人工开挖,没有风镐硬来。还有难题是要把黏土弄掉太费劲了,我们就发明了一个办法,用钢丝把土切开来,解决了黏性土的开挖难题。后来又发现正面支撑太麻烦,从塘桥试验里得出一个结论,可以不用正面支撑体系,而用网格体系。到1965年“60工程”正式开始,就让设计院改成网格设计。

三年自然灾害,比较困难了,当时要在塘桥做一个4米盾构的试验,我们就留了50个工人。“60工程”正式启动时,塘桥试验的工人变成施工队,四科改制隧道工程公司,二科、三科、五科组成隧道设计院。

对于车站建设,现在是地下墙等技术,但那时是没有的,只能使用沉箱技术。中国第一次使用沉箱技术是在抗战以前,茅以升他们建设钱塘江大桥时,江里边的基柱使用了沉箱技术,是丹麦的康益洋行负责;解放以后,康益洋行改组为上海市基础工程公司。

上海地铁的第一个站是在衡山公园,要做一个60米长的沉箱,地面做完了再慢慢沉下去。

主持人:1962年自然灾害以后,上海地铁第一次“下马”,文化大革命以后,是第二次“下马”,那第三次“上马”是什么时候?

王振信:20世纪80年代初改革开放以后,发生了比较大的变化。当时的副市长阮崇武,支持我们在地铁1号线漕溪路这一段进行区间试验,从漕溪公园做一个井下去,建设一个长600多米的隧道,终点在漕宝路车站。这两个点将开始进行网格盾构试验。

这个试验,我们需要保证实现三个指标:一是盾构的推进进度是正负10公分,不会偏差太大;二是地面升降,我们引用的标准叫“正一负三”,最多凸起一厘米,最多沉降三厘米,保证地面房子不出问题;三是,隧道要保证一级防水,也就是100平方米里面仅有1升的漏水量。

上海地铁的一条南北线、一条东西线,建设南北线时已经有筹备组了,我是其中一员,那时已开始引进软件来预测这条线的客流。研究结果是,衡山路的规模不行,车站小了,区间也小了。那时车辆是按照目前A型车规模进行设计的,结构上预留了充分的余地,车辆都是六节编组的。

主持人:1983年,地铁正式“上马”。有一个项目我记得很清楚,就是火车新客站,为了使将来的地铁能够方便换乘,施工时,我们把折返线就预埋到车站下面了,您还记得吗?

王振信:当时,这个项目的设计、施工都是隧道公司负责,我是经手人。问题在于火车站是上海铁路局、铁道部的管辖范围,地铁如何结合火车站设站呢?打个比方,北京地铁2号线到北京站地面距离多少?100米。你要坐2号线到火车站去,就要在地面走100米。

主持人:(当时)北京地铁是战备为主的,所以,地铁和火车站的衔接是这样的。

王振信:新客站的时候,由筹建处办具体事情,领导是阮崇武,后来是倪天增。他们很清楚,跟铁路要尽可能换乘,怎么协调呢?

新客站筹备处讲得很简单,我已经定好了哪一年要通车,你要进来可以,但不能影响施工。新客站主站两边是出入口,如果把地铁放在中间主站进行换乘,就需要先施工,地铁完成后才能修建火车站。而且火车站的出入口一层已被占用,地铁只能修建在地下三层,进度更慢。所以,只能决定车站设置在外面,但是把出入口连起来。

主持人:1985年正式“上马”时,成立了上海地铁公司,您是第一任总工程师,您从这里给我们讲讲。

王振信:筹建处是隧道公司的,1985年地铁正式“上马”,但不是筹建处变成地铁公司,而是要另外成立地铁公司。地铁公司属于市政局,经理陈康正是局里调过来的,副经理叫唐宪民,是公运局调过来,将来负责运营。

其实公交运营跟地铁运营是两码事,但实际上也就这些人。铁道兵有一个姓方的,退伍下来当副经理,还有隧道公司机械厂的一个厂长姓黄,也来当副经理。最后,缺个总工。在筹备处时,我已参与准备工作,包括研究线路、客流等;在建设公司时,中央政策要培养新干部,要求我55岁退下来,我是“老隧道”,都知道王振信,搞地铁的根底首先是土建要干起来,所以我当了地铁公司的总工。

计划任务书批了以后,面临一系列的问题:

第一,到底规模多大,要进行客流预测。工业局有一个机构是专门做客流预测的,他们预测这条线路的客流是6万人,这和之前提出的一万人已不是一个概念。当时,胡耀邦总书记也批了,地铁是以交通为主,兼顾人防(即六级人防),要建需要自己筹钱,大概每公里费用是1亿多元。

第二,设计谁来干,当地人最清楚,但北京地铁设计院有经验,所以我们请他来,还有规划设计院,线路往哪走,哪儿设出入口,哪个方向客流最多,都由他们来定。另外就是本地的隧道院,我们就跟着到北京去学习了解,学习对象是天津地铁,天津地铁1号线走在我们前面,它就是建的60米长车站。

主持人:后来您就提出来,要搞总体组,进行总体设计。这样才能够把三个设计院给协调起来,由您来做总体组的组长。

王振信:在没有成立地铁公司以前,我在隧道公司管施工的,也参观过旧金山、莫斯科的地铁。1985年成立地铁公司时,领导倪天增讲得很明确,上海搞地铁不是看前苏联,而是看香港。恰好香港地铁那时设计规模就是每小时6万人,八节编组。北京地铁是明挖做的,但是通风系统现在叫环控系统,ATP自动保护系统,还有AFC自动售票系统,都是没有的,就跟我们有些不一样。北京地铁1号线、2号线都是北京地铁设计院一家单位设计的,外国怎么做呢?外国的地铁是由好几个设计单位来做,各种技术都有,不单一。把北京模式拿过来行不行?也许是行的,但是它太单调。

主持人:上海地铁1号线是改革开放后国家批准的引进外国资金和技术的线路,设计的时候我记得好像已经是1988年了,建设是1990年,1995年通车,比北京地铁晚了差不多三十年。那么,我们在1号线做总体设计的时候,是如何与国际接轨的?

王振信:上海地铁在全国来讲是第三位,北京、天津之后就是上海了。开始是向北京、天津学习的。20世纪80年代以后,有机会到国外去看看。北京地铁1号线和2号线,每次去都要坐,每个站大概都去过,我感觉北京地铁就是决定的时间比较早,技术不够先进。北京地铁的技术是20世纪60年代定的,而我们开始的时候已经80年代了,那么差别在哪里呢?

首先是线路规划。以前建地铁技术有局限,但基本概念是对的。南北线和东西线在人民广场市中心交汇,线路和站的规模要根据客流分析设计。按照客流分析是六万人的规模,我们就决定要用香港地铁的A型车。还有车门,北京地铁的车是三个门,上下的时间长一点,也听说有门经常挤坏的情况。所以考虑引进国外技术。

A型车涉及到用触网还是用三轨,香港用触网,旧金山、北京用三轨,北京三轨用的750伏,同样的牵引力比1500伏要增加一倍,旧金山改成1000伏,可以省一点。最终,我们决定还是要用触网。

还有一个重要的问题是北京地铁的站厅模式是两头出去,导致车站太长,应该由站厅到站台,站台到站厅,用一个最快出站的楼梯,也就是现在很多地方采用的模式,在站厅的站台中间有楼梯,这楼梯不是两头走。

对于通风系统,北京有中间风井,上海最早也是有中间风井的。这种通风方式,导致夏天温度太高,上海比北京还要高,地铁应该要有空调系统。

对于闭式系统跟屏蔽门系统,比较下来我们认为,至少我认为应该用屏蔽门系统,节能、环境条件比较好等,这也是北京没有的。

主持人:我记得当年为了用屏蔽门系统,还是有很多不同意见的,争论了很久。但是现在纵观已经建设的地铁车站,许多都在用屏蔽门系统。

王振信:当时1号线定的屏蔽门系统,我是少数派。我们到香港去考察,香港是闭式系统,就是隧道里面车的热量到车站里排掉。后来到新加坡去看,就不一样了,它用屏蔽门系统,隧道里面的风是单独的,能量大为节省。

此事在初步设计时,负责审查的包括北京专家都大力反对,他们认为大多数人员坐火车时可能需要携带扁担挑行李,扁担极易把玻璃打碎。他们的观念是旧的,我们要走在他们前面。

我认为用屏蔽门系统是比较出来的,而不是想出来的。AFC自动售检票系统当时很稀奇,很多人认为不需要,售检票行业需要就业,换成AFC后,就业岗位也就少了。这两个技术初期审查砍掉了,但领导给留了后路,就是缓装,后来都装起来了。现在看来,从某种意义上说也是一种智慧。

主持人:上海地铁以交通为主,在我的记忆当中,当年上海地铁车站的设计,在出入口的布置上比北京地铁有了比较大的突破。比如说徐家汇车站有十一个出入口,当时简直是不可思议的,因为北京的地铁车站再大,也就是四个出入口。

王振信:徐家汇站有一个小交路的折返线,建设了很长的四股道折返段,这么长的车站,结合规划和物业考虑,出入口要多放一点。现在较为普遍。

主持人:上海地铁经过三十年的建设,现在已经建成了700多公里、全世界最大规模的城市地铁网络。这中间,有很多像您这样的前辈付出了半个世纪的努力。谢谢您。

注释(来源百度百科):

[1]李国豪(1913年4月—2005年2月),著名土木工程家,桥梁工程与力学专家、教育家、社会活动家,中国科学院和中国工程院院士,世界十大著名结构工程专家之一。1936年毕业于同济大学土木系,1938年至1945年在德国达姆斯塔特工业大学专攻桥梁工程和结构力学,1940年和1942年先后获工学博士和特许教博士学位。

[2]靳怀刚(1918年—1996年),山东邹城市峄山镇苗庄村人。1938参加革命,曾任八路军115师联络科长,115师后方政治部主任。1959年12月,任上海市隧道工程局局长、市环境卫生局副局长、代局长,他刻苦钻研业务,深入基层,和工程技术人员一起攻克隧道工程难关,开展上海地铁工程的可行性研究,保质保量完成重大工程和建设项目。

[3]李立知(1915—1967年),原名李金榜,天津市大沽村人。民国19年(1930年)入学天津南开中学。九一八事变后参加该校学生抗日运动。1960年9月,任上海市隧道工程局副局长,着手筹建第一条黄浦江隧道。

[4]刘建航(1929年4月—2016年7月),河北深泽人,隧道与地下工程专家,中国工程院院士,原上海市市政工程管理局副总工程师,原上海市地铁总公司技术委员会原主任、高级工程师。

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