關(guān)鍵詞：天津地鐵 既有線 深基坑供電系統(tǒng) 環(huán)境控制系統(tǒng) 自動售檢票系統(tǒng)
1.建設(shè)天津地鐵 1號線的意義
天津市是我國四大直轄市之一，是華北地區(qū)海路交通樞紐和首都門戶，也是我國北方的商貿(mào)金融中心、技術(shù)先進的綜合性工業(yè)基地、全方位開放的現(xiàn)代化國際港口大都市。隨著天津市國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，城市化進程加快，同時對交通的需求急劇上升，中心城區(qū)的道路交通矛盾日益突出。近年來市政府雖然加大了城市交通特別是道路工程設(shè)施的投入，但仍遠不能適應(yīng)城市經(jīng)濟發(fā)展的要求。大容量的城市軌道交通系統(tǒng)，是實現(xiàn)現(xiàn)代化城市必要的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市實現(xiàn)現(xiàn)代化的標志。天津地鐵1號線的修建，不僅能完善了天津市的城市基礎(chǔ)設(shè)施，為乘客提供安全、快速、舒適的交通工具，而且在促進城市合理布局、改善交通結(jié)構(gòu)、保護生態(tài)環(huán)境、創(chuàng)造優(yōu)良的投資環(huán)境、加速經(jīng)濟發(fā)展和把天津市建成我國北方重要經(jīng)濟中心，具有重要的經(jīng)濟和政治意義。
2.線路概況
2.1天津市中心城區(qū)快速軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃新的天津市中心城區(qū)快速軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃，由9條軌道交通線路組成。天津地鐵1號線、2號線、3號線為軌道交通骨干線；天津地鐵4號線、5號線、6號線為軌道交通填充線；7號線、8號線為軌道交通外圍線；9號線為津濱輕軌線。總長度為227km。
2.2天津地鐵1號線線路走向 天津地鐵1號線是天津市南北交通主干線。北起劉園高架站，沿辰昌路、丁字沽三號路，線路在本溪路與咸陽北路間由高架轉(zhuǎn)入地下，過勤儉道折向南，下鉆子牙河、鐵路天津西站與原地鐵天津西站站接軌，沿地鐵既有線經(jīng)大豐路、西馬路、南開三馬路、南京路在既有新華路站與新建線南段接軌，繼續(xù)沿南京路、大沽南路，過解放南路、洪澤路口后由地下轉(zhuǎn)為高架，沿珠江道過財經(jīng)學院站后，由高架轉(zhuǎn)向地面，南至雙林站。全線長26.188km，其中高架線8.743km，過度段0.558km，地下線15.378km，地面線1.509km。設(shè)22座車站，計有：劉園、西橫堤、果酒廠、本溪路（以前為高架站，以后為地下站）、勤儉道、洪湖里、西站、西北角、西南角、二緯路、海光寺、鞍山道、營口道、小白樓、下瓦房、南樓（以前為地下站，以后為高架站）、土城、陳塘莊、復興門、華山里、財經(jīng)學院、雙林（地面站）。其中：西站、西南角、營口道、下瓦房站為換乘站。劉園設(shè)停車場，雙林設(shè)車輛段，海光寺設(shè)調(diào)度中心。見圖一。
圖一 天津地下鐵道1號線工程線路平面示意圖
2.3客流預測
該線將在2005年建成。客流預測：2008年全日客流量為57萬人次，早高峰最大斷面流量2.13萬人次；2015年全日客流量為101萬人次，早高峰最大斷面流量3.78萬人次；2030年全日客流量為117萬人次，早高峰最大斷面流量4.38萬人次。
2.4車輛選型及列車編組
由于受天津地鐵1號線既有線建筑限界的限制，天津地鐵1號線采用B型車。構(gòu)造速度90km／h，最高運行速度80km／h。本工程初期、近期、遠期列車編組均采用6輛單元編組，即由3輛動車和3輛拖車組成，每列車定員為1425人。
2.5線路通過能力
本線最小行車間隔為2min。線路通過能力每小時為30對。
2.6設(shè)計運輸能力
本線初期、近期、遠期設(shè)計運輸能力分別為2.41萬人次、4.01萬人次、4.81萬人次，均能滿足相應(yīng)設(shè)計年度高峰小時客流量要
2.7線路主要技術(shù)標準
軌距： 1435mm
正線數(shù)目： 雙線
線路坡度：
正 線： 最大坡度30‰
輔助線： 最大坡度40‰
地下線路最小坡度： 3‰
最小曲線半徑：
正 線： 300m
輔助線：一般地段200m，困難地段150m
車站站臺有效長度：120m
2.8牽引供電
為了考慮與既有運行段標準統(tǒng)一，全線采用直流750V接觸軌上部受流方式。
2.9殘疾人通道及自動扶梯
為方便旅客出行，提高天津地鐵服務(wù)水平，重點站各出入口及站廳至站臺間均設(shè)置上、下行自動扶梯；其余車站設(shè)置上行自動扶梯，個別車站根據(jù)換乘、客流等情況考慮預留下行自動扶梯。
每座車站均設(shè)置方便殘疾人使用的垂直電梯。
3. 天津地鐵1號線工程主要特點
3.1既有線改造工程是全線設(shè)計施工的難點
天津地鐵西站～新華路站始建于80年代，由于既有車站規(guī)模不滿足改建后的運營要求，因此天津地鐵1號線需對既有車站進行拆除后再擴建，而既有區(qū)間結(jié)構(gòu)還要繼續(xù)使用；目前，國內(nèi)還沒有新舊結(jié)構(gòu)相接的先例，沒有可以借鑒的經(jīng)驗；既有車站改擴建主要有以下幾個難點：一、新舊結(jié)構(gòu)相接處基坑圍護地下水封堵問題；二、新舊結(jié)構(gòu)之間差異沉降問題；三、新舊結(jié)構(gòu)防水連接問題；四、既有結(jié)構(gòu)施工時周邊回填建筑垃圾、碎石屑等，造成基坑圍護結(jié)構(gòu)施工困難；五、既有結(jié)構(gòu)拆除問題。
3.2新建段深基坑施工
新建段車站所在位置地質(zhì)條件復雜，地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（人工堆積Qml），第Ⅰ陸相層（第四系全新統(tǒng)上組河床～河漫灘相沉積Q43al）、第Ⅰ海相層（第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積Q42m）、第Ⅱ陸相層（第四系全新統(tǒng)下組河床～河漫灘相沉積Q41al）、第Ⅲ陸相層（第四系上更新統(tǒng)五組河床～河漫灘相沉積Q3eal）、第Ⅱ海相層（第四系上更新統(tǒng)四組濱海～潮汐帶相沉積Q3dmc）、第Ⅳ陸相層（第四系上更新統(tǒng)三組河床～河漫灘相沉積Q3cal）。
新建段車站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層或三層，基坑開挖深度較深，標準段16m～17m，盾構(gòu)工作井基坑深度17.6m～18.6m，其中下瓦房站1號線與5號線換乘接點處基坑深度23.5m，連續(xù)墻長度39m，目前是天津市最深基坑；施工方法為連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)及止水帷幕，坑內(nèi)降水，明挖施工，車站主體基坑圍護結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻，連續(xù)墻入土深度約為0.7～0.8H（H：基坑深度）；內(nèi)支撐體系采用Φ600鋼管橫撐，壁厚t=14(16)mm，橫撐水平間距一般為3.0m左右，橫撐布置應(yīng)避開主體結(jié)構(gòu)立柱。鋼支撐豎向間距為3～4m。為減少圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，必須及時設(shè)置鋼管撐和準確施加預加力，并根據(jù)現(xiàn)場圍護結(jié)構(gòu)的變形、受力監(jiān)測情況調(diào)整實施，作到動態(tài)設(shè)計，信息化施工。
由于新建段地下車站所處位置地質(zhì)條件較差，為增加基底的抗變形能力，在基坑基底采用抽條注漿加固。基坑降水采用基坑內(nèi)大口井井點降水。
4.新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備
4.1土建結(jié)構(gòu)工程
天津地鐵1號線地下結(jié)構(gòu)施工方法主要有明挖法、暗挖法、盾構(gòu)等，其中明挖基坑圍護結(jié)構(gòu)型式有鉆孔灌注樁+攪拌樁、地下連續(xù)墻、勁性水泥土攪拌樁（SMW工法）、鉆孔咬合樁等，其中勁性水泥土攪拌樁（SMW工法）、鉆孔咬合樁在天津地區(qū)是第一次使用。
（1） 勁性水泥土攪拌樁（SMW工法）：二緯路站圍護結(jié)構(gòu)施工中，引進勁性水泥土攪拌樁（SMW工法），該工法具有施工速度快、抗?jié)B效果好、低污染、低噪音、投資省等優(yōu)點。在天津地鐵2、3號線設(shè)計中得到很大推廣。
（2） 鉆孔咬合樁：在既有線改建施工中，由于既有結(jié)構(gòu)周邊回填碎石屑、混凝土塊等建筑垃圾，造成基坑圍護結(jié)構(gòu)鉆孔樁施工困難，攪拌樁成樁質(zhì)量不高，無法保證止水效果，西站、西南角站等基坑圍護結(jié)構(gòu)施工中引進鉆孔咬合樁，采用全套管鉆機鉆孔成樁，一葷一素，即一根樁有鋼筋籠，一根樁為素混凝土，先施工素混凝土樁，再施工鋼筋混凝土樁，互相咬合（咬合量為樁徑1/3～1/4），既解決了圍護結(jié)構(gòu)受力問題，又解決了止水問題。
（3） 盾構(gòu)法施工：小白樓~下瓦房~南樓~土城區(qū)間段沿大沽南路，線路沿線有濱江購物中心、凱旋門大廈、南樓商場、南樓百貨商場、天津日報社大廈等建筑物。埋深8～17m，滿足盾構(gòu)法施工的埋深要求。經(jīng)明挖法與盾構(gòu)法施工方案總體比選結(jié)論，該區(qū)間段采用盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)法施工在天津市是第一次使用，采用盾構(gòu)法的因素主要有以下幾點：①采用盾構(gòu)施工，在此區(qū)間內(nèi)可連續(xù)作業(yè)，總的施工周期較明挖法短；②采用盾構(gòu)法施工，投資少；③采用盾構(gòu)法施工，對交通、環(huán)境影響小。
（4） 深基坑施工：下瓦房站1號線與5號線換乘接點處基坑深度約23m，連續(xù)墻長度達39m，并且屬于軟土地基施工，設(shè)計施工都有很大的難度，
通過合理地選擇計算模式，模擬施工全過程進行受力分析，采用有限元法，根據(jù)施工過程將結(jié)構(gòu)受力、變形過程劃分為若干相對獨立的階段。并考慮各階段結(jié)構(gòu)受力及變位的繼承性。坑底以上按主動土壓力三角形分布，坑底以下土壓力按矩形分布，用水平彈簧模擬坑底地層對圍護結(jié)構(gòu)的約束作用。基坑支護結(jié)構(gòu)計算連續(xù)墻深度及嵌固深度、連續(xù)墻內(nèi)力及位移、支撐的內(nèi)力及穩(wěn)定、基坑穩(wěn)定性檢算等，最終確定合理的圍護結(jié)構(gòu)型式，經(jīng)過施工單位的精心施工，此處的主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完畢。
（5） 暗挖法施工：天津地鐵車站及大部分區(qū)間均采用明挖法施工，但在一些地段，因管線、交通、拆遷等因素，無法采用明挖法，而采用盾構(gòu)法又因施工長度過短，得不償失。采用暗挖法則相對較為靈活，又能維持現(xiàn)有環(huán)境條件，造價相對較低。在周邊條件較苛刻地段，采用暗挖法對減少周邊環(huán)境的影響，加快施工速度，降低成本、縮短工期具有很重要的意義。但天津地區(qū)以前尚未有采用暗挖法施工方法的實例，天津地鐵1號線既有區(qū)間風道改建工程開創(chuàng)了天津地區(qū)暗挖施工的先例。由于天津地鐵既有區(qū)間風道位于天津市主要交通干道下，存在很多地下管線，采用明挖法施工，對地面交通影響很大，且需要大量切改管線，因此需要一種合理的施工方法——“暗挖法”來解決這些問題。根據(jù)確定的地質(zhì)條件、埋深、周邊環(huán)境等因素，通過理論計算，確定出可行的初期支護、二次襯砌參數(shù)；即采用大管棚配合小導管注漿加固地層，格柵網(wǎng)噴混凝土作為初期支護，暗挖施工。施工中同時采用先進的實時反饋監(jiān)控量測體系，通過對量測結(jié)果進行歸納分析，回歸出能指導下一步設(shè)計和施工的結(jié)果。既有線風道改造工程為天津地區(qū)地下工程的施工提供了一套全新的成功經(jīng)驗。
4.2供電系統(tǒng)
地鐵1號線供電系統(tǒng)采用35KV/10KV兩級電壓的集中供電方式。在勤儉道站、西南角站、下瓦房站和華山里站附近設(shè)4座主變電所，向全線的牽引供電系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)供電，每座主變電所由三路電壓等級為AC35KV的獨立電源供電；全線共設(shè)16座牽引降壓混合變電所、8座降壓變電所和2座跟隨式降壓變電所，牽引降壓混合變電所和降壓變電所由兩路電壓等級為10KV的獨立電源進線，并互為備用；牽引供電系統(tǒng)的供電電壓采用DC750V，牽引網(wǎng)采用鋼鋁復合式第三軌正極供電、走行軌負極回流的供電方式；同時為了高效的吸收列車再生制動產(chǎn)生的電能，在全線各牽引變電所均設(shè)有再生制動能量回收裝置。
4.3環(huán)境控制系統(tǒng)
環(huán)境控制的目標是為乘客往返于地面至列車創(chuàng)造一個過渡性的舒適環(huán)境。地下線通風及空調(diào)系統(tǒng)由車站公共區(qū)空調(diào)/區(qū)間通風系統(tǒng)（大系統(tǒng)）、設(shè)備管理用房空調(diào)通風系統(tǒng)（小系統(tǒng)），空調(diào)水系統(tǒng)和其它區(qū)間通風系統(tǒng)（中間風井、洞口空氣幕及射流風機）組成。車站公共區(qū)空調(diào)通風機與置于車站的區(qū)間隧道風機合二為一，即區(qū)間隧道通風機兼容車站空調(diào)通風機功能，為滿足不同工況的要求，風機采用變頻器控制。在國內(nèi)地鐵同種環(huán)控系統(tǒng)制式中，天津地鐵1號線首次采用變頻控制，由于在不同工況下，風機采用了變頻控制，其最大的優(yōu)點是節(jié)能。
車站大系統(tǒng)采用集中式全空氣系統(tǒng)。一般機房設(shè)在車站兩端，由一臺隧道通風機、風道內(nèi)過濾器、表冷擋水段等組成空氣處理機，另一臺隧道風機為回/排風機。
大系統(tǒng)采用站送、站排的橫向式通風系統(tǒng)。新建站站臺層采用上送下排均勻送、排風形式，站廳層采用上部均勻送風。既有站一般為單層站，站臺板下及車站兩側(cè)設(shè)結(jié)構(gòu)送風道，由車站兩側(cè)風道頂部送風百葉，均勻側(cè)送至車站，站臺板下設(shè)回/排風道，均勻回/排風，構(gòu)成站送、站排的通風形式。
天津地鐵1號線，在國內(nèi)首次在車站預留了再生能量回收裝置，此裝置遠期安裝后，可以使列車牽引能量的80%回收再利用，而一般的地鐵線只能回收40%的列車牽引能量。采用再生能量回收裝置可以使車站空調(diào)負荷減少30%，減少了空調(diào)設(shè)備的容量及尺寸，降低了設(shè)備投資和環(huán)控機房面積，節(jié)省了運行費用。控制方式采用就地控制、車站綜控室距離控制及控制中心遠程集中控制三種方式。
4.4自動售檢票系統(tǒng)（AFC）
天津地鐵1號線所使用的AFC系統(tǒng)是一個成熟、可靠、先進、完整的自動售檢票系統(tǒng),系統(tǒng)以先進的控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)為一體，具備一定的靈活性和可擴容性。該系統(tǒng)有以下幾個顯著的特點：
（1） 中心計算機系統(tǒng)能實現(xiàn)對地鐵AFC系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備的監(jiān)控，能實現(xiàn)系統(tǒng)運作，收益及設(shè)備維護集中管理功能，能實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中、采集、統(tǒng)計和管理功能，并能完成與城市“一卡通”系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口及財務(wù)清算功能。
（2） 車站計算機系統(tǒng)能實現(xiàn)收集及保存車站設(shè)備的車票處理、收益及統(tǒng)計數(shù)據(jù)并上傳到中心計算機系統(tǒng)；監(jiān)控車站設(shè)備運行狀態(tài)，收集車站設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并實時上傳到中心計算機系統(tǒng)；接收中心計算機下傳的“一卡通”及系統(tǒng)參數(shù)，并下載到車站設(shè)備；監(jiān)控車站設(shè)備的收益情況，實現(xiàn)車站收益管理功能；同步車站設(shè)備時鐘；實時或階段性生成車站收益、客流及維修報表。
（3） 儲值票采用非接觸式IC卡，單程票采用技術(shù)比較成熟、設(shè)備維護量小的TOKEN。
（4） 自動售票機為觸摸屏式，更能體現(xiàn)時代感和人性化設(shè)計。
（5） 剪式門、雙向閘機的采用使乘客更加安全、快速的通過，也使公司能夠靈活的進行客流組織。
5.施工中的天津地鐵1號線
2002年6月開始，1號線進入全面施工階段。到目前為止全線高架結(jié)構(gòu)部分，已基本完成，正準備施工軌道工程。地下結(jié)構(gòu)部分，2004年7月主體結(jié)構(gòu)工程全部完成。劉園停車場、雙林車輛段主體工程2004年11月完成，控制中心主體工程2005年4月完成。2004年6月開始安裝調(diào)試，2005年10月開始試運行。
西橫堤站室外效果圖
