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地鐵工程分析1

1引言

地鐵車站一般為地下封閉空間，主要通過出入口與外界聯(lián)系，人流量大，人員密集，相較于地面建筑發(fā)生火災(zāi)危險性更強，因此，地鐵車站防災(zāi)系統(tǒng)的可靠性決定了在發(fā)生火災(zāi)時，能否最大限度地挽救乘客的生命，減小地鐵火災(zāi)帶來的損失。其中，地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)是地鐵防災(zāi)系統(tǒng)的一個重要組成部分，地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)的作用是在火災(zāi)發(fā)生后及時動作，有效排除煙氣，控制煙氣流向或減緩煙氣沉降的速率，為人員疏散爭取足夠的時間。

2地鐵工程熱煙測試評價標(biāo)準(zhǔn)

地鐵工程熱煙測試是參照國際上通用的熱煙測試標(biāo)準(zhǔn)AS4391-1999SmokeManagementSystems,HotSmokeTest，在地鐵車站內(nèi)利用受控的火源與煙源模擬真實的火災(zāi)場景而進(jìn)行的煙氣測試。具體而言，在車站站廳以及站臺公共區(qū)中部分別選取實驗點，采用熱煙實驗裝置產(chǎn)生預(yù)設(shè)火災(zāi)功率的熱煙氣，通過熱煙測試驗證火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、通風(fēng)排煙、事故照明、站臺門、閘機等系統(tǒng)以及設(shè)備能夠按照預(yù)設(shè)的防災(zāi)模式進(jìn)行聯(lián)動，并且觀測站廳、站臺內(nèi)溫度場變化以及煙氣的擴(kuò)散情況，以確保乘客能夠在正確的指引下，在規(guī)定時間內(nèi)安全撤離車站。根據(jù)AQ8007—2013《城市軌道交通試運營前安全評價規(guī)范》（以下簡稱《安全評價規(guī)范》）要求，熱煙測試的具體指標(biāo)見表1。以上熱煙測試標(biāo)準(zhǔn)中，第5項針對區(qū)間防排煙模式的驗證，第6~11項為其他系統(tǒng)聯(lián)動相關(guān)要求，不在本次討論范圍內(nèi)。本文主要針對車站通風(fēng)排煙系統(tǒng)運行效果相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行討論。

1）第1、2項指標(biāo)主要反映車站火災(zāi)情況下，人員在1.5m疏散高度之上的溫度場對人員疏散產(chǎn)生不利影響的程度。一般而言，只要通風(fēng)排煙系統(tǒng)正常運行可通過排煙系統(tǒng)將火源產(chǎn)生的熱量部分排出，除近火源處局部區(qū)域外，車站內(nèi)各溫度 

2）第3項指標(biāo)反映車站火災(zāi)情況下煙氣層的高度對人員疏散產(chǎn)生的不利影響的程度。地鐵車站通風(fēng)排煙系統(tǒng)采用半橫向排煙模式，其機理就是通過排煙系統(tǒng)排除儲煙倉中的煙氣，減緩煙氣沉降的速率，在規(guī)范所規(guī)定的6min疏散時間內(nèi)保證人員在1.5m疏散高度范圍內(nèi)煙氣濃度以及可見度滿足疏散要求。對于1.5m疏散高度范圍的能見范圍，《安全評價規(guī)范》并沒有給出量化指標(biāo)，但是參照人員掩鼻情況下能夠走行的距離，個人建議此能見度范圍宜不小于30m。

3）第4項指標(biāo)特指在站臺層公共區(qū)火災(zāi)工況下，防止煙氣蔓延到站廳層公共區(qū)，樓梯口部斷面所需要達(dá)到的疏散迎面風(fēng)速，GB50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》（以下稱《地鐵設(shè)計規(guī)范》）對此的要求是不小于1.5m/s。這項指標(biāo)對于站臺層發(fā)生火災(zāi)時乘客的疏散尤為重要。樓梯口部斷面風(fēng)速要求對應(yīng)站臺發(fā)生火災(zāi)時所投入的實際排煙量的大小，此處的實際排煙量并不能和車站配備的車站排煙風(fēng)機額定風(fēng)量相等。由于排煙管路實際阻力與設(shè)計計算阻力存在偏差，以及全封閉站臺門并非完全密閉等因素，實際排煙量往往有可能小于所配置的車站排煙風(fēng)機的額定風(fēng)量，從而導(dǎo)致樓梯斷面風(fēng)速不達(dá)標(biāo)。一般而言，站臺層火災(zāi)模式下，車站排煙風(fēng)機配合排熱風(fēng)機、區(qū)間事故風(fēng)機聯(lián)合運行，樓梯口部風(fēng)速一般能達(dá)到3~5m/s，完全滿足規(guī)范要求。但是，需要注意的是，樓梯口部風(fēng)速過大雖然滿足規(guī)范要求，但是過大的風(fēng)速會沖散煙氣分層，樓梯側(cè)邊局部區(qū)域容易形成窩煙區(qū)，從而造成站臺層公共區(qū)局部區(qū)域1.5m疏散高度以下能見度受到影響，因此，站臺層公共區(qū)火災(zāi)工況模式并不是投入的排煙量越大越好，樓梯口部風(fēng)速控制在3~4m/s為宜[1]。

4）第12項指標(biāo)主要反映車站各防火（煙）分區(qū)之間防火封堵的完善程度。如果施工階段防火封堵措施不到位，那么在實際排煙工況下，煙氣就有可能通過防火封堵缺陷部位蔓延至相鄰的防火（煙）分區(qū)。此問題在實際熱煙測試經(jīng)常出現(xiàn)，為解決此問題，需要投入大量的人力物力查找泄漏點，完善防火封堵，因此，施工階段需要對施工單位進(jìn)行明確的交底工作，強調(diào)防火封堵的重要性以及防火封堵不完善的后果。

3對于車站站臺火災(zāi)模式的思考

國內(nèi)以往車站在站臺公共區(qū)火災(zāi)工況下，一般的排煙模式是開啟車站排煙風(fēng)機，利用站臺層排風(fēng)管對站臺公共區(qū)進(jìn)行排煙運行，同時開啟站臺兩側(cè)站臺門，啟動車站排熱風(fēng)機，利用軌頂風(fēng)道對區(qū)間進(jìn)行輔助排煙，為了保證樓梯口部斷面風(fēng)速，也可以同時啟動車站兩端的事故風(fēng)機利用事故風(fēng)閥對區(qū)間進(jìn)行輔助排煙。在這種火災(zāi)模式下，由于排熱風(fēng)機以及事故風(fēng)機額定風(fēng)量遠(yuǎn)大于車站排煙風(fēng)機額定風(fēng)量，因此，排熱風(fēng)機以及事故風(fēng)機是這種模式下的排煙主力，樓梯口部風(fēng)速的形成主要靠排熱風(fēng)機以及事故風(fēng)機運行實現(xiàn)。GB51298—2018《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出“對站臺公共區(qū)進(jìn)行排煙時，應(yīng)能防止煙氣進(jìn)入站廳、地下區(qū)間、換乘通道等鄰近區(qū)域”。此條規(guī)范的要求與以往的站臺火災(zāi)運行模式是相抵觸的，直接否定了以往火災(zāi)模式中排熱風(fēng)機利用軌頂風(fēng)道，事故風(fēng)機利用事故風(fēng)閥對區(qū)間進(jìn)行輔助排煙的方式。為了應(yīng)對規(guī)范要求，保證站臺火災(zāi)時的實際排煙量以及樓梯口部斷面風(fēng)速，只能在站臺兩端各設(shè)置一條集中排煙管，通過風(fēng)閥轉(zhuǎn)換，利用排熱風(fēng)機通過集中排煙管在站臺兩端進(jìn)行集中排煙，同時為防止煙氣進(jìn)入?yún)^(qū)間，站臺兩側(cè)站臺門不能開啟。（1）由于地鐵車站空間有限，管線復(fù)雜，集中排煙管體量很大，進(jìn)一步加劇了車站管線綜合的難度。（2）站臺火災(zāi)工況下，雖然在車站排煙風(fēng)機的基礎(chǔ)上投入了車站排熱風(fēng)機，但是對于個別較為復(fù)雜的3層車站而言，樓梯口部風(fēng)速存在不達(dá)標(biāo)的可能。此條規(guī)范在條文解釋中指出，不開啟站臺門主要是考慮到站臺發(fā)生火災(zāi)時，可能存在列車過站可能，此時列車的活塞效應(yīng)會沖擊熱煙層流，使熱煙擴(kuò)散至整個車站，惡化乘客疏散環(huán)境。但是對于采用閉式或者開閉式系統(tǒng)的車站（注：此兩種類型系統(tǒng)站臺安裝非封閉站臺門），要求列車減速過站，降低活塞效應(yīng)對煙氣場的沖擊。（1）這種說法本身對于不同系統(tǒng) 制式就存在標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行層面的不一致。（2）列車在進(jìn)站時，活塞效應(yīng)的確會沖散煙氣場，造成煙氣在整個車站的擴(kuò)散，但是當(dāng)列車離站時，站臺區(qū)域的煙氣會被大量吸入軌行區(qū)，在很短時間內(nèi)降低站臺層的煙氣濃度。由于列車是高速過站，這個變化過程會在很短的時間內(nèi)完成，而列車離站后的效應(yīng)延遲，對乘客的疏散反而是有利的。通過多次熱煙正式測試前的調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，列車過站的活塞效應(yīng)確實會造成樓梯口部氣流逆行，煙氣部分進(jìn)入站廳公共區(qū)，但是在很短時間內(nèi)，由于列車離站的活塞效應(yīng)影響，進(jìn)入站廳的煙氣很快又被吸回站臺，并且列車離開后所帶走的大量氣流很快降低了整個站臺區(qū)域的煙氣濃度，從效果上而言，甚至要比排煙系統(tǒng)的效果更好。因此，不能簡單地看待活塞效應(yīng)對于煙氣場的沖擊，正如活塞效應(yīng)對于地鐵空調(diào)系統(tǒng)運行的作用，活塞效應(yīng)對于站臺排煙而言是把雙刃劍，所以，因為列車進(jìn)站的活塞風(fēng)效應(yīng)沖擊煙氣場而禁止開啟全封閉站臺門的方式存在不妥。排煙風(fēng)機的配置是保證乘客疏散的主動措施，事故風(fēng)機是否運行往往是決定站臺排煙效果好壞以及樓梯口部風(fēng)速是否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)很多城市仍然采用打開全封閉站臺門進(jìn)行站臺排煙的方式，但是，為了降低活塞效應(yīng)對煙氣場的沖擊，僅打開端門或首尾滑動門，經(jīng)過熱煙測試驗證，此種方式能較好地發(fā)揮事故風(fēng)機的作用，完全抑制了煙氣向站廳的蔓延。

4對于車站站廳火災(zāi)模式的思考

《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定站廳防煙分區(qū)面積不應(yīng)超過2000m2。對于大部分地鐵車站，站廳面積均不超過2000m2，整個站廳設(shè)置為一個防煙分區(qū)，站廳火災(zāi)工況下，車站兩端的排煙風(fēng)機通過大系統(tǒng)排風(fēng)管路對站廳進(jìn)行排煙運行。但是部分車站站廳面積超過2000m2，需要設(shè)置兩個防煙分區(qū)，以往的做法是站廳中任一處發(fā)生火災(zāi)，車站兩端排煙風(fēng)機同時開啟，對兩個防煙分區(qū)同時進(jìn)行排煙運行。但是2018年頒布的GB51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》）中第5.2.4條款規(guī)定“當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，擔(dān)負(fù)兩個及以上防煙分區(qū)的排煙系統(tǒng)，應(yīng)僅打開著火防煙分區(qū)的排煙閥或排煙口，其他防煙分區(qū)的排煙閥或排煙口應(yīng)呈關(guān)閉狀態(tài)。”按照此規(guī)范條文要求，對于設(shè)置兩個防煙分區(qū)的站廳而言，哪個防煙分區(qū)先觸發(fā)報警，僅開啟此防煙分區(qū)的排煙系統(tǒng)，另一個防煙分區(qū)不啟動排煙系統(tǒng)。因此，目前設(shè)計單位在編制車站火災(zāi)模式時，對于站廳設(shè)置兩個防煙分區(qū)的車站，站廳火災(zāi)模式采用分區(qū)排煙方式。《安全評價規(guī)范》中熱煙測試指標(biāo)第12條要求煙氣不能蔓延至其他防煙分區(qū)。但是對于站廳設(shè)有兩個防煙分區(qū)的車站而言，在熱煙測試時會先后觸發(fā)兩個防煙分區(qū)的排煙模式，如果僅啟動先行報警的防煙分區(qū)內(nèi)的排煙系統(tǒng)，煙氣不可避免地會蔓延至另一個防煙分區(qū)。如果按照熱煙測試指標(biāo)要求，則熱煙測試判定失敗。《技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》主要針對民用建筑工程編寫，而民用建筑工程不同于地鐵工程，一方面民用建筑工程一般不需要進(jìn)行熱煙測試流程，并沒有煙氣蔓延至相鄰防煙分區(qū)的禁忌；另一方面《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定地鐵工程只考慮“一條線路、一座換乘車站及其相鄰區(qū)間的防火設(shè)計應(yīng)按同一時間發(fā)生一次火災(zāi)計”原則。因此，對于站廳設(shè)置兩個以上防煙分區(qū)的車站而言，規(guī)范之間的盲區(qū)造成了現(xiàn)實問題的產(chǎn)生，解決此問題還有待《安全評價規(guī)范》對于熱煙測試判定標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步細(xì)化。

5結(jié)論

地鐵車站排煙系統(tǒng)的設(shè)置最終目的是為乘客的安全疏散提供條件，為乘客安全疏散爭取必要的時間。因此，應(yīng)從最有利排除煙氣，保證疏散條件的角度出發(fā)。以往的車站排煙系統(tǒng)設(shè)計基本上都是從理論出發(fā)，缺乏必要的驗證手段，《安全評價規(guī)范》的出臺，提出了排煙效果驗證以及量化手段，不僅能檢驗設(shè)計方案的合理性，同時也檢驗了施工質(zhì)量水平。1）對于站臺火災(zāi)工況而言，開啟站臺門端門或首尾滑動門，利用車站事故風(fēng)機以及排熱風(fēng)機對站臺區(qū)域進(jìn)行輔助排煙效果要明顯好于采用集中排煙管的系統(tǒng)形式。快速將煙氣吸入軌行區(qū)，保持站臺區(qū)域人員疏散高度范圍內(nèi)煙氣濃度、能見度處于受控狀態(tài)，更加有利于人員的疏散。2）對于車站站廳存在兩個以上防煙分區(qū)的車站，由于與《技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》以及《地鐵設(shè)計規(guī)范》相關(guān)要求存在一定的沖突，《安全評價規(guī)范》相關(guān)判定準(zhǔn)則還有待進(jìn)一步細(xì)化，以滿足地鐵車站排煙模式的實際情況。

作者:許巍 張潔 呂珍余 單位:北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司

地鐵工程分析2

0引言

地鐵作為城市中重要的交通工具，每天為市民提供極大的交通便利。目前，國內(nèi)掀起了一波地鐵建設(shè)高潮。建設(shè)地鐵項目不僅需要完成大量的施工任務(wù)，而且在建設(shè)初期，應(yīng)當(dāng)對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文等自然條件進(jìn)行勘察。地質(zhì)勘察工作直接影響工程建設(shè)的質(zhì)量、工程進(jìn)度等［1-4］。本文以某地鐵工程項目為例，深入研究了地鐵地質(zhì)勘察過程，并分析了地鐵勘察特點，最終成功地完成了該地鐵項目的地質(zhì)勘察任務(wù)。

1工程概況

某城市軌道交通2號線一期工程屬該市重點建設(shè)項目，建筑物重要性等級為一級，場地等級為一~二級，地基等級屬于一~二級地基，巖土工程勘察等級為甲級。該市軌道交通2號線一期工程，線路西端起于汽車西站，向東穿越岳麓山丘陵，在榮灣鎮(zhèn)附近穿越湘江，然后沿五一大道到萬家麗廣場站轉(zhuǎn)向南，經(jīng)黎托轉(zhuǎn)向東，跨瀏陽河至光達(dá)站，線路長21.92km。軌道交通2號線一期工程Ⅱ標(biāo)（CSGDⅡ-1-KC-2）西起五一廣場站（不含）至該市大道站，相當(dāng)于里程AK6+960~AK15+820，途經(jīng)芙蓉廣場站、迎賓路站、袁家?guī)X站、該市火車站、東二環(huán)站、萬家麗廣場站、古曲路站、該市大道站車站及區(qū)間，共8站8區(qū)間，線路長約8.84km。全線擬為地下線，地下線工法擬采用盾構(gòu)法。地理位置處于該市市中心地段。

2該城市地鐵沿線地質(zhì)特點

2.1地質(zhì)構(gòu)造特點據(jù)該市地區(qū)區(qū)域地質(zhì)資料，該市在大地構(gòu)造位置位于華南斷塊區(qū)，長江中下游斷塊凹陷西南部的幕阜山隆起區(qū)。構(gòu)造體系上，該市位于平（江）——衡（陽）新華夏凹陷帶的長—潭凹陷區(qū)，平江穹褶斷裂和潭——寧凹褶斷裂兩個次級構(gòu)造單元的接觸處，湘江由接合部位流過。以湘江為界，西岸屬褶皺丘陵，東側(cè)為內(nèi)陸湖相沉積的白堊地層。場地內(nèi)構(gòu)造形跡不甚發(fā)育，巖層層面穩(wěn)定、產(chǎn)狀平緩，巖體整體性總體較好，未發(fā)現(xiàn)明顯的新構(gòu)造運動痕跡［5］。該市第四紀(jì)以前地質(zhì)構(gòu)造主要為褶皺和斷裂。自古以來，本區(qū)經(jīng)歷了武陵運動、雪峰運動、加里東運動、印支運動、燕山及喜山運動等多次構(gòu)造運動，形成了北西向、東西向、北東向、北北東向、南北向五個方向的斷褶構(gòu)造，構(gòu)成了本區(qū)基本構(gòu)造骨架。

2.2地形地貌特點工程場地位于該市主城區(qū)境內(nèi)，沿線分別穿越五一大道、該市火車站、荷花路、古曲路，跨越圭塘河。地貌單元五一廣場站至火車站屬湘江二級侵蝕沖積階地，地形開闊，地形有起伏，地面標(biāo)高33~50m，階地多向北微傾斜，階地地質(zhì)狀況為地質(zhì)時代第四期中粉質(zhì)粘土、砂礫石料構(gòu)成，具有明顯的二元層次結(jié)構(gòu)，凸顯該地區(qū)地質(zhì)情況。局部沖溝發(fā)育。火車站到該市大道站屬瀏陽河二級侵蝕沖積階地，地形平坦開闊，河湖發(fā)育，局部見水塘，偶可見殘丘、崗地，地面標(biāo)高32~38m，局部崗地可達(dá)40m，階地均向瀏陽河谷微傾斜，由第四系上更新統(tǒng)黃色粘土、粉質(zhì)粘土、砂礫石層組成，二元結(jié)構(gòu)明顯。其中，圭塘河屬瀏陽河支流。

2.3地層分布特點根據(jù)該城市地鐵沿線路土層分層原因、類型、工程特征等情況，并結(jié)合該市軌道交通2號線一期工程Ⅱ標(biāo)初勘勘察區(qū)的工程地質(zhì)縱斷面，可將土層分為9個標(biāo)準(zhǔn)的巖土層，將每個巖土層代號、名稱、成層年代、巖性描述如下（列舉兩個代表性的地層分布）。

2.3.1人工填土層該層主要由人工在建造的過程中產(chǎn)生的建筑土、各種垃圾土等構(gòu)成，還包括雜填土、素填土。其中雜填土大都由建筑垃圾生成的磚塊、混凝土塊構(gòu)成，其中混有雜質(zhì)較多，可能包括一些鋼筋鐵塊等非礦物類垃圾。該雜填土多位于拆遷區(qū)地表，素填土呈褐黃、灰褐等色，多呈松散狀，部分稍壓實，但密實度不均勻。實測標(biāo)貫擊數(shù)2~15擊，平均7.1擊，全線多有分布，其分布厚度與地貌特征、沿線建筑物分布有關(guān)，層厚0.20~8.40m，平均2.10m。壓實填土呈褐黃色，主要由粘性土組成，呈稍密~中密狀態(tài)，實測標(biāo)貫擊數(shù)6~10擊，平均7.9擊。主要分布于火車站廣場、圭塘河段，分布里程YAK10+300~450，層厚0.80~8.30m，平均3.22m。

2.3.2基巖根據(jù)鉆探揭露，地質(zhì)勘察地段巖層大都由白堊期間神皇山組泥質(zhì)粉砂巖、粉砂礫巖、砂土礫巖和泥盤系佘田橋組（D3S）灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r構(gòu)成。

3地鐵沿線地下水分布特點

3.1地表水該市軌道交通2號線一期工程CSGDⅡ-1-KC-2標(biāo)段勘察區(qū)內(nèi)僅有圭塘河通過，無其他地表水系。圭塘河屬湘江水系瀏陽河支流，受瀏陽河影響明顯，瀏陽河十年一遇洪水位為36.69m，五十年一遇的洪水位為39.11m，百年一遇洪水位為39.95m（洪水位均為黃海高程）。勘察期間，適逢旱季，河水深約0.50~1.00m，相當(dāng)于標(biāo)高28.50~29.00m。

3.2地下水

3.2.1地下水類型該地鐵沿線地下水主要為第四系松散層與全風(fēng)化帶中孔隙潛水構(gòu)成，構(gòu)造斷裂段具有很強的縫隙水，及巖溶水。局部地區(qū)可能包含生活廢水。

3.2.2地下水位沿線勘察階段，勘察布孔內(nèi)深度不同但均見地下水，有些鉆孔深度較深時，有2層以上地下水位。因本次沿線勘察工程時間較短，未完成各鉆孔地下水位分層工作。鉆孔勘察中各鉆孔初見水位埋深0~14.10m，相當(dāng)標(biāo)高為27.40~41.00m；潛水穩(wěn)定水位埋深0~13.06m，相當(dāng)標(biāo)高為25.18~42.07m；基巖裂隙水穩(wěn)定水位埋深為3.73~17.11m，相當(dāng)標(biāo)高25.51~33.11m；巖溶水穩(wěn)定水位埋深為18.72~22.15m，相當(dāng)標(biāo)高為22.58~25.56m。勘察區(qū)內(nèi)，地下水位變化主要受氣候及湘江水域的控制，每年4月至9月為雨季，大氣降水豐沛，是地下水的補給期，其水位會明顯上升，而每年10月至次年3月為地下水的消耗期，地下水位隨之下降，年變化幅度3.00~6.00m，同時在圭塘河附近地下水亦會隨圭塘河水位漲落而起伏變化。

3.2.3地下水的補給與排泄該地鐵沿線地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，降雨量充沛，蒸發(fā)量較少。這導(dǎo)致該地區(qū)地下水主要來源為降雨，每年4月至9月雨季，此時地下水會大量補給。10月至次年的3月雨量劇減，地下水消耗量大。又臨近湘江的原因，地下水位受限制。每當(dāng)湘江水位發(fā)生變化時，地下水位受到波動影響，所以湘江水位是該地區(qū)地下水位的排泄基準(zhǔn)面［6-9］。

4工程措施與建議

4.1地基與基礎(chǔ)當(dāng)基礎(chǔ)砌置在不同地層上時，應(yīng)考慮各地層有關(guān)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)的差異性，設(shè)計宜對地基強度及變形等進(jìn)行驗算。由于殘積土層、全風(fēng)化帶、強風(fēng)化帶層遇水易軟化、崩解，基礎(chǔ)施工時，應(yīng)采取有效的隔、排水措施，并及時封底，以防止結(jié)構(gòu)底板持力層的強度降低。按車站及附屬設(shè)施設(shè)計結(jié)構(gòu)深度，宜采用樁基礎(chǔ)，建議采用灌注樁，樁端持力層應(yīng)選取穩(wěn)定的中風(fēng)化巖<8>及其以下地層，同時保證樁端下一定深度內(nèi)無巖溶發(fā)育及軟弱夾層分布。對于場地內(nèi)軟硬相間地段，由于巖性差異而造成樁端巖層強度變化大和不均勻，要考慮采用樁基礎(chǔ)時地基不均勻性的影響。巖溶發(fā)育地區(qū)樁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)進(jìn)行單樁勘察。

4.2基坑支護(hù)沿線各車站采用明挖基坑時，現(xiàn)場探明地質(zhì)情況與水文情況，并根據(jù)不同基坑用途確定開挖深度、開挖要求等。在止水帷幕后可采用地下連續(xù)墻＋內(nèi)支撐、排樁＋錨桿的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，以穩(wěn)定的中風(fēng)化巖或以下地層作為排樁樁基持力層。由于本標(biāo)段處于鬧市，周邊建筑物密布，基坑開挖不宜采用坑外井點降水，尤其是工程地質(zhì)Ⅰ1區(qū)，巖溶水涌水量大，賦存條件復(fù)雜且不穩(wěn)定，降排水工程難度大，同時易造成周邊建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。如果采用排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建議采用鉆孔樁加有效止水措施（如在樁外圍使用止水帷幕）進(jìn)行圍護(hù)。當(dāng)受場地周邊環(huán)境制約，需采取井點降水時，基坑施工降水只能在坑內(nèi)進(jìn)行，嚴(yán)禁坑外降水，同時要求在基坑周邊按照規(guī)范要求設(shè)置一定規(guī)模、數(shù)量的回灌井，為防止周邊地面及建筑物由于地基受水影響導(dǎo)致的沉降變形。本標(biāo)段處于鬧市，周邊建（構(gòu)）筑物密布，根據(jù)本次勘察結(jié)果，工程地質(zhì)Ⅰ1區(qū)區(qū)段隧道穿越巖土層主要為溶溝充填卵石<11>，圍巖類別主要為Ⅰ類；巖土工程Ⅰ2或Ⅱ區(qū)區(qū)段，隧道穿越巖土層主要為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖或強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，圍巖類別主要為Ⅲ~Ⅳ類。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度而言，設(shè)計擬采用盾構(gòu)法施工是合適的。區(qū)間隧道間主要地層為紅層風(fēng)化帶層，以上地層均具遇水軟化的不良工程特性，且盾構(gòu)掘進(jìn)時掘進(jìn)面巖層往往存在軟硬不均的情況，故盾構(gòu)機行進(jìn)中，接觸面碰到不同巖層會導(dǎo)致受力不均，盾構(gòu)機會出現(xiàn)抬頭、下沉的趨勢。本文建議在挖掘行進(jìn)中及時根據(jù)不同地質(zhì)地層特點制定方案，保證盾構(gòu)機機頭方向沿著軸線前進(jìn)，確保隧道軸線正確。勘察區(qū)間里程YAK6+960~7+270段隧道穿越巖土層主要為溶溝充填卵石圍巖，地下水豐富，建議建立相應(yīng)的預(yù)警機制，制定適宜的預(yù)警方案，采取切實可行及有效的隔、防水措施，重點保護(hù)隧道墻壁發(fā)生滲水、滲沙，預(yù)防局部坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。勘察區(qū)間里程YAK6+960~7+270段，隧道多上覆隔水層，針對暗挖方式中存在于巖層中的地下水，其水量少，但對于工程地質(zhì)影響來說較大。不利于施工中巖層掘進(jìn)，局部地區(qū)巖層縫隙較大，可能會出現(xiàn)突涌的情況，必須采取有力措施及時治理。所以在施工時建議根據(jù)掘進(jìn)面的不同地質(zhì)條件，制定相應(yīng)的應(yīng)急方案和措施，保證盾構(gòu)施工的安全順利進(jìn)行。地鐵工程使用年限長，為防止出現(xiàn)地鐵車站與隧道相接處發(fā)生滲漏情況，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求采取措施。混凝土施工中，通過提高防水性來達(dá)到目的，并及時在日常維護(hù)中修補與養(yǎng)護(hù)。

4.3基礎(chǔ)抗浮現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，涉及到地下排水及區(qū)間地鐵埋深情況。需要及時探明原因并找到解決辦法。本標(biāo)段需抗浮的位置為：五一站~芙蓉廣場區(qū)間、古曲路站（含車站）~該市大道站區(qū)間。車站抗浮水位初步按現(xiàn)狀地面標(biāo)高以下1.0~1.5m計算，并根據(jù)體積乘以密度的公式計算浮力，同時要考慮安全系數(shù)的問題。根據(jù)場地巖土層工程性質(zhì)、分布特征，建議采用鉆孔樁作為抗浮樁或抗浮錨桿，樁端持力層建議采用中風(fēng)化巖層。

5結(jié)語

本文提及的地鐵工程是該市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生改善的重要項目。沿線地質(zhì)情況復(fù)雜，水文條件苛刻，在勘察過程中，要充分考慮這些因素。加強各單位之間的協(xié)調(diào)合作、勘察取樣分析、數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計等工作，本次地鐵沿線勘察順利推進(jìn)，最終完成了該項地鐵工程地質(zhì)勘察工作，為其他類似項目勘察工作提供借鑒。

作者:李洪波 張寧 宋增巡 單位:秦皇島華勘地質(zhì)工程有限公司

地鐵工程分析3

一、導(dǎo)言

價值工程理論是在1947年由美國工程師L.D.Miles創(chuàng)立的，最早應(yīng)用于材料選用階段，近幾十年來在全球各地得到了積極的實踐和推廣，并在經(jīng)濟(jì)效益和社會效益兩方面取得了明顯的成果。但價值工程在我國城市地鐵工程領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段，在地鐵工程設(shè)計階段中的應(yīng)用就更加有限。眾所周知，城市地鐵工程投資巨大，所以說，即使在成本節(jié)約占比較小的情況下，依然是一筆較大的資金，所以推廣價值工程在城市地鐵行業(yè)中應(yīng)用就顯得尤為重要。根據(jù)以往統(tǒng)計，前期規(guī)劃設(shè)計階段的成果對投資規(guī)模的影響程度達(dá)60%～80%，由此看來，要控制好地鐵工程項目的投資，就要重視前期規(guī)劃設(shè)計階段的各項工作。本文從價值工程的研究角度出發(fā)，嘗試探究將價值工程的理論應(yīng)用于城市地鐵工程行業(yè)的土建工程初步設(shè)計階段，在保證地鐵工程必要功能的前提下，優(yōu)化功能結(jié)構(gòu)，力求降低成本，結(jié)合帕累托定律，找出影響地鐵工程初步設(shè)計階段工程造價的主要因素，從而采取相關(guān)措施對工程造價進(jìn)行控制，用最低的成本實現(xiàn)工程最必要的價值。

二、價值工程的基本原理

（一）價值工程的基本概念價值工程是一門以提高產(chǎn)品或作業(yè)價值為目的的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的現(xiàn)代化管理科學(xué)，通過有組織、有計劃的相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)協(xié)作，尋求用最低的壽命周期成本實現(xiàn)產(chǎn)品所必須具備功能的一種創(chuàng)造性管理技術(shù)。需要特別注意的是，此處所述的“價值”與我們往常理解的價值不同，它是指一種相對的比值關(guān)系，是某種產(chǎn)品（或工程）所具有的功能與實現(xiàn)該功能所花費的全部成本的比值。它是指研究對象的比較價值，不相同于研究對象的使用價值，也與研究對象的經(jīng)濟(jì)價值和交換價值不等同，價值工程中的價值可用作評價事物有效程度的一種尺度。這種對比關(guān)系用數(shù)學(xué)公式表達(dá)出來更直觀：V=F/C式中：V：研究對象的價值；F：研究對象的功能；C：研究對象的成本。價值工程不同于一般的投資決策理論，它以分析產(chǎn)品的成本與功能為核心：在成本支出不變時，如何將使用價值最大化，或使用價值不變時，如何使成本最低化。

（二）價值工程的特點

1.價值工程考慮的是綜合效益的最佳，研究用最低的壽命周期成本獲取必要的使用功能。2.價值工程以對產(chǎn)品進(jìn)行功能分析為核心。值得一提的是，價值工程中的功能是一種效用：研究對象能夠滿足某種要求的一種屬性。通過價值工程方法分析產(chǎn)品，首先要做的是分析其功能而不是我們通常所認(rèn)為的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等問題是要在分析功能的基礎(chǔ)上再去研究。3.在價值工程中，不是孤立、片面地考慮價值、功能和成本，而是將三者同時作為一個整體來考慮。價值工程，是一種系統(tǒng)性思維，它不是一味地單純追求功能的最大化，而是兼顧生產(chǎn)者和用戶的利益，統(tǒng)籌考慮產(chǎn)品所必須具備的功能、生產(chǎn)成本和使用成本，做到不顧此失彼，從而創(chuàng)造出最高總體價值的產(chǎn)品。4.價值工程強調(diào)突破舊有的工作思路，重點關(guān)注新構(gòu)思、新途徑、新方案，通過不斷地改革和創(chuàng)新，采取新的工作思路和工作方式，降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。5.價值工程強調(diào)集體的力量，集體智慧優(yōu)于個人所長，工作中需要發(fā)揮各專業(yè)、各環(huán)節(jié)人員的知識、經(jīng)驗和積極性，從而達(dá)到提高工程價值的目的。

三、價值工程與城市地鐵工程設(shè)計的關(guān)系

近年來，我國城市化進(jìn)程的加快帶來城市交通問題的日益加劇，城市地鐵的建設(shè)成為全國各地解決交通難題的一個優(yōu)先選擇方式。城市地鐵工程與其他行業(yè)相比擁有工程建設(shè)規(guī)模大、工程地質(zhì)復(fù)雜、工程技術(shù)復(fù)雜、建設(shè)周期長、投資額巨大等比較顯著的特點，復(fù)雜的地質(zhì)條件、較長的建設(shè)周期勢必帶來更高的不確定性、項目執(zhí)行的難度也同樣會隨之增加；與此同時，項目的執(zhí)行過程中，隱藏著節(jié)省費用的巨大潛力。由此看來，城市地鐵工程行業(yè)是更應(yīng)該進(jìn)行價值工程實踐和研究的熱門行業(yè)。一個城市地鐵工程項目的實施，經(jīng)歷策劃決策、立項審批、方案比選、初步設(shè)計、招投標(biāo)、施工圖設(shè)計、正式施工、施工完成投入運營等多個過程。這些過程中，均需要進(jìn)行價值工程的研究和應(yīng)用。但應(yīng)值得我們關(guān)注的是，不同的階段進(jìn)行價值工程活動，獲得的經(jīng)濟(jì)效果提高幅度有著很大的差別，付出同樣的努力，不同的階段帶來的性價比是完全不一樣的。從事地鐵行業(yè)的人都清楚，在地鐵項目的全壽命周期過程中，項目的初步設(shè)計階段是承上啟下的重要階段，該階段確定了項目功能與所需投資的對立統(tǒng)一。

該階段投資受可研方案批復(fù)投資的制約，同時該階段是選擇工程技術(shù)，確定工程投資的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制工程造價最難的階段，也是控制工程造價最有效的階段。通過項目設(shè)計過程的實施，基本上能夠確定工程建設(shè)的規(guī)模、工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)及功能，同時形成了設(shè)計概算，界定了投資的最高限，這個階段的實施對工程造價的影響程度可高達(dá)80%，而且在這一階段又有很多的因素影響著工程造價。以往的地鐵工程造價控制人員大多沒有重視初步設(shè)計階段的造價控制，而往往習(xí)慣于將施工階段的施工圖審核作為控制項目投資的主要手段，實際上這種事后控制的方法對投資控制的作用是有限的。只有事前控制才能做到防患于未然，而初步設(shè)計階段的造價控制正是進(jìn)行事前控制的典型階段，通過事前控制，事半功倍。現(xiàn)在越來越多人意識到事前控制的重要性，開始在初步設(shè)計階段進(jìn)行造價控制，但是目前還沒有一套實用的、可操作性強的方法供設(shè)計、業(yè)主項目管理人員在進(jìn)行造價控制時使用和參考。因此，如何將價值工程運用于設(shè)計實踐，為項目產(chǎn)品增值已成為亟待研究的新課題。價值工程應(yīng)用過程中，帕累托定律是進(jìn)行價值工程對象選擇的重要方法。本文嘗試探究將價值工程的理論與帕累托定律相結(jié)合，將其應(yīng)用于城市地鐵工程行業(yè)的土建工程初步設(shè)計階段，優(yōu)化功能結(jié)構(gòu)，力求降低費用，找出此階段影響工程造價的主要因素，采取針對措施進(jìn)行造價控制，具有非常重要的研究意義。

四、帕累托定律與價值工程的結(jié)合在城市地鐵土建工程中的應(yīng)用分析

帕累托定律是意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家帕累托提出的，“關(guān)鍵的少數(shù)和次要的多數(shù)”為其基本原理，其強調(diào)關(guān)鍵的少數(shù)在事情發(fā)展過程中的重要作用，只要抓住了關(guān)鍵的少數(shù)就可以解決問題的大部分，只要抓住關(guān)鍵的少數(shù)，也就是重要控制因子，就能控制全局。其提倡解決問題要抓住主要矛盾，將注意力和精力集中在占少數(shù)的重要因子上，采取傾斜性措施，爭取重點突破，從而帶動全局。城市地鐵工程設(shè)計階段概算主要包括車站、區(qū)間、軌道、車輛基地等土建工程的建筑工程費，通信、信號、供電等機電系統(tǒng)的安裝工程費和設(shè)備購置費，征地拆遷等工程建設(shè)其他費，預(yù)備費，專項費用（車輛購置費，建設(shè)期貸款利息和鋪底流動資金）等。從以往研究數(shù)據(jù)來看，第一部分工程費（建筑工程費、設(shè)備費、安裝工程費）約占總概算的60%，第二部分工程建設(shè)其他費用約占20%，第三部分預(yù)備費約占4%，第四部分專項費用（車輛購置費，建設(shè)期貸款利息和鋪底流動資金等）約占16%。工程費用占比最大，其中，車站和區(qū)間的土建工程費用約占總工程費的61%，是控制造價的重點。下面就從車站土建工程的建筑工程費角度出發(fā)，分析影響設(shè)計階段造價的主要因素。城市地鐵工程中車站是供旅客乘降，換乘和候車的場所，直接為旅客服務(wù)，同時，車站也是管控列車運行的場所，應(yīng)容納主要的技術(shù)設(shè)備和運營管理系統(tǒng)，從而保證城市地鐵工程的安全運行。

車站按照線路的敷設(shè)形式可以分為地下車站、地面車站和高架車站3種形式，其中尤為地下車站較為常見。結(jié)合工作實際，我們對地下車站設(shè)計主要的造價影響因素進(jìn)行分析。以廣州某車站為例，該車站為地下二層大跨度無柱車站，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為地下連續(xù)墻，車站建筑面積為17147.84㎡。該車站結(jié)構(gòu)工程土建費用為20792.45萬元，其中車站主體結(jié)構(gòu)費用為14122.56萬元，占車站總結(jié)構(gòu)費用的67.92%，可見車站主體是控制車站土建費用的重中之重。車站主體費用中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)費用為4197.86萬元，土石方開挖費用為2301.14萬元，主體混凝土結(jié)構(gòu)費用為5577.15萬元，通過以上費用組成及比例分析，得出圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土石方開挖和主體混凝土結(jié)構(gòu)三者費用之和約占地下車站費用的85.51%，由帕累托定律，我們可以得出，車站主體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土石方開挖和主體混凝土結(jié)構(gòu)便是我們初步設(shè)計階段的重點研究對象。圍護(hù)結(jié)構(gòu)費用主要受地質(zhì)條件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式、插入比、入土和入巖比例、車站埋深、含鋼量等的影響；土石方開挖費用主要受地質(zhì)條件、車站埋深、覆土厚度等的影響；主體內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)費用主要受混凝土構(gòu)件厚度、含鋼量等的影響。其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式、車站埋深、入土和入巖比例主要受地質(zhì)情況、周邊環(huán)境、線路埋深等影響；而含鋼量主要受結(jié)構(gòu)荷載的影響。通過以上結(jié)論，我們可以看出，初步設(shè)計階段，我們就要根據(jù)地質(zhì)情況、周邊環(huán)境等選擇合適的車站站位以及結(jié)構(gòu)圍護(hù)形式，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)荷載，從根本上抓住影響造價的關(guān)鍵少數(shù)因素，達(dá)到事半功倍的效果。

五、結(jié)束語

我國城市地鐵工程行業(yè)中，設(shè)計單位急需了解業(yè)主對項目的功能需求和如何針對性的提高項目功能，而價值工程正是解決這一問題的有效途徑。價值工程的推廣應(yīng)用可以使項目參與各方對業(yè)主的利益有充分的認(rèn)識和理解，從而切實保證業(yè)主所要求的價值在工程項目中得以實現(xiàn)。可見，價值工程的潛在發(fā)展能力還未完全開發(fā)，還有待繼續(xù)深入研究。

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作者:吳常娟 單位:中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司