地铁工程设计及其经济效益分析.pdf

Q: Sc i en ce an d T ech no l ogy I nn ov at i on He r al d

工程技术

地铁工程设计及其经济效益分析 候博

(中铁电气化局集团有限公司

北京

1 0 0 0 3 6 )

摘要：随着城市人口的不断增加，现有的变通方式并不能很好的满足人们的要求，在这样的背景下地铗以其在运量.速度和运行方式等方面的优势而得到广泛的重视。该文就地铁工程的设计和经济效苴进行了分析，首先阐释了地铁工程的主要设计流程，包括初步设计，招标设计以及施工图设计阶

段在此基础上， 4& 4个方面分析了地铁工程的具体设计内容，包括线路的设计.车站的设计、基坑的设计等，之后就施工的方法进行了简单的分析。文章的最后从节约车辆使用膏、节约修建道路投资费用以及节约修建停车泊住的费用分析了地铁工程的具体经济效益。 关键词：地铁工程设计经济效益

中图分类号： T B 2 1

文献标识码： A

文章编号： 1 6 7 4 - 0 9 8 X( 2 o 1 3 ) 0 4 ( a ) - O 1 1 6 - 0 2

.

随着我国经济的不断发展，城市地铁

( 4 )在该阶段还需要利用相关经验或者任性大等，实践证明，线路设计的好坏不仅

也得到了迅速发展。地铁工程的设计贯穿计算结果等确定最终的围护结构形式，同仅关系着整个工程的设计质量和造价，同时 于整个地铁工程项目，其覆盖项目的各个方时还需要让相关技术人员确定主体结构的还决定着城市的发展。以下就线路设计中

并利用相关软件进行面，可见地铁工程设计的重要性。就地铁工相关具体尺寸数据等， 程设计的特点而言，其建设周期往往很长， 一

的一些内容进行分析。 2 . 1 . 1前期需要的基础资料 考虑到线路的走向以及其埋深深度会

定的计算，通过计算结果验证方案的可

并且投资很大，同时由于其沿线的方向上周行性。 边环境都在不断的变化，使得其规模要求 1 . 2施工图设计阶段也就不尽相同，设计中还必须关注施工技就该阶段的设计而言，主要是设计地

严重影响周边的环境，所以在设计的前期 必须整合各方面的、全面的、详细的基础资

术是否具有很好

的成熟性和可靠性等正铁的主体围护结构以及主体结构设计，在料，用于设计最为合理的线路方案。实际工需要注意以下一些问题。 是由于地铁工程设计的这些特点，使得在设进行设计时，程中需要整合资料大体上分为如下几类：

计中往往会存在各种缺点或者问题，所以必

( 1 )主体围护结构设计阶段：首先应该沿线及周边的地形地貌图和具体的地质情况；管线方面的图纸，包括地下管线图、调 查表以及管线图和地形图的组合图等；沿 2. 1 . 2需要设计的内容

须在现有技术的基础上，进一步地改进和根据具体的实际情况选择最合理的围护结完善相关技术设计，以便能够让设计更加的构方案；为了加快施工进度，应该合理的设合理，提高地铁的实际经济效益。 置一 定的临时铺盖系统等。

计车站围护结构的尺寸；同时可以在车站设线及周边的具体建筑物基础资料等。 ( 2 )主体结构设计阶段：该阶段主要是

1地铁工程的主要设计流程

可以将线路设计大致的分类两大部地铁工程的主要设计流程…包括初就围护结构与内衬的连接形式进行一定的分，即对平面的设计以及纵断面的设计。就

步设计，其周期一般在 9~l 0个月左右；招标计算，实际工程中一一般有三种计算模式，如平面设计而言，包含的内容大致是 t横向最 所示。 设计，其周期一般在2~3个月左右；施工图 表1

小净距 (沿线与周边地下构造物之间的最 小横向距离 )、线间距、线路走向上弯道处

设计，其设计周期一般在 1 2~1 5个月左右。 以下就其中的初步设计阶段和施工图设计 阶段进行分析。

表1 三种计算模式 计算模式构造特点受力与变 形特点围护结构 与上下结能够传递能够在一

的曲线半径及缓和曲线半径等。需要注意优点 的是在确定上述数据的具体值时，需要结合各方面的资料进行分析，以便设计出最好 的线路。

1 . 1初步设计阶段 由于地铁工程属于系统工程，所以在对其进行设计的过程中，往往会涉及到很多相

在设计纵断面

时，需要注意的内容如下所示： ( 1 )结合周边的地质情况确定线路走向上的坡度值，对于最大坡度地段应该重点分析； ( 2 )确定纵坡坡形时，需要结合具体的施工方法，因为不同的施工方法对坡 形的施工有一定的影响； ( 3 )时刻关注线路

关的专业、部门等。而初步设计阶段的主要 目的就在于协调好各专业、部门，以便保证 I:程能够顺利的进行。在该阶段需要注意的是：一旦当线路的走向确定后，则需要及时解决好该工程对地面交通影响的节点位置，以便保证城市交通的正常运行。在初步 设计阶段应该注重以下几个方面。

构属于刚拉压力， 定程度上刚接结构性连接， 同时在节减少内衬且与内衬点处可以墙体的厚之间有构传递弯矩 造钢筋

度

与内衬之能够产生能够充分 叠合结构间设有连一定的三利用围护接钢筋向应力结构

走向上轨道结构高度的变化情况等。其他方面的设计内容包括： ( 1 )对辅助线的设计； ( 2 )如何更好地与周边环境进行协调，保证对周边环境的影响最小； ( 3 )线路确定之后，还应该交由相关专家进行线路调整，保 证设计出来的线路是相对而占最佳的。

( 1 )当确定好地铁车站的具体平面位置以及其埋深深度时，则必须解决好对车站

域内衬之围护与主间不存在体之间只可以减少连接，并能传递压防水层厚重合结构且在两者力度，能够之间设置同时防止裂缝 ,

站位起控制作用的管线问题，可以进行临 时或者永久的迁改处理。

( 2 )在设计时，其方案必须十分合理， 需要考虑的方面有现有的道路交通情况、

2 . 2车站基坑工程的设计 在地铁工程设计中，开挖地卜空间最大的部分要属地铁车站了，在设计该部分时，其

了

线路的周边环境以及修建该工程必须满足的实际要求等。 ( 3 )应该根据实际情况来选择车站的具体施工方法，因为不同的方法需要的人力、

期变形也定的的产生防水层不协调 一

主要设计内容包括： ( 1 )确定车站基坑的具 体形状尺

寸； ( 2 )根据线路的埋深和车站的容

2地铁工程的具体设计内容

量等确定最终的车站面积； ( 3 )应该根据实际

. 1地铁线路的设计财力、材料等都不同，同时由于该工程往往 2 位于城市中，所以必须注重对周边环境的影 响问题。 如下一些特点：涉及面广、复杂程度高且责

地质情况确定最为合理的基坑围护等。以下 ①当地质条件较差，且地面以下一定深

在地铁工程设计中线路设计往往具有就基坑围护设计进行详细的分析。

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度存在淤泥时。在实际工程中，往往不会使 将车站设置在主干道上，且不能中断主干道 1 7 2万元。需要注意的是，上述数据只是在增

用钻孔灌注桩，因为使用该类型的桩时其的交通时，可以采用该种方法进行作业。 抗渗性较差，且在防水方面不能保证。②当 3 . 3暗挖法 施工环境比较复杂且地质条件多变时，可以采用地下连续墙，因为其能够很好的保证工作都在地下进行时，实际工程中常用的两

加l 0 0 0辆汽车的基础上得到的，而现实生活

中增加的汽车辆远远不止这个数。 实际生活中，去某个地方可以选择多种

指的是在不挖开地面的情况下，所有的 4 . 4各种交通方式单位运输量的对比

结构的整体性，同时能够保证抗渗性。③在种暗挖法是浅埋暗挖法和盾构法。前一种不同的方式，比如自行车、步行、汽车等，以设计支撑体系时，如果条件许可可以利用钢方法能够很好的利用围岩自身的承能力，支下就多种交通方式单位运输量的占地、能

管支撑或者钢筋混凝土进行支撑。主要是护手段常采用锚杆和喷射混凝土的方法； 保证结构的整体性，而是用钢管进行支撑通情况，同时能够减少对周边居民的影响。

耗等测定值进行比较，用于凸显地铁的实际

因为利用钢筋混凝土时可

以在一定程度上后者的主要优点在于不会影响到地面的交积极效益，如表3所示。 时，能够施加一定的预加力，用于控制围护 3 . 4沉管法 结构的变形。 由于该方法对地基要求较低，所以在遇到软土地基，或者河床或海岸较浅时，可

表 3具体数据比较 交通方式步行自行小汽公共地铁 主车汽车

2 . 3地铁车站设计

地铁车站的主要作用在于相互转换和以采用该方法进行施工。该方法的主要施运送客流，其往往作为列车到发和乘客集工工序是： ( 1 )根据设计要求预制好需要的 ( 2 )在现场进行基槽开挖作业； ( 3 )利散的一个重要场所。现阶段，我国在设计车管节；站时，通常会将其设置在客流量交大的地用大型机械浆管段运送到施工现场； ( 4 )进方，且会相隔l k I I l设计1个车站，用于结合行对接作业； ( 5 )对内部进行一定的装饰。 地面客流。车站的特点有以下几点： ( 1 )功能方面具有很强的合适性； ( 2 )车站必须要具 4地铁工程的经济效率分析有可识别性，便于人们能够找到； ( 3 )现在 5 . 1在节约车辆使用费方面的经济效益的人们都追求高质量的生活，所以车站必须具备舒适性和安全性； ( 4 )建立地铁的主要 目的在于方便人们的生活和加速城市的经如果要将地铁客流分配给公交车以及出租车的话，则可以按照2. 5: 1 _ 4 的比例进

每人占用 0 的面积能耗

1 .

5 2 6. 7 0 . 8 <0 . 2

3 0 0 60 2 4 0 0 8 0 0 3 0 0

以自行车 能耗为l的 5 各种方式 l 4 0 l 3 5

的能耗比以公共汽车为 1的废 0 气量比

0

1 5

2

0 . 5

行分配，该比例值是由相关专家提出的，具

地铁不仅具有很好的经济效益，同时

济发展，所以车站必须具有一定的经济性。

有一定的可靠性。进行分配之后，可以得到其也存在很好的社会效益，包括能够增加就车站的内部布局而言，可以将其分类三大 2 0l 3年公交车增

加的年客流量为78 5 6万人不少的就业机会、减少城市空气污染以及板块，即设备管理用房区、公共区以及轨行次，而出租车增加的年客流量达 3 4 l 2万人在一定程度上减少能源消耗和交通事故的区。合理的设计车站内部布局，可以在很大次。据不完全统计，广州市2 0 1 2年全年平均发生等。值得注意的是，地铁的存在能够带程度上减少地铁工程的投资费用。 2 . 4车站的防水设计地下工程最怕的就是渗水问题』,对于车站这样巨大的空间，特别需要注重防水问题，在进行防水设计时，一般应该遵循如下的原则，即“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”。由于车站的类型、大小等存在不同，所以需要根据具体的防水要求来选择合适的防水等级和设防构造，对于不同的部位应该选择相适应的的防水材料。就车站的主体结构而言，实际工公交车 出租车

单位车辆日均客运量数据如表 2所示。

动其沿线周边地区的经济发展，完善城市 的现有交通结构，最终促进城市的整体经

表2 2 0 1 2年全年平均单位车辆日均客运量 车辆类型人/辆

济发展。实际工程中，正确估算城市轨道交通的经济效益，是制定我国发展城市及城市交通运输的重要依据之一。

增加车辆日 数量万元/辆 4 8 0 l 1 5 0

1 3 0 0 8 5

6 5 2 5

5结语 随着城市人口的不断增长，现有的地面

可知节约的车辆使用费w: W=4 8 0×6 5+l l 5 0 X2 5=8 0 8 7 5 0万元

交通已经不能很好的满足人们的需求，在 大城市修建地铁是我国今后的发展趋势之 一

上述数据，并不完全正确，因为市场价

。

虽然城市轨道交通的建设费用十分巨

程中常常采用混凝土结构自防水与卷材或格都在不停的变化，但是可以通过这一结大，但是其能够在很大程度上促进城市的涂膜等柔性材料作全外包防水相结合，并果看出，地铁能够在很大程度上节约车辆整体经济增长。需要注意的是，地铁工程设 设置多

道设防，用于保证结构的防水质量。 使用费。

计贯穿于整个地铁工程项目，其覆盖项目的各个方面，现阶段的地铁技术并不能很好

4 . 2节约修建道路的投资费用

3地铁工程的常见施工方法 3 . 1明挖法 该方法的原理是：首先将地面挖开至是施工，当完成好隧道的主体结构时，再进行

由相关统计数据表明，现阶段广州市的地满足实际需要，所以必须在现有技术的 车辆平均道路面积为1 28 m/辆，道路投基础上研发更好的地铁技术，以便设计出更

资约为 5 4 0元/ m 。如果按增加1 0 0 0辆车来好的地铁系统，提升地铁的经济效益。 用为6 91 2万元。如果将车辆的使用年限设参考文献

设计标高，在从基底进行由 向上的顺作进行计算，可知广州市需要在投资的道路费 最后的回填作。就明挖法的具体施工程序为 1 0年，那每年需要增加的道路折旧费用[ 1】侯建 .对地铁工程设计的探讨[ J] .城市建而言，实际工程中将其分为 4步，即： ( 1 )进约为 6 9 1 . 2万元。 设理论研究， 2 0 1 2( 1 0) . 行维护结构的施工； ( 2 )开挖内部的上方； ( 3 )进行工程结构的施工； ( 4 )最后恢复好 管线等。

4 . 3节约修建停车泊位的费用 由相关统计数据表明，广州市2 O l 2年年底的机动车平均泊位供给数为0 . 8 6个/辆。 如果汽车数量只单单地增￣ N I O 0 0辆，可知需要修建的泊车位 8 6 0个，如果每个停车泊位

[ 2】柯书梅 .地铁车站基坑工程设计与施工 [ J] .岩土工程界， 2 0 0 8( 1 1 ) .

[ 3]张进联，李国强，杨玉娴 .城市地铁车站防水设计与施工【 J】 .施工技术， 2 0 0 7 ( 3 6 ): 9 2—9 8 .

3 . 2盖挖法指的是首先将地面开挖至一定的深度，

再将顶部进行封闭，工程余下的部分，则在按 1 0万元计，则一共需要投资的费用为 8 6 0 0 [ 4】李志，李宗平.成都地铁一期工程社会封闭的顶盖下完成，实际工程中将该法分为万元，考虑到土地的使用年限一般为

5 0年， 经济效益分析【 J】 .铁道运输与经济， 两类，即盖挖顺作法和盖挖逆作法。当需要那 2 O 1 3年需要增加的泊车位折旧费用约为 2 0 0 6 ( 2 ) .

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