通过城市轨道交通设计工作经验的总结以及相关资料分析,对城市轨道交通总体设计的必要性、总体设计目标及任务、总体设计的流程、内容、重点及设计过程中需注意的问题做简要论述。
1 总体设计的必要性
总体设计是指按计划任务书的内容进行概略计算,附以必要的文字说明和图纸设计。
(1)建设部颁布的建标104-2008《城市轨道交通工程项目建设标准》中的总则第十二条规定:“城市轨道交通是特大型城市建设系统工程,应按设计程序做好总体设计、初步设计和施工图设计工作。对于工程复杂的项目,应做试验段工程,但必须在总体设计指导下进行。”可见,总体设计是城市轨道交通工程不可缺少的设计阶段,应在可行性研究得到批准后立即进行,为初步设计的顺利开展打好基础。
(2)总体设计是确保项目各专业系统总体性和完整性的必要过程,也是各专业完成磨合十分有效的设计过程。
(3)总体设计是整个城市轨道交通建设及使用过程中项目成本最小、时间最少、价值工程应用效益最大的阶段。
2 总体设计的目标及任务
(1)从线网角度明确功能定位,确定运营规模。
(2)落实外部条件,稳定线位、站位。
(3)做好控制性技术方案(含工点)的论证。
(4)车辆造型和运营组织进一步调整。
(5)确定机电系统构成和功能。
(6)理顺土建与土建,土建与机电,机电系统间,纵向与横向等主要技术接口标准。
(7)换乘车站主要车站总平面布置论证。
(8)提出工程单元划分及工程策划、初步确定施工工期。
(9)工程投资总额和控制因素分析。
(10)提出需进一步论证和科研的项目、目标。
(11)最终形成总体设计文件,指导各单项工程的初步设计,并为试验段工程提前实施提供依据。
3 总体设计的内容及重点
城市轨道交通设计是一项庞大的系统工程,是有规律、有工序流程,需分时段、分前后时序开展的工作,其涉及的专业多,且各专业间相互牵制影响。总体设计阶段给各专业间相互沟通、协调提供了平台,此阶段工作为初步设计的顺利开展提供了坚实的基础,保证了整个项目设计的完整性、统一性。
3 .1 勘察设计计划
项目管理首先是计划制定和进度管理,计划制定是否合理可行是项目能否顺利推进的关键。城市轨道交通项目技术复杂、牵涉面广、系统性强,其勘察设计计划尤为重要,需要设计总体亲自抓,项目组成员全员参与。
计划制定首先要对项目规划和前期研究情况进行深入了解和分析,抓住重点和突出问题,才能提出总体设计思路和总体设计阶段需要重点研究的问题。必要时还需对重大问题进行专题研究,据此提出合理、可行、满足业主要求的总体设计工作计划,并明确总体设计工作分工和总体设计文件编制的相关要求。
总体设计工作正常周期一般为5~6个月,由于城市轨道交通项目投资大,社会影响大,可以说都是城市建设的头号工程,市政府为加快城市轨道交通建设,往往都要求业主压缩工期,造成总体设计和初步设计周期也大大压缩。在设计工期不足情况下,必须抓住重点和控制性关键节点,制定可操作性计划,同时要推动业主同步开展相关工作,切实达到总体设计的要求。
3.2 线路和运营方案
线路方案和运营组织方案是总体设计阶段最总要的工作之一,也是各专业开展设计的基础,包含以下几部分内容。
(1)城市规划。落实沿线城市建筑、道路红线、河流、铁路、高压走廊、地下管线分布。
(2)线路总图。线路走向符合线网规划,稳定线路平、纵、横空间位置。根据地形、交通、地质和水文条件,明确线路敷设方式、车站分布、站间距和速度目标。
(3)客流预测。分析客流特征,确定运能需求和运能规模。
(4)车辆和限界。选定车型、供电制式和限界。
(5)运营组织。确定运营管理模式、牵引变电所分布、车站管理用房、车站配线形式和分布。
(6)施工筹划。落实施工期间交通组织方案,选定车站和区间的结构形式和施工方案,尤其是区间隧道与车站的结构接口和盾构过站方案。
其中,在线路设计过程中要特别注意以下几点。
(1)分析本线在轨道交通线网中的地位和客流规模,进一步明确功能定位、运量等级和速度目标。
(2)线路设计应依据城市轨道交通线网规划进行选线布站,线路路径和站点选择应有全日客流规模、通勤客流规模以及大型客流点的支撑。
(3)线路的车站设置应服务于重要客流集散点,尤其是起讫点车站应与其他交通枢纽相配合,构筑城市交通一体化,并落实城市规划用地。
(4)线路起终点不应设在市区内大客流断面处,也不宜设在小于单向最大断面流量1/4的位置。
(5)对超长线路应以最长交路运行1 h为目标,旅行速度达到最高运行速度的45%~50%为宜。
(6)对穿越城市中心的超长型线路,应分析全线不同地段客流和分区OD的特征,分析线网中车站和换乘点分布,分析列车在各区间的满载率,合理确定线路起讫点、站间距和速度目标。
3.3 系统功能配置
系统功能配置以设备专业为主,落实各工点的设备用房和管线布置要求,充分体现项目的系统性和网络性;为车站、车辆基地、控制中心设计提供资料,包括落实各车站、控制中心、车辆基地等处所的设备、布置位置、用房面积、结构负荷等。另外还要做好重点系统方案比较:①供电系统。集中供电与分散供电,第三轨与接触网,主变电站与牵引变电站的设置;②环控系统。屏蔽门系统与隧道通风系统以及各种工况的运营模式等。
3.4 土建工程方案设计
土建工程方案设计是总体设计阶段的重点工作之一,是工程投资控制的关键所在。车站建筑、桥隧结构、车库、厂房等地面建筑工程为单体工点,要实现各专业的汇合,充分体现工点设计的整体性。对车站公共区设计、竖向设计和运营管理配置等共性问题要进行标准化设计,提出全线统一的设计标准和要求。下面以地下车站为例,做简要介绍。
3 .4 .1 稳定基本设计条件
(1)基础资料。收集掌握车站范围的工程地质、水文地质资料,并做好车站的客流预测。
(2)线路总图。稳定线路平、纵断面,确定车辆与限界及运营组织与车站配线。
(3)城市规划。掌握地面“红线、管线、用地”3项规划与城市规划设计情况(车站周边的建筑、环境、交通)。
(4)车站设备。确定设备配置及运营管理用房的功能、荷重、高度、面积(包括最小宽度)。
3 .4 .2 确定平面总图
(1)定车站工法。车站站型、层数与结构形式。
(2)定站台规模。站台宽度,长度。
(3)定施工场地。落实规划、拆迁、工筹及施工期间交通组织要求。
(4)定管线控制因素和改移方案。落实车站埋深,与线路标高协调一致。
(5)定出入口及风亭位置。真正落实车站位置。
3 .4 .3 确定车站与区间纵向接口
(1)确定车站两端的结构形式、施工方法及与区间的接口方式。
(2)确定车站配线地段工法及车站与区间工法的界面。
(3)确定区间盾构在车站的进出口、过站与否、车站横断面的加大尺寸。
3 .4 .4 稳定车站建筑总图与规模
标准车站规模经验控制长度为列车长度外加60 m,有牵引变电所时增加5 m。另外还要做好以下研究工作。
(1)公共区布局。站台、站厅层的平、纵设计,包括定层高、定柱网、定扶梯数量及规模、定纵向管线走廊。
(2)客流组织。定出入口、售检票、搂扶梯布局。
(3)设备区布局。环控、机电、给排水、通信等设备用房及布置,运营管理用房布置,风道、水管、电缆的穿越路径确定。
(4)站台下空间布局。风道、水管、电缆及扶梯等空间布置。通过上述工作以确定车站规模(外围尺寸),为结构设计提供依据。
3 .4 .5 工程投资评价
对投资、效益、风险、安全的评价包括,工程筹划、投资估算、资金筹措、票价分析、成本核算、债务还贷、盈亏平衡、效益评价、风险分析等。可行性研究报告投资估算,不宜超过预可研报告估算的15%。在总体设计、初步设计阶段,总概算不可超过可行性研究报告投资估算的10%。
4 存在问题
城市轨道交通总体设计虽然是阶段性设计工作,但却是非常重要的阶段,目前存在的问题是:部分城市轨道交通项目的业主和设计院对总体设计工作重视不够,设计时间较短;大部分是以土建、系统设计招标投标方案为基础进行简单汇总,没有对项目进行系统研究;对车站方案、线站位方案及运营方案研究不透,系统性、整体性不强,使得总体方案不稳定,造成后续初步设计方案反复修改。
轨道交通总体设计阶段具体都有什么专业设置,望能解答!谢谢!
北京 | 路桥市政
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