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2017年度学会工程奖一等奖:上海轨道交通13号线一期工程

发布时间:2018-05-02 10:55:25

完成单位:上海轨道交通十三号线发展有限公司、北京城建设计发展集团股份有限公司、上海市基础工程集团有限公司、上海隧道工程有限公司、上海市机械施工集团有限公司

 13号线.png

一、工程概况

上海轨道交通13号线是上海轨道交通网络中重要的骨干线路之一,从网络形态上,13号线作为网络中西北—东南走向的直径线,穿越了上海城市核心城区,强化了城市中心区域向外围的交通辐射功能。本线的建设将促进上海轨道交通近期网络的形成和完善,对充分发挥网络的整体效应有着十分重要的作用。13号线一期工程为金运路站~南京西路站,线路全长16.468km,设14座车站,北翟路停车场,隆德路主变电所及控制中心与11号线共享。一期工程项目概算151.55亿元,工程决算143.92亿元。

一期工程分段实施、分段开通运营,工程的衔接与行车组织复杂;线路连接至城市的核心区,选线困难、线路曲折小半径曲线多。穿越河流比较多,含出入段线,共计4次下穿吴淞江、6次下穿其他河道。一期工程地下3~5层站有6座车站,超深基坑比较多、施工风险高;全线14座车站中有9座换乘站,其中有汉中路站及南京西路站为3线换乘站。 车站与周边地块开发结合紧密。一期工程有10座车站与周边地块开发相结合,其中:金沙江路站、汉中路站、自然博物馆站完全在地块内,与地块的地上地下建筑完全结合。同时,为保护地上敏感建筑,线路根据环境选用ZB型扣件、轨道减振器扣件、中档和高档钢弹簧浮置板等减振降噪措施来降低地铁振动对沿线居民的影响。

工程总体方案设计以城市总体规划为指导,以轨道交通线网规划、建设规划为依据,以可持续发展的科学发展观为指导,起点高、要求严。设计年限:初期2020年,近期2027年,远期2042年。系统远期最大设计通过能力不小于30对/h。系统为全封闭双线线路、采用全隔离的右侧行车制。地下结构按6级人防检算,并设置相应的防护措施。抗震设防烈度为7 度,抗震构造措施应满足抗震设防烈度8 度的相关要求。列车编组:初期、近期、远期列车采用A型车6辆编组。远期线路最大通过能力30对/h。线路的旅行速度,初期为35 km/h,近期、远期为37 km/h。远期高峰小时的行车间隔为2min,长交路最大间隔不大于6min,非高峰时段长交路最大间隔不大于10min。

13号线一期工程的分段顺利通车,极大的改善上海市西北地区的居民出行条件,并且通过金沙江路站与3、4号线进行换乘,隆德路站与11号线进行换乘,长寿路站与7号线进行换乘等,多个换乘车站大大提高了轨道交通的出行效率。根据城市规划,综合考虑沿线地块的商业业态分布、地铁乘客流线、车站出入口风井布置等功能需求,一期工程开通的站点分别有真北路、汉中路、自然博物馆、南京西路等站点实现了地铁与地块商业客流无缝对接,提升地块与地铁的互利共赢以及地下空间的集约化使用水平。

 

二、主要科技创新内容

首次尝试采用BIM虚拟建造技术,实现了对车站风、水、电系统的管线综合和可实施性检验,预先发现缺漏碰撞并给出解决方案。在装修设计阶段,建立装修模型,对车站装修效果进行确认,对空间布局、材料颜色等进行确认和改进;在设备安装阶段,对动力、照明、FAS、BAS、AFC、导向、设备监控、通信、信号、便民设施、广告等子系统建模,进而实现了子系统综合。据此对各子系统的界面进行梳理并对最终效果进行确认。通过BIM技术,极大地减少了地铁建设中的错漏碰缺,使得地铁建设管理更直观、更高效、更具预见性、协调更便捷。13号线将BIM技术运用到地铁建设的全过程,建立了完备的三维数字化信息档案,打造了一条数字化地铁。

本工程对中档钢弹簧浮置板轨道采用了“预制短板法”的设计施工新工艺,该工艺采用3.6米长的预制短板在工厂加工成型后运至施工现场进行拼装。采用“预制短板法”工艺相对于传统的现场浇筑法将浮置板道床施工速度由20~30m/工天提高到50~60m/工天,大大提高了施工工效。

针对常规火灾报警系统存在的无法直接观察现场火情、易发生误报警等问题,本工程在部分车站采用了视频图像软件识别技术,开发了新型的视频火灾报警系统,简称“火眼系统”:它能够快速捕捉初期的火情,具有探测速度快、火灾定位准确、实时观察现场火情等特点。为火场勘察、救援提供了便利的条件。


采用的节能降耗措施多。①通风空调系统风机及空调机组、水泵、电扶梯等加装变频器;②动照采用节能灯具、智能照明系统、弱电UPS进行整合;③供电系统加装有源谐波治理装置、预留静态储能装置的设置条件;④停车场内路灯采用太阳能路灯、浴室热水采用电+太阳能装置;⑤停车场首次采用了雨水收集系统。



三、新技术应用与效果

一)基于BIM的地铁工程建设一体化管控技术的研究

(1)基于BIM的地铁工程管理信息集成标准与管理规范研究

(2)BIM轻量化模型标准及其信息多尺度重构技术研究

(3)面向对象的设施设备多源信息采集及数据孪生传输技术

(4)基于移动互联的轨道交通项目一体化管理门户及工程应用

效果:面向上海轨道交通13号线分期建设、分段运营的管理及安全管控需求。制定了轨道交通信息化管理、安全管控及建养一体结构工程数据标准,提出轨道交通锥形化管理流程及随需式流转管理体系。规范了轨道交通信息化管理标准化及规范化水平,总体的流程流转时效提高39%。

提出了基于TOS等数据标准的BIM模型轻量化及信息多尺度重构技术,开发了基于移动互联的轨道交通建设三维可视化门户平台TOS-PIP系统,实现了面向构件及材料的精细化全过程管理,并在全国轨道交通建设中率先实现了单线全站点全过程应用,减少工程支出达3.6亿。形成轨道交通分期建设及分段运营一站式智能化管理新模式。

(二)软土地区深埋地铁工程安全控制及智能测试技术的研究

(1)超深地墙套铣施工及基坑逆作开挖主动控制技术

(2)超深地墙MEMs倾角及激光扫描变形实时测量技术

(3)密集空间区间重叠隧道设计及微扰动施工控制技术

(4)密集空间区间隧道智能建造及智能控制技术

效果:以上海轨道交通13号线汉中路站基坑开挖为背景开展了软土地区超深基坑变形规律及重叠隧道推进相互影响机理研究,提出了超深地墙套铣及深层承压水控制施工新工艺;建立了基于新型无线MEMs倾角测斜及激光扫描整体形变量测技术的实时监测系统;发展了超深基坑自动伺服系统钢支撑及逆作法开挖技术,解决了超深基坑施工质量及安全控制难题;提出了重要构筑物下方轨道交通重叠穿越衬砌加固设计及微扰动智能控制方法;形成了繁华区软土超深基坑安全建造及智能预警技术,提高了超深基坑及密集区域盾构穿越安全控制水平。首次实现了软土地区超30米级轨道交通车站深基坑(汉中路站)及中心城区深埋重叠隧道安全建造。

(三) 中心城区地铁线路与周边融合开发及绿色建造技术的研究

(1)轨道交通全寿命建养一体化数据标准及数据库技术研究

(2)地铁与公共建筑合建及其振动噪声控制技术

(3)地铁运营线路整体道床切割分段顶推破除施工技术研究

(4)车站与地块开发协同开发

效果:项目以13号线自然博物馆站为背景,在建设初期开展轨道交通建养一体化标准及信息平台研究,地铁与公共建筑合建所带来的振动和噪声控制以及既有运营线路快速化改造技术。提出了博物馆类的科教公共环境振动噪声控制及结构一体化建养数据等标准,开发了周边土体加固、新型浮置板及隧道空腔砼填筑组合减振方法,创新了地铁运营线路整体道床切割分段顶推破除施工工法,实施了蒸发冷凝设备地下化建设,解决密集环境条件下轨道交通车站及公共建筑合建及振动控制、运营段隧道整体化无损快速化改造及车站附属设施地下化及能耗噪声控制难题,形成了城市中心区地铁绿色建造及一体化维护技术。首次完成了轨道交通车站与公共博物馆协同建造。

 

 

项目获2015年上海市科技进步二等奖、20132014年上海市科学技术委员会科学技术成果奖、2013年上海市市政工程金奖。