關鍵詞：天津地鐵 既有線 深基坑供電系統 環境控制系統 自動售檢票系統
1.建設天津地鐵 1號線的意義
天津市是我國四大直轄市之一，是華北地區海路交通樞紐和首都門戶，也是我國北方的商貿金融中心、技術先進的綜合性工業基地、全方位開放的現代化國際港口大都市。隨著天津市國民經濟的持續發展，城市化進程加快，同時對交通的需求急劇上升，中心城區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施的投入，但仍遠不能適應城市經濟發展的要求。大容量的城市軌道交通系統，是實現現代化城市必要的基礎設施，是城市實現現代化的標志。天津地鐵1號線的修建，不僅能完善了天津市的城市基礎設施，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、改善交通結構、保護生態環境、創造優良的投資環境、加速經濟發展和把天津市建成我國北方重要經濟中心，具有重要的經濟和政治意義。
2.線路概況
2.1天津市中心城區快速軌道交通系統規劃新的天津市中心城區快速軌道交通系統規劃，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，繼續沿南京路、大沽南路，過解放南路、洪澤路口后由地下轉為高架，沿珠江道過財經學院站后，由高架轉向地面，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。劉園設停車場，雙林設車輛段，海光寺設調度中心。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設計運輸能力
本線初期、近期、遠期設計運輸能力分別為2.41萬人次、4.01萬人次、4.81萬人次，均能滿足相應設計年度高峰小時客流量要
2.7線路主要技術標準
軌距： 1435mm
正線數目： 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，提高天津地鐵服務水平，重點站各出入口及站廳至站臺間均設置上、下行自動扶梯；其余車站設置上行自動扶梯，個別車站根據換乘、客流等情況考慮預留下行自動扶梯。
每座車站均設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，而既有區間結構還要繼續使用；目前，國內還沒有新舊結構相接的先例，沒有可以借鑒的經驗；既有車站改擴建主要有以下幾個難點：一、新舊結構相接處基坑圍護地下水封堵問題；二、新舊結構之間差異沉降問題；三、新舊結構防水連接問題；四、既有結構施工時周邊回填建筑垃圾、碎石屑等，造成基坑圍護結構施工困難；五、既有結構拆除問題。
3.2新建段深基坑施工
新建段車站所在位置地質條件復雜，地層主要為第四系全新統人工填土層（人工堆積Qml），第Ⅰ陸相層（第四系全新統上組河床～河漫灘相沉積Q43al）、第Ⅰ海相層（第四系全新統中組淺海相沉積Q42m）、第Ⅱ陸相層（第四系全新統下組河床～河漫灘相沉積Q41al）、第Ⅲ陸相層（第四系上更新統五組河床～河漫灘相沉積Q3eal）、第Ⅱ海相層（第四系上更新統四組濱海～潮汐帶相沉積Q3dmc）、第Ⅳ陸相層（第四系上更新統三組河床～河漫灘相沉積Q3cal）。
新建段車站主體結構為地下兩層或三層，基坑開挖深度較深，標準段16m～17m，盾構工作井基坑深度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，連續墻長度39m，目前是天津市最深基坑；施工方法為連續墻作為圍護結構及止水帷幕，坑內降水，明挖施工，車站主體基坑圍護結構采用800mm厚地下連續墻，連續墻入土深度約為0.7～0.8H（H：基坑深度）；內支撐體系采用Φ600鋼管橫撐，壁厚t=14(16)mm，橫撐水平間距一般為3.0m左右，橫撐布置應避開主體結構立柱。鋼支撐豎向間距為3～4m。為減少圍護結構的側向位移，必須及時設置鋼管撐和準確施加預加力，并根據現場圍護結構的變形、受力監測情況調整實施，作到動態設計，信息化施工。
由于新建段地下車站所處位置地質條件較差，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大口井井點降水。
4.新技術、新工藝、新設備
4.1土建結構工程
天津地鐵1號線地下結構施工方法主要有明挖法、暗挖法、盾構等，其中明挖基坑圍護結構型式有鉆孔灌注樁+攪拌樁、地下連續墻、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）：二緯路站圍護結構施工中，引進勁性水泥土攪拌樁（SMW工法），該工法具有施工速度快、抗滲效果好、低污染、低噪音、投資省等優點。在天津地鐵2、3號線設計中得到很大推廣。
（2） 鉆孔咬合樁：在既有線改建施工中，由于既有結構周邊回填碎石屑、混凝土塊等建筑垃圾，造成基坑圍護結構鉆孔樁施工困難，攪拌樁成樁質量不高，無法保證止水效果，西站、西南角站等基坑圍護結構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），既解決了圍護結構受力問題，又解決了止水問題。
（3） 盾構法施工：小白樓~下瓦房~南樓~土城區間段沿大沽南路，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，滿足盾構法施工的埋深要求。經明挖法與盾構法施工方案總體比選結論，該區間段采用盾構法施工。盾構法施工在天津市是第一次使用，采用盾構法的因素主要有以下幾點：①采用盾構施工，在此區間內可連續作業，總的施工周期較明挖法短；②采用盾構法施工，投資少；③采用盾構法施工，對交通、環境影響小。
（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，連續墻長度達39m，并且屬于軟土地基施工，設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，根據施工過程將結構受力、變形過程劃分為若干相對獨立的階段。并考慮各階段結構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構的約束作用。基坑支護結構計算連續墻深度及嵌固深度、連續墻內力及位移、支撐的內力及穩定、基坑穩定性檢算等，最終確定合理的圍護結構型式，經過施工單位的精心施工，此處的主體結構已經施工完畢。
（5） 暗挖法施工：天津地鐵車站及大部分區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，又能維持現有環境條件，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號線既有區間風道改建工程開創了天津地區暗挖施工的先例。由于天津地鐵既有區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。根據確定的地質條件、埋深、周邊環境等因素，通過理論計算，確定出可行的初期支護、二次襯砌參數；即采用大管棚配合小導管注漿加固地層，格柵網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控量測體系，通過對量測結果進行歸納分析，回歸出能指導下一步設計和施工的結果。既有線風道改造工程為天津地區地下工程的施工提供了一套全新的成功經驗。
4.2供電系統
地鐵1號線供電系統采用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4座主變電所，向全線的牽引供電系統和變配電系統供電，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；牽引供電系統的供電電壓采用DC750V，牽引網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生的電能，在全線各牽引變電所均設有再生制動能量回收裝置。
4.3環境控制系統
環境控制的目標是為乘客往返于地面至列車創造一個過渡性的舒適環境。地下線通風及空調系統由車站公共區空調/區間通風系統（大系統）、設備管理用房空調通風系統（小系統），空調水系統和其它區間通風系統（中間風井、洞口空氣幕及射流風機）組成。車站公共區空調通風機與置于車站的區間隧道風機合二為一，即區間隧道通風機兼容車站空調通風機功能，為滿足不同工況的要求，風機采用變頻器控制。在國內地鐵同種環控系統制式中，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，其最大的優點是節能。
車站大系統采用集中式全空氣系統。一般機房設在車站兩端，由一臺隧道通風機、風道內過濾器、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。
大系統采用站送、站排的橫向式通風系統。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設結構送風道，由車站兩側風道頂部送風百葉，均勻側送至車站，站臺板下設回/排風道，均勻回/排風，構成站送、站排的通風形式。
天津地鐵1號線，在國內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負荷減少30%，減少了空調設備的容量及尺寸，降低了設備投資和環控機房面積，節省了運行費用。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（AFC）
天津地鐵1號線所使用的AFC系統是一個成熟、可靠、先進、完整的自動售檢票系統,系統以先進的控制技術、計算機技術、網絡技術和通信技術為一體，具備一定的靈活性和可擴容性。該系統有以下幾個顯著的特點：
（1） 中心計算機系統能實現對地鐵AFC系統內的所有設備的監控，能實現系統運作，收益及設備維護集中管理功能，能實現系統數據的集中、采集、統計和管理功能，并能完成與城市“一卡通”系統的數據接口及財務清算功能。
（2） 車站計算機系統能實現收集及保存車站設備的車票處理、收益及統計數據并上傳到中心計算機系統；監控車站設備運行狀態，收集車站設備運行狀態數據并實時上傳到中心計算機系統；接收中心計算機下傳的“一卡通”及系統參數，并下載到車站設備；監控車站設備的收益情況，實現車站收益管理功能；同步車站設備時鐘；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，單程票采用技術比較成熟、設備維護量小的TOKEN。
（4） 自動售票機為觸摸屏式，更能體現時代感和人性化設計。
（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構部分，已基本完成，正準備施工軌道工程。地下結構部分，2004年7月主體結構工程全部完成。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月開始安裝調試，2005年10月開始試運行。
西橫堤站室外效果圖
