工程案例
業務范圍
地鐵大規模改造工程技術風險分析與控制
發布時間：2014-07-15
摘要：結合北京地鐵1、2號線設備消隱改造工程，綜合分析和研究地鐵大規模改造工程的技術風險，并提出規避技術風險的措施。關鍵詞：地鐵改造 技術風險 標準 過渡方案
1、概述
北京地鐵一期工程始建于20世紀60年代，由北京站經宣武門站和復興門站至蘋果園站，共計17座地下車站，一座古城車輛段，線路長度為23.6km.北京地鐵二期工程始建于20世紀70年代，線路呈馬蹄形，由復興門站經西直門站和東直門站至建國門站，共計12座地下車站，一座太平湖車輛段，線路長度為17.2km.北京地鐵1、2號線改造工程主要包含一、二期工程，投資總額為37.5億元。北京地鐵一、二期工程建設初期的指導思想是，以戰備疏散為主，兼顧城市交通�；趪鴥葲]有地鐵設計規范和相關標準，工程建設參照了國外地鐵的設計資料和規范，尤其是前蘇聯的設計規范。局限于當時的建設條件和國內的技術水平、生產工藝水平，采用了大量的非標產品和特殊設備。經過二三十年的運營，北京地鐵1、2號線車輛、設備老化，大都進入設備報廢期，系統技術性能下降，存在很大的地鐵運營安全隱患。
本次改造涉及線路、車輛、供電、通信、信號、通風空調、給排水及消防、動力照明、火災報警、環境與設備監控、車輛段等多專業的全面改造、更新和升級，根據工程籌劃的要求，涉及行車安全、運營安全和消防安全等方面的改造內容必須在2008年前完成。在相對集中的時間段內完成多專業、多系統的改造，面臨技術風險、管理風險和資金風險等困難，技術風險又是工程風險控制中首先要解決的問題。本文就改造中的技術風險進行分析。
2、技術風險的誘發因素
北京地鐵1、2號線改造工程是一個復雜的技術改造工程，涉及全部設備專業、線路專業及土建專業，從某種意義上講，相當于新建線路的設備安裝階段，但又不能等同于新建線路。本次改造工程是在不停運的前提下進行的，又受土建結構、人防設施不改變的制約，所以，誘發技術風險的因素很多，主要包括以下幾類。
2.1 改造方案與規范的差距《地鐵設計規范》（GB50157—2003）主要用于新建線路的指導，未涉及改造工程內容及要求。在車站安全出入口設置、消火栓設置、車站外部消防水源引入、區間火災報警、區間風速等方面，改造方案與規范有一定的差距。
2.2 土建結構與人防設施不改變本次改造是在不停運的前提下進行的，不具備土建結構發生變化的條件，且運營線路又兼顧戰備人防的需要，要求人防等級不降低。在變電所有限的空間內，標準化產品與設備安全操作距離出現不匹配的現象；車站及區間主風機難于達到區間風速要求，需要重新制定新的通風排煙系統運行模式。
2.3 過渡方案新舊系統倒接，必然涉及過渡設備和改造期間的車站運營模式和設備系統運行模式。過渡方案的制定與現狀設備安全性、可靠性以及系統有密切的聯系。
過渡方案的合理、可靠、安全與否將直接影響到改造工程的成敗。
2.4 概算因素根據北京市有關規定，初步設計概算額不能超過可行性研究報告投資估算值的3%，否則重新立項。此項規定在新建項目執行中難度較小，但對于城市軌道交通系統改造而言，屬于嶄新領域，執行過程復雜。由于國內沒有改造經驗，可能會出現漏項問題，可行性研究報告投資估算值與初步設計概算額有較大出入。
正在運營的線路已經暴露出嚴重危及運營安全的隱患，改造工程刻不容緩。如果概算額超標（大于3%），進行重新立項的話，時間耽誤不起。因此，按照現有規定不重新立項，需要根據不超標的初步設計概算額反過來調整設計方案。
2.5 現狀變化與原始設計的出入北京地鐵1、2號線已經運營30多年，路基、土建與建設初期比可能發生了變化，如路基沉降；建筑平面功能調整；設備及車輛處于老化期，大部分設備已到報廢期，系統性能下降；由于基礎資料的不齊整，使各類管線的現狀敷設情況不很明朗等。
上述因素，將直接導致技術風險。當然，設計邊界條件也是影響設計質量的因素之一。
3、技術風險的分類
3.1技術標準與設計標準目前，國內沒有相關的城市軌道交通系統改造設計規范和標準。
《地鐵設計規范》第1.0.2條規定：“改建、擴建和最高運行速度超過100km/h的地鐵工程、以及其他類型的城市軌道交通相似的工程設計，可參照執行�！�
衡量改造工程是否達到要求、是否貼近國家相關規范及標準，針對目前可參考的設計規范及標準，制定改造工程的技術標準和設計標準是必要的。對于不同的現狀和條件，技術標準及設計標準也不同。制定標準的宗旨是盡量靠近現行的設計規范和標準，滿足改造目標。
3.2 現狀設備系統對現狀系統及其設備的安全評價是改造工程的重要環節，是制定改造范圍、內容及用戶需求的依據，將直接影響到改造技術方案的合理性和可操作性。
在行車安全、消防安全及運營安全等方面，應分析哪些系統及設備存在安全隱患、哪些系統及設備制約著運輸能力的提供和服務水平的提升、哪些因素制約著改造的技術標準和設計標準，從而為編制改造范圍、內容、原則及用戶需求提供依據。否則，可能會出現危及安全的遺漏項目或出現不應有的項目占用有限資金的現象。
3.3 改造技術方案改造技術方案是改造工程的核心內容，建立在現狀系統及設備、技術標準及設計標準的基礎上。高質量的改造技術方案應最大限度地消除安全隱患、提高運輸能力和服務水平、在改造期間對運營的影響程度降到最低，而且通過工程籌劃、設備招投標及施工管理，節約投資。
在不突破投資概算、不改變土建結構、改造期間降低對運營的影響等一系列的制約條件下，照搬新建線路的技術方案往往行不通，需要有新的思維方式，因地制宜，因事制宜。改造技術方案應有針對性，充分利用現有條件和資源。還要突破條條框框的束縛，有大膽的設想。
3.4 技術協調改造工程的技術協調工作與新建線路基本相同，這里不再贅述。
4、技術風險的規避措施
了解改造技術風險的誘發因素以及類型，就要有針對性地研究處理技術風險的方法，使改造技術方案既貼近實際情況，又能規避風險。北京地鐵1、2號線車輛、設備消隱改造工程面臨如此大的難度和技術風險，是城市軌道交通領域內需解決的重大課題。本工程通過測試、試驗、調研、方案征集、技術方案論證、專家專題論證及專題研究等手段，研究控制技術風險的措施。
4.1 前期工作
4.1.1 測試與勘察涉及測試與勘察項目的專業
4.1.2 試驗涉及試驗項目的專業
4.1.3現場調研與市場調研現場調研和市場調研是在初步設計、施工設計工作開展前（或過程中）必需做的準備工作，改造工程無法脫離現場實際情況。通過現場調研，掌握設備及其機房的現狀，根據工程改造的范圍及內容、改造原則、改造目標，為技術標準及設計標準的編制提供科學依據。根據現場調研情況而確定的設計方案，進行必要的市場調研，以確保所采用的技術、工藝及設備滿足設計方案的需要，避免或盡可能地少用非標準設備。
與新建線路相比，現場調研和市場調研要占用更多的時間和精力，在有限的設計周期內完成大量的調研工作難度很大，應正確處理好調研與設計時間分配的關系。
4.2 設計工作
4.2.1 設計標準的選用前面已經談到，城市軌道交通系統領域尚未編制相關的改造標準。對于改造工程而言，設計標準與技術標準是相輔相成的，彼此既有聯系又相互制約。設計標準應建立在改造目標現狀的基礎上，否則，不切合實際的技術方案無法實施，可能會中斷運營，造成地面交通的混亂，這也是政府和市民不愿見到的事情。
對于難于把握的內容，可以通過專家專題論證和專題研究來解決。
4.2.2 技術標準的制定技術標準應根據改造后需達到的目標制定。本工程技術標準取決于幾個方面：一是不停止運營條件下進行改造，要求技術方案不能影響地鐵運營，制定的標準首先追求安全性和可靠性；二是土建結構不可改變，要求各系統技術方案“量身裁衣”，符合實際；三是循序漸進地改造，并非全面、徹底地改造，工程造價是控制工程改造規模的重要環節，技術方案不能過于追求技術的先進性，應充分考慮工程的經濟性。
在考慮上述因素后，首先應對改造工程需達到的目標進行客觀定位，然后使合理的技術標準貫穿于整個設計過程中。
本工程技術標準應遵循安全、可靠、經濟、先進的原則。
4.2.3 技術一致性全線車站及區間的技術標準、技術方案追求一致性，有利于日后的運營管理和降低管理成本。
受客觀條件的限制（如車站規模不改變或投資控制等），技術方案只能因地制宜，只要滿足性能指標就應認為滿足改造要求。
4.2.4 過渡方案過渡方案是改造工程能否順利實施的關鍵。既然改造工程是在不停運條件下實施的，各系統及各專業必然存在新舊系統的過渡方案。通風空調系統、給排水及消防系統等專業的過渡方案將對消防安全、服務水平構成潛在影響，供電系統、通信系統、照明配電系統等專業的過渡方案將對消防安全、服務水平、運輸能力及運營安全構成潛在的影響，信號系統、線路專業的過渡方案將對運輸能力及運營安全構成潛在的影響。
過渡方案的制定應首先遵循安全、可靠、經濟的原則，將安全放在首位。其中，供電系統的過渡方案對運營中的地鐵影響最大，應充分認識到過渡方案一旦失敗就將中斷運營的嚴重危害性。
新舊系統間的過渡存在技術上的難度，畢竟安全是第一位的。關鍵的技術處理措施，可以通過在社會上廣泛征集方案來實現，其中包括向設備供應商、科研院校及設計單位等征集供電系統的雙邊聯跳、信號系統的系統制式及過渡方案等。
4.2.5 方案調整由于受各種因素的影響（如限額設計、邊界條件等），需要對設計方案甚至是改造內容進行調整，調整時，必須對調整內容進行評估，評價其是否背離了改造目標，若脫離了改造目標而進行的改造工作是失敗的。
4.3 專題研究與論證由于設計標準的選用問題，勢必需要進行專題研究和專家論證，取得技術研究上的支持和相關部門的認可。
其中，涉及消防安全的內容與新建線路的設計規范有較大差異，應組織消防專家論證會，對改造內容中的消防技術方案進行論證，提出可操作的指導意見，以指導設計工作和竣工驗收工作。
5、結語
改造工程具有很強的挑戰性，分析技術風險的所在以及如何解決，是改造工程的一大特點，也是其難度所在。本工程通過前期的可研、總體設計、初步設計階段工作，歸納總結了上述內容。隨著施工設計和安裝施工實施的開展，預計將會出現新的問題和難點。本文希望能起到拋磚引玉的作用，引起社會各界同仁的關注，畢竟當城市軌道交通進入穩定發展期時，國內將迎來改造的時期。
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