工程案例
業(yè)務(wù)范圍
地鐵大規(guī)模改造工程技術(shù)風險分析與控制
發(fā)布時間：2014-07-15
摘要：結(jié)合北京地鐵1、2號線設(shè)備消隱改造工程，綜合分析和研究地鐵大規(guī)模改造工程的技術(shù)風險，并提出規(guī)避技術(shù)風險的措施。關(guān)鍵詞：地鐵改造 技術(shù)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(jīng)宣武門站和復(fù)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(fù)興門站經(jīng)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(shè)初期的指導(dǎo)思想是，以戰(zhàn)備疏散為主，兼顧城市交通�；趪鴥�(nèi)沒有地鐵設(shè)計規(guī)范和相關(guān)標準，工程建設(shè)參照了國外地鐵的設(shè)計資料和規(guī)范，尤其是前蘇聯(lián)的設(shè)計規(guī)范。局限于當時的建設(shè)條件和國內(nèi)的技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝水平，采用了大量的非標產(chǎn)品和特殊設(shè)備。經(jīng)過二三十年的運營，北京地鐵1、2號線車輛、設(shè)備老化，大都進入設(shè)備報廢期，系統(tǒng)技術(shù)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(diào)、給排水及消防、動力照明、火災(zāi)報警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、車輛段等多專業(yè)的全面改造、更新和升級，根據(jù)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(nèi)容必須在2008年前完成。在相對集中的時間段內(nèi)完成多專業(yè)、多系統(tǒng)的改造，面臨技術(shù)風險、管理風險和資金風險等困難，技術(shù)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(shù)風險進行分析。
2、技術(shù)風險的誘發(fā)因素
北京地鐵1、2號線改造工程是一個復(fù)雜的技術(shù)改造工程，涉及全部設(shè)備專業(yè)、線路專業(yè)及土建專業(yè)，從某種意義上講，相當于新建線路的設(shè)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(jié)構(gòu)、人防設(shè)施不改變的制約，所以，誘發(fā)技術(shù)風險的因素很多，主要包括以下幾類。
2.1 改造方案與規(guī)范的差距《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157—2003）主要用于新建線路的指導(dǎo)，未涉及改造工程內(nèi)容及要求。在車站安全出入口設(shè)置、消火栓設(shè)置、車站外部消防水源引入、區(qū)間火災(zāi)報警、區(qū)間風速等方面，改造方案與規(guī)范有一定的差距。
2.2 土建結(jié)構(gòu)與人防設(shè)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(jié)構(gòu)發(fā)生變化的條件，且運營線路又兼顧戰(zhàn)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(nèi)，標準化產(chǎn)品與設(shè)備安全操作距離出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象；車站及區(qū)間主風機難于達到區(qū)間風速要求，需要重新制定新的通風排煙系統(tǒng)運行模式。
2.3 過渡方案新舊系統(tǒng)倒接，必然涉及過渡設(shè)備和改造期間的車站運營模式和設(shè)備系統(tǒng)運行模式。過渡方案的制定與現(xiàn)狀設(shè)備安全性、可靠性以及系統(tǒng)有密切的聯(lián)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(jù)北京市有關(guān)規(guī)定，初步設(shè)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(guī)定在新建項目執(zhí)行中難度較小，但對于城市軌道交通系統(tǒng)改造而言，屬于嶄新領(lǐng)域，執(zhí)行過程復(fù)雜。由于國內(nèi)沒有改造經(jīng)驗，可能會出現(xiàn)漏項問題，可行性研究報告投資估算值與初步設(shè)計概算額有較大出入。
正在運營的線路已經(jīng)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(xiàn)有規(guī)定不重新立項，需要根據(jù)不超標的初步設(shè)計概算額反過來調(diào)整設(shè)計方案。
2.5 現(xiàn)狀變化與原始設(shè)計的出入北京地鐵1、2號線已經(jīng)運營30多年，路基、土建與建設(shè)初期比可能發(fā)生了變化，如路基沉降；建筑平面功能調(diào)整；設(shè)備及車輛處于老化期，大部分設(shè)備已到報廢期，系統(tǒng)性能下降；由于基礎(chǔ)資料的不齊整，使各類管線的現(xiàn)狀敷設(shè)情況不很明朗等。
上述因素，將直接導(dǎo)致技術(shù)風險。當然，設(shè)計邊界條件也是影響設(shè)計質(zhì)量的因素之一。
3、技術(shù)風險的分類
3.1技術(shù)標準與設(shè)計標準目前，國內(nèi)沒有相關(guān)的城市軌道交通系統(tǒng)改造設(shè)計規(guī)范和標準。
《地鐵設(shè)計規(guī)范》第1.0.2條規(guī)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(shè)計，可參照執(zhí)行�！�
衡量改造工程是否達到要求、是否貼近國家相關(guān)規(guī)范及標準，針對目前可參考的設(shè)計規(guī)范及標準，制定改造工程的技術(shù)標準和設(shè)計標準是必要的。對于不同的現(xiàn)狀和條件，技術(shù)標準及設(shè)計標準也不同。制定標準的宗旨是盡量靠近現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范和標準，滿足改造目標。
3.2 現(xiàn)狀設(shè)備系統(tǒng)對現(xiàn)狀系統(tǒng)及其設(shè)備的安全評價是改造工程的重要環(huán)節(jié)，是制定改造范圍、內(nèi)容及用戶需求的依據(jù)，將直接影響到改造技術(shù)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(yīng)分析哪些系統(tǒng)及設(shè)備存在安全隱患、哪些系統(tǒng)及設(shè)備制約著運輸能力的提供和服務(wù)水平的提升、哪些因素制約著改造的技術(shù)標準和設(shè)計標準，從而為編制改造范圍、內(nèi)容、原則及用戶需求提供依據(jù)。否則，可能會出現(xiàn)危及安全的遺漏項目或出現(xiàn)不應(yīng)有的項目占用有限資金的現(xiàn)象。
3.3 改造技術(shù)方案改造技術(shù)方案是改造工程的核心內(nèi)容，建立在現(xiàn)狀系統(tǒng)及設(shè)備、技術(shù)標準及設(shè)計標準的基礎(chǔ)上。高質(zhì)量的改造技術(shù)方案應(yīng)最大限度地消除安全隱患、提高運輸能力和服務(wù)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(shè)備招投標及施工管理，節(jié)約投資。
在不突破投資概算、不改變土建結(jié)構(gòu)、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(shù)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(shù)方案應(yīng)有針對性，充分利用現(xiàn)有條件和資源。還要突破條條框框的束縛，有大膽的設(shè)想。
3.4 技術(shù)協(xié)調(diào)改造工程的技術(shù)協(xié)調(diào)工作與新建線路基本相同，這里不再贅述。
4、技術(shù)風險的規(guī)避措施
了解改造技術(shù)風險的誘發(fā)因素以及類型，就要有針對性地研究處理技術(shù)風險的方法，使改造技術(shù)方案既貼近實際情況，又能規(guī)避風險。北京地鐵1、2號線車輛、設(shè)備消隱改造工程面臨如此大的難度和技術(shù)風險，是城市軌道交通領(lǐng)域內(nèi)需解決的重大課題。本工程通過測試、試驗、調(diào)研、方案征集、技術(shù)方案論證、專家專題論證及專題研究等手段，研究控制技術(shù)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(yè)
4.1.2 試驗涉及試驗項目的專業(yè)
4.1.3現(xiàn)場調(diào)研與市場調(diào)研現(xiàn)場調(diào)研和市場調(diào)研是在初步設(shè)計、施工設(shè)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(xiàn)場實際情況。通過現(xiàn)場調(diào)研，掌握設(shè)備及其機房的現(xiàn)狀，根據(jù)工程改造的范圍及內(nèi)容、改造原則、改造目標，為技術(shù)標準及設(shè)計標準的編制提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況而確定的設(shè)計方案，進行必要的市場調(diào)研，以確保所采用的技術(shù)、工藝及設(shè)備滿足設(shè)計方案的需要，避免或盡可能地少用非標準設(shè)備。
與新建線路相比，現(xiàn)場調(diào)研和市場調(diào)研要占用更多的時間和精力，在有限的設(shè)計周期內(nèi)完成大量的調(diào)研工作難度很大，應(yīng)正確處理好調(diào)研與設(shè)計時間分配的關(guān)系。
4.2 設(shè)計工作
4.2.1 設(shè)計標準的選用前面已經(jīng)談到，城市軌道交通系統(tǒng)領(lǐng)域尚未編制相關(guān)的改造標準。對于改造工程而言，設(shè)計標準與技術(shù)標準是相輔相成的，彼此既有聯(lián)系又相互制約。設(shè)計標準應(yīng)建立在改造目標現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，否則，不切合實際的技術(shù)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(nèi)容，可以通過專家專題論證和專題研究來解決。
4.2.2 技術(shù)標準的制定技術(shù)標準應(yīng)根據(jù)改造后需達到的目標制定。本工程技術(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)不可改變，要求各系統(tǒng)技術(shù)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(guī)模的重要環(huán)節(jié)，技術(shù)方案不能過于追求技術(shù)的先進性，應(yīng)充分考慮工程的經(jīng)濟性。
在考慮上述因素后，首先應(yīng)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(shù)標準貫穿于整個設(shè)計過程中。
本工程技術(shù)標準應(yīng)遵循安全、可靠、經(jīng)濟、先進的原則。
4.2.3 技術(shù)一致性全線車站及區(qū)間的技術(shù)標準、技術(shù)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(guī)模不改變或投資控制等），技術(shù)方案只能因地制宜，只要滿足性能指標就應(yīng)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(guān)鍵。既然改造工程是在不停運條件下實施的，各系統(tǒng)及各專業(yè)必然存在新舊系統(tǒng)的過渡方案。通風空調(diào)系統(tǒng)、給排水及消防系統(tǒng)等專業(yè)的過渡方案將對消防安全、服務(wù)水平構(gòu)成潛在影響，供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、照明配電系統(tǒng)等專業(yè)的過渡方案將對消防安全、服務(wù)水平、運輸能力及運營安全構(gòu)成潛在的影響，信號系統(tǒng)、線路專業(yè)的過渡方案將對運輸能力及運營安全構(gòu)成潛在的影響。
過渡方案的制定應(yīng)首先遵循安全、可靠、經(jīng)濟的原則，將安全放在首位。其中，供電系統(tǒng)的過渡方案對運營中的地鐵影響最大，應(yīng)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(tǒng)間的過渡存在技術(shù)上的難度，畢竟安全是第一位的。關(guān)鍵的技術(shù)處理措施，可以通過在社會上廣泛征集方案來實現(xiàn)，其中包括向設(shè)備供應(yīng)商、科研院校及設(shè)計單位等征集供電系統(tǒng)的雙邊聯(lián)跳、信號系統(tǒng)的系統(tǒng)制式及過渡方案等。
4.2.5 方案調(diào)整由于受各種因素的影響（如限額設(shè)計、邊界條件等），需要對設(shè)計方案甚至是改造內(nèi)容進行調(diào)整，調(diào)整時，必須對調(diào)整內(nèi)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(shè)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(shù)研究上的支持和相關(guān)部門的認可。
其中，涉及消防安全的內(nèi)容與新建線路的設(shè)計規(guī)范有較大差異，應(yīng)組織消防專家論證會，對改造內(nèi)容中的消防技術(shù)方案進行論證，提出可操作的指導(dǎo)意見，以指導(dǎo)設(shè)計工作和竣工驗收工作。
5、結(jié)語
改造工程具有很強的挑戰(zhàn)性，分析技術(shù)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(shè)計、初步設(shè)計階段工作，歸納總結(jié)了上述內(nèi)容。隨著施工設(shè)計和安裝施工實施的開展，預(yù)計將會出現(xiàn)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(guān)注，畢竟當城市軌道交通進入穩(wěn)定發(fā)展期時，國內(nèi)將迎來改造的時期。
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