明天通车的广州地铁18号线，设计时速160公里，比1号线（时速80公里）快一倍、比3号线（时速120公里）快三分之一。纵观国内地铁，迄今也仅有北京大兴机场线采用同一速度级别的列车，但18号线是全地下，而且在广州这个“地质博物馆”施工，工期又紧，建设难度极大。
最快地铁如何建成？从挖盾构开始，18号线就与过往地铁不一样，建设过程中大量对标城际、高铁，列车采用“子弹头”车型。来体验18号线的市民，不妨带一枚硬币，试试在全速行进的车厢中能否做到立硬币不倒。
最快地铁需要“加大码”盾构机
2017年8月，广州地铁宣布，地铁18号线工程可行性研究报告获得省发改委批复，设计时速160公里，这意味着线路拿到“开工纸”，可以动工建设。2017年10月，18、22号线在番禺广场站宣告正式开工。全长62.7公里的18号线，开始刷新“施工进度条”。
开工当年，国内还没有时速160公里的地铁，18号线被称为“最快地铁”。2019年，国内开通了一条时速160公里地铁，是北京的大兴机场线。这条41.36公里的线路，地下段占比约六成。广州18号线是全地下，最长的一个区间（横沥-番禺广场）有将近26公里，超过了大兴机场线地下段的总长度，建设难度可见一斑。
2018年11月，18号线首台盾构机在横沥至番禺广场站区间始发，标志着线路进入盾构隧道掘进阶段。在现场可见，18号线的盾构机明显比普通盾构机“胖”一大圈。地铁建设相关负责人介绍，与传统地铁盾构施工采用6.28米直径盾构相比，18、22号线采用直径8.8米的盾构机，大大提升了建成后隧道的内径。普通盾构机隧道内径为5.4米，18、22号线的隧道内径达到7.7米。
之所以要用更“胖”的盾构机，因为18号线速度快。列车高速通过时，会产生较大的冲击波，为了确保列车高速通过时的声压安全和气压安全，必须有足够的空间来满足地铁列车与隧道之间的安全距离，这在地铁施工中叫最大限界。通过设计计算和模拟测试，采用8.8米单线大盾构建成7.7米内径的隧道，能够保证时速160公里的行车安全。
大盾构的效果如何？本月中记者试乘18号线，列车飙到时速160公里，在车厢里依然不会有气压变化产生的耳鸣感，十分舒适。
隧道“S”形急弯下穿珠江
18号线在磨碟沙到冼村之间的急弯，是“最快地铁”施工的一大难点。盾构机要以“S”形弯穿过珠江拐向冼村路，在地铁建设的术语中，这叫长距离小半径。“所谓的长距离小半径，是指盾构机在掘进中需下穿珠江前航道约1600米（长距离），其中分两次以半径约600米（小半径）进行转弯（‘S’弯）。”18号线建设相关负责人介绍。
尽管广州此前有多条地铁线路曾成功下穿珠江，但通常都是走直线，尽量缩短在水下的距离，这种长距离小半径穿越珠江水系的施工在广州尚属首次，技术难度、施工水平要求、施工风险系数、外界环境敏感度在国内同类型施工中可谓首屈一指。
能不能先直线过江，到了对岸再拐弯？18号线建设相关负责人解释，磨碟沙站沿海洲路敷设，冼村站沿冼村路敷设，两条路东西方向错开约1.7公里，道路两侧高层建筑密集，盾构机无法在过江前和过江后实现东西方向的转向，所以，不得不在磨碟沙至冼村区间采用“S”形的“姿势”过江。
记者了解到，盾构下穿段珠江水深为4～8米，过江隧道顶距离河床底的距离为18～28米。在施工过程中，有三大难点要攻克。首先是过江段地质复杂，容易发生涌水、涌砂以及盾构刀盘结“泥饼”等风险。二是周边环境复杂，盾构机需下穿既有建筑桩基、码头、有轨电车轨道等，处理不当可能江堤沉降，甚至导致江堤开裂。三是水系环境风险大，掘进过程中如盾构尾部密封不严，地下水将涌入隧道内，还会影响隧道施工安全。
为保施工安全和工程质量，地铁建设者实施全程监控。施工前，通过三维数值模拟计算分析，制定安全影响评估报告，加密下穿珠江段的地质勘察，在隧道两侧3米外进行地质补勘。施工过程中，在珠江堤岸和猎德大桥前后布控多个高清摄像头，对猎德大桥主塔和桥面实施全自动化监测，还租赁船只在珠江范围内按照半小时一次的频率巡查，为盾构机安全施工提供“地上 地下”的全方位保障。最终，确保了成型隧道管片接缝平顺、全线不渗不漏。
轨道测量误差控制在1毫米级
隧道工程的下一步是轨道工程。2020年7月，地铁18号线横沥至番禺广场区间正式开始铺轨。“作为时速高达160公里的高速地铁，与普通地铁线路采用的整体道床不同，18号线轨道工程全线参考高铁的标准建设，大大提升地铁线路平顺性和乘客的乘坐舒适度。”18号线建设管理负责人表示。
铺轨施工中，广州地铁采用国内最先进的高铁CPⅢ轨道控制网精测技术，对轨道静态几何尺寸进行全面系统性测量、分析和调整，测量误差提高控制在1毫米级，大大降低列车运行时的“颠簸感”，提升了乘坐舒适度。同时，施工中以平顺性为核心，注重轨道线型，合理调整轨道几何尺寸，减少后期运营维护成本。
地铁运行将产生振动和噪声，高速地铁如何降低对沿线的影响？18号线在学校、医院、居民区等地段，应用了1.23公里的钢弹簧浮置板预制道床和36.2公里的减振垫预制板道床，前者在时速160公里轨道交通中应用尚属首次，后者类似高铁CRTSⅢ型板式无砟轨道道床，具有较好的减振效果，降低列车运行对环境振动及噪声的影响。
此外，减振垫预制板道床在铺设过程中，要像高铁建设一样灌注自密实混凝土。为确保施工质量，地铁建设者开展科技攻关，在多达15次的揭板试验后，最终形成了最优配合比、性能参数、灌注工艺参数等一系列数据成果，破解了混凝土强度差异化、存气泡、泌水现象及轨道板上浮、外观不美观等疑难杂症，不仅有效提升了整体道床质量，也能达到减振降噪效果。
“子弹头”列车立硬币不倒
2020年9月，中车株洲电力机车公司制造的地铁18、22号线首列车正式交付。整列车采用8节编组D型车，无论外观设计、技术方案还是创新内容，均对标国内最高速度的高铁，还率先引进了基于大数据和云计算的车辆检修智能运维系统。
与现有地铁“方头方脑”不同，18号线是城际列车模样的“子弹头”，车辆采用160公里/小时市域D型车，8编组六动两拖。“该车型充分借鉴动车组及地铁技术平台，具有速度等级高、载客量大、快速起停、快速乘降等特点，满足都市生活圈的出行需求，具有鲜明的地铁列车服务特点。”广州地铁新线建设与筹备中心相关负责人说。
值得一提的是，18号线采用AC25千伏刚性接触网受流，这是国内首次在时速160公里的地铁上全面采用2.75万伏供电刚性接触网。“刚性接触网可靠性高、维护量少，可以满足每天高频次、长时间的列车运行。”18号线建设管理负责人介绍。
作为乘客，一上车最直观的感受可能是，座椅是横排和竖排结合的排布，介乎地铁和城际之间。中车株机公司相关技术人员介绍，列车在设计过程中充分考虑了18号线的快线特点，横纵结合座椅布局，使得载客量比高铁动车组多20％；中间车设置4对大开度双开塞拉门，实现乘客快速乘降。
针对全隧道高速运营、全刚性接触网受流等复杂运行条件，18号线列车还创新地解决了车辆气密性、噪声控制等难题，列车采用一体化风档、全密封设备舱，有效隔离外部噪声，在高速运行中给乘客带来舒适体验。同时，列车采取轻量化设计和多项新技术应用，如碳纤维头罩、复合材料地板等，使得车辆更加节能环保。
今年5月，18号线进行逐级提速试验，最高跑出176公里/小时的运行速度，达到工程设计速度的110%，充分验证了工程的安全裕量。列车试跑过程中，车辆平稳性、轨道质量指数、接触网平顺性等指标居国内领先水平。
本月中，18号线开放面向媒体和市民代表试乘。列车以160公里/小时全速行驶时，记者在窗台上先后竖起一元、一角硬币，又垒起四个矿泉水瓶，全都稳立不倒，线路平稳顺滑的程度与高铁不相伯仲。
文、图/广州日报·新花城记者：李天研广州日报·新花城编辑：张影
