不停航條件下機(jī)場(chǎng)地下通道建設(shè)方案研究

高 學(xué) 奎

(中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100101)

1 概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)民航業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各主要機(jī)場(chǎng)都在進(jìn)行擴(kuò)建，當(dāng)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)需要建設(shè)地下通道，解決場(chǎng)內(nèi)服務(wù)車輛交通問(wèn)題。機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)內(nèi)地下通道具有斷面大、埋深淺、地面荷載大、地面沉降要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，當(dāng)通道下穿正在運(yùn)行的跑道或滑行道時(shí)，通常要求不停航施工，大大增加了通道的建設(shè)難度。本文以華北某機(jī)場(chǎng)為例，研究了不停航條件下飛行區(qū)地下通道的建設(shè)方案。

2 工程概況

華北某機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有東、西兩條跑道，飛行區(qū)以西跑道為界分為東區(qū)和西區(qū)，機(jī)場(chǎng)擬建設(shè)一條地下通道下穿西跑道及滑行道系統(tǒng)，為往返于東、西區(qū)的貨運(yùn)車輛及其他運(yùn)行保障車輛提供一條快捷通道，以確保保障時(shí)效，提高運(yùn)行效率。

場(chǎng)地埋深25.00 m深度范圍內(nèi)，地基土自上而下依次為雜填土、素填土、粘土、粉質(zhì)粘土質(zhì)、淤泥質(zhì)土及軟粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉質(zhì)粘土?？辈炱陂g測(cè)得場(chǎng)地地下潛水水位如下：初見(jiàn)水位埋深1.80 m～3.70 m，靜止水位埋深1.10 m～3.00 m。

地下通道主要技術(shù)指標(biāo)：

1)道路等級(jí)：機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)內(nèi)服務(wù)車道;

2)道路凈寬：2×8.5 m;

3)地下通道凈高：≥4.5 m;

4)結(jié)構(gòu)頂活荷載：A380F飛機(jī)最大滑行重592 t;

5)抗震設(shè)防烈度：8度，設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度值：0.2g;

6)通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年。

3 地下通道總體方案

根據(jù)現(xiàn)狀飛行區(qū)及貨運(yùn)區(qū)實(shí)際布置情況，同時(shí)結(jié)合遠(yuǎn)期規(guī)劃條件，確定了通道的平面位置，線位向東先后依次下穿西區(qū)平行滑行道、西跑道、東區(qū)兩條平行滑行道和一條機(jī)位滑行道。全線在道面區(qū)及平整帶范圍設(shè)置為暗埋段，其他位置均為敞開(kāi)段。通道全長(zhǎng)約1 100 m，受場(chǎng)地限制，隧道整體埋深較淺，暗埋段最小覆土厚度約0.5 m，下穿跑道段考慮既有排水溝等管線，覆土厚度大于3.5 m，見(jiàn)圖1。

通道暗埋段擬采用雙孔箱涵結(jié)構(gòu)，凈寬2×9.5 m，敞開(kāi)段采用U型槽結(jié)構(gòu)。通道暗埋段總長(zhǎng)479 m，被U型槽分成6段，最長(zhǎng)段位于跑道下方，長(zhǎng)212 m，見(jiàn)圖2。

4 施工工法研究

施工工法的選擇是本研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)。本工程場(chǎng)地位于現(xiàn)狀飛行區(qū)內(nèi)，需要下穿正在運(yùn)行的西跑道及滑行道系統(tǒng)，對(duì)施工安全及地表沉降要求高，并且具有短距離、大斷面、淺埋深的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)較少，重點(diǎn)研究了明挖法和暗挖法在本工程的適用性。

4.1 明挖法

明挖法具有施工簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)對(duì)環(huán)境影響較大。國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)已建地下通道大部分采用明挖法施工，如北京、青島、成都等新機(jī)場(chǎng)的飛行區(qū)下穿通道、廣州白云機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程的北進(jìn)場(chǎng)隧道、上海浦東機(jī)場(chǎng)的南進(jìn)場(chǎng)路地道等均采用明挖法施工，這些工程的特點(diǎn)是下穿通道與所在的飛行區(qū)同期施工，場(chǎng)地環(huán)境不受限制。

在現(xiàn)狀跑道下采用明挖法修建下穿通道要較長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉跑道，通常4個(gè)～6個(gè)月，這就要求在施工期間東跑道能夠保障機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行。

4.2 暗挖法

我國(guó)的淺埋暗挖法技術(shù)日趨成熟，如暗挖工法、格柵形式、深孔注漿工藝、水平旋噴樁工藝等工法工藝被廣泛應(yīng)用。本工程可采用管幕作為暗挖法的超前支護(hù)措施，管幕法利用小型頂管工藝構(gòu)筑大斷面地道一種工方法[1]，國(guó)外已有近30年的發(fā)展歷程。但是在我國(guó)機(jī)場(chǎng)建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用較少，僅有首都機(jī)場(chǎng)和臺(tái)北松山機(jī)場(chǎng)等少數(shù)工程實(shí)例。

4.3 施工方案比選

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，對(duì)全明挖、明挖+跑道段暗挖、全暗挖等工法進(jìn)行了比選(見(jiàn)表1)。

表1 下穿通道施工工法比選表

通過(guò)對(duì)比可知，明挖+跑道段暗挖方案結(jié)合了明挖和暗挖的優(yōu)點(diǎn)，不需關(guān)閉跑道，對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行影響較小，投資適中。因此，推薦采用明挖+跑道段暗挖方案施工。跑道段暗挖采用管幕法施工，管幕保護(hù)下的淺埋暗挖法和管幕—箱涵法都可以滿足要求，推薦采用在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)有過(guò)類似工程實(shí)例的“管幕保護(hù)下的淺埋暗挖”作為本工程的施工方案。

5 暗挖法下穿跑道關(guān)鍵技術(shù)

5.1 管幕設(shè)計(jì)

管幕設(shè)計(jì)與施工是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，管幕采用72根直徑為φ800、厚度10 mm的鋼管，鋼管縱向可分為10 m左右的節(jié)段，分節(jié)之間采用絲扣加圍焊連接。橫向鋼管之間設(shè)置鎖口型鋼，利用鎖口型鋼進(jìn)行橫向連接。在管幕內(nèi)填壓水泥漿液，在鎖口處進(jìn)行注防水劑后，就形成了封閉的圍幕，見(jiàn)圖3。

5.2 沉降控制

本工程中下穿跑段的地面沉降控制是整個(gè)工程成敗的關(guān)鍵。根據(jù)《民航機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范及首都機(jī)場(chǎng)類似工程經(jīng)驗(yàn)，允許沉降量即最終沉降值為40 mm，包括施工期間的沉降和隧道使用中的變形，因此施工階段沉降值確定為30 mm，同時(shí)差異沉降不大于1‰。

管幕工程施工中對(duì)地表沉降影響主要包括以下三個(gè)階段[2]：管幕頂進(jìn)階段引起的地表沉降，管幕內(nèi)開(kāi)挖支撐階段引起的地表沉降，結(jié)構(gòu)體構(gòu)筑階段引起的地表沉降。其中管幕內(nèi)開(kāi)挖支撐階段引起的沉降量最大，因此，沉降控制主要取決于管幕通道內(nèi)的支撐型式、開(kāi)挖型式以及開(kāi)挖區(qū)域土體的加固措施等。

5.3 道面沉降修復(fù)

在施工區(qū)域預(yù)先設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)跑道及下部土體進(jìn)行脫空情況及沉降變形監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)道面脫空和沉降超出預(yù)警值時(shí)，需采取措施進(jìn)行道面沉降修復(fù)。對(duì)于道面沉降通常采用在道面下方土體內(nèi)壓注水泥漿，頂升道面結(jié)構(gòu)。在上排管幕施工時(shí)可以在其上方設(shè)置注漿管，在需要時(shí)還可多次注漿，確保道面沉降及變形滿足飛機(jī)運(yùn)行要求[3]。

6 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)多個(gè)大型機(jī)場(chǎng)均有在既有飛行區(qū)內(nèi)修建地下通道的計(jì)劃，本文推薦的明挖+管保護(hù)下的淺埋暗挖法相結(jié)合的建設(shè)方案，適合機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)地下通道的特點(diǎn)，對(duì)其他機(jī)場(chǎng)類似工程具有借鑒意義。