新建地鐵穿越現(xiàn)有地鐵換乘節(jié)點(diǎn)施工影響探討
——以北京地鐵惠新西街南口站為例

華東交通大學(xué)，江西省 南昌市 330000

0 引言

隨著我國城市軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展，地鐵換乘車站可以實(shí)現(xiàn)乘客同臺(tái)換乘，減少乘客出行時(shí)間，新建地鐵車站線路穿過現(xiàn)有線路車站是無法避開的問題。就北京地鐵來講，隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，新建地鐵站穿越既有地鐵站不可避免，北京地鐵因其修建時(shí)間長、乘客運(yùn)載多、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，新建地鐵換乘站如何安全的施工成為了如今面臨的主要難題。此外，新地鐵項(xiàng)目的建立，與現(xiàn)有地鐵結(jié)構(gòu)之間會(huì)產(chǎn)生相互作用，特別是近距離穿越現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的建設(shè)問題，在確保自身結(jié)構(gòu)安全的前提下，還要降低對(duì)現(xiàn)有車站的影響，這對(duì)設(shè)計(jì)和施工會(huì)造成比較大的難度，例如，北京地鐵5 號(hào)線和10 號(hào)線某換乘站——惠新西街南口站，因其周邊居住區(qū)較多，換成人數(shù)較多，10 號(hào)線如何在不減少原有通行效率的前提下，又能滿足新建地鐵的正常施工，令人們的生活和出行更便捷和舒適，以及減少施工周期，增加施工安全指數(shù)等，本文以北京地鐵惠新西街南口站為例進(jìn)行了闡述。

1 北京某地鐵換乘節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目概況

本文研究并選取北京地鐵惠新西街南口站為研究對(duì)象，該站的換乘方式為“T”型換乘，10 號(hào)線線路南北走向，5 號(hào)線線路東西走向。5 號(hào)線2007 年通車營業(yè)，且未留下?lián)Q乘通道接口，需破除一些車站頂板與站臺(tái)板。10 號(hào)線車站總長137.4m，寬37.7m，車站總建筑面積536m2。車站主體采取暗挖施工法，隧道區(qū)域采用盾構(gòu)法施工。10 號(hào)線區(qū)間隧道上穿現(xiàn)有5 號(hào)線車站，新建路線與現(xiàn)有車站位置關(guān)系如圖1 所示。

圖1 新建路線與現(xiàn)有車站位置關(guān)系

2 換乘站點(diǎn)施工影響和風(fēng)險(xiǎn)

2.1 施工影響

新建車站穿越現(xiàn)有路線工程中，除自身施工的安全外，其面臨的主要問題是施工對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的影響［1］。現(xiàn)有結(jié)構(gòu)（車站主體結(jié)構(gòu)和線路軌道結(jié)構(gòu)），其中現(xiàn)有軌道結(jié)構(gòu)對(duì)于新建工程的影響非常敏感。如何在現(xiàn)有的施工水平下控制地鐵線路的變形，是穿越施工的焦點(diǎn)問題。為此，北京市制定了嚴(yán)格的現(xiàn)有地鐵線變形控制的指標(biāo)。新修建的地鐵車站穿過現(xiàn)有地鐵車站有施工周期長，多風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)共存等特點(diǎn)。通常來說，新建車站的施工影響主要有：

（1）新建換乘站的主體部分接近現(xiàn)有車站。其主體施工方法主要包含明挖施工法、盾構(gòu)法和淺埋暗挖施工法［2］。不同的施工方法的比較如下表。

表1 不同施工法對(duì)比

針對(duì)本項(xiàng)目換乘節(jié)點(diǎn)周圍建筑較多，施工作業(yè)面整體高于含水層，為了最大限度地保障地面原有通行能力，節(jié)省建造成本，故本換乘節(jié)點(diǎn)采用淺埋暗挖法施工。

（2）現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與新車站施工會(huì)產(chǎn)生相互作用，新建車站的施工不但要保證本身的安全，還要確保不對(duì)現(xiàn)有車站結(jié)構(gòu)及線路產(chǎn)生破壞［3］，繼而影響到現(xiàn)有線路的運(yùn)營安全。而為了保護(hù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不收新建車站施工的影響，應(yīng)從兩個(gè)方面著手控制：

①降低施工造成的影響，控制結(jié)構(gòu)變形指標(biāo)不大于3mm；

②加強(qiáng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，以提高自身的強(qiáng)度和抗變形能力。

新建節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有車站的影響是開挖地層所產(chǎn)生的擾動(dòng)，擾動(dòng)傳播到現(xiàn)有線路，與結(jié)構(gòu)相交互。所以，在工程施工過程中，要對(duì)現(xiàn)有線路采用針對(duì)性的技術(shù)措施和施工方案，例如施工前對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固［4］，施工中加強(qiáng)新建結(jié)構(gòu)的施工支護(hù)等措施，保證現(xiàn)有線路受到的影響不越過現(xiàn)有線路的控制指標(biāo)。

2.2 工程風(fēng)險(xiǎn)分析

新建地鐵隧道穿越現(xiàn)有地鐵的控制中心是現(xiàn)有地鐵建（構(gòu)）筑物的沉降量、沉降率、變形量和變形率等，新建地鐵線路施工過程當(dāng)中必需選取可靠的技術(shù)措施，使得現(xiàn)有地鐵的上述控制指標(biāo)控制在許可的范圍內(nèi)。就安全方面來說，穿越現(xiàn)有地鐵工程應(yīng)當(dāng)側(cè)重于以下三個(gè)問題：

（1）保證現(xiàn)有地鐵的運(yùn)營安全：現(xiàn)有地鐵的運(yùn)營無可避免會(huì)收到新建線路施工的影響，所以安全施工的前提是，這些影響能通過有效的工程措施使列車安全運(yùn)營。

（2）保證新建線路施工過程安全［5］：現(xiàn)有地鐵構(gòu)造的存在使施工條件變得嚴(yán)峻，考慮到結(jié)構(gòu)負(fù)荷和運(yùn)營振動(dòng)的影響，必須要確保工程施工自身的安全，避免災(zāi)難性事件的發(fā)生。

（3）施工安全控制體系是工程安全風(fēng)險(xiǎn)分析的重要保證：為使現(xiàn)有地鐵結(jié)構(gòu)和工程施工處于受控狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)建立起監(jiān)控量測和信息反饋機(jī)制。在任意施工階段前都應(yīng)制定相應(yīng)的要求和控制目標(biāo)，并減少施工總體風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)于當(dāng)前地鐵在建工程尤為重要。

3 施工要點(diǎn)

3.1 施工安全控制體系

建造新的地鐵車站和現(xiàn)有的地鐵車站結(jié)構(gòu)之間是相互作用的。在建造新?lián)Q乘節(jié)點(diǎn)時(shí)，不僅應(yīng)確?，F(xiàn)有的車站結(jié)構(gòu)的安全，還應(yīng)該降低對(duì)現(xiàn)有軌道設(shè)施和現(xiàn)有運(yùn)營線路的影響。這是穿過現(xiàn)有車站施工的主要技術(shù)難題。相應(yīng)的技術(shù)體系還應(yīng)該確保兩者的安全。

目前北京市大部分新造地鐵站穿越現(xiàn)有車站的項(xiàng)目中，大部分技術(shù)措施的制定基本圍繞以上二個(gè)方面進(jìn)行，結(jié)合現(xiàn)有車站結(jié)構(gòu)的形變及控制體系分析來完成上面的兩個(gè)方面要求，新建站穿過現(xiàn)有車站安全控制體系如下圖。

圖2 新建站穿越現(xiàn)有車站安全控制體系

3.2 施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施

對(duì)于現(xiàn)有線路可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，本案例中可采用事故樹分析法，對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，針對(duì)不同的問題采取相應(yīng)的措施。假設(shè)該項(xiàng)目沉降速率超標(biāo)，則事故樹法邏輯如下圖。

圖3 沉降速率超標(biāo)邏輯樹

地鐵穿越線路施工可能碰到現(xiàn)有線路沉降率超標(biāo)及結(jié)構(gòu)變形等不同的風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)，其解決措施應(yīng)具有個(gè)性，例如：

現(xiàn)有線路沉降率超標(biāo)的影響及應(yīng)對(duì)措施

在穿越現(xiàn)有鐵路線的地鐵車站建設(shè)過程中，應(yīng)建立嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形、沉降的監(jiān)測和測量系統(tǒng)，對(duì)建設(shè)過程進(jìn)行全面的監(jiān)測和測量，并隨時(shí)提供反饋信息，指導(dǎo)建設(shè)和生產(chǎn)。當(dāng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)沉降速率超過極限時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并采取以下措施：

（1）立即停止開挖施工，封閉所有施工工作面，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控測量工作［6］；

（2）依據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際沉降情況，向甲方和運(yùn)營單位報(bào)告，以明確是否采取相應(yīng)的措施防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生，例如：限速或暫停運(yùn)輸、疏散乘客、臨時(shí)關(guān)閉車站等措施；

（3）組織專家對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)沉降率超標(biāo)原因進(jìn)行討論分析并給出合理化建議，施工單位要即時(shí)針對(duì)建議制定出相應(yīng)的措施；

（4）依照制訂的措施，調(diào)整或重建施工工藝和施工組織，實(shí)施專項(xiàng)安全技術(shù)交底，確保符合要求的前提下，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)措施，再恢復(fù)施工；

（5）若還未有效控制現(xiàn)有構(gòu)筑物沉降率超標(biāo)，則再次重復(fù)上述過程，直至現(xiàn)有構(gòu)筑物沉降率超標(biāo)問題完全解決。

4 地鐵施工安全管理措施

4.1 建立第三方監(jiān)測

對(duì)建筑物進(jìn)行安全監(jiān)測和控制是確保工程順利進(jìn)行的一項(xiàng)重要措施。由于案例換乘車站對(duì)地鐵沿線的地表建（構(gòu)）筑物及現(xiàn)有線路等產(chǎn)生影響，會(huì)導(dǎo)致裂縫、錯(cuò)位、沉降、傾斜等出現(xiàn)［8］。雖然施工單位會(huì)對(duì)地鐵車站和隧道進(jìn)行了定期、局部的和小范圍的監(jiān)控測量，很難統(tǒng)籌施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量等多項(xiàng)指標(biāo)。第三方檢測不會(huì)因?yàn)楣て趩栴}而忽略隱患，僅通過監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)于保障地鐵施工的安全性和高效性尤為重要。

4.2 嚴(yán)控工程勘測階段，并探明地質(zhì)環(huán)境

在正式勘測前必須詳細(xì)的了解工程地質(zhì)情況；設(shè)計(jì)階段對(duì)發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)進(jìn)行徹底評(píng)估；對(duì)于縱橫交錯(cuò)的管道線路，要根據(jù)地鐵站的位置關(guān)系，深入分析監(jiān)測進(jìn)展情況的數(shù)據(jù)；詳細(xì)研究與地鐵施工有關(guān)的現(xiàn)有線路結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)圖紙和距離；安全技術(shù)交底，使建筑、施工和監(jiān)督單位能夠充分了解細(xì)節(jié)。

4.3 建立安全管理組織機(jī)構(gòu)，健全安全責(zé)任制

建立水平、豎直、逐級(jí)保證的安全保障體系；結(jié)合地鐵施工特征，制定符合現(xiàn)實(shí)的安全管理制度，是實(shí)行安全責(zé)任制職責(zé)的前提；依據(jù)工序?qū)Ρ嬲J(rèn)危險(xiǎn)源并制訂危險(xiǎn)源防治和管理措施；實(shí)施專項(xiàng)安全技術(shù)交底，施工前通過安全講話，讓每個(gè)區(qū)域都有相應(yīng)的負(fù)責(zé)人，讓每個(gè)參建人員明確自己負(fù)責(zé)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)源和控制措施。

4.4 加強(qiáng)安全監(jiān)測

通過高科技設(shè)備密切監(jiān)測地鐵項(xiàng)目施工過程中，自身及周圍環(huán)境產(chǎn)生的變化，并對(duì)不同的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以即時(shí)確定潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并選擇適當(dāng)?shù)姆纻浜蛻?yīng)對(duì)手段。與此同時(shí)，對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)的規(guī)整、分析和判斷工作，需要我們高度的重視，透過數(shù)據(jù)思考其背后暗藏的安全規(guī)律，提早選擇需要的防備和應(yīng)急手段，做到有備無患，防患于然。

根據(jù)以往工程特點(diǎn)匯總，施工單位的安全管理，施工企業(yè)應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)檢查和監(jiān)督的措施，也是確保了安全的特有方面，相應(yīng)的安全管理確實(shí)組織相應(yīng)工程的管理、施工行為規(guī)范準(zhǔn)則和施工中使用的技術(shù)的檢測監(jiān)督，在整個(gè)建筑項(xiàng)目體系的建設(shè)中起到獨(dú)一無二作用。

5 結(jié)論

綜合上文，文章以北京某地鐵換乘節(jié)點(diǎn)為例，對(duì)新建地鐵換乘車站節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有線路的施工影響、風(fēng)險(xiǎn)和安全等方面進(jìn)行了闡述，并對(duì)現(xiàn)有地鐵車站的施工影響和可能帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，對(duì)可能存在的安全問題，提出具有針對(duì)性的措施。希望我國地鐵事業(yè)繁榮昌盛！