北京站—西客站間地下直徑線在施工和運營期間的安全性分析摘要:通過對地下直徑線的設計方案、施工方法、施工期間采取的安全措施及運營期間擬采用的防災報警系統分析,得出了修建北京地下直徑線是安全可靠的結論。關鍵詞:城市鐵路 地下直徑線 安全線 地下直徑線的安全是指其建設期的安全和運營期的安全。建設安全是在結構設計穩妥可靠的前提下,結合隧道所處工程地質及水文地質、線路平縱斷面、沿線建筑及地下管線等情況,綜合考慮選擇可靠的施工方法、采取科學可行的施工組織方案和安全可靠的建筑物保護措施。運營使用安全是隧道在正常使用情況下結構的安全可靠;保證隧道正常安全使用的前提下,考慮隧道發生火災等特殊情況時,防災逃生救援的安全性方案的設計,并在結構中考慮建筑材料的選擇,保證隧道在火災等災害發生后不需要大修即可恢復使用功能。1工程規劃 地下直徑線為連接北京樞紐北京站至北京西站,全長9.151ｋｍ,其中深埋單洞雙線方案隧道全長7231. 58ｍ,占線路總長79%。該線位于北京市中心區,隧道東起崇文門大街十字路口東側進入地下,沿前三門大街南側高層建筑與既有環線地鐵之間狹長地帶往西,后拐至西便門橋、天寧寺橋、白云路橋北側,斜穿白云路橋下至小馬場附近出地面。 隧道設計基本避開了與地面建筑、市政工程、道路、地下管線、既有環線地鐵風道、出入口結構、地鐵5號線、4號線、8號線、12號線、人防工程等的影響和干擾。線路部分最大埋深達32ｍ,平均約24 .0ｍ。2線路方案的安全性 線路與地鐵5號線崇文門站、地鐵4號線宣武門站、規劃地鐵8號線及16號線南北交叉,線路位于地鐵5號線之上、地鐵4號線宣武門站和地鐵8號線之下,平均埋深約24ｍ,在前門、宣武門交叉點埋深最大,分別達到39、43ｍ。設計時預留了安全距離。3隧道施工方案安全分析3.1ＣＫＯ+620～ＣＫＯ+785和ＣＫ7+642～ＣＫ7+850采用明挖法 進口采用蓋挖法施工,因隧道在路口與地鐵5號線崇文門站交叉,基坑底與車站頂的最小凈距約2 .7ｍ,基坑支護采用地面φ800鉆孔樁支護加錨索形式,其余地段采用φ600鉆孔樁支護加橫撐形式,鉆孔灌注樁中心間距1. 0ｍ。出口采用明挖法施工,鉆孔樁+橫撐支護,Ｃ20網噴混凝土護壁?；又ёo結構計算采用同濟啟明星基坑支護軟件計算,均滿足要求。3.2ＣＫＯ+785～ＣＫ1+540和ＣＫ6+790～ＣＫ7+425采用淺埋暗挖法 采用淺埋暗挖法其地表沉降要控制在30ｍｍ以內,沿線地面建筑物和地下埋設物(主要為管線網)做到不損壞、斷裂和滲漏,不出現洞內坍塌事故。經過眼鏡法(雙側壁導坑法)、ＣＤ法、ＣＲＤ法、臺階法、中洞法和洞樁法比選,認為ＣＲＤ工法要優于其它工法。 初期支護(臨時隔壁)為厚30ｃｍ的網噴格柵混凝土,支護結構應能承受施工期間的全部荷載。隧道按模擬施工階段各開挖、支護、襯砌步驟進行彈塑性有限元分析,采用2Ｄ σ程序計算。開挖支護全部完成后初期支護的最大位移達到17.3ｍｍ、最大彎矩125ｋＮ·ｍ, 地表沉降最大值為24 .1ｍｍ(最終地表沉降最大值為28.6ｍｍ),滿足要求。3.3ＣＫ1+540～ＣＫ6+790采用盾構法 線位上允許建造用于盾構進出洞和出碴進料的工作井,隧道有足夠的埋深(覆土厚度大于1倍洞徑),相對均質的地質條件(隧道結構已大部分處于卵石層,位于地下水位下,局部進入承壓水范圍最大達20ｍ,),連續的施工長度已遠遠大于300ｍ,滿足盾構法施工的要求,推薦的單洞雙線方案隧道盾構直徑為11.10ｍ。該法施工期間不需要降水,可以嚴格控制地表沉降和地層位移,地表沉降小、不影響城市交通。4施工期間采取的安全措施4.1既有建(構)筑物 優化盾構推進參數控制地表沉降,加強地表沉降監測,及時調整盾構掘進參數,不斷完善施工工藝,將施工后地表最大形變控制在+10～-30ｃｍ。盾構穿越建筑物時,若地面建筑物沉降量超過警戒范圍,則需在隧道內通過管片注漿孔進行壁后雙液注漿,并進行地面跟蹤注漿來保護建筑物。4.2市政橋梁 調查清楚立交橋的樁基,用有限元法進行近接施工過程分析。施工前對盾構與樁基間部分進行地表注漿加固處理,盾構推進速度控制在2～3ｃｍ ｍｉｎ,平穩開挖掘進。4.3西護城河 隧道結構至河底的距離約4.0ｍ,由于覆土荷載減小,盾構穿越過程中必須嚴格控制盾構正面土壓力,控制好切口土壓力,同時也必須嚴格控制與切口壓力有關的施工參數,如推進速度、總推力、出土量等,盡量減少土壓力的波動。4.4地下管線 預測和施工中監測分析確認某些重要管線可能受到損害時,將根據地面條件、管線埋深條件等采用臨時加固、懸吊或管下地基注漿等保護方案。盾構均衡勻速施工,以減少盾構施工對管線的影響。加強沉降監測,對于軸線正交或斜交的管線,每隔5ｍ設置一個變形觀測點,同時設幾道斷面觀察點,監測信息應及時反饋給施工人員,調整推進參數。4.5突發事故的處理(1)成立應急處理領導小組。(2)事先對事件進行預測、分析,并儲備相應的應急處理機具、物資。(3)加強工程監測,實行信息化施工。(4)制定應急處理預案。(5)按科學、合理、有序地組織搶險搶修。(6)組織緊急安全疏散、醫療救護和社會援助等。5運營期安全5.1防災報警系統 防災報警系統采用最先進的分布智能型火災報警系統。它主要由智能型火災報警控制器、感溫光纖、智能感煙探測器、智能感溫探測器、智能控制模塊、智能監控模塊、智能手動報警按鈕、消防緊急電話及圖形顯示計算機等組成,并配置消防緊急電話系統。系統將對整個隧道內的火災實時監測并在火災報警后,進行火災緊急處理。系統采用數字傳輸方式實現探測點、監控點與控制器之間的通信。以預防火災和水災為主,并具有聯動控制功能。5.2防災報警系統(ＦＡＳ)功能(1)監視全線防災設備的運行狀態,接收全線范圍內的火災及其它災害報警,并顯示報警部位。(2)接收市地震預報中心的預報信息。(3)向各分控級發出事故通風及防災設備運行指令,指揮搶險救援的全部活動。(4)進行防災信息的處理與傳送。(5)進行檔案管理,定期輸出各類數據、報告。(6)除滿足本次工程所轄范圍內的防災管理數據處理能力外,為將來系統擴展預留條件。5.3環境監控系統(ＢＡＳ)功能 與隧道進、出口控制室互傳信息,監視全部的通風設備、排水設備、人防門、照明等設備的運行狀態。根據控制中心防災報警系統的防災命令,控制隧道通風及相關設備按災害模式運行。6 結論(1)隧道采用ＣＲＤ工法、盾構工法施工,技術先進、成熟,地下直徑線施工過程對城市既有建筑物的穩定及城市道路交通的正常運行是安全的。(2)采取防災報警系統和環境監控系統能夠及時報警并適時采取措施,故地下直徑線運營期是安全的。(3)修建地下直徑線,把盡頭式的北京站改為貫通式,完善了樞紐布局,增加了樞紐的機動靈活性,方便了旅客換乘。能夠保證施工和運營安全,應抓緊建設。
