文档介绍：城市地铁工程邻近施工理论与关键控制技术研究
北京市政建设集团有限责任公司孔恒
1 引言
21世纪城市地下工程建设的高峰时代已经到来。伴随着我国综合国力的提高,许多大城市将跻身于国际大都市,其城市现代化建设正在提速。就目前,我国地铁在建或已通车运营的城市有北京、上海、广州、深圳、南京、天津、杭州、成都、苏州、沈阳、西安、青岛等,而处在招投标或已获批准建设的城市有重庆、哈尔滨、无锡、佛山、郑州、长沙等。另一方面,表征城市基础设施现代化水平的地下各类市政管廊也在大规模的开发建设。
以北京为例,截止目前,北京已建成运营的轨道交通有:M1号线、M 2号线、M 5号线、M 10号线一期(含奥运支线)、M 13号线、轨道交通机场线(L1线),共计6条线路,总长达198公里。2010年北京轨道交通通车里程确保达到300公里;2012年通车里程达到400公里;2015年通车里程达到561公里。北京轨道交通线网将于2050年前全部完成,届时线路总长将达到1053公里,实现城市轨道交通系统承担客运总量的50%至60%。
城市地铁土建施工一般都采用明(盖)挖法、浅埋暗挖法和盾构法来修建地铁车站与区间隧道。勿庸置疑,在城市环境条件下施工地铁工程,不可避免要进行邻近施工,如邻近既有地铁(铁路)、建筑物、桥梁、管线与河流等建(构)筑物。工程实践表明:在城市环境条件下施工,这三种工法都会对周边环境造成一定的影响,只不过浅埋暗挖法施工的风险发生几率相对于明(盖)挖法和盾构法要高一些。
本文主要以北京地铁建设为背景,对城市地铁工程邻近施工理论与关键控制技术进行一些分析、总结和探讨。
2 邻近施工的概念、分类、施工风险分析与评估
邻近施工的概念与国内外研究现状
一般把新建结构物邻近相对既有结构物施工,且新建结构物施工可能对相对既有结构物的功能等造成不利影响的施工称为邻近施工。
纵观国内外相关文献,对于邻近施工的报道,都局限于对邻近施工个案的影响和对策研究,国外较系统的研究仅见于日本1997年公布的《既有铁路隧道近接施工指南》。就工程实践而言,针对城市复杂环境条件下,尤其是对环境影响相对显著的城市浅埋暗挖法邻近施工的研究还非常薄弱。
邻近施工的分类
邻近施工的周边环境分类
根据工程实践,城市地铁施工,其周边环境一般按重要性程度分为重要周边环境和一般周边环境两种情况。。
邻近施工的穿越方式分类
针对采用的明挖法、盾构法和浅埋暗挖法修建隧道与周边环境的位置关系,广义的邻近施工分类可分为两大基本类型,即新建工程邻近既有隧道施工和新建隧道邻近既有环境体施工。但依据浅埋暗挖法隧道邻近周边环境施工的特点,以及浅埋暗挖法自身的施工内涵,浅埋暗挖法隧道邻近施工分类可概括为三大类:新建隧道邻近既有线施工、新建隧道邻近既有环境体施工和新建隧道邻近新建隧道。值得说明的是尽管既有线统属于既有环境实体,但为确保既有线运营安全,突出以人为本,在工程实践中,对邻近既有线施工的对策有别于其他既有环境体,因此这里单独分类。另外对浅埋暗挖法的新建隧道邻近新建隧道有下述几种含义:1)相互独立永久结构的浅埋暗挖法隧道邻近浅埋暗挖法隧道施工。如同期施工的两条线间距较近的隧道施工;2)同一永久结构的浅埋暗挖法隧道邻近浅埋暗挖法隧道施工。如大断面分割成2个导洞或多导洞群施工,诸如临时仰拱法、CD、CRD、双侧洞、中洞和PBA法等;3)浅埋暗挖法邻近同期应用明(盖)挖法与盾构法修建的隧道等。
从邻近施工的空间位置关系来分,邻近施工有并列、重叠和交叉三种位置关系。不管那一种位置关系,穿越方式都可概括分为上穿、下穿与侧穿。
邻近施工周边环境分类
序号
项目
重要周边环境
一般周边环境
备注
1
既有线
既有地铁线路和铁路
2
既有建
(构)筑物
古建筑(市级及以上)、标志性建筑(城市级及以上)、高层民用建筑、一般建筑(使用时间较长)、基础条件差的建筑物、需重点保护或特殊要求的建筑物、重要的烟囱、水塔、油库、加油站、气灌、高压线路塔等
一般的中、低层民用建筑、厂房、车库等构筑物
3
既有地下构筑物
地下商业街、热力隧道、大型雨污水管沟及人防工程等
地下通道等
4
既有市政桥梁
高架桥、立交桥等
匝道桥、人行天桥等
5
既有市政管线
污水管、雨水管、铸铁管(使用时间较长)、承插式接口砼管、煤气管、上水管、中水管、军缆等
电信、通讯、电力管道(沟)等
6
既有市政道路
城市主干道、快速路等
城市次干