北京站—西客站间地下直径线在施工和运营期间的安全性分析摘要:通过对地下直径线的设计方案、施工方法、施工期间采取的安全措施及运营期间拟采用的防灾报警系统分析,得出了修建北京地下直径线是安全可靠的结论。关键词:城市铁路 地下直径线 安全线 地下直径线的安全是指其建设期的安全和运营期的安全。建设安全是在结构设计稳妥可靠的前提下,结合隧道所处工程地质及水文地质、线路平纵断面、沿线建筑及地下管线等情况,综合考虑选择可靠的施工方法、采取科学可行的施工组织方案和安全可靠的建筑物保护措施。运营使用安全是隧道在正常使用情况下结构的安全可靠;保证隧道正常安全使用的前提下,考虑隧道发生火灾等特殊情况时,防灾逃生救援的安全性方案的设计,并在结构中考虑建筑材料的选择,保证隧道在火灾等灾害发生后不需要大修即可恢复使用功能。1工程规划 地下直径线为连接北京枢纽北京站至北京西站,全长9.151ｋｍ,其中深埋单洞双线方案隧道全长7231. 58ｍ,占线路总长79%。该线位于北京市中心区,隧道东起崇文门大街十字路口东侧进入地下,沿前三门大街南侧高层建筑与既有环线地铁之间狭长地带往西,后拐至西便门桥、天宁寺桥、白云路桥北侧,斜穿白云路桥下至小马场附近出地面。 隧道设计基本避开了与地面建筑、市政工程、道路、地下管线、既有环线地铁风道、出入口结构、地铁5号线、4号线、8号线、12号线、人防工程等的影响和干扰。线路部分最大埋深达32ｍ,平均约24 .0ｍ。2线路方案的安全性 线路与地铁5号线崇文门站、地铁4号线宣武门站、规划地铁8号线及16号线南北交叉,线路位于地铁5号线之上、地铁4号线宣武门站和地铁8号线之下,平均埋深约24ｍ,在前门、宣武门交叉点埋深最大,分别达到39、43ｍ。设计时预留了安全距离。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 进口采用盖挖法施工,因隧道在路口与地铁5号线崇文门站交叉,基坑底与车站顶的最小净距约2 .7ｍ,基坑支护采用地面φ800钻孔桩支护加锚索形式,其余地段采用φ600钻孔桩支护加横撑形式,钻孔灌注桩中心间距1. 0ｍ。出口采用明挖法施工,钻孔桩+横撑支护,Ｃ20网喷混凝土护壁。基坑支护结构计算采用同济启明星基坑支护软件计算,均满足要求。3.2ＣＫＯ+785～ＣＫ1+540和ＣＫ6+790～ＣＫ7+425采用浅埋暗挖法 采用浅埋暗挖法其地表沉降要控制在30ｍｍ以内,沿线地面建筑物和地下埋设物(主要为管线网)做到不损坏、断裂和渗漏,不出现洞内坍塌事故。经过眼镜法(双侧壁导坑法)、ＣＤ法、ＣＲＤ法、台阶法、中洞法和洞桩法比选,认为ＣＲＤ工法要优于其它工法。 初期支护(临时隔壁)为厚30ｃｍ的网喷格栅混凝土,支护结构应能承受施工期间的全部荷载。隧道按模拟施工阶段各开挖、支护、衬砌步骤进行弹塑性有限元分析,采用2Ｄ σ程序计算。开挖支护全部完成后初期支护的最大位移达到17.3ｍｍ、最大弯矩125ｋＮ·ｍ, 地表沉降最大值为24 .1ｍｍ(最终地表沉降最大值为28.6ｍｍ),满足要求。3.3ＣＫ1+540～ＣＫ6+790采用盾构法 线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井,隧道有足够的埋深(覆土厚度大于1倍洞径),相对均质的地质条件(隧道结构已大部分处于卵石层,位于地下水位下,局部进入承压水范围最大达20ｍ,),连续的施工长度已远远大于300ｍ,满足盾构法施工的要求,推荐的单洞双线方案隧道盾构直径为11.10ｍ。该法施工期间不需要降水,可以严格控制地表沉降和地层位移,地表沉降小、不影响城市交通。4施工期间采取的安全措施4.1既有建(构)筑物 优化盾构推进参数控制地表沉降,加强地表沉降监测,及时调整盾构掘进参数,不断完善施工工艺,将施工后地表最大形变控制在+10～-30ｃｍ。盾构穿越建筑物时,若地面建筑物沉降量超过警戒范围,则需在隧道内通过管片注浆孔进行壁后双液注浆,并进行地面跟踪注浆来保护建筑物。4.2市政桥梁 调查清楚立交桥的桩基,用有限元法进行近接施工过程分析。施工前对盾构与桩基间部分进行地表注浆加固处理,盾构推进速度控制在2～3ｃｍ ｍｉｎ,平稳开挖掘进。4.3西护城河 隧道结构至河底的距离约4.0ｍ,由于覆土荷载减小,盾构穿越过程中必须严格控制盾构正面土压力,控制好切口土压力,同时也必须严格控制与切口压力有关的施工参数,如推进速度、总推力、出土量等,尽量减少土压力的波动。4.4地下管线 预测和施工中监测分析确认某些重要管线可能受到损害时,将根据地面条件、管线埋深条件等采用临时加固、悬吊或管下地基注浆等保护方案。盾构均衡匀速施工,以减少盾构施工对管线的影响。加强沉降监测,对于轴线正交或斜交的管线,每隔5ｍ设置一个变形观测点,同时设几道断面观察点,监测信息应及时反馈给施工人员,调整推进参数。4.5突发事故的处理(1)成立应急处理领导小组。(2)事先对事件进行预测、分析,并储备相应的应急处理机具、物资。(3)加强工程监测,实行信息化施工。(4)制定应急处理预案。(5)按科学、合理、有序地组织抢险抢修。(6)组织紧急安全疏散、医疗救护和社会援助等。5运营期安全5.1防灾报警系统 防灾报警系统采用最先进的分布智能型火灾报警系统。它主要由智能型火灾报警控制器、感温光纤、智能感烟探测器、智能感温探测器、智能控制模块、智能监控模块、智能手动报警按钮、消防紧急电话及图形显示计算机等组成,并配置消防紧急电话系统。系统将对整个隧道内的火灾实时监测并在火灾报警后,进行火灾紧急处理。系统采用数字传输方式实现探测点、监控点与控制器之间的通信。以预防火灾和水灾为主,并具有联动控制功能。5.2防灾报警系统(ＦＡＳ)功能(1)监视全线防灾设备的运行状态,接收全线范围内的火灾及其它灾害报警,并显示报警部位。(2)接收市地震预报中心的预报信息。(3)向各分控级发出事故通风及防灾设备运行指令,指挥抢险救援的全部活动。(4)进行防灾信息的处理与传送。(5)进行档案管理,定期输出各类数据、报告。(6)除满足本次工程所辖范围内的防灾管理数据处理能力外,为将来系统扩展预留条件。5.3环境监控系统(ＢＡＳ)功能 与隧道进、出口控制室互传信息,监视全部的通风设备、排水设备、人防门、照明等设备的运行状态。根据控制中心防灾报警系统的防灾命令,控制隧道通风及相关设备按灾害模式运行。6 结论(1)隧道采用ＣＲＤ工法、盾构工法施工,技术先进、成熟,地下直径线施工过程对城市既有建筑物的稳定及城市道路交通的正常运行是安全的。(2)采取防灾报警系统和环境监控系统能够及时报警并适时采取措施,故地下直径线运营期是安全的。(3)修建地下直径线,把尽头式的北京站改为贯通式,完善了枢纽布局,增加了枢纽的机动灵活性,方便了旅客换乘。能够保证施工和运营安全,应抓紧建设。
