新建地铁穿越既有轨道交通线路施工的风险分析与管理

新建地铁穿越既有轨道交通线路施工的风险分析与管理

为满足车站相互换乘要求，新建地铁车站必然会与既有地铁车站发生临近或者穿越关系，新建地铁车站的施工也必然会对已运营的既有车站产生影响。地铁车站工程涉及车站主体施工、车站附属结构（包括换乘结构）施工、车站区间施工等多个工点，因此新建车站穿越既有车站施工具有风险点多、风险大、施工工艺种类多等特点。本文主要探讨新建地铁穿越既有轨道交通线路施工的风险与管理。

标签： 新建地铁；穿越；既有轨道；风险

随着城市地铁的建设，所遇环境条件变化较多，需穿越障碍物种类繁杂，包括桥梁、房屋、河流、道路等等。其中运营期间的铁路线路，对沉降要求较高，对处理措施要求较严。目前国内上海、深圳、北京、天津等城市均遇到此类情况，多采用盾构穿越。以某城市地铁区间穿越铁路为例进行分析，介绍下穿既有铁路的技术措施。

1 工程概况

随着城市规模的发展，城市的空间结构已发生变化，对城市形态结构也提出新的总体发展目标：区域共同发展与生态优先是为前提，强调经济的发展必须同资源开发利用及环境保护相协调。应根据城市总体规划的要求，结合线路周围的地理条件和城市土地使用规划情况，从整体上考虑选择合适的线路敷设形式，使城市空间资源得到合理的配置，节省建设投资和运营成本。

某城市新建地铁A号线在既有地铁B号线的车站穿越并换乘，新建车站采用了分离岛式站台，车站总长190m左右，东西两个主体结构净宽均为11.75m，结构形式为双层单跨的拱顶直墙结构，车站顶板覆土约为5m。车站东西两个主体均设置南北两个风道及风井。车站北侧区间隧道采用盾构法施工，车站南侧区间为矿山法施工。既有地铁B号线车站为东西走向的端头厅式车站，车站覆土4.5m，底板埋深12.5m。车站结构为钢筋混凝土矩形框架结构，车站结构长169.7m，宽20.3m，高7.95m；底板厚度0.9m，侧墙厚度1.0m，顶板厚度1.0m。既有车站采用明挖法施工，每隔约30m设有变形缝。

根据相关地质资料，车站拱顶主要土层为粉土层粉质黏土层和粉砂层。车站底板位置土层主要为砾岩层，局部有泥岩层、砂岩层。下穿既有B号线段位置土层主要为砾岩层，局部有泥岩层，局部在卵石层。车站埋深处未涉及到地下水。

2 既有轨道交通线路常见安全风险项目

既有轨道交通线路常见的安全风险包括既有线结构和轨道的破坏，主要项目如下：

（1）既有线结构（底板、侧墙）沉降超标；（2）既有线结构变形缝沉降超标；（3）既有线结构变形缝差异沉降超标；（4）既有线结构变形缝胀缩超标；（5）既有线轨道差异沉降超标；（6）既有线轨道中心线平顺性（竖向、水平）变形超标；（7）既有线轨道轨距变形超标；（8）既有线轨道纵向变形超标；（9）既有线轨道水平位移超标；（10）既有线道床与结构的剥离；（11）既有线结构裂缝宽度、长度较大；（12）既有线结构渗漏水情况严重。

线路敷设形式均有与周围环境协调的问题，包括与地形和周围建筑相协调以及与相邻环境（日照、防噪、景观等）相协调。采用地面线时，沿线两侧通过植树、植草等绿化方式与周围建（构）筑物形成一定的隔离地带。另外，地面线经过景观风景区或市区时，工程建设应满足各风景区的景观保护及市区的文明施工的要求。采用地下线时，应尽量避开地下文物，难以避开的要会同文物部门做好保护措施，出入口宜与沿线建筑物结合设置。高架线具有体量大、距离长的特点，是城市中巨大的人工构筑物，这些特点令其成为城市空间的标志。

3 新建地铁穿越既有轨道交通线路施工的风险管理

3.1过轨工程施工前的相关工作

①对新建轨道交通工程穿越既有线影响范围内的既有线洞体结构、洞内道床、线路、设备设施、限界等进行现状勘查、现状评估，并形成既有线评估报告，评估报告中应明确结构沉降、道床沉降、列车安全行车速度等安全控制指标。②依据评估报告和过轨工程对既有线影响程度，完成既有线的防护设计。防护设计原则为：确保既有线运营安全，并最大限度地减少对既有线列车正常运营的影响。③对过轨工程的设计文件、现状勘查报告、既有线评估报告、既有线洞内的防护设计、第三方监测方案和施工方案（含新建轨道交通工程施工对既有线影响的预测分析、洞外加固处理和防护方案、施工监测方案、安全应急预案等）等组织专家评审。④按防护设计实施既有线洞内的防护措施。⑤第三方监测单位按照地铁运营管理单位要求，与地铁运营管理单位具体实施的配合单位签定安全协议，由具体实施配合单位办理第三方监测布点进洞计划和相关监护等工作。⑥组织过轨工程施工前的协调会，正式启动穿越工程的实施。

3.2过轨工程施工过程中的相关工作

①在既有线洞内实施第三方监测，要求第三方监测单位将监测结果按照协调机制，及时报送相关监管单位。如监测结果接近预警值时，由第三方监测单位向监理单位、施工单位、建设单位和地铁运营管理单位同时发出警报，施工单位应立即暂停过轨工程施工。同时建设单位应高度关注既有线沉降以及沉降对既有线运营造成的危害和相关影响情况，及时组织专家专题研究沉降控制措施，最大限度减少对既有线安全运营的影响。②过轨工程施工中地铁运营管理单位除加强对既有线的巡查并负责必要的配合工作外，对巡查中发现的异常情况及时通报建设单位，建设单位及时采取相应措施，确保既有线运营安全。

3.3过轨工程施工结束后的相关工作

①对既有线进行相应的后评估并形成后評估报告。②依据后评估报告，进一步完成既有线洞内外的恢复设计。③对后评估报告和既有线洞内外的恢复设计组织专家评审。④按恢复设计实施既有线洞内外的恢复。

4 三种具体的城市轨道交通敷设形式

4.1地面线

地面线适用于非城市中心区、城市绿化隔离带和地质条件差的地区。即在较空旷的地带，建筑物和道路稀少，采用类似普通铁路的路基作为轨道基础的线路形式。地面线的路基高度一般要比通过地段的最高地下水位和当地50年一遇的暴雨积水水位高出，以免路基出现淹没、翻浆冒泥而影响正常运营。地面线的优点是主体工程造价较低，其缺点是将线路两侧的交通隔断，使线路两侧难以沟通，不利于两侧土地的商业开发，同时运营时噪声较大。

4.2地下线

地下线是线路在交通繁忙路段和市区内繁华地段主要采用的线路敷设形式，其线路设计的一般原则是线位尽量不侵入两侧的规划红线，尽可能沿城市道路敷设，在偏离道路或穿越街坊时，主要考虑躲避地下各种市政管线和沿线的地下的桩基础，以确保安全和减少拆迁。地下线的施工方法主要有明挖法、暗挖法等。暗挖法常用盾构法。盾构法又分为单圆盾构、双圆（双线）盾构，盾构法施工在国内地铁建设中已成为首选的施工方法。该工法不仅对环境影响小，而且能有效地躲避市政管线，避免了管线改移的麻烦和投入。在线间距及覆土等不能满足盾构施工条件的地段，只能用明挖法施工。但该工法要挖开路面，不但要阻碍城市交通、破坏市容，还要考虑施工时的交通疏解及市政管线的搬迁改移等，故一般在不得已的情况下才采用。应根据具体的周围环境条件和地质状况从全局考虑，包括考虑施工难度和将来的运营，来决定地下线具体采用何种敷设形式和施工方法。

4.3高架线

高架线一般在市区外建筑稀少及空间开阔的地段采用。其线位一般沿道路的一侧或路中布置，根据规划来决定具体设在路侧还是路中要，并结合具体情况作深入研究和经济方案的比选。桥梁的净空一般由沿线河流的通航高度要求和所跨越的道路通车高度来确定。桥梁跨度通常按最经济跨距布置，一般为20～30m，具体根据桥梁结构构造计算决定。高架桥梁的选型，首先要满足列车安全行驶的要求，其次要考虑结构合理、经济适用，并结合城市规划、周围环境、施工方法等一系列因素来确定，既要达到美观协调的效果，又要容易施工。高架线的突出缺点是运营噪声大，对城市景观影响也较大，市区一般不采用。

参考文献：

[1]《城市轨道交通》毛保华等.科学出版社

[2]《城市轨道交通规划与设计》刘迁等.人民交通出版社

[3]《城市道路交通规划设计与应用》石京.人民交通出版社