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

華東交通大學，江西省 南昌市 330000

0 引言

隨著我國城市軌道交通的進一步發(fā)展，地鐵換乘車站可以實現(xiàn)乘客同臺換乘，減少乘客出行時間，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間長、乘客運載多、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，新地鐵項目的建立，與現(xiàn)有地鐵結(jié)構(gòu)之間會產(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，還要降低對現(xiàn)有車站的影響，這對設(shè)計和施工會造成比較大的難度，例如，北京地鐵5 號線和10 號線某換乘站——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行了闡述。

1 北京某地鐵換乘節(jié)點項目概況

本文研究并選取北京地鐵惠新西街南口站為研究對象，該站的換乘方式為“T”型換乘，10 號線線路南北走向，5 號線線路東西走向。5 號線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板。10 號線車站總長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 號線區(qū)間隧道上穿現(xiàn)有5 號線車站，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 換乘站點施工影響和風險

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，是穿越施工的焦點問題。為此，北京市制定了嚴格的現(xiàn)有地鐵線變形控制的指標。新修建的地鐵車站穿過現(xiàn)有地鐵車站有施工周期長，多風險點共存等特點。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 不同施工法對比

針對本項目換乘節(jié)點周圍建筑較多，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)點采用淺埋暗挖法施工。

（2）現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與新車站施工會產(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)有線路的運營安全。而為了保護現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不收新建車站施工的影響，應(yīng)從兩個方面著手控制：

①降低施工造成的影響，控制結(jié)構(gòu)變形指標不大于3mm；

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

新建節(jié)點對現(xiàn)有車站的影響是開挖地層所產(chǎn)生的擾動，擾動傳播到現(xiàn)有線路，與結(jié)構(gòu)相交互。所以，在工程施工過程中，要對現(xiàn)有線路采用針對性的技術(shù)措施和施工方案，例如施工前對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行加固［4］，施工中加強新建結(jié)構(gòu)的施工支護等措施，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。

2.2 工程風險分析

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)當側(cè)重于以下三個問題：

（1）保證現(xiàn)有地鐵的運營安全：現(xiàn)有地鐵的運營無可避免會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峻，考慮到結(jié)構(gòu)負荷和運營振動的影響，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險分析的重要保證：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)當建立起監(jiān)控量測和信息反饋機制。在任意施工階段前都應(yīng)制定相應(yīng)的要求和控制目標，并減少施工總體風險，這對于當前地鐵在建工程尤為重要。

3 施工要點

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)點時，不僅應(yīng)確保現(xiàn)有的車站結(jié)構(gòu)的安全，還應(yīng)該降低對現(xiàn)有軌道設(shè)施和現(xiàn)有運營線路的影響。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)有車站的項目中，大部分技術(shù)措施的制定基本圍繞以上二個方面進行，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 施工風險控制措施

對于現(xiàn)有線路可能存在的風險，本案例中可采用事故樹分析法，對潛在的風險進行分析和評價，針對不同的問題采取相應(yīng)的措施。假設(shè)該項目沉降速率超標，則事故樹法邏輯如下圖。

圖3 沉降速率超標邏輯樹

地鐵穿越線路施工可能碰到現(xiàn)有線路沉降率超標及結(jié)構(gòu)變形等不同的風險，針對不同的風險，其解決措施應(yīng)具有個性，例如：

現(xiàn)有線路沉降率超標的影響及應(yīng)對措施

在穿越現(xiàn)有鐵路線的地鐵車站建設(shè)過程中，應(yīng)建立嚴格的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形、沉降的監(jiān)測和測量系統(tǒng)，對建設(shè)過程進行全面的監(jiān)測和測量，并隨時提供反饋信息，指導建設(shè)和生產(chǎn)。當現(xiàn)有結(jié)構(gòu)沉降速率超過極限時，應(yīng)立即啟動應(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，加強結(jié)構(gòu)監(jiān)控測量工作［6］；

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

（3）組織專家對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)沉降率超標原因進行討論分析并給出合理化建議，施工單位要即時針對建議制定出相應(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，實施專項安全技術(shù)交底，確保符合要求的前提下，嚴格執(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，則再次重復(fù)上述過程，直至現(xiàn)有構(gòu)筑物沉降率超標問題完全解決。

4 地鐵施工安全管理措施

4.1 建立第三方監(jiān)測

對建筑物進行安全監(jiān)測和控制是確保工程順利進行的一項重要措施。由于案例換乘車站對地鐵沿線的地表建（構(gòu)）筑物及現(xiàn)有線路等產(chǎn)生影響，會導致裂縫、錯位、沉降、傾斜等出現(xiàn)［8］。雖然施工單位會對地鐵車站和隧道進行了定期、局部的和小范圍的監(jiān)控測量，很難統(tǒng)籌施工進度、安全、質(zhì)量等多項指標。第三方檢測不會因為工期問題而忽略隱患，僅通過監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)，因此對于保障地鐵施工的安全性和高效性尤為重要。

4.2 嚴控工程勘測階段，并探明地質(zhì)環(huán)境

在正式勘測前必須詳細的了解工程地質(zhì)情況；設(shè)計階段對發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)進行徹底評估；對于縱橫交錯的管道線路，要根據(jù)地鐵站的位置關(guān)系，深入分析監(jiān)測進展情況的數(shù)據(jù)；詳細研究與地鐵施工有關(guān)的現(xiàn)有線路結(jié)構(gòu)、設(shè)計圖紙和距離；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節(jié)。

4.3 建立安全管理組織機構(gòu)，健全安全責任制

建立水平、豎直、逐級保證的安全保障體系；結(jié)合地鐵施工特征，制定符合現(xiàn)實的安全管理制度，是實行安全責任制職責的前提；依據(jù)工序?qū)Ρ嬲J危險源并制訂危險源防治和管理措施；實施專項安全技術(shù)交底，施工前通過安全講話，讓每個區(qū)域都有相應(yīng)的負責人，讓每個參建人員明確自己負責區(qū)域的風險源和控制措施。

4.4 加強安全監(jiān)測

通過高科技設(shè)備密切監(jiān)測地鐵項目施工過程中，自身及周圍環(huán)境產(chǎn)生的變化，并對不同的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，可以即時確定潛在的風險，并選擇適當?shù)姆纻浜蛻?yīng)對手段。與此同時，對于監(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)以往工程特點匯總，施工單位的安全管理，施工企業(yè)應(yīng)該進行相應(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)的安全管理確實組織相應(yīng)工程的管理、施工行為規(guī)范準則和施工中使用的技術(shù)的檢測監(jiān)督，在整個建筑項目體系的建設(shè)中起到獨一無二作用。

5 結(jié)論

綜合上文，文章以北京某地鐵換乘節(jié)點為例，對新建地鐵換乘車站節(jié)點對現(xiàn)有線路的施工影響、風險和安全等方面進行了闡述，并對現(xiàn)有地鐵車站的施工影響和可能帶來的施工風險進行分析，對可能存在的安全問題，提出具有針對性的措施。希望我國地鐵事業(yè)繁榮昌盛！