闵 辉 张 明

(深圳市市政设计研究院有限公司，广东 深圳 518029)

运营期的地铁隧道影响评估方法

闵 辉 张 明

(深圳市市政设计研究院有限公司，广东 深圳 518029)

通过分析现有运营地铁隧道的工程特点，结合工程案例，对运营期隧道周边进行工程活动时的影响评估方法进行了探讨，针对现有评估方法的不足，提出了使用状态的运营期地铁隧道评估方法，指出该方法接近实际情况，具有合理性。

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0 引言

地铁作为一种城市大运量的公共交通模式，在缓解大城市交通问题方面具有非常重要的作用。由于大部分地铁线路主要位于城市，城市建筑工程活动相对较多，地铁线路周边工程活动很有可能对运营的地铁隧道和线路产生不利影响，因此有必要在施工前进行工程施工对地铁隧道的运营安全影响的评估[1-3]，并根据影响分析结果做出地铁隧道保护措施，最大限度地减小工程施工给运营地铁隧道带来的影响，确保地铁线路周边工程施工期间地铁列车的行车安全[4-6]。然而目前影响评估分析的普遍做法大多基于理想状态下进行[7]，即假设地铁周边工程施工前地铁隧道处于未变形的初始理想状态，未产生任何结构缺陷或性能劣化。

现有的评估方法显然与实际状态存在一定差异，导致对工程活动前的隧道安全评估存在一定的不合理性[8，9]，为此，本文提出建议采用基于当前使用状态的运营期地铁隧道影响评估分析方法。

1 运营期地铁隧道的保护标准

地铁隧道作为轨道交通的线路结构，其几何形位有一定的要求。为了使地铁车辆安全行驶，同时确保隧道结构的正常使用，运营期地铁线路周围工程活动对地铁隧道的影响必须控制在合理的范围内。

为了最大限度地保护地铁线路，CJJ/T 202—2013城市轨道交通结构安全保护技术规范中提出了现有关于对地铁隧道的保护规范标准[1]，如表1所示。

表1 现有关于对地铁隧道的保护规范标准

各地区对于地铁的保护标准的具体数值稍有不同，但保护标准中的具体控制指标相差不大。从表1中可以看出，运营期地铁线路周围工程活动对地铁隧道的保护标准中，既有对隧道结构的位移与变形要求，也有对地铁线路几何形位的要求。由此可见，在地铁线路周围工程活动时，既要保护地铁隧道结构，同时还需要对隧道地铁线路的几何形位进行限制。

2 地铁隧道影响评估案例与分析

2.1 基坑开挖对地铁隧道的影响评估

某地铁线路周边地产开发的基坑深度约为10 m～17 m，基坑围护墙与隧道外壁净距仅8.8 m，位于基坑旁边的地铁隧道里程约为DK13+250～DK13+650，地铁区间采用盾构隧道，其外径为6 m，管片厚度为0.3，地铁隧道的最小埋深约为14 m，大于两倍地铁隧道直径。根据钻孔揭露，场地内地层由上到下依次为第四系人工素填土层、填石层，第四系冲洪积含砂粉质黏土、含有机质粗砾砂、粗砾砂，残积成因的砾质黏性土，下伏基岩为燕山期花岗岩。

基坑开挖主要采用支护桩加预应力锚索支护，预应力锚索采用双排或三排，上下排锚索的间距为3.5 m，预应力锚索的入射角为25°或15°。由于基坑边线距地铁隧道较近(最小净距小于9 m)，不便于锚索施工，且锚索受拉后对地铁隧道影响大，设计时采用了双排桩而未采用预应力锚索，该段支护桩的桩径为1.2 m(其他支护桩的桩径为1 m)。在开挖深度较大的区段，在顶部采用放坡并设计钢筋土钉与挂网喷射混凝土支护。

根据基坑工程的特点与难点，地铁周边基坑开挖影响评估分析的内容主要有围护结构施工对地铁隧道的影响、基坑开挖对地铁隧道的影响、施工降水对地铁隧道的影响以及基坑施工对地铁隧道影响的动态监测与控制等内容，通过采用理论分析、数值计算以及对类似工程案例调研，综合分析后给出新建工程对既有地铁隧道的影响预测并提出合理施工建议及应急处置方案，其评估路线图如图1所示。

在本项目中，尽管分析得到的结构位移与变形均满足规范要求，然而，在施工过程中，隧道结构出现较大程度的结构渗漏水及结构开裂。后经分析，因隧道在基坑开挖前其水平收敛变形就已达到50 mm～70 mm。

2.2 顶管施工对地铁隧道的影响评估

某顶部隧道施工时上跨地铁区间隧道，将要施工的顶管隧道与地铁线路在平面上呈十字交叉。顶管隧道的顶部为地面交通要道，采用顶管法施工时施工工艺简单，施工方便，不需破除原有路面，不阻断交通，对交通的干扰小，因此采用了顶管法施工。

顶管隧道采用钢筋混凝土管，每节管长度为2.5 m，管壁厚度为18 cm，接口采用F形钢套环承口橡胶圈连接，橡胶圈采用耐酸碱腐蚀、耐老化设计。航海大道接驳管内径为1.8 m，地铁盾构隧道直径为6.2 m，地铁隧道与顶管隧道的净路约为3 m。顶管隧道的顶部埋深约为5.4 m，地铁隧道顶部埋深约为10.2 m，地铁隧道的中心间距约为20.4 m。地铁隧道主要位于砂质粉质黏土层，将要施工的顶管隧道位于淤泥土层与杂填土层。

根据顶管隧道工程的特点与难点分析，确定影响评估分析的内容主要有顶管施工卸载对地铁隧道的影响、顶管施工过程中降水引起地下水位变化对地铁隧道的影响以及顶管施工对地面的影响。根据顶管施工卸载及地下水位变化对地铁隧道的影响分析结果，提出施工过程中的安全监测方案与施工控制措施。

采用三维有限元软件，对顶管施工过程中地铁运营安全及地表沉降进行数值模拟计算，如图2所示，可以对施工方案的可行性进行评估论证为判定顶管法施工过程中对地铁隧道的影响是否满足对地铁隧道的保护要求提供依据，并通过分析顶管法施工过程中对地铁隧道的影响，提出施工过程的控制要点，制定安全监测与控制方案，最大限度地消除安全隐患。

然而，尽管在评估中进行了全面分析，且隧道结构的变形与线路的几何形位也都满足该地区地铁隧道的保护标准。但在顶管隧道施工时出现的结构渗漏水问题如图3所示。后经分析，发现在顶管施工前，地铁线路出现较大程度的不均匀沉降与线路几何形位的变化。

3 影响评估存在的不足

从以上两个案例可知，尽管影响分析与施工控制均在规范要求内，但地铁线路周边施工对地铁隧道的影响明显影响了隧道结构的正常服役。导致该现象的原因是运营期地铁隧道在工程活动前已经发生了过大的变形或位移，或线路的几何形位已发生了较大的变形，或者已经出现了结构性能劣化或材料劣化，结构的承载能力已经明显低于结构设计承载能力，在周边工程活动影响叠加后，明显影响了隧道结构的正常服役。

由此可见，现有的评估方法不考虑工程活动前地铁隧道的当前使用状态，都是基于理想的安全状态进行评估分析，显然与实际情况不相符合，事实上，隧道在使用过程中由于外界条件导致结构性能逐渐劣化，甚至在工程活动前就已处于不安全状态。对于非线性的工程材料与结构，评估新建工程对既有结构的安全影响，当前结构的材料性能及安全状态不容忽视。

基于当前使用状态的运营期地铁隧道影响评估分析方法是在充分调研既有地铁隧道结构的当前使用状态及结构性能之后，分析新建工程的工程特点与难点，采用理论分析、数值计算或工程类比等手段对地铁周边新建工程施工对地铁隧道当前服役状态下的结构进行综合分析，以此作为评价新建工程施工方案合理性的依据，并提出相应施工建议及给出工程施工安全监测方案，其评估路线图如图4所示。

4 结语

1)目前地铁周边新建工程项目施工影响评估分析的普遍做法大多假设地铁周边工程施工前地铁隧道处于未变形的初始理想状态，未产生任何结构缺陷或性能劣化，这显然与实际状态存在一定差异。

2)地铁隧道在运营期由于外界条件导致结构性能逐渐劣化，包括隧道结构的变形与位移过程，地铁线路的几何形位变化，甚至在工程活动前就已处于不安全状态。对于非线性的工程材料与结构变形，评估新建工程对既有地铁隧道结构的安全影响，当前结构的材料性能及安全状态不容忽视。

3)基于当前使用状态的运营期地铁隧道影响评估分析方法是在充分调研既有地铁隧道结构的当前使用状态及结构性能基础上，分析新建工程的工程特点与难点，采用理论分析、数值计算或工程类比等手段对地铁周边新建工程施工对地铁隧道当前服役状态下的结构进行评估，以此作为评价新建工程施工方案合理性的依据。该方法比目前广泛采用的评价方案更接近实际，更加合理。

[1] CJJ/T 202—2013，城市轨道交通结构安全保护技术规范[S].

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The effect evaluation method of subway tunnel in operation period

Min Hui Zhang Ming

(ShenzhenMunicipalDesignandResearchInstituteLimitedCompany,Shenzhen518029,China)

Through the analysis on engineering characteristics of existing operation subway tunnel, combining with the engineering case, this paper discussed the effect evaluation method of tunnel surrounding engineering activity in operation period, according to the shortcomings of existing evaluation methods, proposed the tunnel evaluation method of use state subway tunnel in operation period, pointed out that this method closer to actual situation, had the rationality.

operation period, tunnel, effect evaluation, surrounding engineering activity

2015-01-04

闵 辉(1986- )，男，助理工程师； 张 明(1987- )，男

1009-6825(2015)08-0192-03

U451

A