牛樂樂

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430063)

1 研究背景

近年來,隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)一體化的發(fā)展,中心城區(qū)與周邊組團(tuán)及組團(tuán)之間的聯(lián)系越來越緊密,客流交換越來越大。市域鐵路作為服務(wù)城鎮(zhèn)之間的軌道系統(tǒng),具有公交化、大運(yùn)量、快速便捷的特點(diǎn),被越來越多的城市所青睞,迎來快速發(fā)展期[1]。但是,市域鐵路的服務(wù)對象決定了線路需進(jìn)入城區(qū),另外其速度導(dǎo)致最小曲線半徑較地鐵大,因此市域鐵路在城市中將不可避免地遇到一系列復(fù)雜環(huán)境下的障礙物。為更好地避開城市中復(fù)雜環(huán)境下的障礙物,減小對既有建構(gòu)筑物的影響,本文提出了節(jié)點(diǎn)方案選線原則與思路,并以上海機(jī)場聯(lián)絡(luò)線為例進(jìn)行分析,為其他類似工程方案提供借鑒。

2 節(jié)點(diǎn)方案選線原則與思路

2.1 選線原則

2.1.1 市域鐵路應(yīng)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能和客流需求選線,盡可能與鐵路、城市現(xiàn)有及規(guī)劃道路相結(jié)合,通過針對性的工程措施,合理定線,構(gòu)建立體集約通道。

2.1.2 線路應(yīng)避開有法律法規(guī)、政府部門、權(quán)屬部門等明文規(guī)定不可穿越的建構(gòu)筑物,并根據(jù)要求確定線路與建構(gòu)筑物間的距離。

2.1.3 線路應(yīng)避開小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、敬老院等建筑物,根據(jù)地方和公示意見等確定二者距離。

2.1.4 線路應(yīng)盡可能避開如體育館、商場等大型建構(gòu)筑物,二者距離根據(jù)權(quán)屬部門要求和工程可行性等綜合確定。

2.1.5 對穿越一般建構(gòu)筑物,應(yīng)全面考慮可行方案,對方案進(jìn)行工程可行性與經(jīng)濟(jì)性比選,并充分征求地方意見,確定最優(yōu)方案。

2.2 選線思路

市域鐵路選線應(yīng)根據(jù)區(qū)域線網(wǎng)規(guī)劃和承擔(dān)的功能,結(jié)合城鎮(zhèn)發(fā)展情況,串聯(lián)主要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)。針對市域鐵路下穿城市復(fù)雜環(huán)境下節(jié)點(diǎn)選線問題,應(yīng)首先根據(jù)選線原則,分析存在的主要控制因素,抓住主要矛盾,以此為邊界條件,確定通道寬度；然后分析次要控制因素,根據(jù)次要因素梳理可行的方案；最后,對各方案從工程可行性、經(jīng)濟(jì)性、對周邊的影響等方面進(jìn)行優(yōu)劣勢分析,選定最佳方案。

3 案例分析

3.1 工程概況

上海市軌道交通市域線機(jī)場聯(lián)絡(luò)線工程（以下簡稱機(jī)場聯(lián)絡(luò)線）是國內(nèi)第一條與國鐵互聯(lián)互通的市域鐵路,是上海市第一條新建市域鐵路。線路由閔行區(qū)虹橋綜合交通樞紐的虹橋火車站至浦東新區(qū)上海東交通樞紐的上海東站,途經(jīng)閔行區(qū)、徐匯區(qū)、浦東新區(qū),自西向東經(jīng)過的主要區(qū)域有虹橋商務(wù)區(qū)、七寶、梅隴、華涇、三林、張江科學(xué)城、國際旅游度假區(qū)、浦東國際機(jī)場、上海東站等,采用市域鐵路運(yùn)營模式,設(shè)計(jì)時速160km/h[2]。

在機(jī)場聯(lián)絡(luò)線七寶站～華涇站區(qū)間段,受周邊既有房屋建筑、軌道交通、高鐵和高壓走廊等的限制,隧道長距離并行滬杭高鐵,下穿側(cè)穿多處高架、市政橋梁,其中G60 高架橋是保障閔行地區(qū)交通便利暢通的重要道路交通,隧道近距離側(cè)穿G60 高架橋主橋樁與匝道橋樁[3]。

圖1 機(jī)場聯(lián)絡(luò)線滬杭并行段與G60 交叉點(diǎn)平面圖

機(jī)場聯(lián)絡(luò)線與滬杭并行段線路自1 號風(fēng)井入地至2號風(fēng)井段,在DK9+780～DK9+900 范圍內(nèi)緊鄰滬杭高鐵并下穿G60 高速公路[4]。線路東側(cè)為滬杭高鐵,西側(cè)為居民小區(qū),線路縱斷面標(biāo)高-31.99～-32.35m。

上海機(jī)場聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)段雙線大直徑盾構(gòu)管片整體外徑13 .6m,盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑14 m,管片厚度0.55m；單線小盾構(gòu)管片整體外徑9.0m,盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑9.4m,管片厚度0.45m[4]。

3.2 控制因素

3.2.1 西側(cè)滬杭高鐵

機(jī)場聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)西側(cè)為滬杭高鐵樁基,為樁徑1.25m鉆孔灌注樁。為確保滬杭高鐵運(yùn)營安全,避免機(jī)場聯(lián)絡(luò)線建設(shè)過程中對滬杭高鐵運(yùn)營造成影響,要求線路盡量遠(yuǎn)離滬杭高鐵,根據(jù)《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》（TB10182-2017）,線路盾構(gòu)結(jié)構(gòu)邊與滬杭高鐵樁基之間需滿足6D（D 為樁徑）距離要求,即隧道盾構(gòu)結(jié)構(gòu)邊線距離滬杭高鐵樁基需大于7.5m。

3.2.2 東側(cè)小區(qū)圍墻

機(jī)場聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)東側(cè)為一小區(qū),考慮拆遷、維護(hù)社會穩(wěn)定、施工風(fēng)險等因素,地方相關(guān)部門明確要求,盾構(gòu)推進(jìn)施工中及保護(hù)措施不得侵入小區(qū)圍墻。

基于以上兩條主要控制因素,西側(cè)滬杭高鐵禁止侵入線與東側(cè)小區(qū)圍墻間通道寬度19.8～36.4m,考慮雙洞兩盾構(gòu)前后推進(jìn)施工安全,和臨近滬杭高鐵變形控制施做隔離樁的要求,雙洞盾構(gòu)建設(shè)通道寬度需大于27m,因此該區(qū)段不具備建設(shè)雙洞盾構(gòu)條件。

3.2.3 G60 高速樁基

西側(cè)滬杭高鐵和東側(cè)小區(qū)圍墻通道內(nèi)為G60 主道和南北匝道0 高架橋,主道為8.2m×8.4m 混凝土承臺,下部樁基礎(chǔ)為直徑1.2m 的鉆孔灌注樁,樁長50.15m；G60北側(cè)匝道承臺為5.2m×5.2m 混凝土承臺,下部樁基礎(chǔ)為直徑1.0m 的鉆孔灌注樁,樁長52m；G60 南側(cè)匝道承臺為5.2m×5.2m 混凝土承臺,下部樁基礎(chǔ)為直徑1.0m 的鉆孔灌注樁,樁長50m。

西側(cè)滬杭高鐵保護(hù)范圍與東側(cè)圍墻邊界通道內(nèi),共有G60 高速公路樁基六處,分別為主道樁基1 處,匝道樁基5 處,其中主道樁基為樁徑1.2m、樁長49.15～50.15m 鉆孔灌注樁,匝道樁基為樁徑1.0m、樁長52m 鉆孔灌注樁。

3.3 方案研究

根據(jù)該節(jié)點(diǎn)處地表及地下等控制因素,結(jié)合機(jī)場聯(lián)絡(luò)線平縱設(shè)計(jì)要求,共研究了西、中、東三個方案。

3.3.1 西方案

該方案盾構(gòu)邊線緊貼滬杭高鐵禁止侵入線6D（7.5m）,下穿G60 高速樁基。

圖2 靠近滬杭高鐵西方案示意圖

此方案需托換G60 高速匝道D、E、F 三處樁基礎(chǔ),托換樁基臨近滬杭高鐵既有線。

3.3.2 中方案

該方案盾構(gòu)邊線中穿G60 橋梁樁基,保證盾構(gòu)邊線至兩側(cè)最近G60 高速公路樁基距離相等。

圖3 中穿G60 樁基方案示意圖

該方案不需托換橋梁樁基,盾構(gòu)結(jié)構(gòu)外邊線距離G60 高速主道樁基B 和匝道樁基F 均為0.8m,刀盤距離樁基0.6m。該方案在施工階段需采取必要加固措施,以確保市政橋梁安全。

3.3.3 東方案

為避免進(jìn)入南側(cè)小區(qū),東方案盾構(gòu)邊線緊貼西側(cè)小區(qū)圍墻,下穿G60 高速公路樁基（圖4）。

圖4 靠近小區(qū)圍墻東方案示意圖

此方案需托換G60 高速主道樁基B。如將線路繼續(xù)東移,將導(dǎo)致盾構(gòu)南段不可避免進(jìn)入小區(qū)圍墻,方案不可行。

3.4 方案比選及結(jié)論

機(jī)場聯(lián)絡(luò)線下穿G60 段共研究了西、中、東三個方案,西方案緊貼滬杭高鐵禁止侵入線,需托換G60 匝道三處樁基,且緊鄰滬杭高鐵施工；中方案正穿G60 兩側(cè)樁基,無需托換樁基,刀盤邊線距離樁基0.6m,需采取加固措施；東方案緊貼東側(cè)居民小區(qū)圍墻,需托換G60 主道一處樁基。

由于該位置西側(cè)緊鄰既有滬杭高鐵,東側(cè)為小區(qū),范圍內(nèi)橋梁樁基密集,施工作業(yè)場地狹小,采用樁基托換實(shí)施難度大。G60 高速公路是上海對外交通主干道,交通量大,過渡工程耗資大,如采取不中斷交通樁基托換,施工風(fēng)險高。既有高鐵對沉降要求極高,盾構(gòu)臨近高鐵施工需采用隔離樁加固處理,并報送鐵路部門批準(zhǔn),協(xié)調(diào)和實(shí)施難度大。盾構(gòu)緊貼小區(qū)圍墻施工,存在社穩(wěn)及后期運(yùn)營期間震動等問題,協(xié)調(diào)難度大。

因此,從維護(hù)社會穩(wěn)定、對既有線的影響、避免橋梁樁基托換、工程投資等方面考慮,機(jī)場聯(lián)絡(luò)線推薦采用中方案穿越G60 匝道橋墩分布區(qū)域。由于盾構(gòu)刀盤距離G60 橋墩僅0.6m,是目前國內(nèi)盾構(gòu)隧道穿越橋梁樁基最近工程,為減少盾構(gòu)推進(jìn)過程中對高架橋梁的影響,需對橋梁墩臺周邊進(jìn)行隔離樁加固[5]。另外,在盾構(gòu)推進(jìn)過程中,注意加強(qiáng)盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)控制,做好同步注漿與二次注漿,確保盾構(gòu)穿越過程中的環(huán)境安全。

4 結(jié)論

表1 方案比選表

本文針對目前市域鐵路在城市中遇到的復(fù)雜環(huán)境,提出了復(fù)雜環(huán)境下節(jié)點(diǎn)方案選線原則和研究思路。以上海機(jī)場聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)穿越G60 高速公路橋梁樁基為例,首先分析了控制通道的兩個主要因素西側(cè)滬杭高鐵和東側(cè)小區(qū)圍墻,基于控制通道寬度,說明了該區(qū)段不具備建設(shè)雙洞盾構(gòu)條件；其次以主要控制因素為邊界條件,分析了采用大盾構(gòu)的西、中、東三個方案；最后,從維護(hù)社會穩(wěn)定、對既有線的影響、避免橋梁樁基托換、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了比選,機(jī)場聯(lián)絡(luò)線穿越G60 高速公路橋墩推薦采用刀盤邊線距離樁基0.6m 的中方案。節(jié)點(diǎn)方案選線原則和研究思路可為類似工程提供借鑒。