隨著我國城市建設(shè)的高速發(fā)展，人們快速出行交通需求日益劇增，為了提高飛機(jī)、高鐵、地鐵等公共交通的服務(wù)水平，以機(jī)場為中心的交通樞紐建設(shè)已成為解決大都市交通集散的重要手段，同時越來越多的機(jī)場也將面臨地下交通工程的穿越。機(jī)場飛行區(qū)安全的特殊性以及對地面沉降控制的嚴(yán)格要求，制約了大規(guī)模地下工程穿越機(jī)場飛行區(qū)的建設(shè)。目前，國內(nèi)外有關(guān)機(jī)場飛行區(qū)下穿的工程實例和相關(guān)的研究不是很多，主要有蘇黎世機(jī)場、希思羅機(jī)場、北京首都國際機(jī)場、上海浦東國際機(jī)場及臺灣桃園國際機(jī)場等。這些工程都是以軌道交通和物流等小直徑隧道穿越，而采用大直徑盾構(gòu)在軟土地基中穿越機(jī)場飛行區(qū)，工程建設(shè)難度和風(fēng)險更大。

迎賓三路隧道位于上海虹橋機(jī)場南側(cè)，是虹橋樞紐和中心城區(qū)之間客運(yùn)專用通道，全長3.17km。其中盾構(gòu)段長1.95km，單管雙層布置，隧道外徑13.95m，采用外徑14.27m的國內(nèi)最大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，隧道下穿650m的機(jī)場飛行區(qū)。為確保機(jī)場運(yùn)營安全，需要在不停航的條件下，實現(xiàn)大直徑盾構(gòu)的安全穿越，設(shè)計、施工和監(jiān)測采取一系列的技術(shù)措施。

設(shè)計上主要通過技術(shù)措施減少隧道施工時盾構(gòu)機(jī)穿越和機(jī)場運(yùn)營對地層造成的擾動，提高隧道縱向抗變形能力。

例如，對機(jī)場穿越區(qū)的隧道線形進(jìn)行優(yōu)化，減小因盾構(gòu)姿態(tài)頻繁調(diào)整對地層的擾動，盡可能加大盾構(gòu)機(jī)穿越段的平面轉(zhuǎn)彎半徑，并在縱斷面上盡可能采用直線下穿機(jī)場敏感區(qū)；為提高管片環(huán)間的抗剪能力，減少錯臺，在環(huán)間設(shè)置剪力銷；在管片內(nèi)環(huán)縫兩側(cè)設(shè)置預(yù)埋鋼板，管片拼裝完成后，將環(huán)與環(huán)間的預(yù)埋鋼板焊接連接，從而增強(qiáng)隧道的縱向剛度，提高其整體抗縱向變形能力；為有效控制地面沉降，在穿越機(jī)場區(qū)段增設(shè)注漿孔環(huán)，根據(jù)需要可以及時進(jìn)行多點二次注漿。

施工上主要以大直徑土壓平衡盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性控制為抓手，根據(jù)試驗選取合理的盾構(gòu)施工參數(shù)，通過對地面變形和機(jī)場影響的監(jiān)測，及時優(yōu)化各項施工參數(shù)，精心控制地層變形。①對穿越區(qū)域進(jìn)行劃分，分為試驗段、穿越前控制段、穿越控制段、穿越后控制段。②在試驗段進(jìn)行盾構(gòu)的試推進(jìn)，設(shè)置多個監(jiān)測斷面，檢查盾構(gòu)設(shè)備狀態(tài)，調(diào)整盾構(gòu)施工各項參數(shù)，并初步確定泡沫劑的各項參數(shù)。③在穿越前控制段，進(jìn)一步驗證所采用的泡沫劑參數(shù)和施工參數(shù)是否合理，以確保開挖面的穩(wěn)定，并改善同步注漿漿液的配合比。④在穿越控制段，放慢施工速度，均衡勻速推進(jìn)。采用穿越前控制段驗證的泡沫劑注入?yún)��?shù)和同步注漿配合比進(jìn)行土體改良和同步注漿控制。嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)，避免超挖。⑤在穿越后控制段，迅速開展內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同步施工，有效增強(qiáng)隧道的整體穩(wěn)定性及剛度，減小機(jī)場區(qū)域的后期變形。根據(jù)地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時對土體進(jìn)行二次注漿，有效控制地表的最終變形。⑥變形信息化監(jiān)測。盾構(gòu)穿越期間，對機(jī)場區(qū)域進(jìn)行沉降監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確地反饋給中央控制室，中央控制室根據(jù)地面所反映的情況，進(jìn)行正確判斷，及時調(diào)整各子系統(tǒng)施工參數(shù)，確保盾構(gòu)順利穿越機(jī)場區(qū)域。

迎賓三路隧道新建工程是國內(nèi)第一條穿越正在運(yùn)營機(jī)場跑道和眾多敏感構(gòu)建筑物的超大型盾構(gòu)隧道，為了能在既有狹窄環(huán)境條件實現(xiàn)雙向四車道通行能力，在線位確定、通道形式、近遠(yuǎn)期結(jié)合、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點處理和施工地面沉降等都進(jìn)行了大量的研究工作，取得了許多創(chuàng)新性成果。

(1)國內(nèi)首個大型雙層隧道在不停運(yùn)條件下實現(xiàn)地下近遠(yuǎn)期結(jié)合布置。根據(jù)隧道的交通功能要求，將隧道分近期(隧道東側(cè)不過S20交叉口)和遠(yuǎn)期(隧道穿過S20交叉口)兩部分。隧道總體布置充分考慮了近遠(yuǎn)期結(jié)合要求，使得道路線形同時滿足了近遠(yuǎn)期的技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了特殊構(gòu)造節(jié)點，可以滿足在不影響既有隧道通行能力情況下實現(xiàn)與遠(yuǎn)期隧道的結(jié)合。

(2)首次實現(xiàn)了國內(nèi)最大直徑土壓平衡盾構(gòu)從正在運(yùn)行的機(jī)場滑行道下方安全穿越。為了確保大型盾構(gòu)隧道長距離下穿變形要求極高的機(jī)場滑行道，通過對盾構(gòu)隧道推進(jìn)對地面沉降影響數(shù)字化精確模擬分析，得出了最優(yōu)的隧道線形和埋深，通過對管片接口形式、連接方式和剪力銷的優(yōu)化設(shè)計，提高了管片抗變形能力，保障了隧道施工順利地從正在運(yùn)行的機(jī)場滑行道下方穿越。

(3)隧道穿越了眾多敏感節(jié)點，解決了一系列技術(shù)難題。采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與施工控制相結(jié)合的技術(shù)措施，解決了盾構(gòu)超淺覆土推進(jìn)、與軌道交通17號線共建、近距離穿越已運(yùn)營的七莘路高架樁基、穿越機(jī)場跑道、近距離與正在使用的機(jī)場航油管長距離并行和下穿歷史保護(hù)建筑等技術(shù)難題。

(4)國內(nèi)首次在隧道中采用LED連續(xù)光帶照明，消除了行車頻閃現(xiàn)象。倡導(dǎo)綠色隧道理念，在隧道內(nèi)首次采用LED光帶，既實現(xiàn)了節(jié)能減排，又解決了行車時的頻閃現(xiàn)象，提高了駕駛的舒適度和安全度。

(5)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，實現(xiàn)與軌道交通交叉節(jié)點的合建。對于工作井、機(jī)架段、與軌道交通合建段等空間關(guān)系復(fù)雜、工況繁多的節(jié)點均采用了空間計算模型，并根據(jù)工況不同進(jìn)行了細(xì)致的分析，保證了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)與安全。

(6)集約化設(shè)計，減少占地節(jié)約投資。采用雙層隧道，減少占用地下空間資源。管理中心結(jié)合風(fēng)塔和設(shè)備用房合建，既減少了土地占用，又解決風(fēng)塔對環(huán)境的影響。出入口采用前后一字線布置形式，減少了對周圍建筑的拆遷量。

(7)盾構(gòu)穿越砂質(zhì)粉土施工技術(shù)。針對砂質(zhì)粉土含水量高、滲透性強(qiáng)、搖震反應(yīng)迅速等特點，通過土體改良、連續(xù)出土、降低刀盤扭矩和推力的波動等技術(shù)措施,形成了盾構(gòu)隧道穿越砂質(zhì)粉土控制液化技術(shù)。

(8)快速均衡化施工技術(shù)。通過對盾構(gòu)推進(jìn)速度、管片運(yùn)輸、漿液運(yùn)輸、道路同步施工和混凝土運(yùn)輸?shù)冗^程進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，形成了超大直徑盾構(gòu)隧道工程快速均衡化施工技術(shù)。

(9)施工姿態(tài)與軸線控制技術(shù)。針對超大型盾構(gòu)在盾構(gòu)姿態(tài)與軸線控制自身的特點以及影響盾構(gòu)姿態(tài)與軸線控制的因素,形成了軸線糾偏技術(shù)、管片選型技術(shù)和成型隧道穩(wěn)定性控制技術(shù)等綜合控制技術(shù)。

(10)全新的皮帶連續(xù)出土技術(shù)。針對黏性土和液化砂性土的特性，對皮帶連續(xù)出土的適應(yīng)性進(jìn)行了開發(fā)研究，提出了大型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的新型出土技術(shù)，達(dá)到日均出土3000m3以上的無故障運(yùn)營。

迎賓三路隧道能夠在機(jī)場不停運(yùn)的情況下，順利穿越飛行區(qū)，凝聚著建設(shè)、設(shè)計、施工等單位技術(shù)人員的智慧和力量，是我國大型隧道建設(shè)方面又一個典范工程，使得我國超大直徑盾構(gòu)隧道

建設(shè)技術(shù)在國際領(lǐng)先水平基礎(chǔ)上又上了一個臺階。

作者

2018年2月