（完整版）地鐵工程設(shè)計與施工新技術(shù)分析論文

1、關(guān)注我 實時更新 最新資料地鐵 工程設(shè)計與施 工新技術(shù)分析論文【摘要】地鐵4號線 工程在上海軌道交通規(guī)劃網(wǎng)中 的地位舉足輕重，本文結(jié)合該 工程 的建設(shè)情況，簡單介紹了方案中線路設(shè)計、換乘方式和盾構(gòu)穿越地下墻時所體現(xiàn) 的新思路。詳細總結(jié)了車站施 工和盾構(gòu)推進過程中為保護周圍環(huán)境和控制地層移動，所采取 的一系列科學(xué)合理 的新技術(shù)和新措施。【關(guān)鍵詞】地鐵車站“八”字形線路換乘方式玻璃鋼纖維（GFRP）凍結(jié)法施 工盾構(gòu)上下重疊推進遠程監(jiān)控系統(tǒng)1前言根據(jù)上海城市2050遠景總體規(guī)劃，最終規(guī)劃軌道交通線路總長562Km，共21條軌道交通線，其中地鐵11鐵，輕軌10條。絕大多數(shù)成放射狀，而明珠線二期（M4）

2、與明珠線一期（M3）西部線路相結(jié)成環(huán)，是軌道交通系統(tǒng)中唯一 的城市環(huán)線。它是聯(lián)系其他線路 的紐帶，其主要功能是將其他軌道線路聯(lián)系起來，使整個上海軌道交通網(wǎng)成為一個有機 的整體。對于現(xiàn)階段來說，地鐵4號線首先要與已建 的1號線、2號線、明珠一期線西部線路接軌，形成“申”字形軌道交通網(wǎng)絡(luò) 的基本骨架。本文將主要介紹地鐵4號線 工程建設(shè)過程中 的設(shè)計及施 工不同于以往 的一些新 的技術(shù)特點，以供交流。2地鐵4號線 工程概況2.1線路規(guī)模和走向地鐵4號線 工程線路全長22.032KM，其中高架線1.25KM，其余均為地下線。共設(shè)17座車站，其中地下一層半站2座，地下二層站10座，地下三層站5座，平均間

3、距為1.238KM。設(shè)停車場1座。M4 工程線路走向為：M3寶山路站溧陽路臨平路長陽路楊樹浦路浦東大道張楊路浦電路藍村路浦東南路南浦大橋西藏南路魯班路大木橋路東安路天鑰橋路上體場路宜山路M3虹橋路站。如圖所示。圖1上海軌道交通地鐵4號線 工程線路示意圖2.2建設(shè) 工期及 工程籌劃本 工程建設(shè)年限為2000年初2004年底，2004年底建成試通車，2005年完成運行設(shè)備調(diào)試，建設(shè)總共期為5年。各 工程項目建設(shè)進度如表1所示，盾構(gòu) 的 工程籌劃如圖2所示。表1地鐵4號線 工程項目建設(shè)進度表2.3 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件沿線地鐵車站一般埋深1020m，基坑內(nèi)土性以第層填土、第1層褐黃色粉質(zhì)粘土、第3

4、層灰色砂質(zhì)粉土、第層灰色淤泥質(zhì)粘土、第層灰色淤泥質(zhì)粘土為主。沿線區(qū)間隧道埋深一般在1421m，隧道主要穿越第層灰色淤泥質(zhì)粘土以及第1層灰色粘土為主。淺部土層中潛水埋深淺，一般離地面0.31.5m，年平均地下水位離地面050.7m；第3、2、2層地下水具有微承壓水特征；1、2層中 的地下水，為承壓含水層，承壓水頭離地面埋深5.018.0m。3設(shè)計新特點地鐵4號線 工程作為上海地鐵規(guī)劃中最重要 的環(huán)線，城市平面投影完全落在內(nèi)環(huán)線以內(nèi) 的中心城區(qū)，與已建、在建、將建地鐵線有眾多 的交叉換乘，是上海地鐵交通實現(xiàn)輻射功能 的中樞，其是一個龐大 的系統(tǒng) 工程，涉及建筑、結(jié)構(gòu)、機電、車輛、通信、信號、環(huán)控等

5、多個方面。3.1線路設(shè)計特點1)成環(huán)，包括共環(huán)與獨立成環(huán)。在初期運營時（2005-2015年），地鐵4號線與已建好 的明珠一期成環(huán)共營，遠期(2030年以后)再考慮獨立成環(huán)，中期階段（2015-2030）考慮兩者共存。由于前者17個車站全為地下，后者9個車站全為高架車站，針對不同時期 的運營要求，既要考慮與明珠一期 的設(shè)施與界限 的兼容性，又要考慮今后 的升級，這就意味著，地鐵4號線 的線路設(shè)計，是一個承前啟后 的設(shè)計，需要從建筑、結(jié)構(gòu)、機電、信號、通信等多個方面考慮不同階段 的要求，關(guān)系是相當復(fù)雜 的；2）障礙條件多，線路設(shè)計限制多。上海屬于典型 的軟土地區(qū)，又是中國 工業(yè)化、城市近代化最早

6、 的城市，也是近十年來中國發(fā)展最快、城市基本建設(shè)投入最大 的城市之一，地下新老構(gòu)筑物眾多，且存在很多不明障礙物，地面高層建筑、交通市政設(shè)施繁多，因地質(zhì)條件差，大多地面建筑、構(gòu)筑物都采用樁基（包括近年建造 的多層和小高層），加之地鐵4號線正好全部建在繁華 的中心城區(qū) 的地下，線路選擇 的一個基本原則是逢樁就讓，遇到不可克服 的障礙物也要讓，這就決定了要最終選定一個符合功能要求 的、滿足車輛運行 的、經(jīng)濟合理 的路線是多么不容易 的事情。3)小半徑區(qū)間多。產(chǎn)生小半徑區(qū)間，一種原因是成環(huán)本身就決定 的，因為從虹橋路站轉(zhuǎn)到寶山路站 的環(huán)轉(zhuǎn)向近270度，由于某些轉(zhuǎn)角偏大，甚至形成了曲線車站，如上體場車站

7、；另一種原因，就是由于許多障礙物 的限制導(dǎo)致 的，比如從宜山路站、上體場站到蒲匯塘停車場方向去 的線路，在不到1公里范圍內(nèi)其連續(xù)穿過明珠一期高架及內(nèi)環(huán)高架 的數(shù)個橋墩之間，由此產(chǎn)生了許多小半徑區(qū)間及緩和曲線，半徑最小 的才150米，大 的不過300米。過小 的半徑對盾構(gòu)施 工及車輛運行 的要求都較高。4）橋隧結(jié)合。正是由于前述地下線路與高架線路成環(huán) 的特點，形成標高上 的過渡，導(dǎo)致線路“上天入地”，在地鐵4號線 工程 的兩個端頭，形成橋梁、隧道過渡（中間還有暗埋與光柵坡段） 的線路特點。5)局部線路上下變位重疊。在地鐵4號線 工程 的浦東南路站-南浦大橋站區(qū)間及南浦大橋-西藏南路站區(qū)間，由于南

8、浦大橋站周圍存在密集 的橋墩橋基（長樁），使得線路接近南浦大橋站時，水平方向空間不足，不得已改變線形，在近南浦大橋兩端頭井 的二百多米范圍內(nèi)，兩區(qū)間線路垂直重疊，用垂直空間換水平空間，形成地鐵4號線一大特色。由于這個原因，其會形成南浦大橋站 的上下重疊 的側(cè)式站臺，并導(dǎo)致區(qū)間盾構(gòu)施 工 的諸多難度。6)局部線路“八”字形地鐵4號線 工程停車場選址于中山西路以西蒲匯塘以北處，其出入線以“八”字形分別在上海體育場站和宜山路站與正線接軌,見圖3。出入場線右線接軌于宜山路站南端上、下行正線，然后線路以R=250m曲線跨下行正線后，穿過中山西路，在中山西路南側(cè)設(shè)盾構(gòu) 工作井。此后線路采用明挖法，線路以R

9、=150m 的曲線接入車場。出入場左線接軌于上海體育場站西端下行正線出入場左線，隨后以R=300m曲線下穿凱花公寓樁基，下穿中山西路，最后線路再以R=300m曲線折向出入場右線，與出入場右線并行接入車場。3.2多種站型地鐵4號線 的線路設(shè)計特點，從一定程度上決定了車站對站臺 的選擇。多數(shù)車站為島式站臺車站，而象臨平路車站，則為島側(cè)式站臺車站，而由于前述 的原因，在南浦大橋車站形成了上下重疊式側(cè)式站臺車站。從車站層數(shù)來說，由于標高 的變化、地下開發(fā)及處理與其他地鐵線路 的關(guān)系等原因，形成以二層車站為主，兼有一層半（如溧陽路車站）及三層（如上體場車站，浦東南路車站）車站。3.3換乘點多，換乘方式多

10、樣地鐵4號線線路 的走向及其功能決定了其勢必與規(guī)劃路網(wǎng)中 的諸多地鐵、輕軌交通線相銜接，形成較多換乘點，17個車站中有11個車站與其他線路形成換乘，而在寶山路及虹橋路接軌段，實現(xiàn)與明珠一期 的共線換乘。本 工程以既定 的規(guī)劃路網(wǎng)為依據(jù)，因地制宜采取了多種換乘形式，如表2所示：3.4根據(jù)地鐵現(xiàn)狀及規(guī)劃，解決連接設(shè)計正是由于地鐵4號線 的環(huán)狀、與其他線路多個相交 的特點，需要解決其與已有線路、在建 的及規(guī)劃線路 的連接問題。1)對于已有線路，地鐵4號線在1好線上體館車站處與上體館車站實現(xiàn)T型換乘連接，前者 的站臺層穿過后者 的站層下方，形成新老一體化結(jié)構(gòu)。設(shè)計上采用了托換樁梁 的方法對老車站結(jié)構(gòu)

11、的荷載托換，通過設(shè)后澆帶 的形式解決新老結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào) 的問題，通過冰凍礦山法對穿越段進行穿越設(shè)計，形成了地鐵4號線設(shè)計問題中最難 的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題；在2好線東方路站，地鐵4號線 的張楊路站與2好線實現(xiàn)平行換乘，并利用東方路站 的老地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)作為圍護及支撐受力結(jié)構(gòu)，對既有線路 的影響也是非常之大 的，形成地鐵4號線 工程設(shè)計中又一突出 的結(jié)構(gòu)問題。2)對于在建線路，如地鐵4號線與M8線在西藏南路站十字相交，由于兩線具有同步實施 的條件，則在此站采取了統(tǒng)一設(shè)計 的方法，圓滿解決二者 的連接。3)對于規(guī)劃線路，主要采取預(yù)留連接措施 的辦法。如對于宜山路車站，由于其與R4線相交，R4線盾構(gòu)將在宜山路

12、車站建成后，在車站底板下穿過，為方便以后盾構(gòu) 的成功穿越，在穿越處地下墻下部11.8米深度范圍，采用玻璃鋼纖維（GFRP）代替鋼筋并采用低標號砼（C10） 的設(shè)計方案；又如東安路車站，由于其與規(guī)劃中 的M7線相交換乘，因此在設(shè)計東安站時就預(yù)先考慮了十字換乘而在換乘段采用三層結(jié)構(gòu)，以方面今后新老線路 的順利連接。3.5考慮適當開發(fā)土地與地下空間資源都是寶貴 的不可再生資源。地鐵4號線設(shè)計根據(jù)上海市 的發(fā)展階段與水平，適當?shù)乜紤]了地下空間開發(fā)及與周邊 的聯(lián)合開發(fā)。如在浦東南路站、西藏南路站、張楊路站都有數(shù)千平方米 的地下空間開發(fā)量，而在臨平路站，則考慮了與周邊房地產(chǎn)聯(lián)合開發(fā)設(shè)計 的可能性。對于土地

13、開發(fā)，由于停車場需要占用大量 的土地，如果象老 的地鐵線路一樣，辟出專門土地只用于停車場之用，則非常浪費，因此，地鐵4號線 工程停車場考慮了相當量 的物業(yè)開發(fā)，擬在地面一層建造停車場，停車場上部通過巨型框架結(jié)構(gòu)及大厚板轉(zhuǎn)換層進行物業(yè)開發(fā)及景觀設(shè)計，等于再造了相當于停車場用地 的土地面積，必將獲得巨大 的社會經(jīng)濟效益。這方面 的嘗試與經(jīng)驗，完全可以用作對以前單純停車場 的物業(yè)改造。3.6土建結(jié)構(gòu)及設(shè)備方面不拘一格1)圍護設(shè)計：采用多種圍護結(jié)構(gòu),有地下連續(xù)墻（800與600），SMW墻；多種接頭形式（預(yù)制接頭樁，鎖口管柔性接頭，十字鋼板剛性接頭）；并對封堵墻加以靈活應(yīng)用，一般說來，封堵墻在翻交過程

14、中應(yīng)用較廣，而在張楊路車站中，其被用來切割大基坑為小基坑，通過4堵封堵墻將長條形深基坑分成5塊，大大降低了基坑施 工 的風(fēng)險；2)用時空效應(yīng)指導(dǎo)挖土、支撐設(shè)計。由于上海 的土層基本上屬于第四紀海積相軟土，土 的蠕變效應(yīng)明顯，因此設(shè)計將時空效應(yīng)引入為設(shè)計參數(shù)，對規(guī)范基坑施 工及減少環(huán)境影響，起到很好作用；3)永久結(jié)構(gòu)采用雙墻與單墻形式。一般說來，上海由于地下水位高，多采用雙墻車站形式。近年，由于地下連續(xù)墻施 工水平 的提高，為地下連續(xù)墻作為永久結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)上 的保證，因此在地鐵4號線 的某些車站（大木橋路、東安路及天鑰橋路）采用了單墻結(jié)構(gòu)，效果也不錯；4）連續(xù) 的結(jié)構(gòu)變化：由于地鐵4號線 的線

15、路特點，對某些車站、區(qū)間都出現(xiàn)了從地下暗埋到地面甚至高架 的連續(xù) 的結(jié)構(gòu)變化。對于車站，如宜山路車站，車站長度達600多米，包括暗埋、明挖基坑、光柵爬坡及高架橋梁等連續(xù)結(jié)構(gòu)變化段；對于區(qū)間：如宜山路-虹橋接軌站 的下行線，中漕井到葡萄糖廠到停車場 的出入場線等，出現(xiàn)盾構(gòu)區(qū)段、明挖爬坡及高架橋梁等連續(xù)結(jié)構(gòu)變化段。這些對接頭過渡部分 的設(shè)計有較高要求。5)設(shè)備上 的突破。采用西門子 的前推平開式車輛，使地鐵4號線 的車站 的限界設(shè)計與以往平開式車輛有所區(qū)別；對于車站結(jié)構(gòu)，考慮到乘客安全、分區(qū)環(huán)控及節(jié)能要求，還采用屏蔽門設(shè)計。4施 工新特點4.1從順作法到逆作法、框架逆作法及蓋挖逆作法地鐵4號線 工

16、程 的絕大多數(shù)車站均采用順作法施 工，局部翻交段采用了逆作法，而只有東安路車站采用了全逆作法施 工。采用順作法 的代價是占用道路，犧牲城市交通效率，在象上海這樣繁忙 的大都市，實在是不得已而為之。而通過東安路逆作法 的實踐，發(fā)現(xiàn)期費用及 工 工期并未增長，而對周邊環(huán)境保護相當有利，鄰近2.5米處有一2層、天然地基 的線性加速器房要保護，施 工最大差異沉降不到1/1000，滿足特級保護要求。費用未見增長，是因為施 工水平 的進步及小型挖機 的合理高效利用，環(huán)境保護好得益于逆作法化深大基坑為淺小基坑 的作用，而對于高溫天氣，頂板以下 的砼施 工及養(yǎng)護 的環(huán)境也是相當有利 的。當然，全蓋逆作法，有一

17、個材料運輸面狹窄 的問題。而在浦東南路-南浦大橋區(qū)間 的過江風(fēng)井，采用框架逆作法，將可克服這個缺點。對于上海，因為采用封交或翻交 的方法，代價是較大 的，而市政府將嚴格控制地鐵施 工對道路 的影響與占用，這就極有可能將逆作法、框架逆作法甚至蓋挖逆作法大量推到地鐵建設(shè) 的前臺。4.2盾構(gòu)技術(shù) 的新進展上海1，2號線所采用 的FCB盾構(gòu)仍然在地鐵4號線 工程中應(yīng)用，還是采用通縫拼裝。但是，地鐵4號線 工程也從日本三菱公司進口了4臺新 的盾構(gòu)，采用1200*300mm 的薄管片，錯縫拼裝，整體剛度較通縫拼裝要高。從投入使用 的效果來看，防水效果好， 工作效率高，縱橫沉降小，對周邊環(huán)境影響不大。應(yīng)當作

18、為上海今后盾構(gòu)應(yīng)用 的一個方向。也有遇到盾構(gòu)覆土相當淺 的情況（只有盾構(gòu)直徑 的一半），對此采用壓重 的方法，取得較好 的效果。此外，在用9號盾構(gòu)開挖浦東南路-南浦大橋上行區(qū)間時，采用機械式履帶運土代替軌道運土，管片與土方分道，效率大幅度提高，最高每天推進21環(huán)，有著很好 的應(yīng)用前景。4.3臨近施 工及構(gòu)（建）筑物保護對于車站，由于上海房屋密集，車站圍護距民房過近，有 的接近零距離。簡單施 工不可避免會對民房 的結(jié)構(gòu)安全和正常使用帶來影響。在外圍采用樹根樁等隔離保護，并充分發(fā)揮時空效應(yīng)，取得了較好效果。對于區(qū)間，一般上、下行線距離都較近，為了避免二區(qū)間同時施 工 的影響，同向推進時，采用一先一

19、后方式，如浦東大道-張楊路區(qū)間，采用6號、7號盾構(gòu)同向推進，間隔200環(huán)以上，可以保證效果；若采用掉頭盾構(gòu)，則基本無影響；有相當極端 的情況，如楊樹浦路站-浦東大道站區(qū)間與相連 的大連路隧道同時施 工，區(qū)間最近距離僅十幾米，由于二者均采用較先進 的新盾構(gòu)，相互干擾相對減小，過于臨近并未產(chǎn)生不良影響；魯班路-西藏南路區(qū)間與盧浦大橋浦西段橋樁距離同樣很近，區(qū)間施 工時，盧浦大橋 的橋墩鉆孔樁也在施 工，由于區(qū)間采用新 的12號盾構(gòu)施 工并加強監(jiān)測與協(xié)調(diào)，二者并未產(chǎn)生不利影響；南浦大橋兩端頭區(qū)間采用重疊盾構(gòu)施 工，采用先下后上，一先一后 的方式，進展順利。在構(gòu)（建）筑物保護方面，針對保護對象 的特點

20、，因物制宜，也積累了可貴 的 工程經(jīng)驗。以宜山路站 的明珠一期保護和南浦大橋兩端重疊隧道后行施 工對對先行隧道保護為例進行說明。1)宜山路站施 工對明珠一期高架 的保護地鐵4號線宜山路車站 的西側(cè)是正在運營 的明珠一期高架線路和宜山路車站，已投入使用近三年。待建車站 的地下墻外邊線至高架線路承臺最小距離4.5m，至車站承臺最小距離3.8m，至車站建筑外邊線2.7m。明珠一期 工程基礎(chǔ)采用PHC樁，樁徑為0.6m，樁長為45m（與地下墻深度接近），分為三節(jié)，第一二節(jié)接頭均在基坑深度范圍內(nèi)，必須采取嚴格 的保護措施對明珠一期高架進行保護。為此采取一系列措施：(1)在地下墻施 工方面，采用900mm

21、高 的預(yù)制、移動式高導(dǎo)墻防止槽段坍方，嚴格控制新鮮泥漿比重為1.08以提高槽壁 的穩(wěn)定性，間隔施 工SMW帷幕，隔斷地墻施 工對土體 的擾動；(2)在地基加固方面：在車站基坑內(nèi)根據(jù)車站 的深度及與高架 的關(guān)系，采用多種加固形式，在南、北端頭井及穿越段采用滿堂旋噴加固，在標準段采用深層攪拌樁加固，而在暗埋段則采用雙液注漿法施 工；(3)基坑開挖方面：在標準段采用“兩明一暗半逆作法”施 工,并采用了被劉建骯院士稱為“創(chuàng)舉” 的裝配牛腿式鋼支撐。嚴格按時空效應(yīng)原則組織基坑開挖，作到單元開挖，單元整體支撐。(4)施 工監(jiān)測方面：宜山路車站采用了自動化監(jiān)測技術(shù)和預(yù)報系統(tǒng)，能系統(tǒng)、連續(xù)、全面、及時地采集數(shù)

22、據(jù)，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)在經(jīng)軟件處理后進入數(shù)據(jù)庫，并由專門編制 的 工程管理軟件進行智能化全過程預(yù)測分析和動態(tài)反饋分析，實現(xiàn) 工程施 工監(jiān)測 的自動化。圖5為宜山路站現(xiàn)場監(jiān)測布置示意圖。圖4宜山路車站施 工對一期高架車站影響自動化監(jiān)測點分布圖（22軸橫斷面）通過上述一系列措施，明珠一期高架在施 工期間得到了很好 的保護，沒有發(fā)生任何不利情況。2)浦東南路南浦大橋區(qū)間重疊隧道保護浦東南路站南浦大橋站區(qū)間隧道 工程由于受南浦大橋浦西引橋 的限制，在靠近南浦大橋站端頭井處，隧道要上、下重疊在一起，重疊長度約為235m,見圖6。兩條隧道 的最小凈距僅為2m。如何減少或避免兩隧道間相互不利影響，以達到互相保護，

23、在施 工措施上 的難度之大，在國內(nèi)隧道施 工中尚屬首例。為此采取如下措施，取得很理想 的保護效果。(1)施 工時間、空間順序上采取措施。兩個盾構(gòu)同向、分時錯開從浦東向浦西推進，先下后上；(2)采用信息化反饋施 工，動態(tài)調(diào)整物理、材料、空間等參數(shù)，始終合理控制推進速度，嚴格控制土倉壓力、出土量及盾構(gòu)姿態(tài)變化；(3)采取動態(tài)、全程、可控、精確 的注漿加固措施，動態(tài)補償因土層蠕變、地層損失等可能影響 的兩隧道間 的空間關(guān)系及結(jié)構(gòu)平衡。為此，a.在盾構(gòu)掘進時，對盾構(gòu)與襯砌間 的環(huán)形空隙壓注緩凝漿液；b.在下部隧道施 工后，上部隧道施 工前，通過壓漿孔對下部隧道土體進行二次雙液注漿加固；c.在上部隧道推

24、進已成段與先行隧道間，利用隧道內(nèi)注漿孔全天候、動態(tài)雙液注漿，直至上部隧道地表沉降穩(wěn)定；d.在上行線隧道施 工時，通過對下行線隧道內(nèi) 的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，調(diào)整上行線 的推進參數(shù)、隧道內(nèi)注漿量、注漿壓力及注漿部位；e.在后行隧道也結(jié)束后，根據(jù)實測資料，對隧道變形尚未穩(wěn)定區(qū)段，打開剩余 的管片注漿孔，再進行雙液注漿來達到控制變形 的目 的。(4)周密安排疊交盾構(gòu)進洞施 工。由于上行線、上部盾構(gòu)后進洞，基座要騰空架設(shè)，由于車站底板 的結(jié)構(gòu)強度低，且疊交 的上下兩條隧道外緣最小凈距只有2m，為此建立可靠 的盾構(gòu)基座 的支撐體系。并觀察基座 的變形，為防止變形量過大而造成破壞。4.4多種地基加固方法地鐵4號線

25、施 工中，由于地基 的軟弱性，為各種地基加固方法提供了廣闊 的舞臺，有時一個車站就成為多種加固方法 的聚會場所（如東安路站在不同時期采用了旋噴，攪拌，注漿，樹根樁，冰凍，降水等多種方法）。地鐵4號線中較常用 的 的方法有坑抽條加固（攪拌或旋噴），群邊加固（滿高），連續(xù)墻 的墻址加固及鉆孔樁 的樁底加固，多種方法經(jīng)常并用，各取所長，往往取得較好 的效果。4.5各種穿越如前所述，地鐵4號線 的線路特點就決定施 工方面要面臨眾多 的穿越。在施 工中常遇到 的是盾構(gòu)穿越房屋，根據(jù)目前 的盾構(gòu)保護環(huán)境 的水平，控制地面沉降在2-3公分內(nèi)還是比較容易 的。但是對其他穿越，還是有相當風(fēng)險 的，主要包括：對高

26、架橋墩 的穿越，對黃浦江 的穿越。地鐵4號線 的正線、某些長出入口和出入場線穿越上海內(nèi)環(huán)高架、1好線、2好線及高架明珠一期 的橋墩樁基不下于10次，其中上體場站穿越1好線為最難；穿越黃浦江4次，其中浦東南路-南浦大橋區(qū)間為大曲線（圖6），為目前穿越黃浦江最長 的隧道，穿越地層相當復(fù)雜，其中第層暗綠色硬土層，地層強度高，為此嚴格控制速度，隧道下方第層草黃色砂質(zhì)粉土層有承壓水，為此特別注意加強同步注漿管理，嚴格控制壓漿量，充分壓注盾尾油脂，防止泥水從盾尾涌入，加強盾構(gòu)補壓漿系統(tǒng)管理，確保螺旋機 的密封性能，在盾構(gòu)轉(zhuǎn)入垂直同向推進時將穿過第2層含砂量較高 的灰色粉質(zhì)粘土，為此在推進過程中每隔一定距離

27、在盾構(gòu)前方及螺旋機內(nèi)壓注膨潤土或加注泡沫劑，進行土體改良。由于各項施 工措施得當，各種穿越均安然無恙，說明地鐵4號線 工程穿越技術(shù) 的成熟。4.6冰凍法及旁通道技術(shù)上海地下水位高，在兩區(qū)間間打通旁通道一般采用冰凍法施 工，主要 的凍結(jié)法為水平凍結(jié)法。而在浦東南路-南浦大橋 的過江風(fēng)井兼深旁通道施 工中，采用密閉連續(xù)墻內(nèi) 的垂直凍結(jié)法施 工，如果獲得成功，是很有積極意義 的。4.7時空效應(yīng)、環(huán)境保護與遠程監(jiān)控系統(tǒng)在上海 的地鐵施 工中，時空效應(yīng)是很多從都能耳熟能詳 的詞。但是能將時空效應(yīng)、環(huán)境保護與遠程監(jiān)控系統(tǒng)有機結(jié)合起來，在上海地鐵建設(shè)中還是第一次。無論是地鐵 工程本身 的受力變形，還是周邊環(huán)

28、境（房屋，管線，構(gòu)筑物等） 的沉降，其結(jié)果都通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)得到即時、準確 的反映，方便遠程專家決策。地鐵4號線所有車站，都安裝了由上海時空軟土研究中心開發(fā) 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)是指將現(xiàn)場量測數(shù)據(jù) 的遠程采集系統(tǒng)與有關(guān)分析系統(tǒng)結(jié)合起來，形成一套集數(shù)據(jù)自動采集、遠程傳送、數(shù)據(jù)處理與分析、施 工全過程分析、動態(tài)施 工反饋和預(yù)測 的集成化系統(tǒng)。其實施過程是：在 工程施 工中及時監(jiān)測，及時把監(jiān)測和管理信息發(fā)送到上層管理部門和有豐富經(jīng)驗 的專家部門分析并決策，把由決策產(chǎn)生 的措施通過管理部門及時反饋到施 工現(xiàn)場以指導(dǎo)施 工，從而實現(xiàn)現(xiàn)場施 工 的全過程控制以及 工程建設(shè) 的現(xiàn)代化管理。該系統(tǒng)從2

29、001年8月15日起，在地鐵4號線各車站先后安裝。在一年內(nèi)，該系統(tǒng)對施 工過程共發(fā)現(xiàn)了險情2起，異常5起，但都得到了及時解決，將 工程事故扼殺在萌芽之中，取得了良好 的經(jīng)濟效益和社會效益。圖6為遠程監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)測數(shù)據(jù)測斜分析、 工程挖土支撐 工況兩個子系統(tǒng)示意圖。圖6遠程監(jiān)控系統(tǒng)測斜分析和 工程挖土支撐 工況界面圖4.8自動化監(jiān)測地鐵4號線 工程穿越或影響 的內(nèi)環(huán)線高架、明珠一期高架及地鐵一、2好線都是上海 的生命線交通 工程，其 的安危是任何時候都必須放在第一位 的。為了隨時、動態(tài)把握可能受地鐵4號線 工程影響 的那一部分 的受力及變形反應(yīng)，采用了自動化監(jiān)測手段，即將受力和變形傳感器連續(xù)或間

30、隔地布置在監(jiān)測對象上，并與自動化數(shù)據(jù)采集、分析、報警等系統(tǒng)相連，從而達到全天候、精確化監(jiān)控。對南浦大橋橋墩、地鐵1好線、明珠一期 的應(yīng)用表明，自動化監(jiān)測取得可觀 的效果，減少了人員開支和勞動，增加了監(jiān)測對象 的安全系數(shù)。4.9結(jié)構(gòu)一體化施 工技術(shù)如前所述，由于早期地鐵建設(shè)未為后來 的地鐵線路預(yù)留連接措施，導(dǎo)致后來線路對先建線路先“外科手術(shù)”再“縫合” 的一體化施 工技術(shù) 的產(chǎn)生。其中最有代表性 的就是地鐵4號線與地鐵1好線上體館站及2好線東方路站 的一體化。1)上體場車站換乘節(jié)點 的一體化施 工技術(shù)地鐵4號線上海體育場站為地下三層曲線車站，與地鐵1好線上海體育館站（地下二層、上有漕溪北路高架）

31、呈“T”字相接，見圖8。設(shè)計車站與1好線車站站廳共享并從上體館車站下穿過，形成與1好線車站 的站廳和站臺直接換乘節(jié)點。因1好線上體館未預(yù)留任何換乘措施，同時換乘段開挖土層中上部約2.2m為1層淤泥質(zhì)粘土，下部4m為2層砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)砂土，施 工中極易產(chǎn)生流砂。故為保證 工程 的安全，尤其是確保1好線、高架 的正常運營，本換乘段采取了多種特別措施。（1）1好線車站與高架 的托換：為克服換乘段施 工對1好線地墻開孔造成 的影響，在換乘段兩側(cè)圍護邊各設(shè)置四根1000托換支承樁（長度79m，底板以上部分為450450H型鋼）；在各層樓板位置設(shè)置托換梁，并通過植筋形式將聯(lián)系梁與上體館車站地下墻和主體結(jié)構(gòu)

32、連接；在穿越施 工前，換乘段范圍上部1好線車站頂板覆土挖除，并在該范圍頂板跨中設(shè)置一根鋼橫梁，擱置在兩側(cè)托換梁上，并與原車站立柱、頂板連接，以提高車站整體剛度。（2）U型水平凍結(jié)：換乘段結(jié)構(gòu)劃分為上行線隧道、換乘通道和下行線隧道三部分進行施 工。凍土帷幕采用“U_U”形式進行分期凍結(jié)，兩個“U”形凍土帷幕厚度取1.5m，中部“_”形凍土帷幕取2.5m。同時，為克服凍脹、融沉、凍土帷幕與原有混凝土結(jié)構(gòu)之間接觸薄弱等問題，施 工中采取泄壓孔放水卸壓；泄壓孔或凍結(jié)孔補償注漿；凍結(jié)管靠近混凝土底板以及打入混凝土連續(xù)墻等措施。（3）礦山法施 工：在冰凍體達到設(shè)計強度后，在1好線站臺底板下，進行邊挖邊撐

33、的礦山法施 工，換乘通道礦山法開挖：待上、下行隧道結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度后進行換乘通道礦山法開挖，土方開挖分二層進行，先進行上層3m土方開挖，間隔2m設(shè)置45度斜撐；待上層開挖出一定斷面長度后，進行下層約3m土方開挖，間隔2m設(shè)置2道垂直支撐、1道水平支撐。由于是隨挖隨撐式，再結(jié)合托換樁 的作用，可以將影響降到最小。2)張楊路車站平行換乘節(jié)點一體化施 工技術(shù)張楊路車站外包尺寸為220.6m27.3m，深20.5m，為地下三層車站，該車站和已建地鐵2好線東方路車站（地下二層）平行換乘(圖9)。兩車站西端頭井貼在一起共用一堵圍護墻，標準段兩車站最大間距也只有5.4m。由于張楊路車站比東方路車站埋深深6.

34、9m，為盡量減少張楊路車站建設(shè)對已建車站和區(qū)間隧道 的影響，施 工中采取了如下措施：（1）采用“化整為零” 的方法充分發(fā)揮時空效應(yīng)理論，增設(shè)4道封頭墻，將220m長 的大型基坑劃分為五只小基坑，分階段獨立進行施 工，以減小對東方路站 的不利影響。（2）東、西端頭井均采用旋噴加固。西端頭井另澆灌一排灌注樁。臨近東方路車站一側(cè)4.0米范圍內(nèi) 的旋噴樁樁間距加密，加固區(qū)底標高超出東方路站圍護墻墻底標高，解決基坑開挖原有地下連續(xù)墻插入比不足問題。（3）標準段基坑坑底土體采用水泥土攪拌樁與雙液注漿抽條加固。（4）東、西端頭井施 工區(qū)內(nèi)設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐（下一、下四道），其余為609鋼管支撐，其中標準段內(nèi)六道支撐為雙榀，并對所有鋼支撐施加支撐軸向預(yù)應(yīng)力，保持軸力穩(wěn)定，以控制基坑變形量。（5）加強監(jiān)測，在端頭井基坑與區(qū)間隧道間設(shè)置自動監(jiān)測點，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施 工參數(shù)，必要