轨道交通控制保护区内工程建设对轨道交通安全的影响与保护措施

李 洪,李志波

(1.重庆市市政设计研究院，重庆400020;2.中冶赛迪工程技术股份有限公司， 重庆400013)

随着城市的急剧膨胀和拥堵问题日益严峻，近些年全国各地城市轨道交通建设迅猛发展。截止到2011年底，仅在中国内地已有14个城市拥有56条运营线路，总里程达1 714 km；另有15个城市的首条线路正在建设中。全国在建线路数量达70条，总里程2 000 km左右。而目前已发展和规划发展城市轨道交通的城市总数已经超过50个，全部规划线路超过400条，总里程超过13 000 km。

伴随着城市轨道交通的发展，轨道交通设施的结构与运营安全防护也成为一个新的课题。传统轨道交通往往采取深埋式的地下结构，以尽量减少城市地面工程建设活动对其影响。随着轨道交通的发展，地面的轻轨结构被更多地用于山地城市及城际间的轨道交通运营，因此，轨道交通设施的安全问题变得更加突出。

目前，国内各大轨道运营城市均制定了相应的《轨道交通条例》及类似法规条例，从法律层面划定轨道交通控制保护区对轨道交通进行保护。上海、广州、深圳、重庆等城市还出台了专门的《轨道交通控制保护区管理办法》。轨道交通控制保护区的范围一般为地下主体结构外边线外侧50 m内，地面主体结构外边线外侧30 m以内。在保护区内的城市建设项目，应考虑其项目实施对轨道交通设施产生的影响，采取相应安全防护措施。保护区内城市工程建设中的卸载、堆载、开挖、爆破、修建、拆除等作业均会对轨道交通结构和运营安全造成影响。针对不同的轨道交通结构形式，应根据其可能受到的影响程度，对不同的作业采取相应的分析和保护措施。

1 轨道交通控制保护区内项目建设管理

轨道交通承载着公共服务的社会使命，不允许运营中断或发生安全事故。但是轨道交通又往往建设在城市主干线上，城市的其它建设活动不可避免地会对轨道交通设施的结构与运营安全造成影响。以重庆市为例，目前运营轨道交通线路里程已达74 km，与之配套的轨道交通控制保护区面积达到6 km2。轨道线路中绝大部分为地下隧道或地面高架，且均在主城密集区域，受到周边房地产开发、市政建设、街道外立面改造等项目的影响很大。目前，重庆市人大出台的《重庆市轨道交通条例》、市政府颁布的《重庆市轨道交通管理办法》、市建委颁布的《重庆市轨道交通控制保护区管理办法》等均对轨道交通控制保护区内的项目实施和工程作业审批程序和项目管理进行了规定。

轨道交通控制保护区内城市建设项目的实施，应严格按照各地《轨道交通条例》或《保护区管理办法》要求的项目建设审批程序进行，保障城市轨道公共利益。

在项目选址阶段，项目建设单位应征询轨道交通建设或运营单位的意见，分析项目与轨道交通的相互关系。既考虑到轨道交通运行带来的振动、噪音、人流等不利因素，又要考虑项目实施对轨道运行可能造成的不利影响，特别对于医院、学校、办公楼、高压线路等项目应充分论证实施的可行性。

在项目设计阶段，设计方案应取得轨道交通建设或运营单位的同意，研究项目方案实施对轨道交通结构和运营安全可能造成的影响。对已建设或运营的轨道线路，应对结构进行计算分析和安全评估，考虑合理的施工步序，采取相应的配套加固措施；对可能影响的地面轨道线路应采取防撞、防抛物和隔离措施；对已规划但尚未建设的轨道线路，应研究项目实施后轨道交通建设的施工作业可行性，优先考虑项目与轨道线路共建或代建模式进行合作。

在项目施工阶段，应对施工组织方案进行充分论证，尽可能减少施工作业对轨道交通造成的不利影响。施工组织方案、轨道监测方案均应由施工方和轨道建设或运营单位共同协商制订，施工期间工程建设应接受轨道建设或运营单位的安全检查和巡视，签订安全责任协议书。在轨道保护区内进行爆破作业，应对爆破振速进行严格控制。靠近轨道交通线路的基坑开挖应采取可靠的支护措施，尽量采用逆作法等对岩土体扰动较小的施工方案。施工期间应加强对轨道交通设施的安全监测，对结构位移、倾斜、转动、基础沉降、隧道变曲、衬砌应力、裂缝开展、地下水位、爆破振速、轨道标高等进行监测。监测方案的预警值设置应综合考虑轨道结构安全和运营安全的要求，监测的周期和频率应满足工程进度和保护物变形控制的要求，监测时间应持续到工程动用后对轨道交通设施的影响趋于稳定时。工程竣工后，对可能存在安全隐患的轨道交通结构应进行安全检测。

2 轨道交通安全受到的工程影响和保护措施

轨道交通地下结构包括地下区间隧道、车站和风道、地通道等其它地下构筑物。地下隧道结构按埋深分为深埋式和浅埋式，按施工方法分为明挖和暗挖。轨道交通地上结构包括地面或高架的区间、车站、桥梁和风井等其它构筑物。地上结构由于线路往往采取严格的隔离措施，因此上部结构受到的直接影响相对较小，重点应对各种因素引起的基础的位移、沉降、转动和失稳倾覆进行控制。

轨道交通地下结构受到的主要工程影响包括：隧道结构上方堆载和卸载；隧道边侧洞室、基坑或桩基开挖；隧道岩土体地下水剧烈变化；隧道岩土体开挖变为半地下或地上结构；隧道受到爆破震动波冲击等。轨道交通地上结构受到的主要工程影响包括：外部荷载的撞击、爆破震动波冲击等；高架桥墩周边整体堆载或开挖；高架桥墩单侧纵向或横向堆载或基坑开挖；高架轨道梁上部或下部空间被侵占；地下水位的剧烈变化等(图1～图13)。

图1 隧道上方回填堆载

图2 隧道上方挖方卸载

图3 隧道边侧新增暗挖隧道

图4 隧道边侧新增明挖基坑

图5 隧道岩土体开挖变为地上结构

图6 隧道岩土体地下水剧烈变化

图7 隧道两侧开挖桩基

图8 高架结构位于塔吊回转半径范围内

图9 高架桥墩周边回填堆载

图10 高架桥墩周边挖方卸载

图11 高架桥墩单侧增载单侧基坑开挖

图12 高架桥墩间横向基坑开挖

地下结构上方的堆载和卸载会改变结构衬砌的应力分布，引起地基的压缩变形，对隧道结构应进行应力变化、塑性区开展、裂缝开展、结构变形、基础位移、爆破震动的计算分析。对于深埋式的暗挖隧道，由于岩土体较厚，可以形成与隧道共同受力的卸荷拱，因此隧道结构对岩土体外部荷载的增减不是特别敏感。但是，如果岩土体被过多地开挖或被爆破施工等造成扰动，会严重改变隧道结构的受力状况，对结构安全造成较大影响。对于浅埋式的明挖或暗挖结构，隧道衬砌要承受全部外部荷载，荷载的增减或岩土体的位移、水位变化均会对衬砌结构受力产生直接影响。隧道边侧的洞室、隧道或基坑开挖，会造成隧道整体偏压，产生侧倾、变形甚至垮塌，对于此类影响应首先考虑方案的调整和布置，必须实施时应研究支护方式的合理选取和对隧道结构的加固处理。在工程建设极端情况下，隧道周围土体被大量削方甚至完全剥离，隧道变为半地下或地下结构，对于深埋隧道结构的成拱效应应重新考虑，纵向基坑回弹引起的隧道上拱也应计算分析和加强监测。

地上结构应考虑工程塔吊侵入轨道轨行区或其上方的情况，对于侵入或跨轨道线的吊装作业除应保证竖向安全净空外，还应在施工组织方案中明确轨道的防护措施，吊装时间应避开轨道运行时间；对于跨线的过街天桥、高架桥、线路旁边的建筑，应设置隔离和防抛物措施，保证净空和安全距离；对于位于道路影响范围内高架桥墩，应采取有效的防撞和防冲击措施。高架结构桥墩周边的堆载和卸载，应对地基基础的压缩沉降和桥墩临空高度变化引起的内力变化进行计算分析，施工应做到对称开挖和回填，以免对桥墩造成单侧偏压；对于横向或纵向单侧的加载、

图13 高架轨道梁下修建过街通道

卸载、或基坑、桩基开挖，还应对造成的偏压影响进行分析，施工措施中采取有效的支护、支顶方案并加强轨道侧倾和位移的监测，地下管线的施工尽量采取少开挖的沉井、顶管等施工方案，桩基施工应跳槽、分段，尽可能减少对地基的扰动。

3 结束语

随着轨道交通运营里程的不断增加，轨道交通与城市建设争地问题愈加突出，轨道交通控制保护区的工程建设和作业不可避免，关键在于加强项目建设的统一管理和协调工作。轨道交通控制保护区内的建设项目，在法规制度层面应给予轨道安全有利保证。在项目选址、设计、施工阶段均应考虑轨道结构和运营的安全需求，建设单位应和轨道建设或运营单位充分沟通协调，优化设计和施工方案。在项目施工期间和竣工后的合理时间内，对轨道交通设施进行有效的监测，采用有效的技术措施保证轨道交通的结构和运营安全。

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