京沈客运专线望京隧道盾构段施工总体筹划方案研究

余金海

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉　430063)



京沈客运专线望京隧道盾构段施工总体筹划方案研究

余金海

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063)

摘要：望京隧道是北京至沈阳铁路客运专线的一座城市铁路盾构隧道，也是全线控制工期工程，因此有必要重点研究该隧道盾构段的施工总体筹划方案。基于54个月的工期要求，该隧道盾构段研究了两个施工总体筹划方案，并从工期和经济两个方面综合比较两个施工总体筹划方案的优缺点，确定相对优化的推荐方案。结果表明：在满足工程安全和工期要求的前提下，城市隧道盾构段的总体筹划方案还需考虑拆迁工程对方案的可实施性和经济性的影响。

关键词：铁路隧道；盾构法；施工筹划；方案比选

1工程概况

望京隧道为北京至沈阳铁路客运专线的一座城市铁路隧道[1]，位于北京五、六环之间，大致沿京承高速公路走行，隧道自草场地北侧进入地下，下穿既有长建驾校、南皋路、北小河、首都机场高速公路、机场快轨、京顺路、来广营东路、香江北路、地铁15号线马泉营站、湿地公园、顺白路、机场南线高速，之后进入地面；隧道起讫里程DK18+600～DK26+700，隧道全长约为8 100 m，设计为双单线。

该隧道分为明挖段、暗挖段、盾构段，其中盾构段里程DK19+030～DK25+910、长度6 880双延米，盾构隧道外径10 m，内径9 m，壁厚0.5 m(C50混凝土)，管片环宽2 m，采用“8+1”的9分块设计。

望京隧道为本线控制工期工程，可研批复全线总工期5年，扣除6个月的联调联试时间[2]，其应在54个月内完成(含施工准备、沉降观测期以及铺板、铺轨、四电等后续工期)；因此，本隧道盾构段也应在54个月内完成。

2盾构段施工总体筹划方案

根据盾构段工期不超过54个月的工期要求，盾构段隧道研究了4竖井4台盾构机和3竖井4台盾构机等两个施工总体筹划方案。

2.14竖井4台盾构机方案

按每台盾构机的工作量均衡和各工区工期相当的原则，盾构段隧道设置4个竖井(左右线隧道的竖井在同一横断面位置处，合建)，其中心里程分别为DK19+040、DK20+750、DK24+200、DK25+900，采用4台泥水平衡盾构机完成盾构段的隧道施工，其施工总体筹划方案[3]如图1所示。

图1　4竖井4台盾构机方案

本方案盾构段的施工顺序及关键线路的工期如下。

(1)施工准备：2个月

(2)1#、2#、3#、4#竖井：施工准备完毕后，1、2、3、4#竖井同时施工，明挖顺作法施工，整个竖井(不包括层板结构)需要12个月的时间，具备盾构机进场吊装、组装条件。

(3)盾构吊装调试(4 台)：1#、2#、4#盾构机吊装调试可平行作业，竖井施工完毕后2个月内完成；由于2#、3#盾构机同在2#竖井内吊装调试，为避免施工干扰，3#盾构机在2#盾构机拼装调试完成后2个月后进行[4]。

(4)隧道盾构： 1#、2#竖井之间的段落采用1台盾构机掘进；2#、3#竖井之间的段落采用2台盾构机掘进，每台盾构掘进1条，2#、3#盾构机同向掘进施工；3#、4#竖井之间的段落采用1台盾构机掘进；1#、2#、4#盾构机同步始发，互不干扰，2#、3#盾构机分体始发，同向掘进，为避免施工干扰，3#盾构机晚2个月施工[5]。

1#、2#竖井和3#、4#竖井之间的段落，单线掘进长度1700 m 左右，工期10 个月；盾构机转场工期2个月，左、右线以及转场合计工期为22 个月；2、3#竖井之间的盾构段落(分体始发)，单线掘进长度3430 m左右，工期22个月；盾构接收解体均工期2个月[6]。

(5)联络通道：联络通道施工工期比较长，施工风险较大，施工相对慢一些，在正洞完成前1 个月做部分准备工作，工期6～7个月，占关键线路工期6个月。

(6)盾构井剩余工程以及隧道附属、铺轨、铺板四电工程工作可交叉同步开展施工，占关键线路工期6个月[7]。

以上方案盾构段的总工期合计为54个月，满足总工期要求。

2.23竖井4台盾构机方案

通过现场核对后发现：4竖井4台盾构机方案中的2#竖井施工场地需要拆迁房屋(场地内房屋建筑面积约4 000 m2，且仍在持续建设)、改移两路城区主供电线塔(110 kV各6根)，3#竖井拆迁面积约1 400 m2，拆迁工程对竖井工期乃至整个工期有较大的影响[8]；因此，咨询单位提出盾构段施工总体筹划方案调整为[9]：取消2#竖井，将3#竖井移至线路中部地铁15号线马泉营站南侧苗圃内(以下称为中间竖井，见图2)，3段隧道变为2段，中间竖井作为盾构接收井使用(即3竖井4台盾构机方案)。3个竖井的中心里程分别为DK19+040、DK 22+800、DK25+900，采用4台泥水平衡盾构机完成盾构段的隧道施工，盾构段的施工总体筹划方案如图3所示。

图2　中间竖井地理位置

图3　3竖井4台盾构机方案

本方案盾构段的施工顺序及关键线路的工期如下。

(1)施工准备：2个月

(2)1#竖井、中间竖井、4#竖井：施工准备完毕后，1#竖井、中间竖井、4#竖井同时施工，明挖顺作法施工，整个竖井(不包括层板结构)需要12个月的时间，具备盾构机进场吊装、组装条件。

(3)盾构吊装调试(4台)：4台盾构机吊装调试可平行作业，竖井施工完毕后2个月内完成。

(4)隧道盾构：1#、4#竖井各投入2台泥水平衡盾构机，盾构均采用整体始发，分别自1#、4#竖井交替整体始发，到达中间竖井吊出；为避免施工干扰，2#、4#盾构机晚2个月施工；1#竖井、中间竖井之间的盾构段落，单线最大掘进长度3 760 m，工期22个月，4#竖井、中间竖井之间的盾构段落，单线最大掘进长度3 100 m，工期18个月；盾构接收解体均工期2个月。

(5)联络通道：联络通道施工工期比较长，施工风险较大，施工相对慢一些，可在正洞完成前1个月做部分准备工作，工期6～7个月，占关键线路工期6个月。

(6)盾构井剩余工程以及隧道附属、铺轨、铺板四电工程工作可交叉同步开展施工，占关键线路工期6个月。

以上方案盾构段的总工期合计为54个月，满足总工期要求。

3方案比选及结论

4竖井4台盾构机方案主要优点：能满足全线5年总工期的要求；盾构机设备利用均衡；4 个竖井的基坑深度较浅(20.5～23.5 m)；单方向承担正洞长度较小，盾构风险较小。主要缺点：2#、3#盾构机采用分体始发方案，制约工期；2#竖井位于费家村南侧，拆迁量大(包括两路城区110 kV主供电线塔)，3#竖井也有一定的房屋拆迁，拆迁对工期有较大的影响，拆迁费用估算3000万元以上。

3竖井4台盾构机方案主要优点：能满足全线5年总工期的要求；隧道盾构全部采用整体始发，有效提高工效；新建中间竖井位置无房屋拆迁，工期计划有保障；盾构机减少了两次拆解、转场及二次始发，有效地缩短工期；负环段、进洞段、出洞段掘进工程量减少，正常段增加，投资相应减少，以上总计工程投资减少约2 900万元[10-12]。主要缺点：盾构机设备利用和各工区工期都不均衡；考虑本隧道下穿地铁15号线，中间竖井基坑深度达到40 m。

综上所述，3竖井4台盾构机方案更优，推荐采用3竖井4台盾构机方案。

4结语

望京隧道盾构段施工图中的最终施工总体筹划方案为3竖井4台盾构机方案，3个竖井的中心里程分别为DK19+000、DK 22+700、DK25+900[13-14]，盾构段工期按54个月工期编制指导性施工组织设计[15]。

城市盾构段隧道施工总体筹划方案的确定有其自身的特殊性和复杂性，因此，在满足工程安全和工期要求的前提下，还需考虑拆迁工程对方案的可实施性和经济性的影响，结合实际因地制宜选取合理的方案。结合望京隧道的施工总体筹划方案的比选，提出城市铁路盾构隧道施工筹划方案确定的一些方法和思路，供类似工程参考借鉴。

参考文献：

[1]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线望京隧道初步设计(送审稿)隧道及相关专业说明[Z].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2014.

[2]中国铁路总公司.Q/CR 9004—2015铁路工程施工组织设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[3]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线望京隧道初步设计(送审稿)施工组织设计及总概算[Z].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2014.

[4]中国铁路总公司.Q/CR 9604—2015高速铁路隧道工程施工技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[5]中国铁路总公司.Q/CR9226—2015铁路隧道工程施工机械配置技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.建标104—2008城市轨道交通工程项目建设标准[S].北京：中国计划出版社，2008.

[7]江国君.铁路建设工程总工期的确定方法[J].铁路工程造价管理，2012(4)：7-10.

[8]武汉铁四院工程咨询有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线现场核对情况报告(站前工程)[Z].武汉: 武汉铁四院工程咨询有限公司，2014.

[9]武汉铁四院工程咨询有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线望京隧道初步设计咨询意见[Z].武汉：武汉铁四院工程咨询有限公司，2014.

[10]中华人民共和国铁道部.铁建设[2006]113号铁路基本建设工程设计概(预)算编制办法[S].北京：中国标准出版社，2006.

[11]中华人民共和国铁道部.铁建设[2008]11号铁路基本建设工程投资预估算估算设计概预算费税取值规定[S].北京：中国标准出版社，2008.

[12]中华人民共和国铁道部.铁建设[2010]223号铁路工程预算定额[S].北京：中国标准出版社，2010.

[13]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线施工图第七篇第一册 望京、高丽营隧道[Z].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2015.

[14]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线施工图第二十一篇迁改与重点大型临时工程[Z].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2015.

[15]中铁十四局集团有限公司.新建铁路北京至沈阳铁路客运专线望京隧道指导性施工组织设计[Z].济南：中铁十四局集团有限公司，2015.

Research on Overall Construction Planning of Shield Segment in Wangjing Tunnel on Beijing-shenyang Dedicated Passenger Railway

YU Jin-hai

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

Abstract：Wangjing tunnel is a urban railway tunnel on Beijing-shenyang dedicated passenger railway line and also a controlling project of the entire line. Thus， it is necessary to study the overall construction planning of the shield segment. Two schemes are proposed based on 54 months of construction period in view of the construction period and the economy. The advantages and disadvantages of the two schemes are analyzed to identify the better one. The results show that the impact of resettlement on the applicability and economical efficiency of the plans should be taken into consideration．

Key words：Railway tunnel; Shield method; Construction planning; Scheme comparison

中图分类号：U238； U455

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.04.016

文章编号：1004-2954(2016)04-0065-03

作者简介：余金海(1970—)，男，高级工程师，1992年毕业于武汉水利电力学院水电工程专业，工学学士，E-mail:jhy440@126.com。

收稿日期：2015-11-11； 修回日期：2015-12-01