新建地铁穿越现有地铁换乘节点施工影响探讨——以北京地铁惠新西街南口站为例

华东交通大学，江西省 南昌市 330000

0 引言

随着我国城市轨道交通的进一步发展，地铁换乘车站可以实现乘客同台换乘，减少乘客出行时间，新建地铁车站线路穿过现有线路车站是无法避开的问题。就北京地铁来讲，随着地铁网络的发展，新建地铁站穿越既有地铁站不可避免，北京地铁因其修建时间长、乘客运载多、地质条件较为复杂，新建地铁换乘站如何安全的施工成为了如今面临的主要难题。此外，新地铁项目的建立，与现有地铁结构之间会产生相互作用，特别是近距离穿越现有结构的建设问题，在确保自身结构安全的前提下，还要降低对现有车站的影响，这对设计和施工会造成比较大的难度，例如，北京地铁5 号线和10 号线某换乘站——惠新西街南口站，因其周边居住区较多，换成人数较多，10 号线如何在不减少原有通行效率的前提下，又能满足新建地铁的正常施工，令人们的生活和出行更便捷和舒适，以及减少施工周期，增加施工安全指数等，本文以北京地铁惠新西街南口站为例进行了阐述。

1 北京某地铁换乘节点项目概况

本文研究并选取北京地铁惠新西街南口站为研究对象，该站的换乘方式为“T”型换乘，10 号线线路南北走向，5 号线线路东西走向。5 号线2007 年通车营业，且未留下换乘通道接口，需破除一些车站顶板与站台板。10 号线车站总长137.4m，宽37.7m，车站总建筑面积536m2。车站主体采取暗挖施工法，隧道区域采用盾构法施工。10 号线区间隧道上穿现有5 号线车站，新建路线与现有车站位置关系如图1 所示。

图1 新建路线与现有车站位置关系

2 换乘站点施工影响和风险

2.1 施工影响

新建车站穿越现有路线工程中，除自身施工的安全外，其面临的主要问题是施工对现有结构的影响［1］。现有结构（车站主体结构和线路轨道结构），其中现有轨道结构对于新建工程的影响非常敏感。如何在现有的施工水平下控制地铁线路的变形，是穿越施工的焦点问题。为此，北京市制定了严格的现有地铁线变形控制的指标。新修建的地铁车站穿过现有地铁车站有施工周期长，多风险点共存等特点。通常来说，新建车站的施工影响主要有：

（1）新建换乘站的主体部分接近现有车站。其主体施工方法主要包含明挖施工法、盾构法和浅埋暗挖施工法［2］。不同的施工方法的比较如下表。

表1 不同施工法对比

针对本项目换乘节点周围建筑较多，施工作业面整体高于含水层，为了最大限度地保障地面原有通行能力，节省建造成本，故本换乘节点采用浅埋暗挖法施工。

（2）现有结构与新车站施工会产生相互作用，新建车站的施工不但要保证本身的安全，还要确保不对现有车站结构及线路产生破坏［3］，继而影响到现有线路的运营安全。而为了保护现有结构不收新建车站施工的影响，应从两个方面着手控制：

①降低施工造成的影响，控制结构变形指标不大于3mm；

②加强现有结构，以提高自身的强度和抗变形能力。

新建节点对现有车站的影响是开挖地层所产生的扰动，扰动传播到现有线路，与结构相交互。所以，在工程施工过程中，要对现有线路采用针对性的技术措施和施工方案，例如施工前对现有结构进行加固［4］，施工中加强新建结构的施工支护等措施，保证现有线路受到的影响不越过现有线路的控制指标。

2.2 工程风险分析

新建地铁隧道穿越现有地铁的控制中心是现有地铁建（构）筑物的沉降量、沉降率、变形量和变形率等，新建地铁线路施工过程当中必需选取可靠的技术措施，使得现有地铁的上述控制指标控制在许可的范围内。就安全方面来说，穿越现有地铁工程应当侧重于以下三个问题：

（1）保证现有地铁的运营安全：现有地铁的运营无可避免会收到新建线路施工的影响，所以安全施工的前提是，这些影响能通过有效的工程措施使列车安全运营。

（2）保证新建线路施工过程安全［5］：现有地铁构造的存在使施工条件变得严峻，考虑到结构负荷和运营振动的影响，必须要确保工程施工自身的安全，避免灾难性事件的发生。

（3）施工安全控制体系是工程安全风险分析的重要保证：为使现有地铁结构和工程施工处于受控状态，应当建立起监控量测和信息反馈机制。在任意施工阶段前都应制定相应的要求和控制目标，并减少施工总体风险，这对于当前地铁在建工程尤为重要。

3 施工要点

3.1 施工安全控制体系

建造新的地铁车站和现有的地铁车站结构之间是相互作用的。在建造新换乘节点时，不仅应确保现有的车站结构的安全，还应该降低对现有轨道设施和现有运营线路的影响。这是穿过现有车站施工的主要技术难题。相应的技术体系还应该确保两者的安全。

目前北京市大部分新造地铁站穿越现有车站的项目中，大部分技术措施的制定基本围绕以上二个方面进行，结合现有车站结构的形变及控制体系分析来完成上面的两个方面要求，新建站穿过现有车站安全控制体系如下图。

图2 新建站穿越现有车站安全控制体系

3.2 施工风险控制措施

对于现有线路可能存在的风险，本案例中可采用事故树分析法，对潜在的风险进行分析和评价，针对不同的问题采取相应的措施。假设该项目沉降速率超标，则事故树法逻辑如下图。

图3 沉降速率超标逻辑树

地铁穿越线路施工可能碰到现有线路沉降率超标及结构变形等不同的风险，针对不同的风险，其解决措施应具有个性，例如：

现有线路沉降率超标的影响及应对措施

在穿越现有铁路线的地铁车站建设过程中，应建立严格的结构应力、变形、沉降的监测和测量系统，对建设过程进行全面的监测和测量，并随时提供反馈信息，指导建设和生产。当现有结构沉降速率超过极限时，应立即启动应急预案，并采取以下措施：

（1）立即停止开挖施工，封闭所有施工工作面，加强结构监控测量工作［6］；

（2）依据施工现场实际沉降情况，向甲方和运营单位报告，以明确是否采取相应的措施防止危险事故的发生，例如：限速或暂停运输、疏散乘客、临时关闭车站等措施；

（3）组织专家对现有结构沉降率超标原因进行讨论分析并给出合理化建议，施工单位要即时针对建议制定出相应的措施；

（4）依照制订的措施，调整或重建施工工艺和施工组织，实施专项安全技术交底，确保符合要求的前提下，严格执行技术措施，再恢复施工；

（5）若还未有效控制现有构筑物沉降率超标，则再次重复上述过程，直至现有构筑物沉降率超标问题完全解决。

4 地铁施工安全管理措施

4.1 建立第三方监测

对建筑物进行安全监测和控制是确保工程顺利进行的一项重要措施。由于案例换乘车站对地铁沿线的地表建（构）筑物及现有线路等产生影响，会导致裂缝、错位、沉降、倾斜等出现［8］。虽然施工单位会对地铁车站和隧道进行了定期、局部的和小范围的监控测量，很难统筹施工进度、安全、质量等多项指标。第三方检测不会因为工期问题而忽略隐患，仅通过监测数据实现，因此对于保障地铁施工的安全性和高效性尤为重要。

4.2 严控工程勘测阶段，并探明地质环境

在正式勘测前必须详细的了解工程地质情况；设计阶段对发现的不良地质进行彻底评估；对于纵横交错的管道线路，要根据地铁站的位置关系，深入分析监测进展情况的数据；详细研究与地铁施工有关的现有线路结构、设计图纸和距离；安全技术交底，使建筑、施工和监督单位能够充分了解细节。

4.3 建立安全管理组织机构，健全安全责任制

建立水平、竖直、逐级保证的安全保障体系；结合地铁施工特征，制定符合现实的安全管理制度，是实行安全责任制职责的前提；依据工序对辨认危险源并制订危险源防治和管理措施；实施专项安全技术交底，施工前通过安全讲话，让每个区域都有相应的负责人，让每个参建人员明确自己负责区域的风险源和控制措施。

4.4 加强安全监测

通过高科技设备密切监测地铁项目施工过程中，自身及周围环境产生的变化，并对不同的监测数据进行分析，可以即时确定潜在的风险，并选择适当的防备和应对手段。与此同时，对于监测数据的规整、分析和判断工作，需要我们高度的重视，透过数据思考其背后暗藏的安全规律，提早选择需要的防备和应急手段，做到有备无患，防患于然。

根据以往工程特点汇总，施工单位的安全管理，施工企业应该进行相应检查和监督的措施，也是确保了安全的特有方面，相应的安全管理确实组织相应工程的管理、施工行为规范准则和施工中使用的技术的检测监督，在整个建筑项目体系的建设中起到独一无二作用。

5 结论

综合上文，文章以北京某地铁换乘节点为例，对新建地铁换乘车站节点对现有线路的施工影响、风险和安全等方面进行了阐述，并对现有地铁车站的施工影响和可能带来的施工风险进行分析，对可能存在的安全问题，提出具有针对性的措施。希望我国地铁事业繁荣昌盛！