盾构隧道穿越历史文物的施工技术

Ｋｅｙ ｗｏｌｄｓ
ｉｅｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｆｉｒｓｔ－ａｕｔｈｏｒ’Ｓ ａｄｄｒｅｓｓ ａｌｌ，Ｃｈｉｎａ Ｘｉ’ａｎ
Ｍｅｔｒｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ。，７１００１８，Ｘｉ’
西安地铁２号线纵贯西安南北，为西安市城市 快速轨道交通线网中的南北向骨干线，近期修建北 起郑西客运专线的西安北站，向东南穿过北绕城高 速公路，经张家堡广场后沿西安市中轴线至韦曲站， 正线全长２６．３０２ ｋｍ。在城区段采用盾构法施工， 下穿城墙、旁穿钟楼等国家级文物及护城河。通过 论证，设计要求施工过程中的隆起、沉降范围控制在 ＋５～一１５ ｍｍ。 盾构法施工是我国城市地铁隧道施工中的一种 重要施工方法。由施工引起的地表沉降及对周围环 境的影响是盾构法施工的一个重要问题．对西安的 国家级重点文物的影响尤为重要。如何对护城河、 城墙和钟楼等文物进行预加固，如何在施工过程中
０
场州☆踏勘．领会设ｆＩ意嘲；｛｜；Ｉ定ｍ盾构穿越文物的 专项施工方案．井根据阜采论证意见进行完善．经批 准后付诸宴施｝在盾椅穿越所史文物前．向盾构作业 肚配台人齄ｊ敞好施１。技术空底。在通过历史文物 前．要有汁划地安排一段约１００ ｍ的战＿岭段．以按 取有蔗磬敬。 ３．２作业团队的组织管理 完谇的施【．方案需蜷ｎ‘业Ⅲ队七实施．安全ｉ匝 过所史文物的盖踺０于盾恂生要计业人员Ｊ≈将正确 的抛进｛｛ｉ々及拄制要点落主］ｌ宴处。 Ｗ弁施Ｊ＝单佗没有阿宣地区穿越所史文物的掘 进经验．故组织盾构队主要作业人员．包括盾构队
ｔｕｎｎｅｌ ｏｆ
Ｍｅｔｒｏ Ｌｉｎｅ ２．ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ
ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ｔｅｃｔｅｄ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｗａｌｌ，ｔｈｅ ｍｅｔｒｏ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ
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ｓｉｔｅｓ。ｓｕｃｈ硒ｔｈｅ Ｂｅｌｌ Ｔｏｗｅｒ ａｎｄ Ｘｉ’ａｎ ｃｉｔｙ
参考文献
［１］ＧＢ ５（１２９９－－－１９９９地下铁道Ｔ程施Ｔ及验收规范［ｓ］． ［２３
ＧＢ
５０４４６－－２００８盾构法隧道施工与验收规范ｔ－ｓ７．
（收稿日期：２０１０—０７—３０）
４实际监测结果与分析
从２００８年１１月８日到２００９年９月２６日，４台
（上接第１９１页）
衬砌施工，既有线结构沉降小于控制值。该工程成
蚺和沣浆压力．浆液配合比需‘ｊ所址地堪旺配。浆
液ｆＩ：人啦般为明’论盾Ｍ牛隙戢的１５¨％～２㈣％． 铒环的Ｍ靠班ｆＦ浆聃均ｍ
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ｍ。为确保护城河安
全．保证１ｉ！｝构顺利通过，防止州眯降起或何瓜．采取 ｒ多删措施。阿先．枉护城河Ｌ下游设咒ｌＨ土畦，排ｆ 河水；ｊ￡次．花隧ｊ拄Ｊ。部进行砂袋堆载厦压；考Ｉｇ到 隧道下穿北护城河时ｍ，离荣拱拍太近．战在拱１硝址 采用旋喷桩．柚｜ｉｊＩ骨以加固土体。 ２．２对城墙的防护措施
百度文库
西安城墙作为阻家级重点文物，根据文物保护
・１９２・
图１西安地铁２号线通过安远门示意图
ｍｌｌｌｌ［１ｌｌｌ［Ｌｌ！！ｌｌｌ………删川…㈣川洲…删删……川删、川川川＿｜ｊ＿【ⅢⅢ…删川川…Ⅲ…川㈣ⅢⅢ删＿】｜｜【㈣｝嚼黼编黻赢１
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２盾构施工前对历史文物的防护措施
２．ｉ对护城河的防护措施 通过０、城河下的地铁２号线隧道拱赝Ｉ：部的覆 土较薄．一般厚度为４（１～５
４５５．４３
对盾构施工参数进行有效的控制，以及加强地表沉 降控制、减少施工对文物的影响，是确保历史文物安 全的一个重要课题。
ｌ施工路线方案设计
西安的城墙和钟楼为国家级重点文物保护 对象，其采用的建筑材料和建筑形式对基础地基 的变形特别敏感，因此地铁线路在通过时以绕避为 主。西安地铁２号线的左右线连续采用一组小半径 曲线自安远门城楼东西两侧分绕而过，完全绕开了
摘要文物保护是西安地铁建设面临的重大课题之一。 沿西安市南北中轴线的西安地铁２号线采用盾构法施工，先 后４次下穿明城墙，２次旁穿钟楼，在地铁２号线施工前期 通过对护城河堆载反压、对城墙和钟楼设置隔离桩防护等保 护措施，并在施工过程中采用土压平衡模式、出土量控制、及 时二次补浆、信息化管理等施工措施的严格控制，最终监测 的结果完全符合对历史文物保护的要求。 关键词 盾构施工；文物保护；施工工艺
＿十仓雎力。成功下穿南ＩＥ护城河时，土仓上郫传感
器的压力控制在ｍＩ～Ｉ
２ｕ
ｋＰａ．下穿城墙及旁穿钟
楼时１Ｉ仓ｌ请町々感器的胜力控制在ｌ刚～３鲫ｋＰａ；
…｝“ｑ月盘ＪＨ打土体洼＾适吐泡沫和澎润Ｌ，以政
良Ｉ壤枘和易性和漉鳓ｆｌ！，减小ｗ斑转矩．降低总推
力．吏现肝构机ｎ土胀甲衡状态下均糯掘进。 ２）严格牲制腑拘施Ｊ二铘环的ｍ士屉。设々人
ｍｕｉ。为倮征城墙的，安仝和ｌ惫定．沿城墙阿翩
印设了钢筋混凝土隔席桩．桩顶蹬霄连续冠粱；在城 ¨制脚颅设町啦复注浆的油蒯忤．托施１．ｔ１・根据监
测信息的反ｌ贽情况，以使进行跟踪补偿月・浆（后周盾
构施ｌ：对城墙机辟的有被控制．腑构施１。Ｊｍ后均未 启动补偿注浆）．同时在门洞山设ｌ髭上字钢拱圈加强 盘护。 ２．３对钟楼的待护措施 钟楼作为西安巾怀志忖！建筑和Ｉ目家级ｍ点文 物．仵地铁２廿线婶备阶段Ⅱ口对胁护方案进行ｊ，克 分的研讨。占丸，作线路ｉ殳｝ｔ ｒ辟城远离钟楼甚成 殷城墙的变形敏感Ｋ，线路纵断呵搏讯加大埋西｛．最 人敲度地陴低施』：沉降和振动对史物的影响；儿趺． 预先时钟接进｝ｒ钢筋混凝上隔离桩以及桩底ｊＫ浆等 加Ｗ处理以碱少醚遗施工埘钟楼的影响。
打竹卿＾Ｅ确汁鲢．雄环出士啭水｛＊超ｉ＝￡５２ ｍ’．若超 ＿【＝上则需认“分析原因．判断址蕾脯圜地腰变化、水太
或泡诔澎润士”ｆ雠过太所致。 ３）及Ｈｔ扯浆减少地偿土休损失．控制同步｝｝：浆
３地铁盾构通过历史文物时的主要施工控
制措施
３．１制定专项施工方案 ｎ所构施【：舸．日ｌ￥【施ｉ．技术人蚰驶聃柑Ｅ受 作业人蚰．认ｎＡ例缺穿文物的【ｔ细地质资辩．Ｊ｝：现
ｔ１１；：ｏ璜市轫霍交通霁ｌ｜｜｜｜｝；｜｜｜澍｜｜｜｜｜｛｜｛｜｜｜｜｜｜｜黝㈣㈣㈣荆潮鄹｜｜｜｜｜㈤｜｜｜｜｜溺｜｝｜｛｜｜｜｜｜｜㈧㈧㈣㈣｜｛｜｜｜潲｜｜｛｜｜剖㈧黜嘲㈧劁｜｛｜｝｜㈨｜｛｜｜｜｜｛｜｜｜㈣懒的掣ｆＩＩｌｌｔ
盾构隧道穿越历史文物的施工技术
杨晓强 温克兵
（西安市地下铁道有限责任公司，７１００１８，西安∥第一作者，高级工程师）
４）采用二次注浆紧跟。每环均进行二次补浆， 为了及时有效控制历史文物地基的沉降，为防止浆 液粘住盾尾，离盾尾１＂－－－４环应注单液浆，离盾尾４ 环以后应注双液浆。盾构过历史文物时每环的二次 注浆量大多较同步注浆量稍大，一般每环的补浆量 在４～９ ｍ３，视地质状况不同略有差异。为了在极 短的时间里能进行二次补浆，盾构通过历史文物前 均对盾尾注浆系统进行了改造，对盾尾后１～２０环， 二次补浆后能满足注入量达１５ ｍ３／ｈ以上。因而， 从工艺及施工设施上保证了对历史文物地基沉降的 有效控制。应正确选择二次注浆的管片点位，对浆 液配合比、注浆量、注浆压力、注浆速度等进行严格 控制，防止注浆引起历史文物的隆起或隧道管片的 变形。在施工中，应对地上地下进行跟踪监测，并根 据反馈数据及时调整盾构施工及二次注浆参数。 ５）坚持信息化施工。盾构通过历史文物前后 及过程中，应加大对文物及地面沉降的监测，通过施 工单位及第三方监测加大监测频率，每２＂－４ ｈ监测 一次；实行双检制，发现差异及时修正，以保证监测 数据的准确性，并将监测结果及时反馈给项目主管 和作业层，以便及时调整掘进参数。 ３．４管理与应急预案 １）盾构通过历史文物前，需全面检修盾构机及 后备配套设备，确保设备处于完好状态，杜绝因停机 检修造成的施工风险。 ２）做好突发事件的应急预案。提前通知电力 部门以防止突然停电造成地面及历史文物的沉降过 大。对历史文物及地面派专人２４ ｈ值班巡视，发现 异常及时启动相应级别的应急预案。 盾构机先后４次下穿护城河、城墙，２台盾构２次旁 穿钟楼。通过监测，护城河最大累计沉降为一３．２ ｍｍ，过城墙段地面最大累计沉降为一７．５０ ｍｍ，钟 楼基座最大沉降为一１．４ ｍｍ，地面最大累计沉降量 为一６．０９ ｍｍ。从监测数据可以看出，通过周密的 规划和精细的组织施工，能够满足对历史文物保护 的要求，做到历史文物保护和地铁建没的和谐共赢。
社，２００４．
功实施可为类似工程总结经验。（ｑ女Ｉｔｉ日期：２０１０—０８—２５）
参考文献
［１］王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［Ｍ３．合肥：安徽教育出版
・１９４・
的要求，在施工过程中．Ｈ隆起乩降范嗣为＋５～
一１ ５
Ｋ、＾’构操作司机、土建］：程师、机械工程师等共同 进行ｉｆ论分析。根据每一环的地质条件、文物现状、 地呵监测数据，盾捣机状况、掘进指令等韭Ｍ研，亢一 个适合聃｝勾掘进的参数配＾．以架体的押慧去操作
盾构尤为难要。 ３．３施工工艺控斜措施 Ｉ）建市盾构机｛：压平衡模式．严格控制盾构机
中图分类号Ｕ
Ｏｎ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｙａｎｇ
Ｃｒｏｓｓｉｎｇ
ｔｈｅ Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｓｉｔｅｓ
Ｘｉａｏｑｉａｎｇ・Ｗｅｎ
Ｋｅｂｉｎｇ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｉｓ
ｏｎｅ
古城墙的薄弱部分——城门楼与城门洞（见图１）；
ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．
ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｒｅｌ－
通过绕避，使地铁２号线隧道尽可能减少对历 史文物的影响，同时选择施工风险相对较低的盾构 法施工，使地铁建设在施工阶段对历史文物的影响 减少到最小。
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎ Ｘｉ’ａｎ ｓｕｂｗａｙ Ｘｉ’ａｎ
自北大街站引出后，沿北大街南行，以连续三个反向 曲线绕避钟楼，在钟楼北侧喇叭口直线上设钟楼站， 过钟楼后左右线恢复并行；左右线同样以连续三个 反向曲线绕过永宁门城楼后左右线恢复并行（见图
２）。
ＳＵｂｊｅｃｔｓ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ
５结语
对历史文物的成功保护是前期规划、设计与盾 构施工完美结合的结果。通过对西安地铁２号线盾 构施工成功穿越护城河、城墙和钟楼的施工方法进 行的探讨和分析可以看出，在前期规划和设计阶段 要对历史文物的保护制定妥善的设计方案，从源头 上减少施工对历史文物的影响是基础；盾构施工前 对历史文物采取隔离桩等预加固措施是成功穿越的 前提；使盾构机及后配套设备性能处于良好状态是 顺利施工的基本条件；在施工过程中，严密的盾构施 工组织管理、有责任心并相互协作的盾构作业团队、 正确有效的技术和安全交底、盾构掘进参数的正确 选择、专项施工控制措施、信息化施工和均衡掘进等 是顺利穿越历史文物的关键。