探秘如何破解大兴机场线10.8公里“最难区间”

(新中国70年)探秘如何破解大兴机场线10.8公里“最难区间”

时间

大兴机场线实质性开工是2017年3月，距今开通试运营仅30个月，这要求用最短时间、最精准地完成设计与施工。大兴机场线“草桥站—大兴新城站”区间设计任务，囊括了全线七成的下挖工程。抛去前期总体设计、初步设计，真正留给施工设计的时间只有两年。

因大兴机场线车辆首次采用基于城际平台的市域车型，最高设计时速达到160公里，是中国设计时速最快的地铁线。因为车速过快，造成了大风压，需要给车辆预留更大的行车空间，以满足限界要求。

“项目设计团队六七个人，我们用最短的时间去收集长三角、珠三角地区十多个城市的地铁设计资料。”项目设计负责人李长安说，广州、东莞、厦门、南京等南方城市地铁区间普遍采用大盾构，设计团队经过反复论证，最终启用了北京地区最大的特殊区间盾构尺寸——内径达到7.9米，外径高达8.8米，远大于北京地区平均6米的地铁隧道空间。

方案敲定，实际掘进的工期更为紧张，设计团队最终选定，增加盾构始发井，增加多个工作面；同时，设计还采用了站井分离方案，减少车站和区间相互干扰等问题，最终保证了平均每月掘进约550米、最大每月掘进约1000米的高效掘进。

“从2017年3月开工，到2019年3月收尾，我们在非常规的2年里，最高效地守住每个施工设计节点。”李长安说。

穿越

北京大兴国际机场线呈南北走向，其间要穿越多个特、一、二级风险源——运营中的地铁区间、高速环线、既有铁路线，城内河道、通讯铁塔、高压线走廊、污水处理站、电力隧道以及南水北调南干渠，它们都处在“草桥—大兴新城站”区间上。其中，南水北调南干渠的底板埋深约16米，按环境设施重要性等级划分为“极重要”，设计团队为其设计下穿隧道埋深达到35米，这也是“国门地铁线”最深的下穿区间节点。

“新机场线超过七成的下挖工程都集中在这里，区间隧道大范围穿越卵石土层。”李长安表示，局部卵石地层属于力学不稳定地层，对盾构机刀盘的损坏最为严重，也就影响了盾构机的连续掘进。

项目设计团队在最短的时间内，穷尽了所有的设计思路——从明挖法到暗挖法，再到明挖+暗挖组合，最后设计出了管幕棚改支护方案。“在下穿众多风险源的情况下，还要保障大面积机械暗挖施工，真是一道超难的必答题。”李长安说，团队反复论证了控制地表沉降及管线变形等问题，最终创造性采用了直径480毫米、壁厚22毫米，间距550毫米的北京地区最大强度的支护方案，大大缩减了工期，为打通最难穿越节点省下了近1年工期。

同时，为了保证盾构机在不良地层的连续作业，设计人员按照每隔约1公里设置一组盾构检修井的原则，整个“草桥—大兴新城”区间左右线共设置了12座检修井、4座波纹钢板装配井，高密度的设计在中国地铁施工史上尚属首次，适时保证了盾构机连续作业。

协调

针对接踵而来的施工掘进问题，不可避免需要与各个产权单位打交道、沟通协调。

面对北京地区征拆成本，项目团队顶住了压力。为节约成本、提高可行性，团队给沿线每一个节点都编制了专项设计文件。

“功夫不负有心人，每处风险源专项设计文件，最终都通过了专家评审，也赢得了各家产权单位认可。”李长安回忆说。(完)