新塘经白云机场至广州北城际轨道交通(白云机场T2站至广州北站段)白云机场段地下区间方案研究

1、新塘经白云机场至广州北城际轨道交通(白云机场 T2 站至广州北站段)白云机场段地下区间方案研究徐磊【摘 要】新塘经白云机场至广州北城际轨道交通是珠三角城际铁路网络的重要组成部分,位于广州市东北部,途经花都区、白云区等.线路沿横十六路进入白云机场范围,沿机场大道北进场路引入机场 2 号航站楼,设机场 T2 站.结合机场段建构筑物分布和地质条件,进行明挖法、盾构法和矿山法等隧道工法方案的比选,经技术、经济等多方面分析论证后,选择了明挖法方案.【期刊名称】铁道勘察【年(卷),期】2017(043)002【总页数】8 页(P83-90)【关键词】珠三角城际轨道交通;白云机场段地下区间;工法方案【作 者

2、】徐磊【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055【正文语种】中 文【中图分类】U212.32;U455.4新塘经白云机场至广州北城际轨道交通与穗莞深城际南段在新塘衔接，是珠三角城际轨道交通、穗莞深城际客运主轴的重要组成部分1。广州白云国际机场是按照中枢理念设计建造的枢纽航空港，是目前我国规模最大、功能最完善、现代化程度最高的民航机场，是我国连接世界各地的重要口岸和国际航空枢纽。广州白云机场的主要客流构成为航空客流、迎送客流、机场员工，随着周边地市经济增速加快， 白云机场将处于快速增长阶段。随着接驳机场的城市轨道交通线路的建设，将进一步提升区域客流比重。城际轨道交通作为机场客流

3、重要的集散方式，具有很强的功能性，随着区域客流的增加以及珠三角城际网络的覆盖，城际铁路在广州白云机场陆侧客流集散中将发挥越来越重要的作用。白云机场综合交通枢纽的规划与建设， 对保证国家运输网络安全，带动珠三角区域及广州市的升级发展，具有极其重要的战略意义。本项目西起广州北站，东至白云国际机场，作为穗莞深城际北延线和广佛环线城际铁路的组成部分，对于提高广州市北部两大客运枢纽集散能力和功能地位，完善区域城际路网结构具有重要意义。本段线路自广清城际广州北站引出，并行广清城际至平步大道(新花都大道)后折向东，沿花都大道穿过花都区规划中轴线区域，先后设天贵路站、花山站后进入广州白云机场，沿机场大道北进场

4、路引入机场 2 号航站楼，设机场 T2 站，线路正线长度 20.131 km，地下段长 16.588 km2。线路所经区域位于广花盆地，主要地貌类型为冲积平原。区内地形平坦、开阔，交通道路网纵横交错，城镇间河流、池塘众多，零星分布有剥蚀残丘。不良地质为岩溶，岩溶的主要表现形式为溶洞，见洞率约 39%，溶洞规模一般0.318.1 m，一般为单层溶洞。岩溶发育的深度一般在地下 10 30 m。溶洞中一般填充黏性土、砂类土以及砾石土，部分无填充。地下水的基本类型有松散岩类孔隙水、覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水、基岩裂隙水3 种。水位埋深一般 1.56.0 m。松散岩类孔隙水主要分布于平原区第四纪松散砂砾

5、层中；覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水主要分布于灰岩区，呈条带状，走向多为北东向；基岩裂隙水零星分布于由砂岩、页岩组成的低山丘陵中。目前国内针对城市隧道的施工方法主要有明挖法、盾构法、矿山法。本线自广州北站引出，于花都大道南侧折向东，下穿京广铁路进入地下段。地下段全长 16.588km站段的地下区间的工法方案是本次研究的重点内容。明挖法主要有敞口明挖和盖挖(含顺作法、逆作法和半盖挖逆作法)3-4。明挖法隧道主体结构一般采用矩形框架结构，其支护结构可根据所处地理环境、地质条件、基坑深度确定，可采用放坡土钉、围护桩、地连墙等其它适宜的支护方式。针对珠三角城际轨道交通项目明挖深基坑工程，一般采用围护桩或地

6、下连续墙围护结构， 第一道支撑采用混凝土支撑，其余采用钢支撑或锚索体系。明挖法优点明挖法施工作业面多、施工快捷，适合多种地质条件，特别是对不良地层段落，可较好地解决不良地质引起的安全风险，受地质条件影响较小，施工风险可控；施工工艺简单、技术成熟、施工安全、工期短、施工质量易保证；防水方法简单、质量可靠，在地面交通和环境条件允许的地方均可以采用。明挖法缺点明挖法施工期间需进行降水、管线改移及交通疏解，对周边环境、建构筑物及道路交通影响大，工程综合造价较高。盾构法是一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周地层，防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行

7、土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片形成隧道结构的一种机械化施工方法3-4。盾构隧道对覆土要求较高，一般要求覆土厚度不小于 11.5 倍洞径，如覆土过浅不利于盾构施工过程对地面沉隆的控制，极易造成地表沉隆过大。(1)盾构法优点在盾构的掩护下进行开挖和衬砌作业，有足够的施工安全性；地下施工不影响地面交通，在河底下施工不影响河道通航；施工操作不受气候条件的影响；产生的振动、噪声等环境危害较小；对地面建筑物及地下管线的影响较小。(2)盾构法缺点盾构法对断面尺寸多变的区段适应能力差；新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。对上软下硬地层施工风险较大，易引

8、起拱部坍塌，地层变形及地表沉降难控制；岩溶发育地区，极易发生盾构偏离轴线、涌水、卡壳、机头下垂、地表沉降过大等风险事故。矿山法在城市地铁、市政地下管网及地下空间等地下结构的工程设计与施工中被广泛应用。矿山法隧道一般采用马蹄形断面、复合式衬砌结构。根据隧道所处地质水位情况，采用不同的开挖工法和辅助措施。矿山法开挖有全断面法、台阶法、中隔壁法、交叉中隔壁法、双侧壁导洞法等3-4。矿山法优点矿山法对地面建筑、道路和地下管网影响不大，拆迁占地少，施工围挡场地较小， 对周边城市环境影响较小。根据地质水文情况可采用不同的超前支护方式，对风险较高的地段可进行洞内、外辅助措施，确保隧道开挖安全。矿山法缺点矿山

9、法下穿富水砂层、遇水软化的全风化花岗片麻岩等不良地层时，若辅助措施加固不到位，洞内易出现失水过多、收敛过大、地表沉降难以控制及影响周边建筑物等险情；施工进度较慢，需根据隧道长度设置数量较多的竖井和斜井；城市暗挖隧道一般覆土埋深要求较大，在洞身位于硬岩层段落需采用爆破施工时，对城市地表周边建筑物存在震动影响。明挖法、盾构法、矿山法等施工方法在国内城市轨道交通建设中都得到了成功的应用(见表 1)。本线以地下区间方式经白云机场范围，线路走向见图 1。本段线路先后经过西跑道灯光带、广州白云国际物流公司、广州白云国际机场物流分公司、机场物流综合楼、机场北进场路及北滑行道。结合地质条件及沿线建构筑物控制因

10、素，分别研究明挖法、全段盾构法、局部盾构法和矿山法四种方案。(1)明挖法方案该方案自比较起点 DK47+500 引出，线间距为 6.9 m，由西向东延伸至机场大道北进场路后折向南，引入在建机场 T2 站前线间距过渡至 18.6 m，比较终点为DK51+260.114。受白云机场规划物流综合楼控制，DK49+350DK49+570 段线路埋深约为 19.5 m。除西跑道灯光带及北滑行道段落采用矿山法暗挖方案外， 其余段落均采用明挖法方案。比较段落内线路全长 3.839 km，明挖段长 3.324km0.515 km232。明挖方案主要控制点为物流综合楼及广州白云国际物流公司物流区、广州白云国际

11、机场物流分公司物流区。施工期间，为减少对物流区的影响，实现各物流区之间的 物理隔离及交通连接，考虑施工组织及道路交通疏解如下。第一步：施工港九路东侧明挖区间(见图 4)。第二步：临时改移施工港九路，围蔽物流区范围，港九路跨越城际基坑范围修建临时便桥，物流区范围道路导改衔接，土方、人员及施工机由桥下进出，确保物流区范围物理隔离及相互勾通(见图 5)。第三步：临时改移物流区西侧道路，围蔽物流区以西至跑道灯光带范围及物流区西侧道路临时导改并修建便桥，物流区以西范围道路导改衔接，土方、人员及施工机械由桥下进出，确保物流区及其东侧范围物理隔离及相互勾通(见图 6)。全段盾构法方案该方案自 DK47+50

12、0 引出后线间距由 6.9 m 过渡至 18.6 m，先后经横十六路及机场大道北进场路至比较终点。采用盾构法施工方案(DK48+000 DK51+260.114)穿过物流区、规划物流综合楼、机场大道北进场路及北滑行道， 盾构段落埋深约 1828 m。比较段落内线路长 3.839 km，明挖段长 0.5 km，盾构段长 3.339 km，平纵断面示意见图 7、图 8。各段落工法见表 3。局部盾构法方案该方案自比较起点 DK47+500 引出，到达机场大道北进场路之前，线间距由 6.9 m 过渡至 18.6 m，线位穿过机场大道北进场路之后，线间距由 18.6 m 过渡至6.9 m，引入机场 T2 站之前再过渡至 18.6 m。物流区采用盾构法施工，机场大道北进场路绿化带采用明挖法施工，滑行道段落采用矿山法暗挖施工。比较段落内线路长 3.839 km，明挖段长 1.749 km，盾构段长 1.790 km，矿山法暗挖段长 0.3 km。平纵断面示意见图 9、图 10，各段落工法见表 4。矿山法施工方案DK47+5006.9 m 18.6 mDK51+260.1142936.5 m。3.