西安市盾构机在古建筑下平稳地穿越钻井泵

西安市：盾构机在古建筑下平稳地穿越

1994年，西安首次正式提出兴建4条总长度73.17公里的城市轨道交通线路，并成为我国内地第12个地铁获批城市。西安作为一个文化古城，古建筑为重点保护对象，所以在地铁隧道开挖时须倍加小心。

2006年9月开工建设的地铁二号线纵贯西安南北中轴线，全长26.3公里。于2011年9月16日投入试运营的北客站至会展中心段为二号线一期工程，长20.5公里，沿途设置17个车站。该一期工程13合同标段经过西安两大全国重点文物保护单位——钟楼和明城墙。

钟楼基座外部用青砖白灰砌筑而成，上部为木质结构主体。明城墙是迄今世界上规模最大、保存最完整的中国古代城垣建筑，外部为散体材料砌筑，内部为夯填土层。钟楼与明城墙的建筑材料与建筑结构对变形十分敏感。

而地铁施工期间，因为开挖可能导致地面产生沉降变形，变形量超过文物的变形允许值时就会造成文物破坏。同时，地铁列车在运营过程会产生一定的震动，如果传到地表的震动超过建筑物的允许值，也会引起古建筑的破坏。

如何减小施工及后期运营中对钟楼及城墙的影响，成为地铁二号线工程设计重点解决的问题。为此，铁道部第一勘察设计院二号线一期工程项目总设计师李谈在制定设计方案时，考虑采取了线路绕避、盾构施工、加固钟楼及城墙、轨道减震、随时监控等几大措施。

据了解，地铁二号线南门至北大街是转弯最多、走向最“曲折”的一段地铁线，除了地质情况复杂以外，盾构机还要下穿护城河、永宁门城墙、门洞、南大街地下人防等重要建筑物，然后沿南大街主辅路到达钟楼，并旁穿钟楼后进入钟楼车站，盾构机在隧道掘进中不仅要上坡、下坡，还要进行几段曲线施工。这些技术难题在全国所有建成和在建地铁中都很少遇到过。

承担这段施工难点最多区段的北京住总集团市政公司西安地铁项目部经理吴亮告诉记者，工程范围包括：北大街站-钟楼站盾构区间，钟楼站-南门站盾构区间，右线全长1236.7m，左线全长1239.5m。为了拿下这个关乎整个线路的节点控制性工程，又要确保古建筑万无一失，除了在地面上对古城墙和钟楼实施加固措施外，在盾构掘进通过该地段时采取了一系列的措施，具体包括：

（1）严格控制土压力。根据钟楼段底层隧道埋深及地下水位情况，将土压控制在0.12~0.15MPa之间；

（2）严格控制掘进速度。将掘进速度控制在30~40mm/min，并保持平稳、均衡地推进；

（3）加强同步注浆，对注浆量和注浆压力进行双控制，即注浆量达到3m3以上，注浆压力控制在0.15MPa；

（4）二（多）次补浆。盾构机旁穿钟楼期间，连续进行二（多）次补浆，其补浆位置为拖后8~10环位置，补浆压力0.2~0.3MPa，且浆液为双浆液；

（5）控制盾构机和管片的姿态。在掘进过程中，操作手需注意控制盾构姿态，确保盾尾间隙及盾构机的俯仰角，防止因盾尾间隙过大或过小造成盾尾漏浆或管片错台过大等。

另外，在盾构穿越期间加强监测，必要时进行实时监测，设定钟楼基础沉降的预警值、报警值和警戒值，确保沉降不超过-5mm，倾斜梯度不超过0.05%。

盾构机在穿越古城墙和钟楼后，经三家专业机构检测，实现了护城河最大沉降-1.5mm，永宁门城墙最大沉降-2.5mm，钟楼最大沉降-1.4mm的优异成绩，所有沉降量指标均控制在国家文物局和文物保护司允许范围内，各项检测数据表明城墙和钟楼非常安全，创造了国内地铁建设史上的奇迹，也为西安其他地铁线路建设积累了宝贵经验。

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