盾构隧道下穿机场区域控制标准研究

盾构隧道下穿机场区域控制标准研究

豆海涛

中铁第四勘察设计院集团有限公司  湖北省武汉市  430063

摘 要: 结合相关规范和国内外案例，确定盾构隧道下穿机场区域相关控制标准。既有跑道及滑行道施工期间沉降采用10mm控制标准，道面倾斜≤0.1%；机场停机坪施工期间沉降≤10mm，板块差异沉降≤5，停机坪道面平曲度≤1‰控制；航站楼施工期间邻桩沉降差采用≤0.002L。该控制标准较好得保证了盾构下穿过程中机场跑道等设施的安全。

关键词: 盾构隧道; 下穿机场; 沉降控制标准

1  前言

近年来，随着我国轨道交通工程的迅猛发展，下穿机场等工程案例逐年增多。机场飞行区范围具有地面载重大、变形控制要求高等特点，地铁隧道穿越机场停机坪及滑行道技术难度大、控制标准严、复杂程度较常规穿越工程高。由于机场的特殊性，当外部工程下穿已运营的机场时，难以实现停航施工，这对工程施工提出了挑战。故机场区域相关变形等控制标准的选取对工程安全至关重要。

2  工程概况

盾构隧道下穿航站楼落客平台、航站楼、停机坪及机场机场第一跑道及滑行道。盾构隧道衬砌外径6200mm，内径5500mm，衬砌环宽度1500mm，厚度350mm。采用通用楔形衬砌环，错缝拼装，每环管片由3块标准管片、2块邻接管片，1块封顶管片组成，均采用C50钢筋混凝土制作，抗渗等级P12。

3  机场停机坪变形控制标准

根据《民用机场飞行区技术标准》（MH5001-2013）要求；机坪主要功能为满足各类飞机的停放要求，机坪的坡度应能防止其表面积水，并尽可能平坦。机坪中机位区的坡度应不大于1%，宜为0.4%~0.8%，参照北京市轨道交通首都机场线下穿首都机场停机坪工程沉降控制指标如下表所示。

表1 停机坪变形允许值

根据对北京市轨道交通首都机场线下穿首都机场停机坪工程实例的调研，综合考虑国际民航公约的有关要求，提出本工程盾构隧道下穿新郑机场停机机坪的沉降控制标准如下：

施工期间沉降≤10mm，板块差异沉降≤5，停机坪道面平曲度≤1‰控制。

4  机场飞行区跑道变形控制标准

根据《民用机场飞行区技术标准》（MH5001-2013）和《民用机场运行安全管理规定》（CCAR-140）（中国民用航空总局令 第191号）相关规定，下穿机场时须满足下列条件：

①机场跑道发生地表沉降后，跑道相邻两个坡度变化不大于1.5%，且两个相邻的曲线变坡点间的距离不小于δ*30000（≥45）米；

②机场滑行道发生地表沉降后，滑行道相邻两个坡度变化不大于1.5%，变坡曲线的变率每30米不大于10mm，最小的曲率半径不小于3000m；

③机场跑道（滑行道）发生地表沉降后，跑道（滑行道）的最小横坡为1%，最大横坡为1.5%；

④水泥混凝土道面必须完整、平坦，3米范围内的高差不得大于10mm；沥青混凝土道面必须完整、平坦，3米范围内的高差不得大于15mm。

《国际民用航空公约附件十四》附录A中指出：飞机的运行和道面基础的不均匀沉陷，终将导致表面不平坦的增加。上述容差中的少量偏差将不致严重地妨碍飞机的运行。因此鉴于运营安全考虑，民航公约针对机场运营期间的道面变形和平整度有着极高的要求，具体见下表：

表2 道面变形允许值

针对上海轨道交通10号线盾构穿越虹桥机场既有跑道工程，虹桥机场方提出了如下的变形控制指标：

①道面高程：施工区域与周边产生的沉降差异不大于10mm（工后不大于50mm）；

②差异沉降：不大于1‰（工后同）。

具体详见下表：

表3 变形控制指标

综上，结合民航相关规定及国内类似工程案例，下穿既有跑道区域，施工期间沉降采用10mm控制标准，道面倾斜≤0.1%,工后道面沉降采用道面倾斜≤0.1％控制。

5  航站楼变形控制标准

参考《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）：

①建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值：

②地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜；

③由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜值控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。建筑物的地基变形允许值应按下表控制。

表4 建筑物的地基变形允许值

注：1、本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值；

2、L为相邻桩基的中心距离（mm）；Hg为自室外地面起算的建筑物高度（m）；

3、倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。

结合郑州新郑国际机场周边地质情况，航站楼区域沉降推荐采用0.002L的控制标准。

6  结论

机场飞行区地下穿越工程是一项非常复杂的工程，不确定因素多、风险系数高，设计、施工技术要求高。本文通过大量调研分析，得出盾构隧道下穿机场区域控制标准。

既有跑道及滑行道施工期间沉降采用10mm控制标准，道面倾斜≤0.1%；机场停机坪施工期间沉降≤10mm，板块差异沉降≤5，停机坪道面平曲度≤1‰控制；航站楼施工期间邻桩沉降差采用≤0.002L。该控制标准较好得保证了盾构下穿过程中机场跑道等设施的安全。

[参考文献]

[1]逯兴邦，王元东，乔亚飞，等．不停航条件下机场飞行区地下穿越施工工法研究［J］．现代隧道技术，2018，55(S2):375-385．

[2]阮松．地铁隧道下穿不停航机场方案研究［J］．铁道勘察，2020，(5):62-67．