北京地铁盾构同步注浆及其材料的研究[五篇]

第一篇：北京地铁盾构同步注浆及其材料的研究

北京地铁盾构同步注浆及其材料的研究

时间:2010-12-06 11:33来源:未知 作者:朱建春 李乐 点击:

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[摘要]北京地铁五号线盾构试验段工程采用了城建集团自行研制的惰性浆液（已申请专利），其注浆效果非常理想，在施工中有效的控制了地表沉降。[关键词]盾构北京地铁五号线同步

[摘要]北京地铁五号线盾构试验段工程采用了城建集团自行研制的惰性浆液（已申请专利），其注浆效果非常理想，在施工中有效的控制了地表沉降。[关键词]盾构北京地铁五号线同步注浆惰性浆液

1概况

北京地铁五号线试验段工程，采用了土压平衡式盾构机进行施工。盾构机配备了盾尾同步单液注浆系统，可在盾构掘进的同时进行壁后注浆。在盾构掘进施工中，当管片刚脱离盾尾时即可对管片外侧的建筑空隙进行填充，从而起到控制地表沉降和稳定成型隧道的作用。在施工中我们使用的浆液是自行研制的惰性浆液，此浆液通过施工中达到了很好的效果，有效地控制了地表沉降。

2盾构法施工壁后注浆技术 2.1同步注浆原理

北京地铁五号线盾构试验段工程的施工采取了同步注浆方式。其工作原理是：在盾构机推进过程中，保持一定压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向壁后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。这种方法是在环形空隙形成的同时用浆液将其填充的注浆方式。如图2-1所示。

图2-1同步注浆原理图

2.2注浆材料和配比的选择

2.2.1注浆材料应具备的基本性能

根据北京地区的地质条件、工程特点以及现有盾构机的型式，浆液应具备以下性能：

1）具有良好的长期稳定性及流动性，并能保证适当的初凝时间，以适应盾构施工以及远距离输送的要求。2）具有良好的充填性能。

3）在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强度。4）浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象。5）浆液固结后体积收缩小，泌水率小。

6）原料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足施工自动化技术要求。7）浆液无公害，价格便宜。

2.2.2.注浆材料

为了保证壁后注浆的填充效果，施工中结合现场条件和盾构机自身注浆系统的配置，选取了两种单液浆组成以便进行对比优选：

1）以水泥、粉煤灰为主剂的常规单液浆a 成分：水泥、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水；

2）以生石灰、粉煤灰为主剂的惰性浆液b 成分：生石灰、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水。

浆液组成a以水泥作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，浆液组成b以粉煤灰作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料。其中浆液组成b中使用的粉煤灰可以改善浆液的和易性（流动性），生石灰能增加浆液的粘度，并有一定的固结作用，膨润土用以减缓浆液的材料分离，降低泌水率，还具有一定的防渗作用。砂在两种浆液中都作为填充料。

2.2.3.浆液配比及性能测试

在确定浆液配比时，先根据相关资料，确定了两种浆液的各种材料的基本用量，然后结合浆液站调试，每种配比生产一定方量，并对浆液性能进行相关的性能测试，从而对配比单进行筛选，保留能够生产出合格浆液的配比，以便今后用于施工。按测试配比拌制出的浆液送到试验室进行了主要性能指标的测试。根据配比单和浆液配合比试验报告中的测试数据，绘制出浆液流动度、稠度和分层度随时间变化的对比曲线。

由图2-2中可知，水泥浆液（配比1、2、3）的流动性略优于惰性浆液（配比4、5、6、7、8）。但两类浆液随时间的变化趋势略有不同，水泥浆液的流动性随时间推移下降幅度较大，而惰性浆液的流动性保持平稳。

图2-2流动度—时间曲线图

同样由图2-

3、图2-4可以看出，浆液的稠度和分层度也具有类似的规律。

图2-3分层度—时间曲线图

图2-4稠度—时间曲线图

根据测试结果还可得知，与水泥浆液相比，以生石灰、粉煤灰为主剂的浆液的凝结时间较长，在10～12小时左右。考虑到盾构掘进过程中一些不可避免的停机（如管片拼装、连接电缆、风管安装、机器维护保养、盾构机临时停机、电路故障等），若浆液的初凝时间较短，则增加了停机期间发生堵管的可能性，增加额外的清洗工作，并影响盾构的继续掘进。因此，浆液合理的初凝时间应与盾构掘进施工一个工班的时间接近，这样可以在每班结束时再安排浆液输送管路的清理工作，既不影响盾构连续施工，又保证能及时清理管路，避免堵管现象的发生，选用惰性浆液更为可靠。

惰性浆液在主要成分加量不变的情况下，只需调节添加剂的加量就能有效地控制、调节浆液的性能。在施工过程中，可以比较方便地对浆液的性能进行调整，以适应不同地层、不同掘进进度对浆液性能的要求，见图2-

5、图2-

6、图2-7。

图2-5石灰配比强度—时间曲线图

图2-6水泥配比强度—时间曲线图

图2-7稠度、流动度—外加剂加量曲线图

通过上面的分析比较，试验段施工最终选定采用以生石灰、粉煤灰为主料的惰性单液浆作为盾构施工壁后注浆的材料。

2.3注浆工艺参数的确定 2.3.1注浆量的计算

壁后注浆量Q，通常可按下式估算：Q=Vα

式中，V为理论空隙量，α为注入率。

北京地铁五号线试验段采用的土压平衡盾构机刀盘直径6.20m，而预制钢筋混凝土管片外径为6.0m，则理论上每掘进一环，盾构掘削土体形成的空间与管片外壁之间的空隙的理论体积为：V=0.25×π×（6.22-62）×1.2=2.298m3。

注入率α的主要影响因素包括注入压力决定的压密系数α

1、土质系数α

2、施工损耗系数α3和超挖系数α4。

则α=1+α1+α2+α3+α4 每环实际注浆量可根据地层和施工损耗等情况选取相应的注入率。

2.3.2注浆压力的确定

北京地铁五号线土压平衡盾构机在盾尾处设有四个浆液注入点，盾尾同步注浆的压力因浆液注入点位置的不同而不同。盾尾四个注浆点的位置和相互关系如图2-8所示（图中尺寸仅为示意）。

经计算得出盾构拱顶水土压力，管道中的压力损失在盾构机厂内组装时已测定，则A1、A4点处注浆压力理论计算值为

拱顶水土压力+管道中的压力损失

最大注入压力为（拱顶水土压力+管道中的压力损失）×1.25

最小注入压力为

（拱顶水土压力+管道中的压力损失）×0.75 A2和A3点处注浆压力理论计算值为

拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数×γ’×H+γ水×H

则最大注入压力为：

（拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数×γ’×H+γ水×H)×1.25

最小注入压力为：

（拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数×γ’×H+γ水×H）×0.75

实际操作过程中，可根据以上理论计算所得结果分别设定A1、A2、A3、A4点的注浆压力。

2.3.3注浆量和注浆压力的控制

壁后注浆的注入量受浆液向土体中的渗透、泄露损失（浆液流到注入区域之外）、小曲率半径施工、超挖、壁后注浆所用浆液的种类等多种因素的影响。虽然这些因素的影响程度目前尚在探索，但控制注入量多少的基本原则是不变的，就是要保证有足够的浆液能很好的填充管片与地层之间的空隙。

一般每环浆液注入量为3～4m3，施工中如果发现注入量持续增多时，必须检查超挖、漏失等因素。而注入量低于预定注入量时，可以考虑是注入浆液的配比、注入时期、盾构推进速度过快或出现故障所致，必须认真检查采取相应的措施，一般可采取加大注浆压力或在盾构掘进后进行补浆。

注入压力要考虑不同地层的多种情况，注入压力一般是2～4bar，由于考虑在砂质或砂卵石地层中浆液的扩散，所以注入压力要比在粘土中的注入压力小一些。

北京地铁五号线试验段的地层条件复杂多变，隧道开挖面土体可分为粘土层、砂性土层、砂卵石层三种。在粘土层盾构施工过程中，浆液实际注入量2.7～3.0m3左右，约为理论计算量的104～117%，与我们预计的基本相符。而在砂、砾石层区段进行的注浆，由于浆液的渗入深度较大，在4～10cm左右，浆液固结体厚度一般在20cm以上，浆液用量相应有所增加，在3.7～4.5m3左右，为理论计算量的161～195%，略超出预计值。在壁后注浆施工中，为控制注浆效果和质量，应对注入压力和注入量这两个参数进行严格控制，我们采取的是以设定注入压力为主，兼顾注入量的方法。3盾构壁后注浆在生产实践中的应用 3.1注浆设备简介 3.1.1浆液站简介

为配合北京地铁五号线盾构试验段土压平衡盾构机掘进施工，我公司从国外引进了浆液搅拌及泵送系统（图3-1）。该系统由搅拌和泵送两大部分组成，其中搅拌系统、泵送系统由德国引进，储料罐等钢结构件由国内配套加工制作。搅拌系统的连续生产能力可达到10m3/h，泵送系统的最长水平泵送距离可达到1km，可以满足盾构施工对浆液生产和输送的要求。

搅拌系统由砂料储料、计量及上料装置，3种各自独立的干粉料的储料、计量及上料装置，水和一种液体添加剂的储料、计量及上料装置，还有搅拌机和控制室等组成。该系统的最大优点是采用了连续式计量装置，可以实现连续生产；控制系统采用了可靠性较高的PLC控制系统，可以实现自动、手动两种功能，并具有自动采集、存储、打印数据的功能。此外，在两种采用散装罐车加料的储料罐上安装了除尘装置，具有较好的环保性能。

泵送系统由动力包、搅拌罐和柱塞泵等组成，该系统采用的是液压驱动，具有体积小、可靠性高的优点。泵送系统可以单独控制，也可以在搅拌站控制室进行联动控制。

3.1.2盾尾注浆系统简介

盾尾同步注浆系统，包括储浆罐、注浆泵和控制面板三部分。储浆罐容积为5m3，可容纳盾构掘进1环注浆所需的浆液。浆罐带有搅拌轴和叶片，注浆过程中可以对浆液不停的搅拌，保证浆液的流动性，减少材料分离现象。配套设置的2台注浆泵，可以同时对4个加注口实施同步注浆。该套系统具有自动、手动两种功能，可以根据要求在盾构机控制室内对盾尾注浆的最大和最小压力进行设定，从而实现对注浆量的控制。由于在系统的相应部位安装了传感器和压力表，在控制面板上可显示盾尾的注浆压力、泵的工作压力及注浆泵的冲程数等参数，以方便对注浆泵的操作、控制。

3.2地铁五号线盾构试验段壁后注浆工艺

3.2.1前60m始发阶段掘进

由于现场条件的限制，此阶段盾构后配套台车位于地表，浆液由浆液站拌制好后直接通过地表管路泵入到后配套台车的注浆罐中，再经泵送至盾尾浆液注入点注入地层。盾尾注浆压力设定为3～3.5bar，采用盾尾上方A1，A4两点注入。

在此段盾构施工过程中，盾构掘进出土时进行同步注浆，以控制注浆压力为主兼顾注浆量（图3-2）。由于当时施工条件所限，盾构每掘进一次时只能出土一斗。土斗装满后需返回竖井口，将土斗吊出倒空再放回平板车上，开至螺旋输送机口下继续掘进下一斗土。在等待土斗的这段时间内，如果注浆压力在掘进结束时未达到要求，那么应持续注浆，直到注浆压力达到要求为止。在拼装管片时，停止注浆，以免拼装时千斤顶部分松开时注浆会造成管片移位、变形。每天在掘进当天最后一斗土时，将注浆罐中残余的砂浆放掉，由浆液站重新拌制一定方量的膨润土液打入注浆罐，在掘进最后一斗土的过程中用注浆泵泵送，这样从地表台车到盾尾的胶管内以及盾尾注浆管路内即充满了膨润土液，原管路内存留的砂浆被膨润土液挤入地层。停机后，清洗注浆罐、注浆泵，盾尾则在停机6～7小时后再用高压清洗设备清洗。通过采用这种方式注浆，避免了停机造成注浆管路和盾尾堵塞，也减少了清洗管路的工作量，保证施工能够连续进行。在此段施工过程中，一方面由于浆液泵送距离较短，另一方面采取的注浆工艺比较合理，在施工过程中基本未出现堵管现象。

3.2.2掘进60m至150m正常段施工

盾构掘进60m后，盾构后配套台车全部下入隧道，注浆泵与盾尾之间的注浆胶管缩短，但浆液站至注浆罐的浆液输送管路随盾构的推进不断延长，浆液输送阻力日渐增大，同时浆液在输送管路中停留的时间较长，浆液中砂沉积较多，堵管现象逐渐出现，经常出现在管路中的变径处。此时采取的注浆工艺和前60m相同，只是由于盾构推进进度较快，为保证施工进度，常常等不及拌制膨润土液，造成管路清洗工作量加大。100m至150m左右，浆液罐车暂时未加工完毕，仍采用管路将浆液从浆液站泵送至隧道内盾构后配套台车上的注浆罐中的方式。由于管路较长，浆液较稠，泵送阻力很大。同时由于要降低成本，将浆液配制材料中的钠土改为了钙土，在不加外加剂的条件下，拌制的浆液流动性不好，浆液易发生固液分离现象，砂沉淀较快，造成管路极易堵塞，稍不及时清理就会造成清洗极度困难，有时甚至停机10多个小时来清洗管路。此时一方面尝试添加适当的添加剂来改善钙土的性能，保证拌制出的浆液的流动性和减少浆液的材料分离，利于泵送；另一方面采取特殊的泵送方式来减少堵管。具体方法参见图3-3。

每环开始推进前，先拌制足够一环使用的砂浆打入注浆罐。当开始掘进后，随着砂浆的消耗不断向注浆罐内补充砂浆，即让浆液站基本不间断泵送浆液，保持浆液在管路中处于流动状态。这样在一环掘进结束时，注浆罐内仍还有够一环使用的砂浆。从拼装本环管片到下一环掘进结束这一段时间，浆液站不需再泵送浆液，可以用清洗球和清水进行清洗管路的工作，及时疏通浆液泵送管路，减少堵管的可能。这种方法取得了较好的使用效果，即使泵送较稠的浆液，堵管的次数也大大减少，保证了施工的连续性。

图3-3 盾构掘进60m～150m同步注浆示意图

3.2.3掘进150m以后的施工

盾构掘进150m以后，浆液罐车加工完毕运至现场投入使用，基本解决了堵管问题，施工进度得到保障。此时盾构机逐渐进入砂层，我们对浆液配比进行了一定的调整，以保证注入的砂浆既能充分充填管片与地层之间的空隙，又不至于流失太大。这一段时间内有时会在注浆泵与注浆胶管之间的变径处出现轻微堵塞。由于此段为24小时不间断施工，停机时间很少，基本不再采用最后注入膨润土的方式，只是进行正常的清洗，盾尾在周末停机后再用高压清洗机清洗，参见图3-4。

图3-4盾构掘进150m后同步注浆示意图

3.3注浆质量控制 3.3.1浆液搅拌

制浆时的注意事项：

1）对于制浆材料要把好质量关，选用供货质量稳定的供货商。拌制浆液时，不能投入固结的生石灰和膨润土，砂料应是粒径2～4mm的细砂，含泥量不能超过标准，不得混有杂物和大粒径石子； 2）浆液搅拌要充分，拌和要连续，不能间断； 3）定期检查计量系统，保证按配比生产浆液；

4）根据拌制的第一罐浆液的性能指标，合理调整各骨料和水的加量，保证浆液的性能最终满足要求；

5）按规定对设备进行日常维护保养，使设备经常处于良好的工作状态。冬季施工，要对浆液搅拌站的关键部位做好保温工作。

6）缩短供货周期，尽量缩短原料在施工现场的存放时间，减少材料的板结现象。如用含水量较大的细砂，应相应地调节水的加量。3.3.2浆液运输及注入

浆液运输及注入过程中的注意事项

1）若浆液运输距离较长，直接泵送至盾构机浆液罐内容易发生堵管现象，应采用浆液罐车运输，缩短泵送距离，减少堵管现象的发生；

2）在浆液站向罐车内泵送浆液的过程中，应保证罐车在连续搅拌，防止浆液离析；浆液运送到后配台车后，应及时泵入到储浆罐中，由储浆罐继续进行搅拌；

3）罐车泵送完浆液后，及时进行清洗；

4）检查从注入孔到泵的输浆管接头的好坏； 5）注意观察注入压力、注入量； 6）定期清理注浆管及注浆孔。4注浆效果的检测

壁后注浆的效果好坏，关键在于浆液在管片与地层间的间隙是否完全充满及浆液填充后地层沉降是否得到有效控制。施工中可以有选择地在部分管片上打检测孔，对注浆效果进行探查、检测，见图5-1。

北京地铁五号线盾构试验段工程施工中在盾构机经过北新桥车站时中采用了“先盾构掘进过站、后基坑开挖并拆除既有成型隧道”的盾构过站方式，其施工方式在国内上属首次。它的应用为后续盾构施工提供了新的思路，同时也为检验我们壁后注浆技术措施及材料的的应用效果提供了难得的机会。

在既有隧道的管片拆除施工中，从开挖出的170.8m长的隧道外部进可以看到壁后注浆凝固后形成了一圈质地非常均匀的壳体，壳体的平均厚度达到150mm以上。

在拆除范围内，拱顶部分通过的地层有粘土层和砂土层，下部为砂土层及卵砾石层。通过观察可以看出，沿隧道纵向粘土层外部浆液充填较厚，砂土层外部浆液充填稍薄，但差别很小。在同一环面上纵向浆液填充厚度几乎无差异。从拆除管片时隧道断面可以看出，隧道上部浆液充填最厚，平均可达250mm，最厚处可达300mm；其下部浆液充填较薄，平均厚度约为100mm，最厚可达140mm。这种现象主要是由于注浆孔布置的位置及盾构施工中的开挖特点所产生的。从砂浆断面可以看出浆液凝固后呈青灰色，颗粒非常细腻、均匀，同时其

壳体没有任何接缝或接茬的痕迹。说明其注浆效果是连续、密实的，见图5-2。

对现场壁后注浆凝固后的砂浆，进行取样并制成试块。共分段选确并制作了80个150×150mm的试块，委托试验室对其进行抗压检验。通过实验报告中最大抗压强度值13.5Mpa，最小抗压强度值4.3Mpa，平均抗压强度值可达6.75Mpa，且各试块抗压强度差别不大。管片四周浆液充填良好，有的部位浆液厚度可达320mm。建成的隧道基本无渗漏，管片基本无错台。根据地表沉降观测报告，沿线地表沉降都控制在-17.5mm之内。

通过上图可以看出选用的注浆材料、配比和采用的注浆工艺是合理的，注浆效果良好。

5总结

我们结合北京地铁盾构试验段工程的实际情况，通过试验对比最终研制出了采用生石灰和粉煤灰作为主料的惰性浆液（发明专利申请号：02158588.1）作为盾构隧道壁后注浆的浆液。生产实践证明，在北京盾构隧道壁后注浆中采用我们研制的浆液是完全可行的。

总体而言，北京地铁五号线试验段采用的壁后注浆浆液不仅减少了堵管的发生，提高了工效，降低了成本，具有良好的经济效益；而且由于壁后注浆工艺和参数控制良好，壁后注浆起到了良好的填充空隙、控制沉降和防水的作用，保证了施工的安全顺利进行。其注浆的效果证明了这种惰性浆液的性价比明显优于其他浆液材料。其凝固效果相当理想，非常适合土压平衡盾构施工。可以说在北京盾构施工中进行的同步注浆取得了成功，在类似北京地质条件下，其应用是值得大力推广的。

第二篇：北京地铁4号线14标段盾构隧道防水工程质量控制

北京地铁4号线14标段盾构隧道防水工程质量控制

【摘 要】介绍了北京地铁4号线14标段盾构隧道防水构造、材料选用及施工情况,论述了全面构筑盾构隧道防水体系的各项质量控制措施,阐明施工中严把材料质量关,确保衬砌管片自防水和接缝防水可靠,重视对薄弱部位处理,加强壁后注浆等措施是决定防水效果成败的关键.【关键词】盾构隧道;防水质量控制;密封垫;嵌缝;壁后注浆

目前建造城市地铁隧道越来越多地采用盾构法施工.如果没有可靠的防渗漏措施,地下水就会侵入隧道,影响其内部结构与附属管线,甚至危害到地铁的运营和降低隧道使用寿命.根据GB50446—2008《盾构法隧道施工与验收规范》的规定,盾构隧道防水应以管片自防水为基础,接缝防水为重点,并应对特殊部位进行防水处理,形成完整的防水体系.文献[1]针对钢筋混凝土管片常见的裂纹、蜂窝、麻面、气泡、外观色差等外观质量问题,分析了混凝土管片外观缺陷形成的原因并结合现场施工经验,提出了控制管片外观质量的技术措施.文献[2]对管片所用的EPDM弹性止水条和遇水膨胀止水条两种材料的各项性能指标进行了对比分析,阐述了EPDM弹性止水条的综合性能和施工技术要点.文献[3]介绍了管片嵌缝材料的选择和嵌缝施工作业程序,分析了嵌缝施工过程中存在的一些常见问题及其应对措施.本文拟针对北京地铁4号线14标段盾构区间防水质量控制,阐述其涉及的材料、构造、工艺等各环节进行严格把关和有效控制的措施及做法.1、工程概况

北京地铁4号线14标段包括两个半站和三条区间隧道.“两个半站”分别为白石桥站、学院南路站、双榆树站南侧主体(明挖部分);“三条区间隧道”分别为动物园站~白石桥站区间、白石桥站~学院南路站区间、学院南路站~双榆树站区间,各区间隧道长度分别为1 333·6m、1 471·3m、823m.三条区间隧道中除动物园站~白石桥站含有少量暗挖施工区间外,其余均采用盾构法施工.隧道衬砌为C50预制钢筋混凝土平板型管片,相邻环的管片拼装采用错缝拼装.管片间环向接缝采用12只M24mm斜螺栓连接及定位,纵向接缝每环设有16只M24mm斜螺栓连接.2、盾构隧道防水设计做法

该标段盾构法施工的隧道各部位防水设防要求为:隧道上半部不允许渗漏水,结构表面偶见湿渍;隧道下半部、联络通道、洞门允许有少量漏水点,不得有线流和漏泥砂,实际渗漏量不大于0·1 L/m2·d.联络通道及风道按二级防水等级要求设计,结构不允许有漏水,结构表面可有少量、偶见的湿渍.2·1 衬砌混凝土自防水

该标段区间在中关村南大街需下穿长河,所以为满足衬砌混凝土自防水的要求将该区间管片抗渗等级定为S12,其余区间管片抗渗等级定为S10,管片的主筋保护层定为50mm.另外考虑到实际已竣工隧道工程中出现过在地下水中有害物质含量很低的情况下钢筋腐蚀仍十分严重的问题,故在本工程设计中要求管片背面和弹性密封垫以外的侧面范围涂水泥基渗透结晶型防水涂层,以加强防水性能.2·2 盾构隧道接缝防水

为了满足接缝防水要求,在管片接缝处设置了框形三元乙丙橡胶和水膨胀橡胶组成的弹性密封垫和嵌缝两道防水措施,并以弹性密封垫为主要防水措施.嵌缝槽密封材料内部嵌填采用遇水膨胀橡胶腻子;外部密封材料采用氯丁胶乳水泥.盾构隧道管片接缝处的防水做法如图1~图3所示

2·3 盾构隧道管片连接螺栓孔防水 管片连接螺栓孔的密封防水是盾构隧道防水的重要环节,其防水结构见图4.2·4 注浆孔防水

二次注浆结束后,清除注浆孔内残留的浆液,使用止逆阀和螺旋管塞、密封垫圈进行防水,因为密封圈会发生蠕变而松弛,在施工过程中需要对螺旋管塞进行二次拧紧.注浆孔防水做法如图5所示.3、盾构隧道施工防水质量控制要点

遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则制定各项防水措施.施工过程中将把每个环节的防水质量当作重点来对待.3·1 严把材料质量关

生产管片用的6套高精度模具均采取国际招标形式采购,模具的材料采用高质量耐久性和耐磨性强的钢材制做,其质量要求达到国际一流水平.在管片生产中,通过合理的配合比设计、严格的材料选购、规范的制作工序等措施来确保管片的强度、防水性、精度等满足质量要求,并派驻两名具有盾构管片生产技术方面经验的质量工程师,对管片生产全过程进行监督和检查.管片的检查标准见表1.制作好的管片在堆放、运输、拼装中防止管片产生附加应力开裂或丢角损边,进洞后对管片再作细致的外观检查,确保管片完好无损.采用的防水材料都严格检查并保存成品质量合格证书与质量检验报告,按设计要求和生产厂的质量指标分批进行抽查,特别是加强对水膨胀橡胶制品进行抽查.采用水膨胀橡胶制品防水材料,其出厂运输和存放时切实做好防潮措施,并设专门库房存放,避免失效.3·2 弹性密封垫防水施工

弹性密封垫防水是接缝防水的重点.在施工前先将管片粘密封垫的凹槽处刷干净,用刷子将胶粘剂均匀涂刷在管片外弧的凹槽面和橡胶面上且涂满,涂胶量为200 g/m2,晾置10~15min.待凹槽内的胶粘剂不粘手指时,即可以粘合,在粘合前再次检查粘结面是否都已涂满胶粘剂;将与管片同型号的密封圈对正套在管片的凹槽内,先粘合四个角再粘合中间部位,检查平整一次就位,不得重新揭开,以免影响粘结强度.粘贴时四个角的密封垫位置不得有“塌肩”或“耸肩”现象,谨防斜拉或扭曲,及时用橡皮锤将密封圈敲平整密实.此外,在变形缝环片的密封垫上还须粘贴一层遇水膨胀橡胶;在管片角隅处加贴自粘性橡胶薄片.3·3 接缝嵌缝防水施工

嵌缝防水即在管片内侧嵌缝槽内设置嵌缝材料,构成接缝防水的第二道防线.施工前先清理管道内的泥水和附着在管片表面的注浆材料,并二次紧固螺栓.要求所有的管缝(环缝和纵缝)必须清理干净;管道内表面保持干净,封堵前,施工部位必须保持干燥;所有螺栓必须拧紧,表面不允许有泥水和其它异物.清理完泥水必须运出,严禁堆积于管片底部.嵌缝施工首先在环、纵缝内嵌入闭孔泡沫聚乙烯棒,再刷涂界面剂,然后在环、纵缝内填入氯丁胶乳水泥至与管片内面平齐,变形缝衬砌环两侧的环缝使用双组份聚硫密封胶.如涂刷界面剂后24 h没有填密封材料,须再刷一次.现场拌和密封材料,每次最多拌合2~3 kg,随拌随用以免失效.密封材料封堵后,在其未干前,用腻子刀调整刮平,要顺同一方向,避免来回多次抹压,用刀的背面轻轻在密封材料上滑动,使其形成光面.嵌填完毕后养护2~3次,施工现场须清扫时,须在密封材料干燥后进行,以防止污染或破损.嵌填质量要求及检验方法见表2.3·4 盾构隧道管片连接螺栓孔防水施工

管片连接螺栓孔的密封防水是盾构隧道防水的重要环节,其保证措施如下: ①对螺栓涂刷防锈油漆,并采用水膨胀垫圈加强防水;②施工过程中避免螺栓位置偏向一边;③由于螺栓垫圈会发生蠕变而松弛,施工中须对螺栓进行二次拧紧.④隧道成型后,用细石混凝土将管片连接螺旋孔填充,其施工顺序为:首先对管片连接螺栓孔进行清理,管片连接螺栓孔内不得有尘土、泥水及浮浆;然后在管片连接螺栓孔表面涂刷一层界面剂,界面剂只能在工作前配制,等界面剂干了以后再用细石混凝土填充并捣实,混凝土表面必须抹平压光.3·5 盾构工作井与盾构隧道接口处防水施工

洞门是盾构隧道与工作井(车站)的连接部位,是施工防水的难点也是重点,这些部位拐角多、结构复杂、施工缝和变形缝多;还有在盾构进出隧道时推力小,管片缺乏后座顶力时管片间的压力相对较小,接缝不密实,易漏水,靠近洞门的盾构区间隧道要重点对待.洞门防水做法见图6.盾构出洞时,采用橡胶圈及可靠的固定装置减少漏泥,漏水,并在洞口进行注浆,用止水带与遇水膨胀橡胶止水条、密封胶加强抗裂与防水.在拆除管片前,先从注浆孔注浆以减少渗水;拆除管片后如还有渗水的部位,必须继续注浆封堵;对施工缝进行凿毛处理;对止水条的基面要清理干净并保持平整干燥,遇水膨胀橡胶止水条要与基面贴牢靠,搭接足够,并涂缓膨剂;布置钢筋时不得触碰止水条,封闭模板前仔细检查止水条的可靠性;浇筑时要避免振捣棒碰到止水条,振捣要均匀到位;浇完混凝土后,至少养护14 d,在未达到规定强度前,不得拆模, 以免出现渗水裂缝,对拆模后的渗水部位进行压浆处理并施以环氧水砂浆封堵抹平.3·6 管片与地层空隙的防水措施

盾构推进后,在管片和地层之间将产生空隙,在围岩坍落前对空隙及时进行压浆,不但可防止地面沉降,而且有利于提高隧道的止水性能和确保管片衬砌的早期稳定性.选择适宜的浆液、注浆参数(注浆压力、注浆量等)、注浆工艺,可形成稳定的管片外围防水层,将管片包围起来,形成一层保护圈;要及时进行壁后注浆是盾构工法中必不可少的环节,本工程壁后注浆采用盾尾同步注浆和二次补注浆两种方式.盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统,对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的间隙进行及时充填的过程.在盾尾地层和衬砌管片之间的环形空隙内及时地均匀注入适量的浆液,浆液迅速凝固后可以形成一道良好的防水防线.本工程同步注浆采用SPG可塑型浆液.SPG可塑型浆液具有适当的稠度、可抗剪切能力,因而具有抗地下水稀释的特点.该浆液在流动冲刷水作用下,仍能保持很好的整体性;在压力作用下,也能维持一定的塑性流动性,因此较易实现限域充填.实践表明,该浆液能够均匀充满盾尾空隙,浆液对盾尾空隙的充填形态类似于惰性浆液.但是,与惰性浆液相比,它的防水性能好,对管片的稳定性较好,控制地面沉降效果明显.根据本工程实际所选用的盾构机形式及施工条件, SPG可塑型浆液的注入方式采用中继设备式,即由坑外拌浆设备把浆液压送到后方台车的旋转搅拌罐中,由装在台车上的注浆泵注入浆液.二次补注浆采用后方注浆方式,即在后几环注浆孔进行壁后注浆.二次补注浆主要是弥补同步注浆的不足,除针对个别管片外有不实空洞或同步注浆体积缩减部分予以补充外,还有利于进一步提高隧道衬砌的抗渗透性.管片的吊装孔兼作二次注浆孔.从便于施工和注浆效果两方面综合考虑,二次补注浆孔的位置选择在管片两侧:直线段注浆孔在管片两侧交替选择;曲线段注浆孔的位置选择在曲线外侧管片注浆孔.考虑到该孔作为同步注浆后的补充注浆手段,为保证同步注浆浆液不从预留空洞泄出,又方便二次补注浆使用,设计在孔洞外侧预留了一层25mm厚的素混凝土层,以便后期补充注浆时将其冲破.二次补注浆的材料主要采用水泥浆.但在隧道开挖对地表建筑物或管线影响较大的地段,为减少地面沉降,选择SPG可塑型浆液.二次注浆结束后,对每一个注浆孔进行密封,以防渗水.注浆管密封圈和注浆管盖密封圈均采用缓膨胀型遇水膨胀橡胶制品.注浆后严格对注浆效果进行检查,确保同步注浆和二次补浆质量,减少沉降,并使用正圆器控制拼装好的成型管片稳固,从而使接缝稳定达到防水目的.采取上述各项控制措施并严格落实,本工程盾构施工进展顺利,经检查成型的管片无渗漏水情况,施工质量良好,验收合格率100%.4、结语

要实现盾构隧道良好的防水性能,不但需要根据工程所处地点的具体环境条件等要素选择可靠的防水材料及进行合理的防水构造设计,更需要加强施工过程的全面质量控制,严格按设计及有关规范要求进行,除对衬砌管片自防水和管片接缝防水进行重点处理外,还应对隧道进出洞门、螺栓孔和吊装孔等薄弱部位进行特殊处理,及时进行壁后注浆,以确保建成的隧道不渗不漏.参考文献:

[1] 杨红军.钢筋混凝土管片外观质量控制[J].城市轨道交通研究, 2009, 12(7): 54-57 [2] 童智能,吴祥红.浅谈盾构隧道管片拼装接缝的防水处理[J].现代隧道技术, 2007, 44(2): 52-55 [3] 梁瑞华.浅析盾构法隧道的嵌缝防水[J].工程科技,2007, 37(5): 20-24 [4] GB50108—2008,地下工程防水技术规范[S] [5] GB50446—2008,盾构法隧道施工与验收规范[S] [6] 张凤祥,朱合华,傅德明.盾构隧道[M].北京:人民交通出版社, 2004

第三篇：北京地铁四号线PPP运作案例研究

北京地铁四号线PPP运作案例研究

摘要： 为在北京市轨道交通领域引入社会投资，提高建设和运营水平，自2001年起笔者率先在国内开始研究以PPP模式，吸引社会投资者投资、建设、运营地铁新线项目的具体方案。经过深入的调查研究，结合北京地铁建设规划特点，决定以北京地铁4号线为试点，并聘请国内外顾问公司成北京地铁四号线PPP运作案例研究引言

为在北京市轨道交通领域引入社会投资，提高建设和运营水平，自2001年起笔者率先在国内开始研究以PPP模式，吸引社会投资者投资、建设、运营地铁新线项目的具体方案。经过深入的调查研究，结合北京地铁建设规划特点，决定以北京地铁4号线为试点，并聘请国内外顾问公司成立了4号线PPP项目组。自2002年以来，笔者领导该项目组，按照2003年底北京市政府明确的轨道交通项目中政府投资与社会投资7：3基础比例的政策精神，及颁布的《北京市城市基础设施特许经营条例》，编制了《北京地铁四号线PPP运作报告》，初步确定了运作方案。经过各方努力，与社会投资者于2005年2月签署原则协议，并于2006年4月签署正式协议，前后共历时4年多。

在推动地铁4号线PPP运作过程中，笔者深感作为一项与公众利益密切相关、经济技术因素非常复杂的系统工程，轨道交通项目PPP运作方案得以有效实施的一个基本前提就是要具有良好的，与之配套的社会、法律和经济环境。而这恰恰又是我们工作中的一个难点，综观国外类似项目也概莫除外。例如，伦敦地铁PPP方案实施前曾经过4～5年的社会大讨论。鉴于此，笔者现将北京地铁4号线PPP项目整理成一个案例。广大读者通过案例研究，能深入了解方案设计的思想及具体运作内容。希望借此能为4号线PPP项目下一步的具体实施，创造一个良好的社会环境，为中国未来的轨道交通项目PPP运作奠定坚实的基础。北京地铁4号线项目介绍

地铁4号线的线路自马草河北岸起偏向东，之后线路向西转向北，经由北京南站后，偏西北方向行进，逐步转向北，进入菜市口大街至陶然亭站，向北沿菜市口大街、宣武门外大街、宣武门内大街、西单北大街、西四南大街、西四北大街、新街口南大街至新街口；转向西，沿西直门内大街、西直门外大街至首都体育馆后转向北，沿中关村大街至清华西门，向西经圆明园、颐和园、北宫门后向北至龙背村。正线长度28.65公里，共设地铁车站24座，线路穿越丰台、宣武、西城、海淀4个行政区。是北京市轨道交通线网中的骨干线路和南北交通的大动脉。该项目已于2003年底开工，将于2009年正式通车运营。该项目已经国家发改委批准立项（批准文件文号发改投资[2003] 600号），《北京地铁四号线可行性研究报告》（以下简称“可研报告”）已经国家发改委批准。地铁4号线项目总投资额为153亿元人民币。PPP方案基本结构

根据北京地铁4号线初步设计概算，北京地铁4号线项目总投资约153亿元。按建设责任主体，将北京地铁4号线全部建设内容划分为A、B两部分：A部分主要为土建工程部分，投资额约为107亿元，占4号线项目总投资的70%，由已成立的4号线公司负责投资建设；B部分主要包括车辆、信号、自动售检票系统等机电设备，投资额约为46亿元，占4号线项目总投资的30%，由社会投资者组建的北京地铁4号线特许经营公司（以下简称“特许公司”）负责投资建设。

4号线项目竣工验收后，特许公司根据与4号线公司签订的《资产租赁协议》，取得A部分资产的使用权。特许公司负责地铁4号线的运营管理、全部设施（包括A和B两部分）的维护和除洞体外的资产更新，以及站内的商业经营，通过地铁票款收入及站内商业经营收入回收投资。

特许经营期结束后，特许公司将B部分项目设施完好、无偿地移交给市政府指定部门，将A部分项目设施归还给4号线公司。

北京地铁四号线PPP运作项目结构示意图

分析：如图2所示项目结构之所以如此设计，是因为地铁4号线原计划要求在2008年奥运会之前竣工[1]，为此在PPP运作过程中，为保证工期4号线的土建部分已经开工，社会投资者已经无法参与A部分建设；另外，国外类似项目中土建部分也通常由政府负责。把一个完整的工程项目在物理上划分成两部分造成的主要问题，就是建设过程中出现了两个业主。A、B部分工程的界面衔接和建设期工程管理的协调机制设计工作非常具有挑战性。鉴于4号线公司已将A部分工程的建设管理委托给北京市轨道交通建设管理公司（以下简称“建管公司”），所以，我们在项目实施过程中倾向于未来特许公司也能将B部分的建设管理工作委托给建管公司[2]。PPP项目基本经济技术指标

（1）项目总投资：约46亿元。

（2）项目建设内容：车辆、通信、信号、供电、空调通风、防灾报警、设备监控、自动售检票等系统，以及车辆段、停车场中的机电设备。（3）建设标准：根据经批准的《北京地铁四号线工程可行性研究报告》以下简称《可研报告》和初步设计文件制定。

(4）工期：计划2007年底竣工，2009年9月正式通车试运营。

(5）客流量预测：根据《可研报告》客流预测结果，初期（2010年）为71万人次/工作日，近期（2015年）为82万人次/工作日，远期（2034年）为99万人次/工作日。

(6）根据国际客流预测机构香港弘达顾问有限公司（以下简称“MVA公司”）的客流预测结果，初期（2010年）为58.8万人次/工作日，近期（2015年）为81.8万人次/工作日，远期（2034年）为88.4万人次/工作日。

分析：在上述结构下，特许期内特许公司的主要收入就是4号线客流产生的票款收入。在传统投融资体制下，为使项目可批，轨道交通可行性研究报告中的客流量测算得往往过于乐观。为使客流量的预测更加科学客观，并能被广大社会投资者认同，我们专门聘请了国际上著名的客流预测机构MVA公司，对4号线专门作了一份独立的专业预测报告。特许期限

特许期分为建设期和特许经营期。建设期从《特许协议》正式签订后至正式开始试运营前一日；特许经营期分为试运营期和正式运营期，自试运营日起，特许经营期为30年。

分析：特许期的确定主要考虑到轨道交通项目所具有的投资大、回收期长的特点，根据财务模型计算投资回收期并考虑一定合理的盈利年限。特许权的终止和处理

（1）特许期届满，特许权终止。

（2）发生市政府或特许公司严重违约事件，守约方有权提出终止。如果因市政府严重违约导致《特许协议》终止，市政府将以合理的价格收购B部分项目设施，并给予特许公司相应补偿；如果因特许公司严重违约事件导致《特许协议》终止，市政府根据《特许协议》规定折价收购B部分的项目设施。

（3）如果市政府因公共利益的需要终止《特许协议》，市政府将以合理价格收购B部分项目设施，并给予特许公司合理补偿。

（4）因不可抗力事件导致双方无法履行《特许协议》且无法就继续履行《特许协议》达成一致，任何一方有权提出终止。政府将以合理价格收购B部分项目设施。

（5）如果客流持续3年低于认可的预测客流的一定比例，导致特许公司无法维持正常经营，且双方无法就如何继续履行《特许协议》达成一致意见，《特许协议》终止。市政府将根据《特许协议》的规定按市场公允价格回购B部分项目资产，但特许公司应自行承担前3年的经营亏损。

分析：之所以给社会投资者设计一个退出机制，主要考虑到轨道交通的公益性，在投资者无法盈利的情况下，为保证正常系统安全运行，政府有义务介入以保证公众的基本利益不受损害。投资经营者应当具备的条件、选择方式和特许公司的组建 7.1 投资经营者应具备的条件

（1）在境内外依法注册的独立的法人实体,或者由多个法人实体组成的联合体；

（2）拥有投资、建设和运营轨道交通项目的经验和业绩；

（3）资信情况良好，拥有运作本项目所需的财务实力；

（4）具有良好的声誉，在法律方面无重大的不良记录。7.2投资经营者的选择

通过竞争性谈判的方式选择投资经营者。

7.3特许公司的组建

特许公司的组建必须符合适用法律和实施方案的要求。如果特许公司是内资企业，根据《国务院关于固定资产投资项目试行资本金制度的通知》[国发（1996）35号文件]规定，资本金比例应不低于总投资的35％；如果特许公司是外商投资企业，遵守《国家工商行政管理局关于中外合资经营企业注册资本与投资总额比例的暂行规定》的规定，且中方投资者占有的权益不应小于51％。资本金以外的部分由特许公司通过融资解决。在正式签署《特许协议》之前，特许公司应签署有关融资协议。

分析：轨道交通的行业特点加上30年的特许经营期，使得政府在选择社会投资者时格外谨慎。之所以采用竞争性谈判的方式确定投资者，是考虑到项目极强的专业性，虽经过多次招商但正式表示投资意向的投资者非常有限，很难满足招投标的要求。另外，资本金比例的要求，将直接影响社会投资者的股权投资回报率。投资回报测算 8.1 测算条件

（1）客流数据：依据MVA公司的《北京地铁四号线客流和收入预测报告》（以下简称《客流报告》）中的各运营客流量、客流结构等基础客流数据。

（2）平均人次票价收入水平：根据《客流报告》预测数据和预期票价结构，以2004年价格水平测算，运营起始年平均人次票价收入水平为3.34元；考虑工资、物价上涨等因素，以试运营开始年的价格水平测算，预计运营起始年平均人次票价收入水平为3.91元，之后各平均人次票价收入水平根据MVA公司预测的4号线客流量及平均运距等测算。

（3）总投资：46亿元。

（4）运营成本：主要包括人工成本、电费、维修费和管理费等，以2004年价格水平计算。

（5）折旧：按国家规定的设备使用年限和其他相关标准计提折旧。

（6）财务费用：总投资中贷款部分约30.8亿元，贷款期为25年，利率暂按年利率5.76%计算，等额还本付息。

（7）税收：客运服务收入缴纳3％的营业税，商业经营收入交纳5％的营业税。企业所得税暂按15％优惠税率计算，免缴3％的地方所得税。

8.2 投资回报

特许公司通过获取客运服务票款收入和商业经营收入收回投资后实现合理的投资回报。根据测算，本项目的全投资内部收益率（即IRR）约7%～8%，股权内部收益率约10％，投资回收期16年。

8.3 租金

4号线公司向特许公司收取A部分租赁资产的租金，用于A部分资产的还本付息。租金将作为分担客流风险和调节运营收益的手段：当4号线实际客流低于预测客流一定比例时，4号线公司减免特许公司应支付的租金；当实际客流高于预测客流一定比例时，4号线公司提高特许公司应支付的租金。租金是谈判的重要标的，具体支付方案将通过竞争性谈判在《资产租赁协议》中最终确定。

分析：财务测算的基本假设就是社会投资者会引进先进的运营管理效率，所以财务模型中所用的经营成本大大低于《可行性研究报告》数据，参考央行现行基准利率水平，财务费用的假设也比较激进。平均人次票价的确定通过多次跟北京市发改委收费处沟通，充分考虑了北京居民的经济承受能力。票价是项目实施的前提条件，只有先确定票价政策，投资者才能对项目进行评估。

投资回报参考的是国内基础设施项目的平均回报水平，该水平低于国外同类项目的收益率[3]，在国内升息预期不断强化的背景下，这一水平对项目实施还是存在一定难度的。租金方案比较灵活，它其实是政府调节特许公司的客流风险和收益的一种手段。市政府在《特许协议》下的权利和义务 9.1 市政府的权利

（1）制定4号线项目B部分的建设标准（包括设计、施工和验收标准），在《特许协议》中予以明确。

（2）建设期内，根据需要或法律变更情况对已确定的B部分建设标准进行修改或变更。

（3）根据《特许协议》规定的B部分建设标准，对工程的建设进度、质量进行监督和检查。

（4）监督4号线项目的试运行和竣工验收，审批竣工验收报告。

（5）制定试运营期和正式运营期的运营标准，在《特许协议》中予以明确。特许期内，根据法律变更对运营标准进行变更。

（6）根据有关价格法律法规，制定和颁布四号线的运营票价，监督特许公司执行。（7）要求特许公司报告项目建设、运营相关信息。

（8）在发生《特许协议》约定的紧急事件时，统一调度、临时接管或征用4号线的项目设施。

（9）特许期满，无偿取得特许公司B部分项目设施的所有权。

（10）如果发生特许公司一般违约的情况，要求特许公司纠正违约、向特许公司收取违约金或采取《特许协议》规定的其他措施。

9.2 市政府的义务

（1）根据《特许协议》，为特许公司投资、设计、建设和运营4号线项目设施提供支持条件。

（2）确保4号线A部分建设任务按规定的建设标准按时完成。

（3）协调特许公司和其他线路的运营商建立按乘坐里程进行收入分配的分账机制及相关配套办法。

（4）因政府要求或法律变更导致特许公司建设或运营成本增加时，给予特许公司合理补偿。

分析：市政府有关部门将与PPP公司签订《特许协议》，明确在建设期内政府将支持4号线公司确保土建部分按时按质完工，并按制定的标准、监管措施监督PPP公司进行机电设备部分的建设；明确政府部门在运营期的地铁票价定价、调价政策，并采取支持轨道交通发展的公共交通政策，同时按有关运营和安全标准对PPP公司进行监管。在发生涉及公共安全等紧急事件时，市政府拥有介入权，以保护公共利益。如果PPP公司违反《特许协议》规定的义务，市政府有权采取包括收回特许权在内的制裁措施。特许公司在《特许协议》下的权利和义务 10.1 特许公司的权利

（1）在特许期内投资、建设和运营地铁4号线的独家权利。

（2）根据《特许协议》的规定，为B部分建设融资的目的，将B部分资产和项目收益权向贷款银行进行抵押或质押的权利。

（3）根据《特许协议》和《资产租赁协议》的规定，获得A部分资产的使用权；利用4号线项目设施自主经营，提供客运服务并获得票款收入；根据需要将客运服务中的辅助性工作委托给第三方。（4）根据《特许协议》规定，在项目设施范围内（不包括地上部分），在遵守相关适用法律，特别是运营安全规定的前提下，直接或委托他人从事广告、通信等商业经营，取得相关收益。

（5）根据有关规定，有偿使用北京市轨道交通指挥中心（TCC）和自动售检票系统清算管理中心(ACC)等轨道交通运营公用设施。

（6）因市政府要求或法律变更导致特许公司投资或运营成本增加时，根据《特许协议》约定获得补偿。

（7）在市政府违反《特许协议》情况下，根据《特许协议》约定获得补偿或赔偿。

（8）特许期结束后，如市政府继续采用特许经营方式选择经营者，特许公司享有在同等条件下的优先权。

10.2 特许公司的义务

（1）筹集B部分建设所需的全部资金，按照《特许协议》的规定保证建设资金按时到位。

（2）按照适用法律和《特许协议》规定的工期和建设标准，完成4号线项目B部分的建设任务，具体包括：

第一，采用先进的建设管理模式，组织建设施工和设备采购安装调试；

第二，按照《特许协议》规定的建设协调和争议解决机制，与4号线公司建立有效的工作机制，确保A部分和B部分建设工作的协调进行。

（3）按适用法律和《特许协议》的规定购买B部分建设期保险。

（4）执行因市政府要求或法律变更导致的B部分建设标准的变更。

（5）在4号线公司的配合下，组织和完成4号线项目的试运行；及时组织竣工验收，保证4号线按期开始试运营。

（6）在试运营期内，逐步达到规定的运营标准。试运营期最长不超过2年。

（7）在正式运营期内，按照《特许协议》及适用法律（包括相关行业办法、规章等）规定的运营标准，保持充分的客运服务能力，不间断地提供客运服务。未经市政府同意，不得将客运服务中的主要工作委托给第三方。（8）执行因法律变更导致的运营标准的变更。

（9）按照《北京市城市轨道交通安全运营管理办法》的规定，建立安全管理系统、制定和实施安全演习计划、制订应急处理预案等措施，保证地铁的安全运营；在项目设施内从事商业经营时，遵守相关的安全规定。

第四篇：大数据分析及盾构施工风险防控研究

大数据分析及盾构施工风险防控研究

[摘要]详细介绍了基于大数据分析技术的盾构风险防控方法，针对大数据分析方案设计、架构及原理、功能设计等进行了系统阐述，并结合具体项目开展了应用研究，表明了利用大数据分析技术可以辅助施工单位建立立体综合的盾构施工风险防控体系，有效降低盾构施工生产过程中的风险发生概率，具有显著的社会效益和经济效益。

[关键词]盾构;大数据分析;风险防控

随着我国基础建设的深入发展，盾构法施工面临的特殊地质情况越来越多，隧道开挖向大直径、长距离、大埋深的方向发展，地下工程地质环境的特殊性、复杂多变性、不可预测性以及施工过程中灾害事故的突发性使得对环境影响的控制难度加大，特别是国家一批超大、超深埋、水下高风险隧道及小间距、大坡度等特殊地质条件的隧道掘进工程陆续规划和开工建设，这对盾构连续、高效、智能、文明、安全施工提出了巨大挑战。传统盾构施工风险管理模式和方法，已经远远不能满足目前施工建设的需要。但是，由于隧道建设的特殊性和复杂性，物联网技术不够成熟，人机交互能力弱，数据的采集与上传困难，尤其是高频次、大数据的自动化采集与分析满足不了要求[1]。当前，信息化发展已经达到新阶段，人工智能、大数据、互联网+等技术的快速发展为盾构TBM风险防控提供了可靠载体，利用大数据技术开展盾构TBM施工风险防控已经成为一种可靠高效的手段。

1盾构主要施工风险及案例

由于盾构/TBM本身结构复杂、设备工作环境恶劣以及人为失误等因素，导致盾构/TBM施工过程中经常出现异常情况，轻则影响工程进度，重则造成重大事故。盾构主要施工风险可归纳为地质风险、设备风险和人为风险，据相关数据统计，其所占比例分别约为40％、30％和30％[2]。典型案例如下。案例一：天津地铁2号线建国道～天津站区间，右线盾构因螺旋输送机被水泥土固结块卡死无法运转，在开启观察孔进行处理时，发生突沙涌水事件。由于该地段的地质异常复杂，突泥及涌水量较大，导致地面塌陷，且左线掘进快于右线35环，左线线路高于右线，致使左右线隧道均发生局部管片变形破损开裂，最终被封堵回填并重新改线施工，2台盾构被埋于地下，造成极其恶劣的社会影响。后经事故调查发现，装备掘进参数控制不当是造成此次事故的主要原因。类似原因还造成2007年11月南京地铁2号线施工事故。案例二：2017年2月12日，厦门地铁2号线过海段海东区间右线泥水盾构因突然遭遇未事先堪明的微风化安山岩基岩凸起，造成盾构刀盘刀具严重磨损停机达6个多月。因处海底，压力高，遂决定采用带压进仓的辅助工法进行换刀作业，但在减压舱减压过程中操作不当发生起火，导致3人烧伤，后经抢救无效死亡，造成重大损失及恶劣社会影响。案例三：成都地铁1号线南延线华阳站～广都北站右线区间盾构施工过程中，项目部对1～56环管片姿态进行复测，发现17～56环均出现不同程度的超限，其中56环垂直偏差达到+2010mm、水平偏差+52mm，但盾构测量导向系统56环处显示的盾构垂直偏差为盾首-29mm、盾尾-25mm，水平偏差盾首+41mm、盾尾+35mm，成型隧道实测偏差与盾构测量导向系统显示偏差严重不符。经过调查，确认是操作人员误操作，导致盾构VMT系统中输入了错误的盾构推进计划线数据文件，致使盾构按照错误的计划线推进，导致盾构隧道轴线偏差。加之项目部未按照测量规定的频次（每20环人工复测一次）进行人工复核，致使偏差不断扩大而未能及时被发现，造成直接经济损失273万余元[3]。

2大数据分析平台设计

2.1数据采集与传输

实现有效的数据远程、实时提取和传输是整个信息系统的基础。盾构TBM装备大数据特点有：①数据庞杂、类型多样；②生产厂家多，PLC品牌及型号多样化，数据格式不统一；③项目分散、环境恶劣、数据采集困难。主要数据包括盾构施工参数数据、盾构姿态（测量）数据、监测数据以及地质数据等，可分为结构化数据和非结构化数据两部分。结构化数据主要来源于设备传感器自动采集，格式统一，易于存储；非结构化数据是盾构隧道最原始的数据信息，贯穿于盾构隧道整个全生命周期，包括:勘察阶段的勘察成果报告、设计阶段的设计图纸、施工阶段和运营养护阶段的手工记录和照片等，其是盾构隧道数据的重要组成部分，但是其结构化差且数据量较大，不适合直接存储[4]。因此在数据采集、传输的过程中，应当根据实际情况采用不同的方法和方式，人工或者自动，数字输入或者图形化的输入，才能满足信息采集的全面的要求。图1所示为数据提取传输流程图。

2.2大数据分析架构及流程设计

通过配置专业高性能服务器，基于Hadoop集群生态架构的大数据技术，综合采用Kafka消息服务器+Redis内存数据库服务器+Spark计算框架集群服务器建立ZooKeeper分布式协作服务,实时处理多元异构数据并解决大数据分布一致性问题，保证系统的高效有序运行。大数据分析架构组成如图2所示，包括数据源层、数据获取层、数据导入层、数据加工层、数据核心存储层、数据分析处理层、数据服务存储层和数据接口层。

2.3大数据平台风险防控功能设计

通过对系统功能的开发和完善，建立一套针对盾构群项目实施作业进行集群化、可视化、智能化管理的远程监控系统。该系统围绕掘进项目实施和设备技术状态进行远程监控及信息化管理，提供地下项目掘进设备及项目实施远程实时管理业务，改变现在由项目实施现场人员到项目经理到分管领导单线路管理项目的管理机制，变成公司领导层和项目经理及公司总部各职能部门同时了解、监督项目实施现场状况的交叉管理机制，从而实现项目实施进度、安全、质量、成本“协同保障”跟进。如图3所示为基于大数据分析的风险防控功能结构图。

3项目应用

3.1掘进参数实时监控

数据监控功能主要目的是实现对盾构施工关键数据进行远程监控，因为根据掘进装备类型的不同，监控的内容也不尽相同，因此，在此界面下对土压平衡盾构、泥水平衡盾构和TBM有所区别，根据项目类型自动进入对应的界面。通过数据监控模块可实现对多厂家、多类型的盾构TBM的施工状态进行远程在线实时监测，提高施工信息化程度和管理水平，有效保证施工的安全。可满足管理人员和专家随时随地可通过计算机或手机查看盾构TBM的工作状态、掘进参数和运行记录，对施工进行指导，减少误操作，提高施工效率。通过对关键掘进参数实时监控和预警，发现异常并及时处理，大大减少施工风险。

3.2地面沉降及管片姿态风险防控

盾构法施工不可避免地会带来地面沉降，严重的地面沉降具有极大的危害性。同时，管片姿态是盾构法施工质量的直接体现，由于掘进控制、地质原因、注浆控制、管片质量、拼装质量等原因，地面沉降和管片姿态总是会或多或少的与设计出现一些偏差，利用大数据分析技术可以自动计算和分析上传到平台的项目各地面沉降监测点沉降量、沉降速率和管片水平轨迹位移和管片垂直轨迹位移，并生成曲线，方便技术人员查看分析，如出现较大偏差可以实时提醒项目责任人员进行处理和补救。如发生指标超限可以实时提醒项目责任人员进行及时处理和补救，避免更大事故的发生。图4、图5分别为福州某在建项目的地面沉降和管片姿态风险防控。

3.3盾构施工参数预警

盾构施工参数是保证盾构施工顺利进行的根本因素，如注浆系统、土仓压力等重要参数直接关系到管片姿态和地面沉降。因此，保证对盾构施工参数预警是盾构施工风险防控的重要一环。利用大数据分析技术可以自动计算盾构施工参数阈值也可人为主动设定和修正参数阈值，当盾构施工参数超过设置阈值时，会发出报警并推送消息至项目技术人员，做到施工风险早发现、早提醒、早预防，从而达到降低施工风险、保证施工安全的效果。

3.4盾构姿态预警

盾构施工过程中受所穿越的地层特性和物理指标、隧道设计轴线及盾构施工参数影响姿态会出现偏差，尤其在软硬不均、基岩凸起、岩洞、孤石等特殊工况下，盾构姿态的控制更加困难。利用大数据分析技术可以自动设置项目盾构姿态报警阈值也可人为主动设定和修正参数阈值，当盾构实时姿态参数超过设置阈值时，会发出报警并推送消息至项目技术人员提醒项目及时采取调整掘进参数、加强测量等措施进行纠偏，保证隧道施工质量。

3.5设备故障监测预警

由于盾构配置的设备数量多，结构复杂，导致其故障发生率较高，且盾构的故障具有复杂性、多样性和耦合性的特点，一旦发生故障有可能导致盾构停机，从而导致施工效率降低、工期风险增加施工成本加大。因此，如何在现场有限的条件下快速有效的定位故障部位及原因并进行排除，是盾构施工的一个主要难题。利用大数据分析技术可以实时监测盾构设备传感器数据，实时给出相应故障位置及故障时间，从而做到第一时间发现、第一时间解决故障，以达到提高设备完好率和使用率、减少故障停机时间的风险防控目的。

3.6关联参数预警

盾构施工过程中由于地质变化或装备故障等原因会引起参数变化，但是有时并不能通过一个参数反映出来，比如某项目发生刀盘刀具严重损毁，后经分析历史数据，发现刀盘扭矩持续增大而推进速度显著降低，呈现出明显的反异差，如图所示。但是由于现场未能事前发现问题，导致事故演变到最后造成较大损失。而利用大数据分析技术可以很好地解决类似问题，通过设置关联参数上下限阈值，当平台监测到关联数据持续超过所设阈值5min，就会及时反馈预警信息到项目技术管理人员，提醒用户进行结泥饼、刀具损坏等相关性检查，从而防控更严重风险的发生。利用大数据分析技术实时检测到佛莞城际铁路项目某时间段推进速度过小，已与总推力及刀盘扭矩严重不匹配，及时发出预警提醒项目参数有异常，应检查是否发生刀盘结泥饼或者刀盘刀具损坏等情况。

4结语

利用大数据分析技术，可以实现对施工现场的生产要素进行识别、定位、跟踪、监控，建立起集监控、分析、故障预警、参数预警于一体的多维度、综合立体风险防控体系，可以及时发现危险因素并发出预警或报警，从而显著降低施工风险。另外，利用大数据分析应用技术，将行业内各地域各地层装备施工的数据收集起来，通过交互分析，可以有力地推进盾构及掘进技术行业数据资源整合和开放共享，有利于充分发挥数据的基础资源作用和创新引擎作用，为盾构/TBM安全、快速、高效、文明施工提供强大助力。

[参考文献]

[1]洪开荣．TBM施工风险与应对措施[J]．科技导报，2018，36(10）：93-100．

[2]陈馈，冯欢欢．TBM施工风险与应对措施[J]．隧道建设，2013，（33）：91-97．

[3]张恒睿．地铁超限盾构隧道暗挖改造设计[J]．铁道勘察，2015，（2）：59-62．

[4]郑路．数字化盾构隧道数据组织及管理研究[D].上海：同济大学，2008.

第五篇：北京地铁噪声污染惹民怨 专家会诊解决方案尚待研究

北京地铁噪声污染惹民怨 专家会诊解决方案尚待研究

——关于北京地铁大兴线噪声扰民事件的报道

本报记者 罗冰

连日来，刚刚开通的北京地铁大兴线振动噪音扰民问题，在网络上成为网友关注的热点,1月7日下午,北京市轨道交通建设管理有限公司组织地铁大兴线设计、运营、环保检测等单位举行了媒体见面会，通报了相关情况。

新闻回放：地铁通了，烦恼来了

北京地铁大兴线自从2010年11月18日试运营开始，就有高米店北站附近小区的居民不断投诉，反映地铁震动噪音污染问题。该小区位于大兴区兴华大街的西侧，出小区门就是地铁大兴线的高米店北站。居民投诉说，每当有列车从地下经过，家中就会有震动，而且还伴随着“轰隆隆”的声音，每次持续大约5秒钟。严重时，桌上的杯子都被震得直晃荡。白天好一点，晚上声音特别尖锐，扰的人无法入睡，尤其是老人和孩子。一位住在10号楼的老大爷说，最开始听到这种声音的时候，他们还以为是地震了。老大爷说，他们老两口被这种声音弄得脑子疼、心口疼。另一户住在6号楼的居民说，每当过车的时候，家里3岁的孩子就会捂住耳朵。“刚开始大家很高兴,但很快就被地铁的震动和噪音带来的烦恼淹没了。”..居民刘女士显得无可奈何。很多居民表示，除了烦，他们还担心楼体能否承受，“不会慢慢地就把楼震塌了吧？”

记者了解到，从试运行到正式开通，近两个月来，临近地铁线路的一些住户发现家里的墙壁开始出现越来越多的裂痕，而且该小区6号楼东侧的外墙皮开始起鼓并将要脱落。记者在现场看到，小区物业已经拉起了护栏，提醒居民注意安全。

为了维护自身的合法权益，从试运行开始，居民们便不断地通过各种渠道向各有关方面反映问题。1月1日，新年第一天，这些深受困扰的居民在得不到明确答复的情况下，自发聚集在小区东侧，抗议地铁大兴线造成的“震动”污染。

“民心工程”何以出现扰民问题

北京地铁大兴线和4号线正式贯通运营以来,大兴线的平均日客流量都在15万人次以上。“为百姓服务的好事却对一部分百姓生活造成了影响,我们确实感到遗憾。”刘军说。

“实在是不敢怠慢，不能置之不理”，北京市轨道交通建设管理有限公司第六项目管理中心党委书记、副总经理刘军告诉记者接到居民的投诉后,公司高度重视,组织地铁建设、运营、设计等单位进行了现场调查。

中国铁道科学研究院轨道监理工程师刘力分析,车辆因素是造成振动较大的因素之一。由于4号线轨道异常波形磨耗的作用,对车轮造成了影响。当这些病害车辆在大兴线行驶时,造成轮轨间相互作用力增大,引发振动加剧。其次,会车时双线列车同时作用,加剧了室内振动。

测量显示,轨道线路的中线和小区居民楼的最近距离为12.5米。“传播距离也是一个重要因素。青岛嘉园距离地铁大兴线距离近,在此范围内,振动能量衰减小,作用于建筑物振动能量较大。”刘力说。

“与此同时,不排除二次振动的影响。”刘力认为,列车经过时所产生的振动作用于小区建筑时,可能引起楼内局部结构如楼板、悬吊物等的二次振动,造成居民振感强烈。但是否存在共振问题,还需要进一步的检测数据进行分析。

并委托北京市劳动保护科学研究所于2010年12月,对该小区的环境振动及室内二次结构噪声进行了4次检测。

“检测数据随机变化较大。4号线部分车辆通过时振动明显,检测数据超过了交通干线道路两侧昼间75分贝、夜间72分贝的限值;大兴线新车通过时情况稍好些,振动指标符合相关标准。”北京市劳动保护科学研究所检测室主任宋瑞祥告诉记者。

各有关机构正在全力以赴,查找原因。

“正在尽最大努力解决问题”

“我们一定会尽最大努力,全力以赴解决问题,将振动影响尽量减少到最小。”刘军表示,北京市轨道交通建设管理公司已经委托北京市劳保所在地铁正式载客运营的条件下,对青岛嘉园的楼房和地铁再次同时进行振动检测,由铁道科学研究院进行频谱分析,研究振动产生的原因,力争在1月10日前再次召开专家论证会,1月15日前开始采取行之有效的工程措施,给居民一个满意的答复。地铁太快,标准太慢

青岛嘉园小区居民遭遇的困扰,折射出了我国地铁建设中存在的种种弊病。

铁道科学研究院研究员孙宁曾经被好几位居民拉到家里现场体验。“进去一听,我也有清晰的感受。”孙宁告诉记者,这样的问题,在不少城市都存在。

让他忧心的是,地铁振动问题的解决,一种是“符合规范”的解决,一种是“满足大部分百姓感受”的解决。

“尽管地铁规划设计之初,都会进行严格的环境评价,考虑对周边居民的影响采取相应的减振降噪措施。但如果仅仅是确保符合标准限值,居民仍然会有明显的感觉。”孙宁表示,我国地铁建设主要遵循的是欧洲标准,它考虑的是欧洲人的感受度,但是,欧洲的标准在不断改变,我们转变得却比较慢。相关法律法规的滞后,影响了居民对自身财产权和健康权的保护。

关于地铁振动,现行标准主要依据《城市区域环境振动标准》。这部1988年制定的标准已经难以适应城市发展的现状。“老百姓变得更敏感了。”孙宁说。当然,这样的“敏感”不仅仅是对居住舒适度的要求更高了,也包括维护自身合法权益意识的增强。

而对于建成区的地下空间资源保护,我国同样缺乏相应的技术法规。“标准的制定必须考虑百姓的切身感受和合法权益。”孙宁认为,地铁建设的快速推进,将相关标准、法规的清理工作推到了前台。据了解,深圳已经率先编制了《深圳市地下空间资源规划》。

公开透明,才能建好地铁

“之所以出现各种各样的问题,说到底是我们的地铁建得太快了。”孙宁感慨道。有人用“地铁大跃进”来形容如今全国各地上马地铁项目的热情,也许并不为过。

此前不少城市就曾暴露地铁建设相互攀比的情况:比公里数,比竣工时间谁最短,于是出现不合理工期、不合理造价、不合理合同、不合理方案等问题,加上论证匆忙,客流量调查、地质情况研究不够充分,管理及技术人才梯队没跟上就仓促开工,容易埋下安全隐患,影响地铁建设的质量。

中国工程院院士王梦恕认为,中国的地铁之路“势在必行”,但同时,也尚在起步阶段。“中国的现代化发展需要地铁,不仅是为了显得„洋气‟,更多的是着眼于长远。”王梦恕表示,修建地铁可以节省地面空间,最大限度地解决地面交通压力,同时可以减少开车出行带来的能源消耗,并且有很大的经济带动作用。

“关键是地铁建设一定要把好几个关,不能盲目推进,疏于监管。”王梦恕表示,必须强化对规划、设计、招投标、施工和运营各个环节的风险控制,才能防患于未然,避免扰民现象的发生。

而在这一过程中,加强与百姓的沟通,确保信息的公开透明,显得颇为重要。

孙宁告诉记者,在国外,建设一条新线,需要经过长达几年的论证,几年的建设。而在我国的许多城市,从地方政府想建地铁到地铁建成,往往加起来不过两三年时间，投资也不到位。但不管怎样,地铁建设都应该把老百姓的利益放在首位。

我们需要的不仅仅是“建设奇迹”。专家建议,地铁建设不妨放慢些脚步,多听听百姓的声音,多研究些问题,把工作做得更细致些,提高地铁的安全性和舒适度,切实打造“安静”地铁。（——地铁大兴线的修建与开通，本来是造福于民的民心工程，政府的民心工程如何“好事办好”、不留遗憾、不留瑕疵？政府的民心工程是否在给多数人造福同时，一定要由一小部分人吞下苦果？ 2010年12月30日，北京市有五条地铁线同时开通，被有关人士赞为“世界奇迹”。然而，在这奇迹的背后，却有一群北京市民每天都在承受着地铁所带来的振动噪音的折磨。

，埋深的影响

建设方将再次对大兴线检测，本月开始减震施工；业主质疑检测结果

■ 《地铁“轰隆”过 家中水杯“晃”》追踪

本报讯（记者刘泽宁 朱开云）近日，家住大兴区青岛嘉园的数十名业主反映，地铁大兴线在运行中产生的震动和噪音扰民（本报1月2日报道）。昨日，市轨道交通建设管理公司表示，大兴线新车运行震动指标在规范要求范围内，将再次检测找出原因，并于15日前采取减震工程施工。

震动指标未超规范要求

青岛嘉园居民楼离大兴线最近的距离是12.5米，有7栋居民楼。

昨日，市轨道交通建设管理公司相关负责人表示，去年12月11日，他们委托北京市劳动保护科学研究所，对青岛嘉园小区的环境震动及市内二次结构噪声进行检测，结果显示，4号线个别车辆通过时震动明显，且检测数据超过了限制，但大兴线新车在该区段的运行震动指标在规范要求范围内。

10日前将确定减震措施

据介绍，目前地铁4号线部分车辆的车轮有磨损，运营时产生较大震动；青岛嘉园小区紧邻的轨道的减震性能达到设计要求；专家建议对地铁及青岛嘉园的楼房结构进行频谱分析，进一步分析震动产生的原因。

轨道交通建设管理公司相关人士称，已安排劳动保护科学研究所在地铁正式载客运营的条件下，对青岛嘉园的楼房与地铁再次进行震动检测，进一步研究震动产生的原因。

该公司第六项目管理中心副总经理刘军表示，10日前将再次召开专家论证会，找出震动产生原因，力争15日前采取有效的工程措施。

昨日，该小区业主刘先生等人表示，不认同相关部门检测结果，称家里隆隆的响声影响休息，小区东侧楼外墙皮脱落，说明震动明显。必要时，他们会自己找第三方进行检测。

2010年12月,本报推出“关注地铁振动影响”系列报道:《地铁,能安静点吗》、《保护我们安静的生活》、《地铁振动问题完全能解决》。转眼进入新年,记者此前采访的北京大兴区青岛嘉园小区情况怎么样?造成振动较大的原因是否已查明?小区居民何时能睡上一个安稳觉?在地铁的快速推进中如何避免扰民现象的屡屡发生?1月7日下午3点,北京市轨道交通建设管理有限公司组织地铁大兴线设计、运营、环保技术等单位举行了媒体沟通会。

“正在尽最大努力解决问题”

北京地铁大兴线和4号线正式贯通运营以来,大兴线的平均日客流量都在15万人次以上。

“为百姓服务的好事却对一部分百姓生活造成了影响,我们确实感到遗憾。”北京市轨道交通建设管理有限公司第六项目管理中心党委书记、副总经理刘军告诉记者,接到青岛嘉园小区居民的投诉后,公司高度重视,组织地铁建设、运营、设计及相关的环保技术等单位进行了现场调查,各有关机构正在全力以赴,查找原因。

2010年12月,北京市劳动保护科学研究所对青岛嘉园小区的环境振动及室内二次结构噪声进行了4次检测。“检测数据随机变化较大。4号线部分车辆通过时振动明显,检测数据超过了交通干线道路两侧昼间75分贝、夜间72分贝的限值;大兴线新车通过时情况稍好些,振动指标符合相关标准。”北京市劳动保护科学研究所检测室主任宋瑞祥告诉记者。

据铁道科学研究院轨道监理工程师刘力分析,车辆因素是造成振动较大的因素之一。由于4号线轨道异常波形磨耗的作用,对车轮造成了影响。当这些病害车辆在大兴线行驶时,造成轮轨间相互作用力增大,引发振动加剧。其次,会车时双线列车同时作用,加剧了室内振动。

测量显示,轨道线路的中线和小区居民楼的最近距离为12.5米。“传播距离也是一个重要因素。青岛嘉园距离地铁大兴线距离近,在此范围内,振动能量衰减小,作用于建筑物振动能量较大。”刘力说。

“与此同时,不排除二次振动的影响。”刘力认为,列车经过时所产生的振动作用于小区建筑时,可能引起楼内局部结构如楼板、悬吊物等的二次振动,造成居民振感强烈。但是否存在共振问题,还需要进一步的检测数据进行分析。

“我们一定会尽最大努力,全力以赴解决问题,将振动影响尽量减少到最小。”刘军表示,北京市轨道交通建设管理公司已经委托北京市劳保所在地铁正式载客运营的条件下,对青岛嘉园的楼房和地铁再次同时进行振动检测,由铁道科学研究院进行频谱分析,研究振动产生的原因,力争在1月10日前再次召开专家论证会,1月15日前开始采取行之有效的工程措施,给居民一个满意的答复。

地铁大兴线开通一周，日均客流已攀升至15万，相当于其他4条新线的客流总和。

记者昨日从市轨道交通建设管理公司获悉，针对大兴线高米店北站附近青岛嘉园居民反映列车振动影响的问题，公司正委托环保部门进行振动监测，并召集轨道交通专家“把脉问诊”，本月15日前将制定行之有效的工程解决方案。

现状：监测结果噪音不超标

居民楼夜间振感明显

青岛嘉园小区位于大兴线高米店北站至高米店南站区间西侧，地铁隧道中线距离该小区居民楼最近的距离为12.5米。

去年11月，地铁大兴线空载试运行，小区居民为即将开通的地铁兴奋不已。但很快，离地铁线较近的几栋居民楼住户发现，夜间能明显感觉到列车经过时的振动，部分年长体弱的居民甚至难以正常休息。

“车一过，振得心脏都跟着难受。”有居民向当地街道办事处人员反映。

11月20日至12月5日，轨道交通建管公司多次组织技术人员到居民家中实地调研，12月11日又委托市劳动保护科学研究所对青岛嘉园小区的环境振动室内噪声进行检测。

昨天，该研究所科学研究室主任宋瑞祥出示了振动监测结果。夜间和白天多个时段的监测显示，青岛嘉园离地铁较近的10号、6号、2号居民楼噪声平均值在56.6分贝至68.1分贝之间，均未超过国家《城市区域环境振动标准》要求，即交通干线两侧白天噪声不超过75分贝，夜间不超过72分贝。

大兴线施工阶段，轨道交通建管公司考虑到青岛嘉园的噪声敏感问题，在290米区间增设了梯形轨枕减振，这是国内轨道交通减振降噪比较先进也比较成熟的技术。劳保所检测结果也显示，青岛嘉园减振轨道区间的隧道内噪声比普通轨道区间噪音低了9.2分贝，达到设计的减振指标。

推测：列车病害加剧振动

建筑结构可能产生二次振动

为何噪音符合国家标准，而居民实际感觉振动较为强烈？

对此，大兴线项目监理、铁道部科学研究院专家刘力解释，居民振动感觉明显与小区距离地铁较近有一定关系，这属于客观因素，因为该区段隧道必须避让附近新凤河桥的既有桥桩，线路走向经过专家评审和规划部门认可，确定从青岛嘉园附近穿过。此前，北京多条轨道交通线都在贴近居民楼的位置甚至在居民楼下方穿越，距离较近应该不是产生较大振动的主要原因。

值得注意的是，根据劳保所的噪声监测数据，大兴线新车经过青岛嘉园时振动较小，而4号线旧车经过时噪声较大，居民也感觉到这样的差异。因此，车辆因素可能是大兴线振动扰民的原因之一。

京港地铁运营部工程经理邓衍镖解释说，4号线多处区段采取了弹簧扣件等减振降噪措施，这导致这些区段的轨道出现波浪形磨损，而“波磨”几乎是目前轨道交通运营的不治之症，进而会对列车轮对造成损害，这些病害车辆行驶到大兴线上，产生的振动会明显大于大兴线新车。

据透露，4号线已经购置了轨道打磨车处理“波磨”难题，而病害列车已经集中在车辆段接受镟轮处理，以避免列车轮受损反过来又造成大兴线轨道病害的恶性循环。

刘力还提出，青岛嘉园居民楼为6层砖混结构，埋深只有2.5米的条形基础承受振动的能力比深基桩的高层建筑弱，另外列车行经时，可能引起窗户、楼板等建筑结构的共振，因而放大了地铁的振动影响。

应对：周末进行频谱监测

找准病因再定减振措施

为查清青岛嘉园振动影响的病因，劳保所周末将继续进行监测诊断。与此前的监测不同，这次将重点进行频谱监测，分析振动源和建筑物的振动频率，为最终确定治理方案提供基础数据。

根据目前的“病因”推测，大兴线振动治理可能采取多重手段。一是治理4号线的病害区段，加强列车养护维修，并在青岛嘉园区段的钢轨涂刷减轻轮轨摩擦的特殊材料；二是必要时调整大兴线列车运营方案，减少在青岛嘉园区段的会车频率，甚至限速行驶，但这需要对列车自动控制系统进行软件修改，难度非常大；三是在该区段钢轨上加装减振阻尼材料，约束钢轨的结构振动；四是在建筑物和隧洞之间设隔振沟，插入混凝土连续墙、填充物、排桩等屏障，切断振动波传播途径。

市轨道交通建管公司第六项目中心副总经理刘军表示，1月10日前将再次召开专家论证会，找出振动产生原因，确定减振措施，力争1月15日前开始采取行之有效的工程措施。但地铁减振是复杂的技术难题，不像抢修救灾能立即解决，需要一个分析、研究甚至试验的过程，还请居民理解配合。（本报记者 涂露芳）

市轨道交通建设管理有限公司针对大兴线青岛嘉园振动扰民问题召开情况说明会———

本报讯 “根据目前的监测结果，现有的技术可以解决居民们提出的震感较大的问题。”昨天，市轨道交通建设管理有限公司在针对大兴线青岛嘉园振动扰民问题召开情况说明会上明确，将尽全力把振动对居民生活的影响降至最低。

“根据目前的进展，最终的监测数据将在本周末全部完成，本月10日开始专家论证，15日最终决定采取哪些工程措施”，市轨道交通建设管理有限公司第六项目管理中心负责人刘军对记者介绍说。

去年11月，他们接到上述小区居民的投诉，反映大兴线地铁列车运行时，产生的振动影响到居民的正常生活。为此，他们组织建设、运营、设计及环保等部门，开始联合进行了现场调查，并委托北京市劳动保护科学研究所对该小区内的环境振动及室内二次结构噪声进行四次监测。根据监测数据，建管公司再委托中国铁道科学研究院对青岛嘉园的振动情况进行原因分析，并形成了初步结果。

初步结果显示主要原因有四个，一是车轮磨耗形成了波纹，经过时振动较大，特别是4号线的车辆因为已经运营了一年产生了磨损；二是大兴线与4号线会车时振动较大；三是震感与传播距离相关，震感最强的10号楼与大兴线相距仅12.5米；四是二次振动效果强，即当自振频率与荷载频段相近时，引起了振动。

目前，他们已经开始采取了部分措施，以缓解振动对居民生活的干扰。如，对4号线车轮开始了打磨、涂油等。“根据初步结果，我们现有的技术水平可以解决这些问题”，中国铁道科学研究院专家孙宁对记者表示，目前已经有了初步解决方案，经专家论证后就将着手实施。