一項(xiàng)引人注目的紐約地鐵隧道工程
—— 紐約東出入口隧道工程（續(xù)）

1 紐約東出入口隧道工程概述

紐約東出入口隧道工程是在大中央樞紐站（GCT）下面新建的一個(gè)富有創(chuàng)意的樞紐站。這個(gè)新的樞紐站有2個(gè)平行的大洞室，每個(gè)大洞室各有上、下、左、右4個(gè)小洞室。2個(gè)大洞室的腰部有1個(gè)夾層通道貫通，夾層通道的一端與自動(dòng)扶梯斜隧道相連，通向站廳、出入口（圖1）。

圖1 在大中央樞紐站下面新建的樞紐站

2個(gè)大洞室（含8個(gè)小洞室）完成后，可供列車駛進(jìn)、駛出，并進(jìn)行渡線換軌，實(shí)現(xiàn)樞紐站的全部功能。

每個(gè)大洞室大約長(zhǎng)35 m，寬8.3 m，高21.3 m。8個(gè)小洞室是用2臺(tái)盾構(gòu)（直徑均為6.7 m）開(kāi)挖而成的（圖2），地質(zhì)主要是頁(yè)巖、片麻巖、花崗巖和大理石。盾構(gòu)開(kāi)挖的圓形小洞室的周圍需要擴(kuò)大，擴(kuò)大時(shí)將采用鉆孔爆破法開(kāi)挖，組合式初期支護(hù)由鋼拱架、錨桿、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土組成，永久襯砌為現(xiàn)澆混凝土。

圖2 包含4個(gè)小洞室的大洞室示意圖

要求鉆爆法施工不影響上面大中央樞紐站（GCT）和地鐵北方鐵路（MNR）的正常運(yùn)營(yíng)；同時(shí)不得損壞巖石地層的整體性與既有的結(jié)構(gòu)物。

新建的東55號(hào)街通風(fēng)和變電所設(shè)施包括強(qiáng)制通風(fēng)隧道、豎井和洞室（設(shè)有上下層2個(gè)通風(fēng)機(jī)房以及設(shè)備電力變電所層和牽引動(dòng)力變電所層），這一工程與既有的地鐵北方鐵路隧道比鄰，與既有的通風(fēng)隧道系統(tǒng)組成一體（圖3）。同樣需要采用鉆爆法施工，也會(huì)遇到大洞室鉆爆法施工類似的問(wèn)題。

2 鉆孔爆破法施工的安全規(guī)則和技術(shù)措施

施工的關(guān)鍵是控制地層和結(jié)構(gòu)受爆破作用產(chǎn)生的變形，必須把這種變形限制在容許范圍以內(nèi)。

既有的運(yùn)營(yíng)中的樞紐站，它除了運(yùn)送乘客外，還是供人們參觀游覽的建筑物，每天大約有75萬(wàn)人在此集散，其中25萬(wàn)是通勤的地鐵乘客，另外50萬(wàn)人是來(lái)此參觀游覽購(gòu)物的。為了避免過(guò)多的爆破粉塵流向地面，因此，在地下用高壓水槍噴水形成隔離帷幕，使大部分粉塵經(jīng)通風(fēng)隧道排出。

圖3 新建的東55號(hào)街通風(fēng)和變電所設(shè)施

控制爆破震動(dòng)和實(shí)行環(huán)境管理是非常重要的2項(xiàng)工作。重點(diǎn)放在爆破作業(yè)的質(zhì)量控制上，對(duì)從事爆破工作的人員進(jìn)行嚴(yán)格的資格審查。

為了保護(hù)既有車站下面的巖體，將爆破震動(dòng)速度限制在50 mm/s以內(nèi)。如果是在歷史性建筑物的下方進(jìn)行爆破，則應(yīng)將爆破震動(dòng)速度限制在12.5 mm/s以內(nèi)。離既有建筑物的柱腳4 m范圍以內(nèi)不容許進(jìn)行爆破。

對(duì)既有結(jié)構(gòu)物的保護(hù)，用爆破引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的微應(yīng)變（με）來(lái)評(píng)估。當(dāng)達(dá)到50微應(yīng)變時(shí)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查；當(dāng)達(dá)到100微應(yīng)變時(shí)應(yīng)發(fā)出警告。也可以把微應(yīng)變換算成應(yīng)力與容許應(yīng)力進(jìn)行比較。然而，量測(cè)結(jié)果表明，由列車運(yùn)行引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的微應(yīng)變大于爆破所引起的微應(yīng)變。

在環(huán)境管理方面，主要是不使爆破產(chǎn)生的煙霧、粉塵和超壓進(jìn)入運(yùn)營(yíng)中的車站，因此，采取了防爆門和機(jī)械通風(fēng)等措施。

由持有許可證的供應(yīng)商提供Emulex藥卷和Nonel延時(shí)雷管。爆破采用1組炮眼包含2～3次延時(shí)爆破（7 ms）的方式。有時(shí)為了減小炸藥爆破的振動(dòng)，還事先采用靜力膨脹劑使巖石預(yù)裂。

施工部門必須向運(yùn)營(yíng)部門提供超前兩星期的爆破施工計(jì)劃，列出下列內(nèi)容：在哪個(gè)爆破位置、何時(shí)由早、中、晚哪個(gè)工班實(shí)施爆破，需進(jìn)行多少次。在客運(yùn)高峰時(shí)間不容許進(jìn)行爆破，最長(zhǎng)的爆破作業(yè)時(shí)間窗不超過(guò)12 min。還規(guī)定對(duì)所有各次爆破必須有24 h前的正式通知，用電話與運(yùn)營(yíng)車站直接溝通，把確切的爆破時(shí)間告訴車站。

對(duì)于55號(hào)街通風(fēng)和變電所洞室的爆破施工，首先在壓力通風(fēng)隧道施工時(shí)進(jìn)行了不同的裝藥試驗(yàn)：在各炮眼的一定長(zhǎng)度內(nèi)，分別裝25%、50%和100%的炸藥，其余部分用填料搗實(shí)。在壓力通風(fēng)隧道開(kāi)挖完成后，依次進(jìn)行豎井和洞室開(kāi)挖，由爆破產(chǎn)生的在空氣中的聲響不得大于133 dB，相應(yīng)的爆破震動(dòng)速度不大于15 mm/s。施工時(shí)分臺(tái)階逐級(jí)爆破開(kāi)挖，先采用靜力膨脹劑使巖石預(yù)裂，然后進(jìn)行鉆孔爆破。為了保持地面交通安全，需要在地面上鋪設(shè)鋼板。

目前紐約東出入口隧道工程全部開(kāi)挖工作均已完成，計(jì)劃在2020年開(kāi)通。

3 結(jié)束語(yǔ)

本刊2012年第1期曾刊出“一項(xiàng)引人注目的紐約地鐵隧道工程——紐約東出入口隧道工程”一文，介紹新樞紐站的2個(gè)大洞室的8個(gè)小洞室是如何采用2臺(tái)盾構(gòu)按計(jì)劃完成掘進(jìn)的。這期所刊出的內(nèi)容是它的繼續(xù)報(bào)道，介紹鉆孔爆破法在洞室擴(kuò)大施工中的應(yīng)用。值得我們注意的是，在如此復(fù)雜的樞紐站工程中，凸現(xiàn)了在爆破施工中安全生產(chǎn)的重要性，在設(shè)計(jì)和施工的所有技術(shù)措施的細(xì)節(jié)中獲得充分體現(xiàn)。

[1] Never so bored in NY [J]. Tunnels & Tunnelling International，2010（8）：31-34.

[2] East side explosives [J]. Tunnels & Tunnelling International，2014 (8)：40-43.

[3] 一項(xiàng)引人注目的紐約地鐵隧道工程——紐約東出入口隧道工程[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2012（1）：66-67，70.

邵根大 編譯

責(zé)任編輯 冒一平

2015-10-10