圣保罗市城新地铁4号线建设万芳

圣保罗市城新地铁4号线建设

新建4号线黄线地铁是圣保罗地铁为了公共交通向前跨出重要的一步。可是，复杂的地质状况需要多重技术。

圣保罗是拉丁美洲最大的城市，人口1千7百万，来自国家的各个角落，或者来自海外。文化和种族多面性是很突出的，该城的经济实力代表全国GDP的18%，也是该国最重要的财经中心。

当前的圣保罗地铁运载4亿8千6百万人次/年，通过49.2km的地铁网络，有46个站。按照规划，地铁网络经扩展将与其它运输系统，诸如城市铁路和巴士连接。

工程项目

新线将连接LUZ 至VILA SONIA，在其12.8km的长度上有11个站，可以连到铁路线 (圣保罗城市列车公司) 以及其它地铁线 (图1) 。

新线4号线将连接城区LUZ至VILA SONIA，穿越CONSOLACAO，保罗大街和PINHEIROS

工程发展分成两个阶段。第一阶段预期在48个月完成，计有长12.8km地下延长线，从LUZ站的尾轨延伸到VILA SONIA机务段的洞口，全部建造5个车站，部分建造4个车站以及VILA SONIA的机务段场地，永久道路，和本系统部分运营的供货和装配所必需的一切。

第二阶段完成第一阶段的4个车站，建造2个新车站和本系统的供货以及车皮，为了使该线全面运营。车辆段将会有：

* 10.35km由TBM挖掘的双轨隧道；

* 长286m的轨道隧道和双单轨NATM隧道

* 长68m的双轨隧道将用大开挖方式(逆作法)建造

* 长507m三轨NATM隧道；

* 354M长的三轨、4轨大开挖隧道；

* NATM法建造的6个车站，和5个车站用大开挖建造。

两个阶段工程估价12亿6千万美元全都由外国和当地财源提供给圣保罗市政府。除了世界银行的贷款外，政府还要寻求配套贷款，剩下的部分将由市政府自身财源平衡。

项目将有两次招标，第一次分三块；是交钥匙合同， 即：设计+土建工程+第一期供货和安装。该合同的资格预审从2001年12月开始。今年4月邀请预审的信函发出，2002年9月开工。第二次是实现第2阶段，尚待计划。

17家国际知名厂商参加，还包括巴西本国的，准备接受预审。

地质

圣保罗市的沉积盆地地层分成三个单位，前寒武纪基岩 (片马岩-混合岩)，第三纪沉积和当前的沉积地层 (图2)。

圣保罗市地铁延伸线地质情况图

片马岩-混合岩再要分成三个组，根据矿物学、纹理、和结构特性，它们是：花岗岩-片马岩、带状-片马岩、黑云母-片马岩。

三个领域的地质力学特性呈交给统计处理。结果表明花岗岩-片马岩岩体平均Q值(BARTON)是1和15；带状片马岩 0。2--10； 黑云母-片马岩 0。1 和1 (图3)。

地质力学特性

圣保罗盆地是塌积/冲积、冲积、和湖积的凹地。4号线的第三纪沉积的地层学立面图分成下列结构：

* RESENDE层 交替细砂质灰黏土、和灰和黄粉质砂、一般是类似黏土的。灰黏土相当于“TAGUA”的黏土和最粗粉质砂相当于，至少部分是，所谓“BASAL SAND”(基砂)，而其它“相当于类粘土的一般、灰色和黄砂。”

* 圣保罗层--主要发生于760m标高以上，位于城市的中心地带，并且由两种主要的岩相组成。第一个是粗砂石，有时是砾岩性和分级的， 直到粉土和黏土组份位于层顶。第二是砂石、一般到粗粒径，也分级，直到黏土石和粉土石，带有平面-平行、水平分层。

由于其来源，这些沉积既有垂直也有水平尖颗粒的变种。这个方面对地下工程具有重要作用，因为，由于沉积的变化大，如依据实地试探来解释地质和土工便是非常困难。

* 大型的现代沉积多半是冲积沉积，而沿着TIETE河和其支流，可以见到。由砂、粘土和砾石组成是当前河流系统沉积的。

沿着走线每约24m，打了625个孔，平均长度36m。对软土和岩石进行现场和实验室测试包括三维透水性 (SHM) 试验，自钻压力计 (CAMKOMETER) 和岩相学分析。

隧道

选择挖掘方法要依据三个重要因素：安全、进度的可预测性、成本和和工程质量。由鉴于此，大约长10.40km，占80%的总延长段，要两台TBM来钻进9.3m直径的单管、双轨隧道。软土EPB一台将钻进长4.5km隧道，从LUZ 到FARIA LIMA，大半通过粘土和粉质砂，而一台混合式EPB将建造约4.5km隧道，从FARIA LIMA到 VILA SONIA 通过岩石。它们要在深度达15m～45m，拼装9.03m外径预制混凝土管片，其厚度300mm，剩下的内径是8.43m。

近来，TBM隧道直径的新研究已发展到可包括隧道两侧列入紧急逃逸天桥。这种情况时，需要有单管、双轨道9.55m内径隧道。设计容纳了衬砌环管片周围防水件 (图4) 。之所以选用软土EPB盾构是因为该粒径区和穿越走线所能发生的水压，选用混合工作面的EPB机是由于其钻透带有最大抗压强度达180MPa的漂砾和硬岩石的残余土。在FARIA LIMA 到BUTANTA站之间，盾构将需要调换刀具，转移到EPB模式来钻通风化的花岗岩片马岩。BARTON理论曲线表明硬石TBM的性能比爆破法的NATM掘进法更好 (图3) 。

选用NATM来挖掘轨线隧道12%，这是因为可变的横截面无法能与TBM施工相兼容；一条三轨线停车隧道，其宽度13.3m到15.6m不等，而高度10.9m到12m；以及其它两条单轨，各6.50m宽和6.50m高。三轨线停车隧道将在软土内挖掘，带有水平边巷道、初级支撑将由喷射灌浆桩和钢网格桁架加强的喷射混凝土组成。这一段完工时将是带有二层焊接网板的现浇钢筋混凝土.。

双单轨隧道将用NATM法在软土内建成，方法是顶部掘向带有支持核心，台阶、和隧道底部。隧道顶部加强将用垂直喷射灌浆柱 (从地表钻入)。

当考虑到NATM法与隧道的浅的深度不相容，也对高楼有危险，于是采用大开挖方法。由于复杂交通，轨道隧道的8%规定将采用永久箱体结构内、接纳连续墙的逆作法施工。为了避免对邻近建筑物的损坏，箱体开挖和连续墙的施工，设计要用降水系统，以便抵御地下水静水压。大开挖建成的轨道隧道将使用连续墙。12m到30m深、0.80m到1.20m厚。

凡是有必要的时候， 除了箱体板以外，用钢桩来支撑连续墙。为了确保水密性，不用锚栓以免穿孔连续墙，但设计使用聚氨酯在墙的接缝注射，和使用现浇内部混凝土墙。

车站

六个车站用NATM法施工，这是初始设计所附加的，以解决它的位置所带来的复杂问题。车站将构成三个基本单元：大型的圆形井，其直径20m到40m；站台隧道， 长132m，宽20.3m、高14.8m；和连接隧道，宽16.4m、高15.3m的连接隧道连接沉井到站台隧道。 有一些车站，站台隧道远离街道，圆形井就设计在站台隧道上，消除了连接隧道。井的功能是允许出入地下施工区、并包括连接中间隔层到站台隧道的自动扶梯。它也将包含通风系统，其中有排风井、和新风隔绝层。

PAULISTA车站是新车站设计的样板。它将造在圣保罗层软土层内。出入井将包括16.6m内径的井、深40m。站台隧道将在40m深度开挖，浸没在水内，用临时排水系统和用两条水平边巷道 (图5) ，初级和永久支撑的设计雷同于前述三轨线隧道。

六个车站的两个是用NATM法在岩石内施工。它们没有连接隧道。站台挖掘爆破法，先前6.7m高的掘向，加上稍后的挖掘台阶。支撑是用喷涂混凝土在焊接加强网板上和圆拴组成。

TBM挖掘的双轨隧标准横截面

图例说明：

管片周围氯丁橡胶带 Neoprene strip around the segment

预浇筑混凝土 precast concrete

动态轮廓包络线 clearance profile

混凝土轨道线 concrete trackway

研究带有两个紧急逃逸天桥的TBM挖掘的隧道内径

internal diameter in studying for TBMtunnel with two emetgency exit catwalk

PAULISTA 车站的站台隧道用NATM法施工， 有两个水平边巷道，受到喷射灌浆的盾构伞保护

图例说明：

连接隧道connecting tunnel

水平喷射灌浆桩 F0。4M horizontal jetgrouted pile F0。4M

次级衬砌 secondary lining

隧道核心 tunnel core

初级衬砌 primary lining 水平长排水道/带真空(标准的)Long horizontal drains w/vacuum(typical)

边巷道 side drift

台阶 bench

站台隧道 platform tunnel

降水井点 well point

沉井 shaft

五个车站用大开挖建成。REPUBLICA车站，由于前已存在的建筑，而PODERES 和MORUMBI车站将在本项目第二期建成，那时列车已经在运行。FRADIQUE COUTINHO车站也将用大开挖建造，因为它所在的深度浅、有冲积土和第三纪沉积和地下水位接近地表和建筑物。 所有车站将由大开挖方法施工，使用连续墙 ，其深度达20m到28m、厚度0.8m到1.0m。连续墙都设计成能抵御水静压。查阅：已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图（更新中）查阅：2012年全国各省市城市轨道交通项目概览（更新中）查阅：城市轨道交通中标企业

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