小编语

巴西的圣保罗地铁5号线延伸段已于年12月正式完工并开始运营，本期，小编就为您“采访”了来自GeodataSpA公司（负责该工程项目设计和施工管理）的土木工程师StefaniaStefanizzi，为大家介绍圣保罗地铁5号线延伸段的关键设计和施工挑战。

工程概述

尽管拥有完善的交通网络，巴西圣保罗的大都会地区（SPMR）的地铁系统相对于全球其他的大都市区来说仍然较小，当地的地铁系统在高峰时段每公里线路的乘客密度为全球最高。

高峰时段拥挤的圣保罗地铁

现有的圣保罗地铁5号线自年开始运营，早已无法满足圣保罗地区的交通需求。因此，当地对地铁5号线进行了延伸。工程建设始于年，到年底已经全部结束。

圣保罗地铁路线图

工程包括：

■总计长11km地铁区间隧道；

■10个新建地铁车站；

■10个通风竖井（建设时兼作开挖用）；

■1个车站竖井；

■2个开挖竖井（其中一个用于两台TBM的始发，这两台盾构掘进工程中的双管单轨隧道；另一个则用于这两台盾构的接收，以及第三台用于掘进单管双规隧道的TBM的始发）；

■占地,m2的列车存放区。

HospitalS?oPaulo站施工现场

地质情况

工程地处圣保罗沉积盆地区，其地质主要分为三种：

■由花岗片麻岩和具有不同风化水平的残留土壤组成的前寒武纪基岩，风化程度由上而下逐渐减小，风化部分与地下水流相关；

■第三系沉积物：一组由Resende地层，低灰砂质粘土和灰色和黄色粉质砂（通常为少量泥质），以及圣保罗地层组成；另一组由河流系统沉积物Taubaté组的第三纪（古新世）以及砂岩组成，有时为砾岩，其纵向和横向渗透率具有梯度变化的特征;

■松散砂岩，有机粘土和泥炭的第四纪沉积沉积物（具有高沉降潜力），地下水位通常略低于地面。存在多层含水层，被不透水的粘土层隔开。

地铁车站

隧道沿线的10个车站采用了不同的施工方法：盖挖法（逆作），新奥法、咬合桩井法等。车站平台最大长度m，深度在21m至49m之间，取决于车站类型。

HospitalS?oPaulo站设计模型

为了模拟车站的地层环境，设计方使用BIM将车站的2D、3D数值模型与流量分析，灵敏度和参数分析相结合，以确定车站地表和现有建筑的稳定性，以及施工潜在的风险及其应对措施。设计与现场测量结果相结合，可实现设计和施工的实时集成，确保挖掘过程安全，最大限度地减少沉降引起的损害。

ChakaraKlabin站

该站与地铁2号线（绿色）换乘，总体布局包括直径30m的圆形通道竖井，以及开挖面积m2，长度约62m的主隧道。由于地铁2号线仍在施工中，该站在现有站点下方的区域内进行开挖，施工过程使用地下连续墙进行支护，并在实际开挖过程中施放筋条进行加固。施工完成后，现有车站几乎未出现沉降。

ChakaraKlabin站

Brooklin站

工程中标志性的Brooklin站赢得了巴西ABECE协会（Associa??oBrasilieiradeEngegnhariaeConsultoriaEstrutural）大奖。

Brooklin站外观

该站由5个互相连接的咬合桩工作井形成，每个井外径约为36m，连接而成的车站全长约m，深度约27m。由于车站现场的特殊限制（多层污染含水层，施工场地空间限制，地面现有建筑干扰），该站在设计阶段便面临挑战。

Brooklin站内部

该站的初步设计施工步骤为：

■使用塑制连续墙（无钢筋，并使用低阻抗混凝土）沿着整个工作井周边挖出工作井边缘；

■井外降水；

■主井开挖；

■工作井的二次衬砌和支柱的构造；

■在开挖后续井时，对已开挖井进行支护（5个工作井按照相同方式建造）。

通过风险分析，设计方发现了该施工方法中一些潜在的危害：

■外部排水可能造成地表沉降；

■工作井底部不稳定性可能会导致井底破裂；

■施工地点污染区域干扰；

■塑制连续墙竖直度与水密性无法保证，并可能导致井内衬砌厚度降低。

因此，设计方决定：

■避免进行井外降水；

■塑制连续墙墙使用钢筋混凝土结构连续墙代替；

■同时开挖所有竖井，并在建筑布局所定义的永久位置同时安装支柱。

在年8月开始车站建设之后，年10月，车站开挖便达到设计深度，混凝土基础浇筑完毕，恰好赶上TBM穿越该站。与原方案相比，该建设方案成本上升10-15%，工期相对原方案的6个月时间也有所延长。该施工方案之后在圣保罗地铁4号线中也有所应用。

Brooklin站建设现场

盾构施工与存车区域

5号线地铁延伸段施工中有3台TBM同时掘进，这在圣保罗地铁建设历史上是首次：

■在从CondedeItù井到Bandeirantes井的第一段，约5.5km的区间隧道中，两台直径为6.9m的TBM同时进行掘进两条双管隧道；

■从Bandeirantes井到DionisiodaCosta井，约5.5km的区间隧道则使用一台直径为10.6m的TBM掘进单管隧道。

衬砌后的TBM隧道

工程中的TBM掘进大量使用了隧道掘进计划（PAT）的概念：来自TBM的数据，从监测到地质和水文地质都为实时采集，并且使用GDMS系统（由Geodata开发）存储和处理，以调整开挖参数。

工程中的列车存车区域的设计同样令人印象深刻，占地,m2。

存车区域

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