机场飞行区对场地变形控制有严格限制，隧道穿越机场飞行区对隧道建设提出了新的挑战，迎宾三路隧道位于上海虹桥机场南侧，全长３．１７ｋｍ，采用外径为１３．９５ｍ 盾构隧道，为单管双层布置形式，其中盾构段需要穿越机场飞行区跑道，在满足机场不停航的前提下，确保盾构隧道安全穿越机场飞行区，隧道工程建设对线路选型、管片构造设计、环境影响理论分析、施工推进模拟试验和信息化监控等技术措施，进行大量的理论分析和试验研究，形成了一系列创新技术成果。本书在复杂、特殊环境条件下隧道工程建设方面进行了系统总结和阐述，可供隧道工程建设的设计、施工和管理人员参考，也可供科研院校相关专业师生参考。
随着城市建设的不断发展，交通基础设施的需求日益剧增，地下道路是贯通城市密集地区交通的重要措施。迎宾三路隧道新建工程是国内*条穿越正在运营机场跑道和许多敏感构建筑物的大型盾构隧道，为了能在既有狭窄环境条件实现双向四车道通行能力，在线位确定、通道形式、近远期结合和结构关键节点处理等都进行了大量的研究工作，取得了许多创新性成果。
1.国内首个大型双层隧道在不停运条件下实现地下近远期结合布置；
2.首次实现了国内*直径土压平衡盾构从正在运行的机场滑行道下方安全穿越；
3.隧道穿越了众多敏感节点，解决了一系列技术难题；
4.在国内首次在隧道中采用LED连续光带照明，消除了行车频闪现象；
5.优化结构布置，实现与轨道交通交叉节点的合建；
6.集约化设计，减少占地节约投资。
随着我国城市建设的高速发展，人们快速出行交通需求日益剧增，为了提高飞机、高铁、地铁等公共交通的服务水平，以机场为中心的交通枢纽建设已成为解决大都市交通集散的重要手段，同时越来越多的机场也将面临地下交通工程的穿越。机场飞行区安全的特殊性以及对地面沉降控制的严格要求，制约了大规模地下工程穿越机场飞行区的建设。目前，国内外有关机场飞行区下穿的工程实例和相关的研究不是很多，主要有苏黎世机场、希思罗机场、北京首都国际机场、上海浦东国际机场及台湾桃园国际机场等。这些工程都是以轨道交通和物流等小直径隧道穿越，而采用大直径盾构在软土地基中穿越机场飞行区，工程建设难度和风险更大。
迎宾三路隧道位于上海虹桥机场南侧，是虹桥枢纽和中心城区之间客运专用通道，全长3.17km。其中盾构段长1.95km，单管双层布置，隧道外径13.95m，采用外径14.27m的国内最大直径土压平衡盾构机，隧道下穿650m的机场飞行区。为确保机场运营安全，需要在不停航的条件下，实现大直径盾构的安全穿越，设计、施工和监测采取一系列的技术措施。
设计上主要通过技术措施减少隧道施工时盾构机穿越和机场运营对地层造成的扰动，提高隧道纵向抗变形能力。
例如，对机场穿越区的隧道线形进行优化，减小因盾构姿态频繁调整对地层的扰动，尽可能加大盾构机穿越段的平面转弯半径，并在纵断面上尽可能采用直线下穿机场敏感区；为提高管片环间的抗剪能力，减少错台，在环间设置剪力销；在管片内环缝两侧设置预埋钢板，管片拼装完成后，将环与环间的预埋钢板焊接连接，从而增强隧道的纵向刚度，提高其整体抗纵向变形能力；为有效控制地面沉降，在穿越机场区段增设注浆孔环，根据需要可以及时进行多点二次注浆。
施工上主要以大直径土压平衡盾构开挖面稳定性控制为抓手，根据试验选取合理的盾构施工参数，通过对地面变形和机场影响的监测，及时优化各项施工参数，精心控制地层变形。①对穿越区域进行划分，分为试验段、穿越前控制段、穿越控制段、穿越后控制段。②在试验段进行盾构的试推进，设置多个监测断面，检查盾构设备状态，调整盾构施工各项参数，并初步确定泡沫剂的各项参数。③在穿越前控制段，进一步验证所采用的泡沫剂参数和施工参数是否合理，以确保开挖面的稳定，并改善同步注浆浆液的配合比。④在穿越控制段，放慢施工速度，均衡匀速推进。采用穿越前控制段验证的泡沫剂注入参数和同步注浆配合比进行土体改良和同步注浆控制。严格控制盾构姿态，避免超挖。⑤在穿越后控制段，迅速开展内部结构的同步施工，有效增强隧道的整体稳定性及刚度，减小机场区域的后期变形。根据地层变形监测数据，及时对土体进行二次注浆，有效控制地表的最终变形。⑥变形信息化监测。盾构穿越期间，对机场区域进行沉降监测，将监测数据及时、准确地反馈给中央控制室，中央控制室根据地面所反映的情况，进行正确判断，及时调整各子系统施工参数，确保盾构顺利穿越机场区域。
迎宾三路隧道新建工程是国内第一条穿越正在运营机场跑道和众多敏感构建筑物的超大型盾构隧道，为了能在既有狭窄环境条件实现双向四车道通行能力，在线位确定、通道形式、近远期结合、结构关键节点处理和施工地面沉降等都进行了大量的研究工作，取得了许多创新性成果。
(1)国内首个大型双层隧道在不停运条件下实现地下近远期结合布置。根据隧道的交通功能要求，将隧道分近期(隧道东侧不过S20交叉口)和远期(隧道穿过S20交叉口)两部分。隧道总体布置充分考虑了近远期结合要求，使得道路线形同时满足了近远期的技术要求，结构设计采用了特殊构造节点，可以满足在不影响既有隧道通行能力情况下实现与远期隧道的结合。
(2)首次实现了国内最大直径土压平衡盾构从正在运行的机场滑行道下方安全穿越。为了确保大型盾构隧道长距离下穿变形要求极高的机场滑行道，通过对盾构隧道推进对地面沉降影响数字化精确模拟分析，得出了最优的隧道线形和埋深，通过对管片接口形式、连接方式和剪力销的优化设计，提高了管片抗变形能力，保障了隧道施工顺利地从正在运行的机场滑行道下方穿越。
(3)隧道穿越了众多敏感节点，解决了一系列技术难题。采用结构优化与施工控制相结合的技术措施，解决了盾构超浅覆土推进、与轨道交通17号线共建、近距离穿越已运营的七莘路高架桩基、穿越机场跑道、近距离与正在使用的机场航油管长距离并行和下穿历史保护建筑等技术难题。
(4)国内首次在隧道中采用LED连续光带照明，消除了行车频闪现象。倡导绿色隧道理念，在隧道内首次采用LED光带，既实现了节能减排，又解决了行车时的频闪现象，提高了驾驶的舒适度和安全度。
(5)优化结构布置，实现与轨道交通交叉节点的合建。对于工作井、机架段、与轨道交通合建段等空间关系复杂、工况繁多的节点均采用了空间计算模型，并根据工况不同进行了细致的分析，保证了复杂结构的经济与安全。
(6)集约化设计，减少占地节约投资。采用双层隧道，减少占用地下空间资源。管理中心结合风塔和设备用房合建，既减少了土地占用，又解决风塔对环境的影响。出入口采用前后一字线布置形式，减少了对周围建筑的拆迁量。
(7)盾构穿越砂质粉土施工技术。针对砂质粉土含水量高、渗透性强、摇震反应迅速等特点，通过土体改良、连续出土、降低刀盘扭矩和推力的波动等技术措施,形成了盾构隧道穿越砂质粉土控制液化技术。
(8)快速均衡化施工技术。通过对盾构推进速度、管片运输、浆液运输、道路同步施工和混凝土运输等过程进行统筹优化，形成了超大直径盾构隧道工程快速均衡化施工技术。
(9)施工姿态与轴线控制技术。针对超大型盾构在盾构姿态与轴线控制自身的特点以及影响盾构姿态与轴线控制的因素,形成了轴线纠偏技术、管片选型技术和成型隧道稳定性控制技术等综合控制技术。
(10)全新的皮带连续出土技术。针对黏性土和液化砂性土的特性，对皮带连续出土的适应性进行了开发研究，提出了大型土压平衡盾构机的新型出土技术，达到日均出土3000m3以上的无故障运营。
迎宾三路隧道能够在机场不停运的情况下，顺利穿越飞行区，凝聚着建设、设计、施工等单位技术人员的智慧和力量，是我国大型隧道建设方面又一个典范工程，使得我国超大直径盾构隧道
建设技术在国际领先水平基础上又上了一个台阶。
作者
2018年2月
周质炎，上海市政工程设计研究总院副总工程师，教授级高级工程师、国家一级注册结构工程师、英国皇家特许结构工程师、国务院政府特殊津贴专家、上海市建设系统专业学科带头人。长期从事隧道工程、城市轨道交通和地下空间结构的设计和研究工作。先后设计和主持完成大型市政工程项目设计和研究百多项，获得国家、市级科技进步奖5项和优秀设计奖20多项。近年来主持和参加了多项国家和市规范的编制工作，在国内外各种专业杂志和学术交流会上发表论文四十多篇，申请和授权专利三十余项。曾获上海市青年咨询精英、上海市科技标兵等荣誉。
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