布达佩斯地铁4号线

0 概况

布达佩斯地铁4号线是城市轨道交通系统中重要的组成部分（图1），被视为匈牙利首都近几十年来投资最大的交通基础设施。

贯通连接西南至东北的城市边缘终端的这条新线，通过与高速公路M1、M7和M3的衔接，把客流引入首都。

地铁4号线将郊区运输系统和城市轨道交通联结起来，可实现各种交通方式的换乘：①凯伦弗尔蒂（Kelenfoldi）车站位于城市的西部边缘；②卡尔文（Kalvin）车站是地铁4号线和3号线的换乘站；③凯尔蒂（Keleti）车站是佩斯中央铁路线的终点站。

地铁4号线分两期修建：第一期凯伦弗尔蒂站—凯尔蒂站，计划在2011年完成。它包括两条长7.3 km的区间隧道和10座车站；第二期凯尔蒂铁路终点站—波斯尼克（Bosnyak）广场站，它包括两条长3.2km的隧道和4座车站，计划于2013年完成。

布达佩斯地铁4号线一期工程工期48个月，投资2.86亿美元。2个长7.3km、内径5.2m的区间隧道用土压平衡盾构开挖，特殊地段用新奥法施工。隧道将穿过布达一侧的黏土地层，以及多瑙河河底和佩斯一侧的第3纪沉积岩。

施工接近第3年时，一期工程布达一侧的任务即将完成，正在为开挖多瑙河河底隧道做开工准备。

1 工程项目

图1 布达佩斯地铁线路图

2006年1月，巴姆柯集团（由5个子公司组成）签订了2.5亿美元的合同。它包括负责2条长7.3km区间隧道、埃特尔（Etele）车站通向车库的支线的设计和施工；吉拉特（Gellert）车站、1座应急竖井、14个联络通道（每个长15～30m）、特登尼（Tetenyi）等4座车站及其通风隧道的土建工程。其余9座车站将由不同的公司修建。

隧道在城市环境下施工，覆盖层厚度15～20m。在吉拉特车站和弗瓦姆（Fovam）车站之间，隧道将在多瑙河河底穿过。

2 地质情况

布达佩斯基岩地质为三叠纪白云岩，其上为第3纪沉积岩（从新世纪沉积到中新世纪沉积），第3纪沉积岩主要有（软）黏土质砂岩和泥灰岩组成。上覆松软的第4纪多瑙河洪泛区沉积物。

地铁4号线首段4.2km线路主要穿过第3纪沉积地层（从凯伦弗尔蒂车站到多瑙河过河段），穿越多瑙河河底会遇到大断层区。在佩斯一侧长2.3km的线路将穿过第3纪沉积岩（上部为渐新世）。最后的800 m线路接近地面，将在第3纪沉积岩和松软的第4纪沉积物的互层中施工。线路位于地下水位以下，隧道底部的平均水压力达1.5～2.0bar。

总的来说，布达一侧（从凯伦弗尔蒂站到吉拉特站）的地质条件比佩斯一侧（从弗瓦姆站到凯尔蒂站）要好，即较好的地层条件：较好的黏性、较低的渗水率和较好的岩性。但是，穿过多瑙河的一段是更为重要的一段，需要特别小心对待。首先是覆盖层薄，还有大断层区，且有多瑙河的存在。

3 盾构开挖

隧道开挖选择盾构法的主要考虑是：沿线的地质条件适于盾构开挖，减小施工对古老建筑物的损害也是采用盾构技术的一个重要原因。

在布达一侧，地基一般坚硬（泥灰岩），没有水的侵入，可以采用敞口盾构，而在多瑙河河底和佩斯一侧，由于地质原因，需要采用闭胸盾构。基于这些考虑，巴姆柯联合集团最终决定采用2台海瑞克土压平衡盾构，各自分别开挖一条隧道。土压平衡盾构根据不同的地质条件和地下水位，可以在不同模式下工作。

（1）敞口模式，不需要工作面支护。这种模式只是在布达一侧有限的长度范围内使用。

（2）压缩空气模式，用维持空气压力的方式确保对工作面的支护。空气压力遏制水的侵入。这种模式特别适于布达一侧不太渗水的地层，所以产生密实的渣土。

（3）闭胸或土压平衡盾构，用切削下来的渣土和土压充满切削盘前的小室，确保对开挖面的支护。小室中的土渣和压力，随螺旋输送机的转速进行调整。这种模式在佩斯一侧的大部分隧道中使用。

2006年12月，在埃特尔始发井中开始组装2台盾构机。北侧盾构在2007年4月开始推进；南侧盾构在2007年6月开始推进。

由斯洛伐克负责制造的拼装式砌块和每天的供应量，取决于盾构掘进速度。现在每台盾构每天拼装平均12环（18m），最高达到19环（28.5m）。盾构机每天工作24h，每周6天，使用劳动力150人日。到目前为止，2台盾构各自完成拼装2040环衬砌。砌块运入隧道采用2台高技术、高效的吊车，砌块在隧道内的运输和递送采用科恩吊机。

采用列车把渣土运出隧道，并把砌块和灰浆运进。一列列车的编组：2辆机车、4辆出渣用的翻斗车、1辆运灰浆的车、1辆运衬砌块的车（1环6块，其中1块是封顶块）。2个隧道使用了4列列车。

采用吊车从始发井中吊出装渣车，运至弃渣区。装渣8m3的装渣车用来运输弃渣至20km外的卸渣区。2台盾构工作每天大约需出渣135车。

4 联络通道和通风隧道

采用新奥法在主隧道周围修筑一些附属结构。这些结构是：两主隧道之间14个联络通道；3个通风隧道；在吉拉特站前的最大断面为140 m2的岔线隧道。根据隧道断面大小采用不同尺寸的挖掘机（图2），隧道的初期支护为格栅拱、钢筋网、锚杆和喷混凝土，永久衬砌为现浇或喷射混凝土。

联络通道采用新奥法修建，间隔300m，供疏散人员和维修养护之用。防水层为PVC膜，固定在隧道喷混凝土壁面上，防水接缝把隧道按垂直、水平分成小块。巴姆柯集团采用由土工布（1000g/m）和防水膜（KST-DB3mm厚）组成的防水系统。

将防水层固定在喷混凝土层上，然后覆盖厚100mm的喷射混凝土。防水膜片用热空气对缝焊接，然后注入3bar压力的空气，持续5min，不漏气为合格。防水接缝由管组成，容许在有水的情况压注浆液。

图2 阿特拉斯·柯朴科281臂式挖掘机在联络通道中工作

由于隧道断面较小，永久衬砌混凝土厚度大约1m。巴姆科集团设计了易于安装和移动的钢模板。灌注混凝土先从仰拱开始，逐步向顶拱发展。

为保持盾构作业不间断，必须使联络通道的施工不给盾构的后勤工作造成困难。解决这一困难的办法是，在每一车站安设浮置道岔，并细致地安排各项任务。

5 盾构始发井和车站

巴姆克集团还负责1个盾构始发井和吉拉特车站的施工。

图3 用于布达佩斯地铁4号线的海瑞克土压平衡盾构

在埃特尔的盾构始发井，最终将成为凯伦弗尔蒂车站的一部分。它是在2006年3月开工的。在连续墙支护系统的保护下，开挖长191 m、宽23m、深17m的基坑。2个盾构在基坑内组装和始发（图3）。工地还配置了一切必要的后勤设施，例如配料装置、砌块堆放场地、出渣仓等。

吉拉特车站位于布达佩斯的中心地段，离吉拉特旅馆仅几米之遥，恰好在多瑙河边。这个车站由明挖段和站台隧道两部分组成：明挖段宽40m、长40m、深35m; 站台隧道的长度及断面可容旅客站台和整列列车。

由于地层较坚硬，采用水力扩孔钻开挖技术（这项技术首先在匈牙利使用），只需建深23m的连续墙，这项技术可以在很大的地层范围内应用。在完成顶板后，即可采用逆筑法继续进行车站的开挖和施工。两层中间楼板最终给用户提供流通设施，而在施工期间可作为横向支撑。完成底板后，立即开始站台隧道施工。车站隧道总的施工步骤：①开挖2个先进导坑；②施作混凝土立柱；③开挖南北两侧站台隧道；④开挖站厅隧道。

断面为70m2的站台隧道, 直接位于古老的敏感的布达佩斯大学下面，覆盖层厚度为25m。该隧道用两步法开挖（分导坑和台阶），掘进循环进尺1.0～1.5m。初期支护由锚杆、格栅拱、钢筋网和厚300mm的喷混凝土组成。隧道开挖在2008年7月底完成。最大地面沉降为25 mm，未引起建筑物的严重损坏。

6 结语

到2008年9月，2台盾构接近完成布达一侧的开挖，附属结构隧道也已大部分完成。

下一步的挑战将是，多瑙河底隧道，进入多瑙河左岸的弗瓦姆车站，继续开挖佩斯一侧的隧道。

参考文献

[1]Metro Line 4 Budapest［J］.World Tunnelling，2008（10）.

邵根大 编译