耶路撒冷圣殿山地区的沙扎尔路下正在挖掘两个平行的洞穴。洞穴宽 20m x 高 30m x 长 270m，覆盖层仅 3m 至 12m，距离新豪马火车站过去 4.5m，距离会议中心过去 7m（图 1）。洞穴主要用于地下停车场和道路通道。该项目的业主是耶路撒冷市政府的 Moriah Jerusalem 开发公司。挖掘出的停车场和道路洞穴于 2017 年 4 月开始使用，由 Pini Swiss Engineers 设计。该设施计划于 2022 年底开放。

挖掘一个高 30 米、宽 20 米的洞穴

以下是 Pini Swiss Engineers 的 Roberto Schuerch 博士对洞穴设计和建造的概述。

图 1. 洞穴位于历史城区

两个洞室上方为三车道隧道，下方为停车库，共设地下5层，约700个停车位。平行洞室间距上部3.8m，下部5m。洞室内交通系统包括6条洞间横通道、5个汽车入口和8个行人入口，运营期间与耶路撒冷会议中心、Hauma火车站等附近建筑相通（图2、图3、图4）。这些洞室采用钻爆施工，从东西向洞室同时向中间开挖，均处于浅覆盖层、沉积岩质较差的环境中。超大的洞室规模、狭窄的净空、浅埋覆盖层、复杂的地质条件、附近的构造影响以及区域内潜在的强烈地震活动使得Shazar项目在技术上极具挑战性。

图2. 沟通渠道及出入口布局

A. Hallmark 站与洞穴平面的关系

B. Hammer 站附近的横截面

图 3. 哈默史密斯站与洞穴的关系

A. 耶路撒冷会议中心与洞穴平面的关系

B. 会议中心附近横截面

图4. 会议中心与洞穴的关系

地层岩石主要由比纳-韦拉迪姆群白云岩和白云质灰岩组成。岩体上部为强风化土层，具有广泛的喀斯特特征。顶部3m为回填层，3至7m的风化层为软弱地层。7m以下岩层分布不均匀，包括节理少、完整性好的大块岩石，以及破碎和断层（压缩特性）岩石（图5）。地表以下约30m至40m处出现非常好的白云质灰岩。发掘区域内的地层遇到大量喀斯特，既有空洞的，也有充满粘土的，其中一个最大的洞穴不得不用750多立方米的混凝土填充。

图5 围岩条件与洞穴关系

洞室所在场地具有覆盖层薄、地质条件差、跨度大、沉降密集等特点，开挖难度大。尤其是存在一种最恶劣的情况，即顶部地层存在喀斯特地貌，这被认为是上部导坑（半圆段）开挖过程中的主要岩土工程灾害。全长270m的大部分采用超前管棚支护，上部导坑一般段（如地质条件良好）采用全断面开挖。在一些重点区域（如地质条件差、顶部有建筑物等）采用中央导坑+两侧扩建的分步开挖方法施工。顶部主要支护结构为钢拱架与45cm喷射混凝土衬砌组合。

在管棚下方开挖上部导坑。

重点区域中央导坑+两侧扩建分步开挖法

上部导坑下方岩体的不稳定性是另一个重大危险。为了降低这一风险，在拱顶底部两侧浇铸了 1 m2 的纵向基础梁，并在纵向进行了加固（图 6）。梁在纵向上是连续的，但在与竖井和通道交叉处被中断。在浇铸二次衬砌时，纵梁被用作龙门起重机的基础。在纵梁下方安装了预应力锚杆，以进一步降低下部开挖期间垂直沉降的风险。

图 6. 洞穴设计细节和挖掘顺序

由于洞穴之间以及洞穴与新锤站之间的距离较窄，岩柱的不稳定性是下台阶开挖过程中的重大危险源。为了减轻这种风险，台阶开挖的最大高度被限制在 3m。同时，洞穴之间的交叉锚固采用预应力为 110kN 的 Gewi 锚进行。垂直墙的主要支撑由 30cm 厚的喷射混凝土和两层钢筋网组成。在连接通道和出口井的区域进行了额外的加固。

次衬砌边墙设计未考虑初期支护作用，为应对所有风险和荷载，二衬在上部导坑采用45cm厚现浇钢筋混凝土拱结构，上部导坑底设置90cm厚混凝土板，直墙采用30cm现浇混凝土衬砌，楼板采用预制板。二衬后放置一层防水膜（图7）。洞室开挖完成后，自下而上浇筑二衬。

图 7. 洞穴纵梁详细设计

在洞穴的建设和运营阶段，都深入研究了地震活动的潜在影响。在开挖过程中，通过安装的光学棱镜全站仪和棱镜阵列、测力计和伸长计以及监测预应力锚杆的轴向力来监测洞穴的行为。进行了系统的钻探工作，以确定中心柱和仰角下方是否存在喀斯特特征。所有检测到的空隙都预先用水泥浆填充。纵向基础梁的设计考虑了最坏的情况，即上部先导基础下方延伸的填充不良的喀斯特空洞。

两个洞穴之间的通讯通道

新 Hammer 车站附近的路段是洞穴建设的关键路段。此路段长 90 米，北部洞穴延伸至车站 4.5 米以内。新 Hammer 车站在洞穴建设之前就已存在，不属于合同的一部分，其深层地下室对洞穴产生了重大影响（图 3），洞穴部分采用钻孔和爆破方法从圆形竖井开挖，部分从耶路撒冷山顶的地面开挖。其他设计师之前的分析表明，洞穴开挖可能会在洞穴和车站之间的狭窄岩柱内及其周围产生不可接受的应力。这些应力水平加上两个站台板之间约 8.5 米高的间距，导致无约束站台侧壁的垂直高度过高，这在极限承载能力和适用性方面被认为是不可接受的，因此对整个项目的技术可行性提出了质疑。

最低七层的楼梯可以看到双车道车辆出口和通往会议中心的连接通道。

最终设计包括进一步干预以加强站台结构，使用钢板从站内加固站台侧壁。其他风险管理方案包括上部集管的分阶段开挖施工方法和开挖期间对墙体行为的严格监控。洞穴开挖期间在 Hammer 站测量的变形保持在预期范围内，站台侧壁没有出现裂缝。

两条隧道上部先导隧道的开挖工作于 2017 年 4 月开始，并于 2018 年 8 月完成。下部先导隧道的开挖工作于 2018 年 2 月开始，并于 2019 年 7 月完成。二次衬砌的浇筑于 2019 年 8 月开始，停车场洞穴的施工工作目前已进入最后阶段，并将于 2022 年底开始运营。