城市軌道交通地下工程施工技術(shù)研究

張豪猛

摘? ? 要：進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國社會經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，推動我國各個城市迎來了軌道交通建設(shè)的熱潮。深入研究現(xiàn)階段我國地下軌道交通建設(shè)的施工技術(shù)，對我國城市軌道交通建設(shè)具有積極的影響。文章簡要地介紹了幾種現(xiàn)階段在城市地下軌道建設(shè)中被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，并論述了各項技術(shù)的優(yōu)缺點以及相關(guān)的適用條件。

關(guān)鍵詞：城市;地下交通;施工技術(shù)

1? 引言

隨著我國地鐵數(shù)量的越發(fā)增加，其所展現(xiàn)出的社會經(jīng)濟(jì)效益越發(fā)明顯，城市軌道交通所具備的便利性已經(jīng)充分展現(xiàn)在了人們的面前，可以說城市軌道交通已經(jīng)成為當(dāng)下人們生活中不可或缺的組成部分。為切實有效地契合目前社會迅猛發(fā)展的需求，全面提高軌道工程的施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量，相關(guān)工程建設(shè)單位有必要花費更多的精力來研究施工工藝以及相關(guān)管理方法，用以為城市軌道交通工程建設(shè)提供良好的支撐作用。

2? 車站施工技術(shù)方法

2.1? 明挖法施工技術(shù)

明挖法是指在地鐵施工過程中，先全部挖掉地鐵隧道部位的巖體，再在洞身、洞門處施工，最后回填施工區(qū)域的一種施工作業(yè)方法。和其他施工作業(yè)方法相比，明挖法具有施工作業(yè)技術(shù)簡單、進(jìn)度快、經(jīng)濟(jì)安全等優(yōu)點，在城市地鐵工程施工中的應(yīng)用十分廣泛。地鐵工程施工時具有較多工序。如果對一些關(guān)鍵工序的質(zhì)量不能恰當(dāng)控制，如降低地下水位、邊坡支護(hù)、土石方開挖、混凝土結(jié)構(gòu)施工和防水工程施工等，在施工或者后期投入使用階段就可能出現(xiàn)安全問題。所以，管理明挖工程施工的關(guān)鍵是監(jiān)督確保施工質(zhì)量，根據(jù)明挖工程施工技術(shù)的特點制定合理的工程施工技術(shù)方案，進(jìn)而推動地鐵建設(shè)水平的提高。

2.2? 蓋挖逆作法技術(shù)

蓋挖順作法是指以不中斷現(xiàn)有路面交通為前提下進(jìn)行修筑地下車站一種施工技術(shù)。其大致施工步驟為：逐步完成車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，根據(jù)需要的施工范圍在現(xiàn)有道路上臨時施做工作井，依靠臨時路面系統(tǒng)支護(hù)，由上而下挖基坑內(nèi)土石方;然后施做臨時支撐，達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后由上而下修筑車站主體框架結(jié)構(gòu)和防水工程。最后將臨時路面系統(tǒng)拆除進(jìn)行土方的回填，恢復(fù)正式道路。該方法總體流程為：施作車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)及中柱、結(jié)構(gòu)柱→頂板以上土方開挖、頂板底模施作、頂板結(jié)構(gòu)及頂板防水層及保護(hù)層施作→站廳層土方開挖→防水層施工→側(cè)墻、中板結(jié)構(gòu)施工→站臺層土方開挖→底板防水施工→側(cè)墻、層板、底板及樓梯等工序施作。

3? 盾構(gòu)區(qū)間隧道技術(shù)方法

3.1? 淺埋暗挖法施工技術(shù)

淺埋暗挖施工技術(shù)，也被稱為松散地層新奧法施工技術(shù)，其可以充分利用開挖面的空間約束作用和圍巖的自撐作用，同時將錨桿與噴射混凝土作為支護(hù)措施，極大程度地提高了圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，在實際施工過程中，通過合理的監(jiān)控量測和調(diào)整，還可有效緩解地下圍巖發(fā)生松弛或變形的現(xiàn)象。

在采用淺埋暗挖法施工時，其主要控制要點為：①管超前應(yīng)用超前管棚注漿等技術(shù)，實現(xiàn)地層的超前支護(hù)，有效加固圍巖，進(jìn)一步提高圍巖的穩(wěn)定性，避免圍巖發(fā)生坍塌;②嚴(yán)注漿完成超前支護(hù)工作后，立即開展注漿，保證漿液充滿圍巖縫隙，提高圍巖的整體性，進(jìn)一步改善圍巖的自承能力;③短進(jìn)尺每開挖一環(huán)，支護(hù)一環(huán)，在開挖過程中，嚴(yán)格控制每環(huán)進(jìn)尺的長度，進(jìn)一步提高圍巖的穩(wěn)定性;④強支護(hù)對于整個地鐵隧道工程來說，初期支護(hù)承擔(dān)著基本的荷載，可以說，初期支護(hù)能直接決定開挖初期地表沉降變形情況，所以，在開展軟弱地層施工過程中，為了保證承載能力，必須提高初期支護(hù)的強度和剛度;⑤早封閉為了提高初期支護(hù)的承載能力，進(jìn)一步滿足具體的施工要求，施工過程中應(yīng)做到每開挖一環(huán)、支護(hù)一環(huán)、封閉一環(huán);⑥勤量測應(yīng)用淺埋暗挖法開展施工時，現(xiàn)場監(jiān)控測量非常重要，只有提高測量的準(zhǔn)確性，才能更加及時、合理地進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)而有效控制沉陷變形。

3.2? 盾構(gòu)法

（2）盾構(gòu)法技術(shù)特點。這一技術(shù)在實踐的過程中，主要是借助隧道全斷面掘進(jìn)機，該設(shè)備高度融合了機械掘進(jìn)、電氣控制、液壓傳動、信息收集和信息處理等多個方面的技術(shù)，它能一次性實現(xiàn)對隧道的掘進(jìn)，并可以運輸掘進(jìn)產(chǎn)生的土方，以及對開挖產(chǎn)生的洞壁進(jìn)行支護(hù)。這一設(shè)備也是當(dāng)前階段全球最先進(jìn)的隧道建設(shè)機械，最早誕生于20世紀(jì)50年代，現(xiàn)階段這一設(shè)備已經(jīng)在國內(nèi)外得到了非常廣泛的應(yīng)用。基于自身的特點，該技術(shù)可以劃分為敞開式盾構(gòu)和復(fù)合式盾構(gòu)。敞開式盾構(gòu)主要應(yīng)用在巖石地層中，巖石的完整性越高越有利于其工作，其在工作的過程中使用皮帶運輸機運出挖掘出的土方，可以實現(xiàn)20km長度的連續(xù)掘進(jìn)，在適當(dāng)?shù)木S護(hù)之后能夠達(dá)到30km的掘進(jìn)長度，總體上適合進(jìn)行長距離的掘進(jìn)工作。其掘進(jìn)速度為500～600m/月，從地下施工技術(shù)的角度來看，這已經(jīng)是一個比較快的速度，能夠有效縮短工期，提升地下工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。采用這一技術(shù)通常要進(jìn)行二次復(fù)砌，復(fù)砌方法為復(fù)合式襯砌。復(fù)合式盾構(gòu)主要應(yīng)用在軟硬交替的地層中，如土層和巖層的混合地帶，使用螺旋式輸送機運送挖掘出的土方，其運送效率低于皮帶運輸機。這一技術(shù)理論上一次性最大掘進(jìn)長度為10km，但是根據(jù)國內(nèi)已有的實踐，其一次性最大掘進(jìn)距離為3.6km。其掘進(jìn)速度為200～300m/月，掘進(jìn)速度較慢，施工工期較長。這一技術(shù)在開挖的過程中采用預(yù)制管片實現(xiàn)對隧道壁的支護(hù)，因此預(yù)制管片的質(zhì)量將直接影響著隧道壁的支護(hù)效果。

盾構(gòu)機在盾構(gòu)支護(hù)下進(jìn)行工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)、氣候等條件的影響，能較經(jīng)濟(jì)合理的保證隧道安全施工。在整個施工過程可以實現(xiàn)自動化、智能化及遠(yuǎn)程控制。在松軟地層中，具備經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全等優(yōu)越性。

（2）盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。在開展項目設(shè)計過程中，需要解決異形盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的以下問題：①管片厚度和寬度;②防水結(jié)構(gòu);③管片具體的分塊和拼裝方式。就目前來看，在實際施工過程中，設(shè)計單位傾向于逐漸增加管片的寬度，繼而有效減少在特定長度范圍內(nèi)的接縫數(shù)量。但不管是盾構(gòu)的靈敏度，還是最小曲線半徑，都會限制管片寬度的增加。所以在實際設(shè)計方面中需要慎重考慮現(xiàn)場施工情況。

（3）盾構(gòu)隧道施工地面沉降控制。以往大多應(yīng)用氣壓平衡盾構(gòu)的方式開展盾構(gòu)隧道施工，如果在施工過程中遇到了軟土層，就需要對地層土體進(jìn)行改良，這樣的施工模式較復(fù)雜，過程較繁瑣，沉降量控制需要經(jīng)驗豐富人員控制。經(jīng)過相關(guān)單位的探索和研發(fā)，新的注漿工藝應(yīng)運而生，如同步注漿工藝及二次注漿等，從而有效控制了地層的沉降現(xiàn)象。

（4）盾構(gòu)隧道防水。盾構(gòu)隧道的防水主要包含2個方面：管片結(jié)構(gòu)的自防水及管片接縫的防水。其中，前者可以通過合理選擇管片結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制;后者是盾構(gòu)隧道防水的重點控制內(nèi)容。在我國大多數(shù)工程項目中，遇水膨脹橡膠密封墊是較常見的防水方法。在開展盾構(gòu)隧道施工過程中，必須對管片的安裝精度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以防止隧道防水能力受到影響。

4? 結(jié)束語

綜上所述，常見城市軌道交通地下工程施工技術(shù)主要有明挖法施工技術(shù)、淺埋暗挖法施工技術(shù)、盾構(gòu)法施工技術(shù)，相比之下，應(yīng)用盾構(gòu)法技術(shù)更加有效。但是由于我國在盾構(gòu)機方面發(fā)展較晚，在設(shè)計盾構(gòu)機時的參數(shù)與扭矩等需要參考發(fā)達(dá)國家，因此一直都缺少一套較為完善的盾構(gòu)機設(shè)計技術(shù)。參考其他國家的設(shè)計理論，如果地質(zhì)與隧道的具體條件有所變化，就無法確定設(shè)計工作的實際理論，因此，在實際應(yīng)用該種施工技術(shù)時，仍需不斷完善與改進(jìn)。

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