淺議施工技術在城市地鐵建設中的運用

自2000年后，我國地鐵建設步人了快速發(fā)展的階段，各大城市地鐵建設項目競相開工。實踐證明，地鐵具有高效、節(jié)能、環(huán)保、運量大、速度快。安壘性好、占用城市道路面積少、防空好等優(yōu)點，對解決城市交通堵塞，改變城市布局，實現(xiàn)城市環(huán)境和交通綜合治理起到了很大的作用。城市地鐵修建方法已由最初單一的明挖法發(fā)展到現(xiàn)在的明挖、暗挖、蓋挖法、淺埋暗挖、盾構法等多種方法并存，施工技術不斷發(fā)展提高，已初步形成了專門的學科體系，極大地推動了地鐵建設事業(yè)的快速發(fā)展，以本人在天津、沈陽及哈爾濱修建地鐵的方法而論，主要為明挖法、PRA工法、淺埋暗挖法、盾構法。

地鐵施工的主要方法：明挖法是先將隧道部位的巖(土)體全部挖除，然后修建洞身、洞門，再進行回填的施工方法。明挖法具有施工簡單、快捷、經(jīng)濟、安全的優(yōu)點，城市地下隧道式工程發(fā)展初期都把它作為首選的開挖技術。其缺點是對周圍環(huán)境的影響較大。明挖法的關鍵工序是：降低地下水位，邊坡支護，土方開挖，結構施工及防水工程等。其中邊坡支護是確保安全施工的關鍵技術。主要有：(1)混凝土和鋼結構支撐支護方法。(2)土釘墻支護技術。(3)地下連續(xù)墻支護技術。(4)混凝土灌注樁支護技術。(5)型鋼支護技術。(6)錨桿(素)支護技術。(7)放坡開挖技術。淺埋暗挖法又稱礦山法，起源于1986年北京地鐵復興門折返線工程，是中國人自己創(chuàng)造的適合中國國情的一種隧道修建方法。適合于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優(yōu)勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針：管超前、嚴注漿、短開挖，強支護、快封閉、勤量測。盾構法是利用盾構機進行隧道開挖，襯砌等作業(yè)的施工方法。盾構機是一種帶有護罩的專用設備，利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點向前推進，用刀盤切割土體，同時排土和拼裝后面的預制混凝土襯砌塊。我國應用盾構法修建隧道始于20世緲50-60年代的上海，目前我國盾構機數(shù)量超過100臺，盾構法已經(jīng)成為地鐵區(qū)間施工的最安全的主要施工方法。洞樁法(PBA)工法就是將傳統(tǒng)的地面框架結構施工方法(即在地面先做基坑圍護樁，然后從上向下進行基坑土方開挖，必要時加撐防止基坑變形，開挖到底后從下向上施工框架結構)和暗挖法進行有機結合，即在地面上不具備施工基坑圍護結構條件時，改在地下提前暗挖好的導洞內(nèi)施作圍護邊樁、中柱、底梁和頂粱、頂拱共同構成樁、粱、拱(PBA即為樁Pile、梁Bea m、拱Arc三個英文字母的簡稱)支撐框架體系，承受施工過程的外部荷載，然后在頂拱和邊樁的保護下，逐層向下開挖土體，施工內(nèi)部結構，最終形成由外層邊樁及頂拱初期支護和內(nèi)層二次襯砌組合而成的永久承載體系。

地鐵車站施工方法：明挖順筑法是目1前我國地鐵車站采用最多的一種修建方法，主要有放坡明挖和維護結構內(nèi)的明挖(即基坑開挖)兩種方法。明挖順筑法技術上的進步主要反映在基坑的開挖方法和維護結構上，適應于不同的土層，基坑的維護結構主要有地下連續(xù)墻、人工挖孔樁、鉆孔灌注樁、SMWI法樁，工字鋼樁、加木背板和鋼板樁圍堰等。在基坑開挖方面，有代表性的是時空效應理論。上海地鐵總結出在軟弱地層中開挖、支撐和結構施工的一套方法。首先采用頭口井進行基坑降水，以提高基地被動土的強度，然后，對基坑實施分段開挖，隨挖隨支撐，控制坑底暴露時間(或?qū)Φ装宓貙舆M行預加固)，適時地澆注底板結構。同時，對基坑、周邊管線和建筑進行嚴密監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。在基坑維護方面的主要施工技術有3種：①地下連續(xù)墻。②人工挖孔樁和鉆孔灌注樁。③SMW工法樁。

蓋挖逆筑法適用于地鐵車站的修筑，明挖法相比，其優(yōu)勢在于減少交通封堵時間，減輕施工對于環(huán)境的干擾，其區(qū)別在于主體結構的施工順序上。該方法的主要施工技術措施為：①支撐樁采用以H型鋼為柱芯的鋼管或鉆孔灌注樁，滿足了沉降的控制要求；②采用1地下連續(xù)墻低注漿的方法，增強基底持力層的剛性，使地下連續(xù)墻與臨時支撐柱共同承受部荷載，以減小差異沉降；④逆作法開挖支撐施工工藝中，利用混凝土板對地下連續(xù)墻的變形起約束作用，在暗挖過程中采用一撐兩用的合理方法，大大減少了工程量，加快了工程進度，控制了墻體位移。

地鐵施工中的輔助工法：城市地鐵施工中，輔助工法是一項必不可少的重要技術，有時甚至涉及工程的成敗。采用輔助工法的主要目的是為工程主體順利施工創(chuàng)造條件，或出于工程安全考慮，或為保護建、構筑物等。目前采用的輔助工法主要有：1)降水(和回灌)有井管降水、真空降水、電滲降水等。2)洼漿主要用于止水或加固地層，以防坍陷沉或結構治水。注漿方式主要有軟土分層注漿、小導管注漿、TSS管注漿、帷幕注漿等，注漿材料有普通水泥、超細水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化學漿等。3)高壓旋噴或攪拌加固主要用于地層加固，盾構法隧道的始發(fā)和到達端頭常用高壓旋噴或攪拌加固，聯(lián)絡通道也常用此法加固地層。4)鋼管棚用于暗挖隧道的超前加固，布置于隧道的拱部周邊，管棚一般都要進行注漿，以獲得更好的地層加固效果。5)錨索或土釘預應力錨素主要用于基坑維護結構的穩(wěn)定，以便提供較大的基坑內(nèi)作業(yè)空間。6)冷凍法主要用于止水和加固地層，多用在盾構隧道出發(fā)、到達端頭、聯(lián)絡通道和區(qū)間隧道局部具流塑或流沙地層的止水與加固。

展望未來，為使我國地鐵修建技術日臻完善，保證地鐵工程質(zhì)量，實現(xiàn)地鐵的社會經(jīng)濟效益最大化，我國尚需在以下幾個方面努力。1)

盡快統(tǒng)一地鐵和輕軌修建的設計、技術標準、施工技術規(guī)范和工程驗收技術標準。2)組織力量對地鐵施工設備進行系統(tǒng)研制開發(fā)。3)加強地下工程施工輔助工法的研究開發(fā)和創(chuàng)新。4)在地下工程防水施工工藝、新材料、新技術方面加大研究的力度和進程。5)強化環(huán)保意識，地鐵的修建較大地改變了城市區(qū)域地層的地應力和水文地質(zhì)的原始狀態(tài)。