城市地鐵施工方法應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

潘 吉 洪

(中鐵四局集團(tuán)機(jī)電設(shè)備安裝有限公司，江西 南昌 330200)

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城市地鐵施工方法應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

潘 吉 洪

(中鐵四局集團(tuán)機(jī)電設(shè)備安裝有限公司，江西 南昌 330200)

分析了地鐵施工方法應(yīng)用現(xiàn)況，包括明挖法、蓋挖法、暗挖法、盾構(gòu)法等，指出了地鐵施工方法的選擇原則，統(tǒng)計并分析了我國地鐵不同的施工方法的優(yōu)劣勢，并探討了未來相關(guān)發(fā)展趨勢。

地鐵，施工，方法，分析

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市空間擁擠、交通阻塞問題日益嚴(yán)重，城市地鐵的修建則是解決這一問題的良好途徑。近年來，全國中等以上城市大多都在興建地下鐵道。地鐵工程基本位于城市中心區(qū)域，其施工方法受到當(dāng)?shù)氐孛嫠牡刭|(zhì)、環(huán)境保護(hù)要求、既有建筑物與道路交通，乃至施工機(jī)具和建設(shè)資金等諸多因素影響，需要通過合理比選施工方法、因地制宜建設(shè)。通過多年的經(jīng)驗積累，已形成了以明挖法、盾構(gòu)法為主的多種方法，筆者以廣州、深圳、西安、南昌等地地鐵建設(shè)為研究對象，對地鐵施工的不同方法實施效果情況進(jìn)行分析。

1 地鐵施工方法應(yīng)用現(xiàn)況

自1965年北京地鐵一期工程開工以來，地鐵建設(shè)已在全國多個城市掀起高潮，發(fā)展態(tài)勢迅猛。地鐵建設(shè)最初多由國外承包商施工，造價高昂，以明挖法和暗挖法為主，5年左右建成一條地鐵線，隨著盾構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)化，地鐵施工技術(shù)水平不斷的提高，盾構(gòu)法造價的不斷下降，工期進(jìn)一步縮短，地鐵修建方法已由最初單一的明挖法發(fā)展到現(xiàn)在的蓋挖法、明挖法、暗挖法、盾構(gòu)法等多種方法(見圖1)。

1)明挖法。當(dāng)?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境允許時采用該法，尤其是有寬闊的場地，修建空間較大時更是優(yōu)先考慮。它利用預(yù)先施作的圍護(hù)結(jié)構(gòu),從地面開始往下挖到要求深度，其成果的關(guān)鍵是采用穩(wěn)固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，如地下連續(xù)墻、排樁或組合結(jié)構(gòu)、SMW方法樁、沉井結(jié)構(gòu)、注漿法等，這也是各國地下鐵道施工的首選方法。

2)蓋挖法。當(dāng)?shù)罔F處于繁忙交通地段或有景觀要求時采用，與明挖法相似，也需要利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系。不同的是它還利用結(jié)構(gòu)頂板或臨時結(jié)構(gòu)設(shè)施維持地面既有功能，然后在頂板下進(jìn)行施工。它又分蓋挖逆作法和蓋挖順作法。其中逆作法主要是用于有高層建筑且埋深較大時，而蓋挖順作法則多用于淺埋地段。

3)暗挖法。暗挖法是新奧法、淺埋暗挖法、暗挖與蓋挖相結(jié)合等施工方法的統(tǒng)稱。

a.新奧法即通常所說的礦山法。當(dāng)?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許明挖時采用，利用監(jiān)控量測成果及時更改初支參數(shù)及二襯措施保持穩(wěn)定。大斷面開挖時還可采用側(cè)壁導(dǎo)坑、臺階和CRD法等；b.淺埋暗挖法。首先對軟弱地層進(jìn)行加固后進(jìn)行暗挖施工，是按“新奧法”原理進(jìn)行設(shè)計與施工的。其中對軟弱地層的加固方法通常用凍結(jié)法、注漿、深層攪拌和管棚等。大斷面開挖時可采用CD法、CRD法、側(cè)壁導(dǎo)坑法等；c.暗挖與蓋挖結(jié)合法。將地鐵車站視為由樁、梁和拱組成的地下結(jié)構(gòu)，將暗挖與蓋挖相結(jié)合進(jìn)行施工；d.暗挖新技術(shù)。目前主要有預(yù)制塊法、預(yù)切槽法和氣壓法等，主要用于大跨度隧道；e.盾構(gòu)綜合法。先采用盾構(gòu)法將地鐵貫通，再根據(jù)設(shè)計在車站位置將盾構(gòu)隧道擴(kuò)挖形成車站，以及采用大直徑盾構(gòu)機(jī)或連體盾構(gòu)機(jī)直接修建車站；f.盾構(gòu)法。盾構(gòu)法是目前地鐵區(qū)間隧道施工采用的主要方法。以盾構(gòu)為施工機(jī)具的一種暗挖式隧道開挖，襯砌等作業(yè)的施工方法。由于該法施工速度快、洞體質(zhì)量較穩(wěn)定、對周圍建筑物影響較小等特點，適合在軟土地基段施工。

2 施工方案選擇考慮因素

地鐵工程施工投資大、時間長、要求高，而施工方法有很多種，不同的施工方法會影響地鐵建設(shè)的造價、進(jìn)度和安全，需要深入分析相應(yīng)的設(shè)計方案、具體的水文地質(zhì)、工程周邊環(huán)境，然后因地制宜，綜合比選、科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行是選擇施工方法的基本原則。選擇施工方法時要充分尊重專家的建議和意見，根據(jù)科學(xué)的方法正確決策，不可主觀臆斷?？紤]的因素通常有如下幾方面：

1)社會影響。地鐵施工過程中，必將對社會環(huán)境造成影響。例如會影響周邊安全，影響交通和商業(yè)以及資源的利用，同時還會影響周圍的居民的生活質(zhì)量，以及對環(huán)境造成污染等。選擇方案時需要綜合考慮這一系列的問題。

2)建設(shè)環(huán)境。工程建設(shè)環(huán)境是地鐵施工的決定性制約因素，例如：周邊建筑物情況、交通情況、地下管線情況、重要的文物建筑情況、拆遷難易情況以及施工場地情況等。

3)工程造價。城市地鐵工程施工方法不同，工程造價亦不相同。根據(jù)國內(nèi)部分已完或在建的情況統(tǒng)計，明挖法造價較高，礦山法及盾構(gòu)法隧道相對較低。明挖法的造價受線路埋深影響較大，通常只在線路埋深較淺以及其他暗挖法隧道難以實施的情況加以考慮。

4)施工工期。盾構(gòu)法是地鐵施工進(jìn)度較快的方法之一，每月可完成180 m左右，因而，地鐵施工大多選擇盾構(gòu)法，但在實際施工過程中，盾構(gòu)法不能全面平行施工，如果因盾構(gòu)施工難度太大或工期緊迫，則通常會選擇礦山法或明挖法進(jìn)行區(qū)間施工。

3 我國地鐵方法統(tǒng)計分析

3.1 不同方法比較

地鐵施工中，不同施工方法有不同的適用范圍，目前國內(nèi)地鐵線路施工大多采用明挖法、礦山法、盾構(gòu)法。

明挖法工藝簡單、安全可靠、容易控制、可采用平行或交叉作業(yè)、可根據(jù)工期情況安排施工、綜合造價較低。但需要有良好的周邊環(huán)境條件，如場地寬敞、地下管線不受影響或可遷移、道路交通能夠疏解，目前在地鐵車站施工中應(yīng)用較多;礦山法施工可借鑒山嶺隧道的施工經(jīng)驗進(jìn)行，但過大地面沉降是城市地鐵施工所不允許的，故而造價較高、風(fēng)險較大，較少采用；盾構(gòu)法利用機(jī)械掘進(jìn)、工藝先進(jìn)、安全快速、易于控制，因而，在有條件的地段通常首選盾構(gòu)法。各種施工方法比較見表1。

3.2 不同方法應(yīng)用情況

1) 地鐵車站情況。車站施工時，明挖法是首選，約占85%以上，但該法深基坑圍護(hù)技術(shù)和地面變形監(jiān)控技術(shù)要求較高；蓋挖法應(yīng)用亦較為普遍，約占15%，該法主要是針對地面交通要求不能中斷而采用，因此，需要有合理的交通，靈活的施工機(jī)械。目前，由于采用人力施工比例較大，速度慢、風(fēng)險高，相應(yīng)施工機(jī)械化水平和施工方法有待進(jìn)一步提升。

2)區(qū)間隧道情況。地鐵區(qū)間隧道施工中，筆者根據(jù)廣州、西安、北京、深圳、東垸、南昌等城市9條地鐵線所采用的方法分析可知，施工方法首選盾構(gòu)法，占隧道比例80%以上，礦山法約占10%，明挖法占5%～10%，隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工水平的提高，明挖法有加大比重的發(fā)展趨勢。例如深圳地鐵3號線西延段均為地下線，明挖法隧道線路長度占總長2.5%，盾構(gòu)法隧道占總長89.0%，礦山法隧道占總長8.5%。

從工程成本和進(jìn)度考慮，施工方法也在發(fā)生變體。例如廣州地鐵1號線施工時，盾構(gòu)法主要由國外承包商承擔(dān)，造價最高，明挖法次之，礦山法造價較低；而2號線施工時，因國內(nèi)盾構(gòu)水平的提高，明挖法所占成本已高于礦山法和盾構(gòu)法；3號線建設(shè)時，單從概算價來看，盾構(gòu)法略高，但因其長大區(qū)間較多，標(biāo)段劃分偏長，中標(biāo)價與其他方法無太大差別，如果綜合考慮其他因素，盾構(gòu)法仍然優(yōu)勢明顯。

表1 地鐵隧道施工方法比較表

從實際施工進(jìn)度指標(biāo)比較，明挖法1號線為27 m/月～31 m/月，2號線為60 m/月左右，暗挖法1號線和2號線均為31 m/月左右。盾構(gòu)法1號線為2.8 m/d～13 m/d，平均為114 m/月～153 m/月。 三種方法采用情況如表2所示。

表2 廣州地鐵1號，2號，3號線三種方法應(yīng)用情況 %

4 結(jié)語

地鐵施工中明挖法適用各種不同的地質(zhì)條件，但造價高、有場地限制，對環(huán)境影響大；礦山法占用場地少，有利于硬巖段道施工，但作業(yè)環(huán)境差，結(jié)構(gòu)防水難保證；盾構(gòu)法質(zhì)量好，對周邊環(huán)境影響少，造價低，但始發(fā)場地大、斷面單一。隨著我國地鐵建設(shè)的不斷發(fā)展，新的施工方法也將被逐步應(yīng)用到施工中，但暗挖技術(shù)將是今后發(fā)展的主要方向，當(dāng)然施工中應(yīng)重視施工方案和施工方法的優(yōu)化，并應(yīng)選擇合理的輔助工法，采取有效措施控制地層沉降和結(jié)構(gòu)變形。

[1]李連生，熊衛(wèi)明.西安地鐵2號線鐘樓站隧道暗挖施工技術(shù).鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2010(4):92-93.

[2]王立志.談城市地鐵區(qū)間隧道施工方法.山西建筑，2012，38(30)：197-199.

[3]趙 京.地鐵區(qū)間施工方法及造價分析.鐵路工程造價管理，2004(1)：27-30.

[4]李 圍，何 川.地鐵車站施工方法綜述.西部探礦工程，2004，98(7)：109-112.

[5]油新華.地鐵車站施工方法的綜合決策.現(xiàn)代城市軌道交通，2006(6)：57-59.

[6]張世琴，張光輝.廣州地鐵三號線施工方法.四川水利,2008(6):41-42.

[7]李海軍.城市地鐵區(qū)間隧道施工方法探討.工程設(shè)計施工與管理，2014，131(1)：131-132.

[8]馬永航.論述目前國內(nèi)外地鐵施工的方法.廣東建材，2013(1)：63-65.

Application status and analysis of city subway construction method

Pan Jihong

(ElectromechanicalDeviceInstallationCo.,LtdofCTCEGroup,Nanchang330200,China)

This paper analyzed the application status of subway construction method, including the open excavation method, cover cut method, subsurface excavation method, shield method etc., pointed out the selection principle of subway construction methods, counted and analyzed the advantages and disadvantages of different construction methods of subway in China, and discussed the future development trend.

subway, construction, method, analysis

1009-6825(2015)18-0168-03

2015-04-20

潘吉洪(1971- )，男，高級工程師

U231.3

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