地鐵施工技術(shù)淺談

藍(lán)及釗

摘 要：地鐵施工相對(duì)于其他地面施工而言，由于地下的地質(zhì)條件非常復(fù)雜，地層中會(huì)滲出大量的水，現(xiàn)場(chǎng)施工操作稍不注意，就會(huì)造成地層沉降等嚴(yán)重后果，因此地鐵施工有著不同于其他建筑施工的特殊技術(shù)要求。在地鐵的施工建設(shè)過(guò)程中，需要抓住重點(diǎn)技術(shù)項(xiàng)目，嚴(yán)格把控每個(gè)施工環(huán)節(jié)，降低風(fēng)險(xiǎn)概率，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)措施解決復(fù)雜環(huán)境下的各項(xiàng)施工難題。著重分析了地鐵隧道建設(shè)、地鐵車(chē)站建設(shè)和地鐵防水的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：地鐵施工；施工技術(shù)；防水技術(shù)；排水措施

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.130

與其他的城市軌道交通相比，地鐵具有高效、節(jié)能、運(yùn)量大、速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且不占用城市地面道路面積，對(duì)于改善城市格局具有重要的作用。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的地鐵建設(shè)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，各大城市的地鐵施工項(xiàng)目相繼開(kāi)工。由于地鐵施工項(xiàng)目的工程成本巨大，施工技術(shù)復(fù)雜，因此，在一定程度上也阻礙了地鐵建設(shè)的快速發(fā)展。

1 我國(guó)地鐵施工技術(shù)的發(fā)展概述

我國(guó)的地鐵施工技術(shù)研究是從1956年才開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)只是進(jìn)行了暗挖工程的試驗(yàn)，直至1964年才著重開(kāi)始地鐵整體施工技術(shù)的研究。1965年，我國(guó)第一條地鐵在北京正式開(kāi)工，預(yù)示著我國(guó)地鐵時(shí)代的到來(lái)，自此之后，其他大中城市也逐漸開(kāi)始地鐵項(xiàng)目的建設(shè)。我國(guó)的地鐵施工技術(shù)先后經(jīng)過(guò)了明挖法、暗挖法、盾構(gòu)法的發(fā)展，有些施工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

明挖法施工技術(shù)簡(jiǎn)單、便捷，因此，北京地鐵的前兩期就采用了這種施工技術(shù)，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件落后的限制，采用明挖法這種經(jīng)濟(jì)的施工技術(shù)也成為我國(guó)地鐵建設(shè)初期的首選技術(shù)類(lèi)型。暗挖法在我國(guó)早期的地鐵建設(shè)項(xiàng)目中使用得比較少，首次獲得成功則是在復(fù)興門(mén)地鐵建設(shè)工程中。盾構(gòu)法在我國(guó)的應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代，最早是在上海的一家隧道公司進(jìn)行盾構(gòu)修建隧道的試驗(yàn)，上海地鐵在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上成功采用了盾構(gòu)法施工技術(shù)修建了上海地鐵一號(hào)線的區(qū)間隧道。

2 地鐵隧道施工技術(shù)分析

在地鐵建設(shè)初期，地鐵隧道大部分采用得是明挖法，但是明挖法對(duì)人們的日常生活和城市道路容易產(chǎn)生較大的影響，所以?xún)H適合在沒(méi)有路面交通和行人的條件下才能使用。因此，我國(guó)目前地鐵隧道施工普遍采用淺埋暗挖法和盾構(gòu)法這兩種施工技術(shù)。

2.1 淺埋暗挖法

淺埋暗挖法即礦山法，是我國(guó)在新奧法的理論基礎(chǔ)上獨(dú)創(chuàng)的一種適合我國(guó)國(guó)情的一種隧道開(kāi)鑿技術(shù)。淺埋暗挖法最早是在北京地鐵復(fù)興門(mén)線工程中得到初次應(yīng)用。淺埋暗挖法施工技術(shù)的核心特點(diǎn)是可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的設(shè)計(jì)和施工。其技術(shù)原理是利用土層短期內(nèi)的穩(wěn)定性，采取特殊的支護(hù)措施，在土層表面形成一層緊密的薄壁結(jié)構(gòu)，而不需要開(kāi)槽施工。它適合在松散土介質(zhì)圍巖、隧道深度較小的情況下使用，不會(huì)造成太大的地表沉降，最明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是施工過(guò)程無(wú)污染、噪聲小。

由于淺埋暗挖法可以適應(yīng)含水地層的隧道開(kāi)挖，因此在我國(guó)的地鐵隧道的挖掘修建中得到普遍的推廣使用，并已在許多地鐵區(qū)間隧道中成功試用，尤其是在大型的、跨度較大的隧道修筑過(guò)程中更是具有明顯的施工優(yōu)勢(shì)。淺埋暗挖法技術(shù)除了可在地鐵建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用，還可用于地下車(chē)庫(kù)、城市路面隧道等工程的修筑。

2.2 盾構(gòu)法

盾構(gòu)法施工技術(shù)在我國(guó)的使用始于20世紀(jì)60年代的上海，首先是在地下排水隧道中試驗(yàn)成功，所采用的盾構(gòu)機(jī)也比較古老，直至20世紀(jì)80年代末，才將泥水式的現(xiàn)代盾構(gòu)設(shè)備用于地鐵隧道的修筑。盾構(gòu)法的主要優(yōu)點(diǎn)是安全、環(huán)保、快速、可靠。我國(guó)目前擁有土壓平衡盾構(gòu)機(jī)等先進(jìn)機(jī)型已多達(dá)60臺(tái)，主要分布在北京、上海、廣州等大型城市。

隨著盾構(gòu)法施工技術(shù)的推廣應(yīng)用，與之配套的盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)水平也有了很大的提高。我國(guó)目前最大直徑的盾構(gòu)機(jī)是用于大連路越江道路隧道修建的直徑為11.2 m的泥水盾構(gòu)機(jī)。我國(guó)與國(guó)外合作研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)，其配套設(shè)備我國(guó)均已能夠自行制造，并且掌握了盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法和隧道防水技術(shù)。除此之外，我國(guó)還自主研發(fā)了盾構(gòu)掘進(jìn)控制技術(shù)，在地表沉降控制、隧道軸線控制等方面都已實(shí)現(xiàn)了信息化施工，提高了盾構(gòu)施工可靠性和環(huán)保性。

2.3 地鐵車(chē)站的施工技術(shù)選擇

地鐵車(chē)站是人們感受地鐵建設(shè)最直觀的地點(diǎn)，因此，車(chē)站也成為了地鐵工程的亮點(diǎn)。車(chē)站目前的施工技術(shù)主要有明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法等方法，適用的順序原則是明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法。近幾年，我國(guó)正在研究在地鐵車(chē)站中使用盾構(gòu)法施工技術(shù)，主要通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)，分別是多圓斷面盾構(gòu)方法和區(qū)間盾構(gòu)方法。這兩種方法的優(yōu)勢(shì)是可以充分利用盾構(gòu)設(shè)備的施工優(yōu)勢(shì)，縮短工程周期，提高地鐵工程的建設(shè)質(zhì)量。

2.4 明挖法

明挖法是我國(guó)地鐵車(chē)站修建中優(yōu)先使用的一種修建方法，明挖法相比于其他技術(shù)，主要的進(jìn)步表現(xiàn)在基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和開(kāi)挖方法上，它可以應(yīng)用于不同的土層結(jié)構(gòu)，在維護(hù)結(jié)構(gòu)方面主要包括人工挖孔樁、地下連續(xù)墻、工字鋼樁、鋼板樁圍堰等方法。人工挖孔樁是用樁墻來(lái)達(dá)到防水和擋土的目的，適用于地下水位較深的地下施工環(huán)境，其斷面形式可以做成方形或圓形，施工強(qiáng)度也要高于其他技術(shù)方法。地下連續(xù)墻這種施工技術(shù)適合在飽水沙層的土質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行，可以有效阻隔地下水的滲出，并能控制土壓力。

2.5 蓋挖法

蓋挖法與明挖法相比，在減少施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，兩者最明顯的區(qū)別表現(xiàn)在施工順序和主體結(jié)構(gòu)上。蓋挖法施工過(guò)程中所使用的支撐柱一般是鉆孔灌注樁，可以滿足地表沉降的控制要求。在采用逆作法進(jìn)行支撐開(kāi)挖過(guò)程中，為了對(duì)地下連續(xù)墻的變形起到約束作用，一般利用混凝土板進(jìn)行控制。

3 地鐵防水施工技術(shù)

由于某些地區(qū)地下含水量比較多，因此，在地鐵的建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏水的問(wèn)題，尤其是像杭州這樣的地下水豐富的城市，經(jīng)常會(huì)發(fā)生站點(diǎn)漏水事故和地鐵塌陷事故，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)地鐵防水問(wèn)題，就需要有關(guān)部門(mén)重新審核地鐵工程的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，不斷改進(jìn)地鐵防水施工技術(shù)。

3.1 地鐵防水施工主要原則

地下滲水問(wèn)題不僅會(huì)影響車(chē)站結(jié)構(gòu)的安全，而且修繕難度大，因此，最好的方法就是改進(jìn)地鐵防水施工技術(shù)，防患于未然。在地鐵防水的施工中，要注意施工原則，密切結(jié)合施工環(huán)境的地質(zhì)條件和水文條件，以防為主，防排結(jié)合，因地制宜，選擇最佳的施工方法。在以混凝土為防護(hù)結(jié)構(gòu)的條件下，必須要保證結(jié)構(gòu)本身的防水性，做到永久防水，還要具體考慮混凝土的抗壓強(qiáng)度，有針對(duì)性地采取有效措施，防止結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，增加結(jié)構(gòu)防水的可靠性。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)

混凝土防護(hù)結(jié)構(gòu)的自防水性能需要從材料的選擇和混凝土自身的密實(shí)性?xún)煞矫鎭?lái)提高，最大限度地抑制混凝土結(jié)構(gòu)中空隙的產(chǎn)生。在混凝土材料的選擇過(guò)程中，要注意其本身的抗?jié)B性和泌水性，優(yōu)先選用那些抗?jié)B性好且具有較強(qiáng)抗腐蝕性的水泥，在水泥攪拌過(guò)程中，也可以加入膨脹劑來(lái)防止水泥的收縮。

3.3 施工縫防水技術(shù)

在地鐵施工中，結(jié)構(gòu)之間的連接處會(huì)產(chǎn)生一定的縫隙，因此需要采取防水措施來(lái)避免縫隙滲水現(xiàn)象。施工縫防水所用的材料主要是鍍鋅的鋼板止水帶，采取的技術(shù)措施主要有環(huán)向施工縫防水技術(shù)、變形施工縫防水技術(shù)和后澆帶防水技術(shù)。水平的施工縫不適合設(shè)置在與側(cè)墻的相接處，環(huán)向施工縫的間距最好控制在9～12 m之間，墻體內(nèi)要預(yù)留孔洞，確保環(huán)向施工縫與孔洞邊緣之間的距離大于300 mm。中置式止水帶要保證在變形縫中的密封性，并用硫化機(jī)處理橡膠止水帶之間的接縫，轉(zhuǎn)角半徑也要大于20 cm。采用鍍鋅鋼板的止水帶經(jīng)常采用后澆帶的方式來(lái)防止縫隙滲水，后澆帶一般位于施工縫的平行位置，靠近背水面一側(cè)，在此范圍內(nèi)可埋置注漿管，確保能夠反復(fù)地注漿處理。

3.4 防水施工技術(shù)中的排水措施

除了采取有針對(duì)性的防水技術(shù)外，地鐵建設(shè)中的排水也是一項(xiàng)防止水災(zāi)發(fā)生的有效措施。為了使地鐵具有更好的排水功能，需要確保地鐵工程中所有的建筑項(xiàng)目都具有良好的排水性能，即使遇到暴雨或者洪水災(zāi)害，也能防止水流的大量涌入，保證地鐵工程的安全，達(dá)到地下防汛的目的。單一地使用防水措施并不能起到明顯的防水效果，因此需要結(jié)合排水措施。只有兩者結(jié)合使用，才能達(dá)到預(yù)期的防水效果，即使面對(duì)突發(fā)的水文災(zāi)害也能應(yīng)對(duì)自如。

3.5 地鐵施工中的輔助技術(shù)

在地鐵的建設(shè)施工中，除了核心的施工技術(shù)，還需要一些其他的輔助技術(shù)和方法來(lái)為工程主體的順利進(jìn)行創(chuàng)造良好的條件，保障施工進(jìn)度，保護(hù)構(gòu)筑物?；毓嗍堑罔F建設(shè)中的一項(xiàng)重要輔助技術(shù)，基于北方地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，一般采用地面深井回灌的方法。注漿技術(shù)主要用于地層的加固和結(jié)構(gòu)止水。注漿方式有三種，分別是小導(dǎo)管注漿、TSS管注漿和帷幕注漿。注漿所用的材料包括普通的水泥和化學(xué)漿等。為了加固隧道地層，常采用高壓旋噴的方法來(lái)對(duì)特別松軟的地層進(jìn)行特殊保護(hù)。除了上述幾種常見(jiàn)的輔助技術(shù)之外，還會(huì)用到冷凍法、錨索等其他輔助地鐵施工的技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

地鐵的建設(shè)不僅拓展了城市的空間范圍，為人們提供了更加便捷的出行方式，而且提高了城市公共交通的運(yùn)行效率，因此，社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)地鐵設(shè)施的建設(shè)。世界上大部分先進(jìn)的地鐵施工技術(shù)都已在我國(guó)的地鐵建設(shè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，未來(lái)，我國(guó)地鐵施工技術(shù)的發(fā)展將結(jié)合我國(guó)的國(guó)情和實(shí)際發(fā)展需要，形成一套有中國(guó)特色的地鐵施工體系。

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〔編輯：王霞〕