復(fù)雜條件下地鐵施工技術(shù)及控制要點(diǎn)

文/徐鑫磊、呂國(guó)慶、喬陽(yáng)陽(yáng) 青島城建集團(tuán)有限公司 山東青島 266000

1、復(fù)雜條件下地鐵工程施工概括

在今天的地鐵工程建設(shè)中，上述各種地鐵建設(shè)技術(shù)在地鐵工程建設(shè)中相互穿插。在目前的地鐵工程建設(shè)中，地鐵工程具有建設(shè)里程長(zhǎng)、地理跨度大的特點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，沿途的土壤條件會(huì)發(fā)生變化。如何選擇正確的施工技術(shù)，保證地鐵施工質(zhì)量是復(fù)雜條件下的一個(gè)比較困難的問(wèn)題。此外，復(fù)雜的條件除了增加施工難度的問(wèn)題外，還會(huì)造成許多意想不到的情況。

2、復(fù)雜背前下我國(guó)地鐵施工的技術(shù)

2.1 盾構(gòu)法施工技術(shù)

盾構(gòu)法是以盾構(gòu)機(jī)為主要施工設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)床板切割土體，盾構(gòu)機(jī)殼為初始支撐，液壓系統(tǒng)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)，其次是以預(yù)制管組裝為主體的受力結(jié)構(gòu)，從而發(fā)展出地鐵隧道盾構(gòu)石工坊法。盾構(gòu)施工技術(shù)的重點(diǎn)是盾構(gòu)進(jìn)出孔和隧道施工技術(shù)的關(guān)鍵。盾構(gòu)技術(shù)對(duì)環(huán)境調(diào)查采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，并對(duì)各種盾構(gòu)進(jìn)出孔進(jìn)行了準(zhǔn)備。屏蔽機(jī)是否有供驗(yàn)收用的孔。盾構(gòu)施工主要是為了保持開挖面的土層穩(wěn)定性，優(yōu)化盾構(gòu)參數(shù)，控制盾構(gòu)軸在設(shè)計(jì)偏差范圍內(nèi)，保證盾構(gòu)軸無(wú)偏差，保證后續(xù)工藝施工的質(zhì)量。

在對(duì)各種復(fù)雜的工程和地下水文條件進(jìn)行調(diào)查的前提下，盾構(gòu)施工是目前最先進(jìn)的石工坊法。與傳統(tǒng)的石工坊法相比，石工坊法安全、施工效率高、施工質(zhì)量好?？梢员ＷC。但是，這種施工技術(shù)的成本和操作比較高，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造也比較嚴(yán)格。盾構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)管材的精度和機(jī)械制造有著很高的要求。在盾構(gòu)施工過(guò)程中，需要單線前進(jìn)，不能處理不當(dāng)。它對(duì)這一路段的地鐵建設(shè)產(chǎn)生了較大的影響。

2.2 蓋挖法施工技術(shù)

蓋挖法施工是地鐵工程施工中常見(jiàn)的施工技術(shù)。主要是從地面向下挖掘一定的土層，然后封閉頂部，沿地鐵站建設(shè)相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)。支撐樁在結(jié)構(gòu)內(nèi)部相應(yīng)位置澆筑，承受上部結(jié)構(gòu)的壓力和施工荷載，然后開挖土層，用混凝土澆筑地下主體結(jié)構(gòu)直至底部。根據(jù)主圖結(jié)構(gòu)的施工順序，可細(xì)分為蓋挖法、蓋挖逆法、蓋挖半逆法等工程方法的幾個(gè)分支。

2.2.1 蓋挖順作法

蓋挖的方法是在支護(hù)結(jié)構(gòu)表面施工完成后，在支護(hù)結(jié)構(gòu)上保持固定的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，并反復(fù)開挖和增加橫向支護(hù)直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。從下往上，施工主體結(jié)構(gòu)和防水措施，回填土質(zhì)恢復(fù)線或鋪設(shè)新線。最后，根據(jù)需要，拆除封閉結(jié)構(gòu)的裸露部分，恢復(fù)道路。

在建設(shè)道路交通無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間中斷的車站主體時(shí)，可以考慮采用蓋頭挖洞。例如，深圳地鐵一期工程華強(qiáng)路站，位于深圳沈南中路與華強(qiáng)路交叉口西側(cè)，沈南中路車道下。該區(qū)人口密集，市道林立，交通流量大，最大運(yùn)量為3，865輛/h。車站主體為單柱雙跨徑結(jié)構(gòu)。車站全長(zhǎng)224.3m，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度18.9m，基坑深度約18.9m，西端盾構(gòu)寬度22.5m，而基坑深度約18.7米。一條風(fēng)道設(shè)置在南邊綠地的東、西端。主體結(jié)構(gòu)的工期為2年，其中周邊結(jié)構(gòu)和臨時(shí)路面的工期為7個(gè)月。為保證神南中路在地鐵車站建設(shè)過(guò)程中的正常行駛，該路段主體結(jié)構(gòu)的施工采用了蓋挖法的施工方案。

2.2.2 蓋挖逆作法

蓋挖法是基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)和中樁首先在地面上進(jìn)行的。與蓋挖法一樣，基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或幕樁。中間支撐采用主體結(jié)構(gòu)的中間柱，以降低工程成本。然后將表層土挖掘到主體結(jié)構(gòu)的頂部，用未開挖的土作為頂板。屋頂可作為強(qiáng)大的橫木，防止維修結(jié)構(gòu)變形成坑，并在回填后恢復(fù)道路和恢復(fù)交通。后續(xù)的工作在屋頂?shù)母采w下進(jìn)行，即從上到下挖掘，并建造主體結(jié)構(gòu)，直到底部板塊。

如開挖面積大，土質(zhì)淺，且周邊建筑太近，為防止基坑開挖造成鄰近建筑下沉，或是盡早恢復(fù)道路交通，但缺乏定型的蓋層結(jié)構(gòu)，常采用蓋挖法。反向構(gòu)造。例如，南京地鐵南北線一期工程的段隧道就是在這樣的條件和周圍環(huán)境下進(jìn)行的。以成本、工期、安全為目標(biāo)，經(jīng)過(guò)分析比較，施工方法被選為全科。其中，三山街道站位于秦淮河古河段，位于泥層中的淤泥、細(xì)粉砂和泥質(zhì)粘土。因?yàn)樗堑谝粋€(gè)車站，位于十字路口，所以地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。除入口結(jié)構(gòu)外，其余均為蓋挖法反向。

2.2.3 蓋挖半逆作法

蓋挖法的半反轉(zhuǎn)法與反轉(zhuǎn)法的區(qū)別僅在于屋頂完成、路面恢復(fù)后，將土方挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，先澆底板，然后側(cè)墻和地板被一個(gè)接一個(gè)地倒上來(lái)。在半逆結(jié)構(gòu)中，一般需要設(shè)置交叉支撐和施加預(yù)應(yīng)力。

根據(jù)場(chǎng)地施工環(huán)境、地下水文位置、結(jié)構(gòu)開挖深度、各種通信水利線路與周邊建筑的距離等因素，選擇了采用暗開挖法進(jìn)行圍護(hù)施工的施工工藝。采用蓋挖法，可以實(shí)現(xiàn)地面和地下工程的同步實(shí)施，大大縮短施工工期，減少對(duì)道路交通的影響，在繁忙城市建設(shè)車站，尤其是在建設(shè)車站、地下車庫(kù)等需要綜合功能的綜合結(jié)構(gòu)時(shí)。采用半反向蓋挖法進(jìn)行施工。

2.3 淺埋暗挖的施工技術(shù)分析

這種技術(shù)存在于露天開挖地鐵施工技術(shù)的基礎(chǔ)上。暗開挖施工技術(shù)主要應(yīng)用于我國(guó)鐵路和公路的施工中，并在施工隧道中得到應(yīng)用。然而，我國(guó)在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用并不多。主要原因是技術(shù)要求高，資金支持大。早在上個(gè)世紀(jì)在北京的復(fù)興門地鐵施工過(guò)程中，就使用了暗挖技。主要是根據(jù)“新奧法”的原理設(shè)計(jì)濃郁施工，運(yùn)用非常強(qiáng)的初期支護(hù)技術(shù)，運(yùn)用先注漿然后開挖的措施。所遵循的施工原則是指，管超前和嚴(yán)注漿與短開挖以及強(qiáng)支護(hù)，還有快封閉和勤量測(cè)。選擇30～50mm鋼管的超前棚頂?shù)膶?dǎo)管，將水泥或者是化學(xué)漿進(jìn)行管柱，形成一個(gè)“結(jié)石體”，促進(jìn)圍巖的自穩(wěn)能力不斷提高。在開挖過(guò)程中的進(jìn)尺保持在0.75m左右，首先要環(huán)狀開挖，滯留核心土，并對(duì)5～8cm的混凝土進(jìn)行預(yù)噴，架拱架與鋼筋網(wǎng)，隨后，對(duì)25～30cm的混凝土進(jìn)行再噴，進(jìn)而形成一個(gè)初期支護(hù)，進(jìn)行防水層工作之后再進(jìn)行二次襯砌。例如，西單地鐵車站工程的開展中，鐵道部與鐵三院實(shí)現(xiàn)了“雙眼睛法”，這是暗挖技術(shù)的進(jìn)一步突破，已經(jīng)在地鐵建設(shè)過(guò)程中被應(yīng)用。因?yàn)榘低诜軌虼_保地面交通的具體運(yùn)行，因此，并沒(méi)有在當(dāng)時(shí)的地鐵工程中產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)，在施工方案上非常合理，確保了地鐵工程的科學(xué)化開展。

結(jié)語(yǔ)：

隨著近年來(lái)我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，由于地鐵工程的廣泛應(yīng)用和復(fù)雜的施工條件，對(duì)地鐵工程的施工管理提出了更高的要求，因此，越來(lái)越多的超常規(guī)地鐵工程項(xiàng)目被創(chuàng)造出來(lái)。但這些超常規(guī)的地鐵工程項(xiàng)目，往往具有條件差、建筑基礎(chǔ)復(fù)雜、測(cè)量精度要求高的特點(diǎn)，對(duì)施工技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用和管理提出了更高的要求。