淺談貴陽地鐵施工中的常見問題及改善措施

韓小川

摘?要：作為新二線城市，貴陽市原有城市道路路網(wǎng)交通容量總體有限，已經(jīng)不能滿足目前應(yīng)有的交通規(guī)模，軌道交通的建設(shè)是目前解決城市交通擁堵最好的辦法，但是作為典型的“喀斯特”地貌山地城市，貴陽地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本文以貴陽地鐵施工中的問題為研究對象，首先對喀斯特地貌下地鐵施工中的技術(shù)難題進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出解決辦法，為貴陽軌道交通的建設(shè)提出一些意見和建議。

關(guān)鍵詞：地鐵;喀斯特;隧道

隨著我國一二線城市規(guī)模的迅速擴展以及擁有私家車人數(shù)的不斷增加，全國大中城市內(nèi)部道路面臨著越來越大的交通負(fù)荷，交通高峰期發(fā)生道路擁堵的程度不斷惡化。以貴陽為例，作為新二線城市，貴陽市原有城市道路路網(wǎng)交通容量總體有限，而擁堵類型多呈現(xiàn)為骨架型。貴陽城市交通出行主要依賴于汽車與步行，非機動車出行比重受城市地形影響而差異極大，與平原地區(qū)城市相比，貴陽城市路網(wǎng)交通容量更小，其交通擁堵也更加嚴(yán)重。[1]隨著貴陽城市人口的不斷增加，目前的城市道路已經(jīng)不能滿足當(dāng)下城市人口的交通需求，城市需要更強大的公共交通體系來滿足人們?nèi)粘５某鲂校壳百F陽地鐵1號線已經(jīng)實現(xiàn)全段通車，城市內(nèi)部的交通壓力有所緩解，貴陽也正式步入立體交通時代，但是貴陽地鐵1號線在建設(shè)過程中遇到了諸多問題，作為典型的“喀斯特”地貌山地城市，貴陽地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。與其他城市跨江跨河地鐵不同，貴陽處于巖溶地貌帶，貴陽軌道交通1號線所經(jīng)區(qū)域60%至70%地段是巖溶發(fā)育或強發(fā)育地段，地下溶洞和暗河眾多。這導(dǎo)致貴陽地鐵1號線的施工并不順利，實際通車時間也比計劃時間推遲了較長時間。目前貴陽地鐵2號線、3號線也在緊張施工中，在施工中同樣需要解決類似于貴陽地鐵1號線類似的工程難題，如何克服這些工程難題對于貴陽市城市軌道交通其它路線的規(guī)劃及施工有著重要的參考意義，也是保證施工安全、費用投入、完成預(yù)定工期的重要保障。

1 貴陽地鐵施工難點

1.1 喀斯特巖溶地層施工存在較大難度

貴陽地鐵所在地層為典型的喀斯特巖溶地層，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，由于路線可能穿過存在較多地下水系的區(qū)域，隧道在掘進(jìn)過程中存在著突泥突水風(fēng)險;[2]其次由于喀斯特巖溶地層受到地下水的長期腐蝕，風(fēng)化程度嚴(yán)重，在巖溶強發(fā)育區(qū)，施工過程可能會有局部坍塌情況地發(fā)生;除此之外，由于施工時所遇到的圍巖地質(zhì)情況與施工前地質(zhì)的勘測結(jié)果存在很大的差異，造成對地質(zhì)情況認(rèn)識不清，加之采取不當(dāng)?shù)氖┕し椒?，施工中容易造成隧道的塌方。[3，4]2018年7月18日中午13點35分，貴陽軌道交通2號線一期二橋至浣區(qū)間隧道掌子面發(fā)生塌陷，造成貴陽市西河河床與隧道貫通，河水流入隧道。2014年8月1日，貴陽市軌道交通一號線土建結(jié)構(gòu)工程施工總承包第十一工作段發(fā)生坍塌事故，造成1人死亡，對以上兩起事故的原因調(diào)查表明隧道內(nèi)圍巖的局部破碎及過量變形、巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)本身的復(fù)雜性與本次事故的發(fā)生有一定的關(guān)系。

1.2 山嶺區(qū)隧道施工存在的難度較大

除了喀斯特地貌對貴陽軌道交通建設(shè)的影響外，山嶺區(qū)隧道施工中需要克服的海拔落差也是不得不考慮的問題，以貴陽地鐵1號線為例，從觀山湖區(qū)到主城區(qū)落差達(dá)220米，且主要集中區(qū)域直線距離3.7公里，落差達(dá)161米，自然坡度達(dá)到44‰，隧道施工地勢起伏較大，[5]如何實現(xiàn)路線坡度的放緩至關(guān)重要;其次隧道開挖過程中易出現(xiàn)與地下管線相距較近的情況;除此之外，山嶺區(qū)地質(zhì)情況本身比平原地區(qū)更加復(fù)雜，施工過程中可能穿越較多地質(zhì)斷裂帶及特殊巖土層，部分地區(qū)還會存在較大的地應(yīng)力，深埋長大隧道在穿越復(fù)雜地層時，往往會受到不同角度的層狀圍巖和構(gòu)造應(yīng)力影響，[6，7]使得隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一系列非對稱變形和受力現(xiàn)象，尤其是隧道處在高地應(yīng)力場時，隧道局部更容易發(fā)生大變形、坍塌等災(zāi)害問題。[8，9]

1.3 礦山法隧道施工所具備的特點

貴陽地鐵的隧道施工方法以礦山法為主，所謂礦山法，其基本理論依據(jù)是，隧道開挖后受爆破影響，造成圍巖體破裂形成松弛狀態(tài)，隨時都有可能坍落。鑒于這種松弛荷載理論依據(jù)，其施工方法是采取分割式按分部順序逐塊地開挖，并采取邊挖邊撐的方式保證施工安全，它的支撐相對復(fù)雜，對支撐材料的消耗比較多。由于礦山法隧道施工工作面小，不能使用大型的鑿巖鉆孔設(shè)備和裝卸運輸工具，施工進(jìn)度慢，建設(shè)周期長，機械化程度低，耗用勞力多。由于存在爆破施工的情況，礦山法施工會對地面建筑及地表產(chǎn)生較大擾動，導(dǎo)致民房坍塌及危房的產(chǎn)生以及地表沉降。這種現(xiàn)象在貴陽老城區(qū)及棚戶區(qū)發(fā)生的概率要更大，且已經(jīng)發(fā)生過類似事件。

1.4 隧道在不同地層段施工的復(fù)雜性

貴陽地鐵施工中有時會遇到上層以沉積土或人工回填土為主的軟弱土層，下層以砂巖、花崗巖、白云巖等巖石為主的堅硬底層，即上層和下層所穿巖層為不同土層。在該土層進(jìn)行隧道施工的常見問題是在上軟下硬復(fù)雜地質(zhì)條件下，采用礦山法分上下臺階進(jìn)行施工對地表及地上建筑物的擾動較大，存在較大的坍塌風(fēng)險。

1.5 施工過程的監(jiān)管及安全文明施工的重視度

貴陽地鐵建設(shè)本身技術(shù)難度大，施工周期較長，規(guī)模龐大，相關(guān)部門的協(xié)同配合性較強，如果施工過程中遇到相關(guān)人員素質(zhì)不達(dá)標(biāo)、管理制度不完善、安全管理不當(dāng)、監(jiān)管存在漏洞，會對地鐵施工產(chǎn)生非常負(fù)面的影響，[10]相關(guān)部門在貴陽地鐵1號線及2號線出現(xiàn)的工程事故的基礎(chǔ)上應(yīng)該對安全文明施工提出更高的要求。

2 改進(jìn)措施

喀斯特巖溶地區(qū)隧道施工前必須要做好工程勘查工作及超前地質(zhì)預(yù)報，通過增加勘查斷面及勘查點的方式提高工程勘查的精度。除此之外，施工人員應(yīng)對城市路段的地下管網(wǎng)分布及對周邊及地上建筑物的情況做到熟悉，要注意與相關(guān)部門協(xié)同配合，避免造成對原有市政管線及建筑基礎(chǔ)的破壞。

對于山嶺區(qū)隧道施工，當(dāng)需要克服較大高差時，應(yīng)通過“展線”的方式使得坡度降低到允許的范圍之內(nèi)。

當(dāng)隧道穿過特殊巖層時，根據(jù)不同的地質(zhì)情況適時調(diào)整施工方案，可以借鑒同類型地質(zhì)情況及其他城市的隧道施工經(jīng)驗，通過多對比，多參考的方式優(yōu)化施工方案。例如針對隧道穿過上軟下硬地層時，為了能夠適應(yīng)這種上軟下硬地層，在保證安全的基礎(chǔ)上具有一定的經(jīng)濟效益，隧道工作者可以在PBA工法（柱洞法）的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)形成拱蓋法。拱蓋法對比于PBA工法，它使得巖石地基的承載作用得到了充分發(fā)揮，以大拱腳方案取代PBA工法中的邊柱和邊樁，是解決地鐵施工中穿越上軟下硬地層這一工程難題很好的方法，適合風(fēng)化巖石地層淺埋暗挖大跨度地鐵車站的施工，[2]其基本思想是通過利用下層巖石地基的承載作用，通過修建大拱腳的方式，在先期扣拱的保護(hù)下，完成車站主體結(jié)構(gòu)的施工工法。

當(dāng)隧道穿過高地應(yīng)力地區(qū)時，應(yīng)針對高地應(yīng)力層狀圍巖隧道建立了二維數(shù)值模型，以層理角度和地應(yīng)力方向為研究點，甚至必要時考慮隧道縱向開挖方式及圍巖在高地應(yīng)力下流變效應(yīng)等因素的影響，對地應(yīng)力影響下的隧道開挖后的變形進(jìn)行數(shù)值模擬，從而找到比較適合該段隧道開挖的開挖及支護(hù)方法。

3 結(jié)語

通過對貴陽軌道交通1號線施工中遇到的問題進(jìn)行分析及總結(jié)，同時借鑒其他城市的地鐵施工經(jīng)驗，貴陽地鐵隧道施工在應(yīng)對喀斯特巖溶地層、高落差、高地應(yīng)力、強風(fēng)化圍巖、不同地層及安全文明施工理念不足及其他突發(fā)問題時可以有更好更多的解決辦法。通過因地制宜，吸取貴陽地鐵1號線施工中的經(jīng)驗，貴陽地鐵其他線路的施工在成本、質(zhì)量、進(jìn)度控制上可以有更充分的保證，并且對地鐵施工過程中的合同管理、信息管理、安全管理也會有更加積極的影響;各組織各部門之間會有更好的協(xié)調(diào)性，本文對貴陽地鐵施工中遇到的難題進(jìn)行一定的分析，也相應(yīng)提出了一定的解決方案，但由于知識有限，不足之處還望各位同仁能夠指出。

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