城市軌道交通施工方法的探索與研究

朱建勛

摘 要：城市軌道交通施工方法主要有明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法以及盾構(gòu)法。每種施工方法都有各自的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況選擇合適的施工方法。

關(guān)鍵詞：明挖法;蓋挖法;淺埋暗挖法;盾構(gòu)法

1 明挖法

明挖法是從地面向下分層、分段挖到基坑面，然后在基坑內(nèi)自上而下澆筑，施工結(jié)束后回填土方。明挖法具有安全性好，施工方法、步驟及技術(shù)要求比較簡單，施工成本低，施工面積大，降水排水容易等優(yōu)點(diǎn)。但是在施工時(shí)需要占用地面空間，會(huì)對(duì)周邊生活及環(huán)境造成影響。這種方法一般適用于地質(zhì)條件簡單、地面交通量小、地下管道少的地帶。

明挖法按照有無圍護(hù)結(jié)構(gòu)分敞口和有圍護(hù)結(jié)構(gòu)。敞口明挖法通常使用大型土方機(jī)械施工和深井泵及輕型井點(diǎn)降水，適合地質(zhì)條件好、穩(wěn)定、空間較大、對(duì)基坑附近沉降沒有嚴(yán)格要求的地段。有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖法可有效防止基坑附近沉降，一般用于地質(zhì)條件差、地層不穩(wěn)定、空間狹小的地段。

2 蓋挖法

蓋挖法是將基坑挖到要求深度后，蓋住頂部，設(shè)置圍擋，再繼續(xù)施工的方法。

2.1 蓋挖逆作法

蓋挖逆作法首先從地面開始對(duì)基坑進(jìn)行維護(hù)，其次挖至頂板地面標(biāo)高，然后將地面恢復(fù)，最后自上而下進(jìn)行施工。這種方法一般適用于基坑較深、覆土較淺、離建筑物較近的地段。

2.2 蓋挖半逆作法

蓋挖半逆作法是在頂部結(jié)構(gòu)滿足要求后再向下施工，因?yàn)榛炷恋氖湛s頂部結(jié)構(gòu)會(huì)有一定寬度的縫隙，縫隙將使整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到影響[1]。為解決施工縫存在的問題，施工時(shí)一般采用直接法或填充法。

3 淺埋暗挖法

淺埋暗挖法施工時(shí)噪聲、污染對(duì)周邊環(huán)境的影響較小，投資少，最大的優(yōu)勢(shì)是在施工過程中不需要開槽。對(duì)圍巖采取加固措施，基坑開挖后及時(shí)支護(hù)，能有效降低圍巖過度變形。其本身能在很大程度上提高安全性，但施工速度慢，粉塵較多，影響作業(yè)人員健康。該方法能大幅降低松軟土質(zhì)對(duì)施工過程的影響，較適用于土質(zhì)松軟的地質(zhì)。淺埋暗挖法控制措施如下。

3.1 預(yù)支護(hù)、預(yù)加固

在軟黃土、地裂縫等不穩(wěn)定地質(zhì)中，土壤自穩(wěn)時(shí)間短、施工降水難以疏干，容易出現(xiàn)地層沉降現(xiàn)象，所以可以采取提前加固、提前支護(hù)的措施。

3.2 隧道土方開挖與支護(hù)

3.2.1 土方開挖

根據(jù)地質(zhì)條件與斷面形式的不同，采取的開挖措施也有所區(qū)別，其遵循的原則一般是：預(yù)支護(hù)、預(yù)加固一段，開挖一段;開挖一段，支護(hù)一段;支護(hù)一段，封閉成環(huán)一段。

3.2.2 初期支護(hù)形式

淺埋暗挖法施工需對(duì)地質(zhì)提前加固、提前支護(hù)，支護(hù)及時(shí)性及支護(hù)的強(qiáng)度都是必不可少的，這些措施對(duì)維持隧道穩(wěn)定性、防止地層沉降是極其必要的。目前，鋼拱錨噴混凝土支護(hù)是最好的支護(hù)形式。

3.3 二次襯砌

初期支護(hù)封閉完成后隧道結(jié)構(gòu)暫時(shí)穩(wěn)定，監(jiān)控量測(cè)結(jié)束后基本穩(wěn)定，可以開展二次襯砌灌漿作業(yè)。如果量測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定，還需要繼續(xù)監(jiān)測(cè);如果監(jiān)控量測(cè)結(jié)果表明支護(hù)失穩(wěn)，需要與設(shè)計(jì)部門協(xié)商，明確加固方案。

4 盾構(gòu)法

盾構(gòu)法施工需要開鑿一個(gè)豎井，用于安裝盾構(gòu)機(jī)。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)一段長度后，在盾構(gòu)機(jī)尾部安裝管片，再將砂漿注入環(huán)砌外圍的空隙中，在后續(xù)推進(jìn)過程中可以使環(huán)砌承擔(dān)土層壓力，挖出的土層沿著豎井運(yùn)送，確保反復(fù)進(jìn)行推進(jìn)。

4.1 盾構(gòu)法的應(yīng)用

4.1.1 實(shí)時(shí)導(dǎo)航，確保精度

施工時(shí)，使用導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)對(duì)施工軌跡進(jìn)行監(jiān)控，可以根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來衡量盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行軌跡是否偏離。為保證測(cè)量參數(shù)值無誤，需要定期檢查系統(tǒng)和設(shè)備，避免由于測(cè)量誤差導(dǎo)致施工準(zhǔn)確性降低。實(shí)施時(shí)，為避免隧道大幅度沉降，要同步灌漿，同時(shí)確保灌漿的體積和壓力。如果施工失誤導(dǎo)致異常情況發(fā)生，要根據(jù)實(shí)際情況糾正偏差并及時(shí)調(diào)整，但是糾正速度不能太快。

4.1.2 合理使用屏蔽技術(shù)，屏蔽風(fēng)險(xiǎn)

有效利用屏蔽技術(shù)可以對(duì)突發(fā)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而大幅降低施工風(fēng)險(xiǎn)。為避免由于盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)行時(shí)刀片旋轉(zhuǎn)造成的傷害，常采用以下方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和糾正：

（1）可使用泡沫等降低刀具的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，減少旋轉(zhuǎn)力以增強(qiáng)對(duì)刀具的控制力。（2）灌漿的方法、體積與速度可以按照實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行改動(dòng)。（3）一旦刀具旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生偏差，要及時(shí)進(jìn)行糾正，但是糾正速度不能過快。

4.1.3 根據(jù)施工環(huán)境選擇合適的開挖方式

盾構(gòu)法的開挖方式主要包括敞開式、機(jī)械切削式、擠壓式、網(wǎng)格式。根據(jù)地質(zhì)條件和環(huán)境的不同，使用對(duì)應(yīng)的開挖方式。

4.2 盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

4.2.1 前期準(zhǔn)備

首先，根據(jù)工程實(shí)際情況，合理安排施工場(chǎng)地。為使出土和吊運(yùn)管片更加方便，必須將管片放入通道、管片堆放場(chǎng)所、土渣堆放場(chǎng)所、進(jìn)出場(chǎng)路線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)布置，合理設(shè)計(jì)各場(chǎng)所使用面積，科學(xué)布置生活辦公場(chǎng)所與施工場(chǎng)所。其次，測(cè)量部門需要按時(shí)對(duì)樁點(diǎn)復(fù)測(cè)、洞門放樣等，并將相關(guān)情況匯報(bào)給監(jiān)理部門。監(jiān)理部門需按照相關(guān)規(guī)范要求，嚴(yán)格審查各項(xiàng)系數(shù)及指標(biāo)。最后，確定出洞方案時(shí)需考慮管片的偏移量，提前策劃盾構(gòu)出洞前后的預(yù)備工作，包括所需設(shè)施、物料及工作人員。

4.2.2 出洞

技術(shù)人員結(jié)合樣洞流水情況、土體氣味情況，分析出洞條件及加固情況是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如不達(dá)標(biāo)，則必須二次加固。如達(dá)標(biāo)，可以安裝一定量的防水裝置，待技術(shù)專家檢驗(yàn)合格后才能拆除洞門。拆除時(shí)要避免損壞密封裝置，拆除時(shí)間盡量縮短以防止水土流失嚴(yán)重，出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。拆除工作結(jié)束后，盾構(gòu)機(jī)開始向洞門靠近，為增加盾構(gòu)機(jī)的水平移動(dòng)穩(wěn)定性，需要適當(dāng)增加千斤頂輔助。刀盤接近土體后，為減小阻力，可以開動(dòng)刀盤。整個(gè)施工過程中，要對(duì)洞門防水設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)，尤其注意開動(dòng)刀盤時(shí)確保導(dǎo)向軌道、放水設(shè)施不受影響。

4.2.3 100 m試推

土體接觸到刀盤，逐步進(jìn)行試推工作。試推過程能充分收集盾構(gòu)機(jī)的相關(guān)參數(shù)。由于土體存在一定的硬度，需要以小于10 mm的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)控推進(jìn)速度和出土量，增加檢測(cè)頻率。為減小土體阻力，可適當(dāng)注水，也可使用超挖刀。為防止管片沉降，可使用木頭墊起出盾尾部的負(fù)環(huán)管片。適當(dāng)控制土壓力及出土量，根據(jù)地面沉降高度適當(dāng)調(diào)整，切口位置隆起控制在1 mm左右。待加固區(qū)試推工作結(jié)束后，可以將推進(jìn)速度增加到50 mm左右。為使盾構(gòu)和管片間的間隙得到有效控制，減小沉降，待盾尾移出加固區(qū)，需及時(shí)進(jìn)行同步注漿工作。要對(duì)漿液質(zhì)量嚴(yán)格檢查，以防出現(xiàn)不注漿空推問題。一旦出現(xiàn)單次沉降超過5 mm，累計(jì)沉降超過30 mm，必須進(jìn)行二次補(bǔ)漿工作。

4.2.4 進(jìn)洞

如盾構(gòu)機(jī)和加固區(qū)間存在空間差，則需要對(duì)水平和高度偏差反復(fù)核對(duì)并適當(dāng)調(diào)整。管片里程核對(duì)無誤后，需對(duì)施工參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。首次進(jìn)洞工作結(jié)束后，需完成防水加固措施。三個(gè)小時(shí)后進(jìn)行第二次進(jìn)洞。

5 總結(jié)

本文介紹了目前我國城市軌道交通施工常用的一些方法，采用分類對(duì)比的方法進(jìn)行了說明，給出了各類方法的適用條件，施工單位應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況，選擇合適的施工方法。同時(shí)，為確保施工安全，城市軌道交通系統(tǒng)在施工過程中要關(guān)注質(zhì)量控制與技術(shù)要點(diǎn)，合理選擇施工方法，確保城市軌道交通施工的順利實(shí)施。

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