談青島地鐵施工工法選擇

潘宜青 孟浩 孟丹

(青島理工大學土木工程學院，山東青島 266033)

青島市于1987年開始籌建地鐵，至2009年8月13日，經國務院同意，國家發展改革委印發《青島市城市軌道交通近期建設規劃(2009～2016年)》。國務院認為，青島市建設快速軌道交通項目，符合國家有關政策和城市發展規劃要求，這在青島城市交通建設史上，具有標志性、里程碑意義。城市軌道交通建設的實施，也將把青島城市建設和發展帶入一個嶄新的時代［1］。

青島地鐵一期工程，即M3號線一期工程于2009年正式開始建設，總投資約130億元，建設年限為2010年～2014年。青島地鐵M3號線自青島火車站—青島火車北站，全長24.9 km，全部為地下段，共設22個站點，明挖車站15個，暗挖車站7個，其中換乘車站 6 座，平均站間距 1.165 km［2］。

在城市中修建地下軌道，其施工方法的選擇需要考慮眾多影響因素，如地面既有建筑物、城市內部既有道路交通設施、地下管道通訊設施、地下工程水文地質、施工設備機械以及資金條件等因素，因此不同城市各自所采用的施工方法也不盡相同。對于地下隧道施工工藝，習慣性分為明挖施工法、蓋挖施工法和暗挖施工法3 種［3］。

1 明挖施工法

明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法，在地上交通、環境允許的地方通常都會采用明挖法施工，例如淺埋地鐵車站或區間隧道通常采用明挖法施工。明挖施工法屬于深基坑施工工程技術，由于地鐵施工項目一般是位于城市建筑物密集區，主要的技術難點在于保護深基坑工程中土坑周圍原狀，以防止地面沉降，減少現有建筑物的影響。明挖法施工技術的優點是簡單、快速、經濟，經常被用來作為地鐵施工工法首選的解決方案。當然它的缺點也是很明顯的，如交通堵塞的時間較長，噪聲和振動對環境的影響非常大等。

2 蓋挖施工法

蓋挖施工法適合在埋深較淺、場地較為狹窄及地上交通環境不允許長期停滯的施工環境。按照主體結構施工順序的不同又可細分為3種:蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。蓋挖順作法的主要內容是:首先在已有的道路上完成擋土結構對周邊進行圍護，即先用擋土結構代替原道路路面的支撐結構，然后自上而下分層進行基坑開挖至設計標高，再依次自下而上進行結構物施工，最后恢復原有路面。蓋挖逆作法施工順序與之相反，首先進行結構頂板施工以恢復交通，然后自上而下進行隧道開挖施工。

3 暗挖施工法

在一定條件下，不對地面進行開挖，全部開挖施工和修筑襯砌工作都在地下進行的施工工法叫作暗挖施工法。暗挖施工法又可分為鉆爆法、掘進機法、盾構法、頂管法、淺埋暗挖法和新奧法等。其中應用最廣泛的施工工法是鉆爆法、盾構法和淺埋暗挖法。

3.1 鉆爆法

在硬巖工程地質條件下進行隧道開挖施工，通常選用鉆爆法或錨噴支護法，這與山嶺隧道施工工法相同。鉆爆施工法是一種非常靈活的施工工法，它可以根據施工現場工程地質水文條件的不同和隧道開挖斷面尺寸的不同，而選取不同的開挖方法，現有的開挖施工法有:下導坑先墻后拱法、上導坑先拱后墻法、側壁導坑法、正臺階法、反臺階法、半斷面開挖法、全斷面開挖法、CD法、CRD法等。爆破技術又分預裂爆破和光面爆破等。隧道初期支護形式也有很多的選擇，例如有錨桿錨索、掛鋼筋網、噴射混凝土、管棚、鋼拱架格柵拱架等支護方法。

3.2 盾構法

在地下軌道隧道開挖施工中，以盾構機為主要施工機械的施工工藝叫作盾構施工法。盾構機是一種兼顧對上部土層支承和地層中推進兩種功能的可活動式鋼筒結構機械。盾構的形狀根據隧道開挖斷面的不同而變化，常用的盾構斷面分為四種:拱形、圓形、馬蹄形和矩形。其中應用最為廣泛的斷面形式為圓形斷面，究其原因是因為圓形能非常有效的抵抗土層中的土壓力和地下水壓力，而且襯拼裝砌簡易方便，構件通用性非常好，更換極其方便，維修維護也簡單省事;盾構法依據開挖方式的不同分為3種:人工挖掘式、半機械挖掘式和全機械挖掘式;依據盾構機械端部構造形式的不同，又可分為敞胸式盾構機和閉胸式盾構機2種;按排除地下水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式、局部氣壓盾構、全氣壓盾構等［4］。

3.3 淺埋暗挖法

顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆筑的施工技術。其原理是:利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力，采取適當的支護措施，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結構的不開槽施工方法，主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質。由于淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序，現被施工單位普遍采納。由于該工法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內豐富的勞動力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區間隧道，而且在大跨度車站的修筑中有相當廣泛的應用。此外，該方法也廣泛應用于地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修筑［5］。

4 青島工程地質

青島地基多為巖漿巖類硬質巖石，是堅硬穩固的地質體。在長期風化作用下形成了一定厚度的風化帶，其上沉積了厚度不一的第四紀松散堆積物。青島地區有三大斷裂帶，其中永火區間的滄口斷裂，是青島花崗巖巖基的西北邊界，屬于Ⅴ級構造單元的分界線，控制了青島花崗巖巖基的展布。這些斷裂構造對地鐵工程的影響主要表現在巖體節理裂隙發育，局部發育有糜棱巖、碎裂巖等構造巖，部分地段穿插有花崗斑巖巖脈，構造裂隙水發育，形成相對不均勻的巖石地基。從整體來看，海島型地質波狀分布明顯，相對高差較大，巖石強度“上軟下硬”，地下水相對豐富，軟弱土巖、流砂層分布較多［6］。

根據GB 50218-94工程巖體分級標準規定，巖體基本質量分級根據巖石堅硬程度和巖體完整程度相結合，按由強到弱分為Ⅰ級～Ⅴ級［7］。根據地質初勘報告，青島市地鐵工程3號線全線區間圍巖條件從Ⅱ級～Ⅵ級。Ⅱ級，Ⅲ級，Ⅳ級，Ⅴ級，Ⅵ級圍巖在隧道區間中的分布長度范圍分別為:5.207 km，4.021 km，4.801 km，1.984 km和4.082 km，所占全線總長度的百分數分別為:25%，20%，23.9%，9.9%和20.3%。從中可看出，圍巖較好區段(Ⅱ，Ⅲ級，富水性和透水性差)約占45.9%，圍巖很差區段(Ⅵ級，富水砂層)約占20.3%。

5 結語

青島市地鐵工程3號線工程主要特點為埋深淺、工程地質條件復雜多變，受地質條件影響顯著，全線埋深不超過20 m，地下工程地質多變，圍巖等級跨度大，且強度較好的圍巖在區間中所占的比重較大。綜上所述，在眾多施工工法中，鉆爆法以其開挖方法靈活多變的特點，可以非常好的適應青島地區復雜多變的工程地質條件，是現階段青島市地鐵工程施工的首選工法。

［1］李彤華，唐春海，于亞倫.爆破振動的頻譜特征及其工程應用［J］.工程爆破，2006(2):2.

［2］潘宜青.砌體結構在豎向爆破振動下的非線性響應分析［D］.青島:青島理工大學，2012.

［3］孫光永.城市地鐵隧道施工過程的數值模擬及其變形預測研究［D］.西安:西安科技大學，2007.

［4］朱雪峰.盾構機國產化的探討［J］.建筑機械，2010(3):18-19.

［5］王東杰.淺埋暗挖中洞法及其在地鐵車站施工中的應用研究［D］.北京:北京工業大學，2005.

［6］吳艷霞.青島地鐵隧道施工對地面建筑物影響與防治措施研究［D］.青島:青島理工大學，2012.

［7］GB 50218-94，工程巖體分級標準［S］.