淺析地鐵施工方法及施工技術

浙江省大成建設集團有限公司 310012

摘要：通過介紹地鐵施工的一些工藝方法，重點比較新奧法、盾構法施工的特點，為杭州地鐵的施工提供參考依據。

關鍵詞：地鐵施工；施工方法；工藝；探討

隨著經濟的發展及交通壓力的增大，杭州修建地下交通系統已經迫在眉睫，目前軌道交通已有1號線和2號線南段，還有在建路段，這里結合國內外一些地鐵施工的經驗和教訓，對杭州地下交通的施工技術做些相應的探討。

1、杭州地鐵的幾個特點

1.1地質特點

杭州地區地質比較復雜主要有泥頁巖、粘土等。由于不同地質段所適用的施工方法不同，所以要在施工方法和工藝上做些研究，尤其是施工手段上要慎重考慮，包括施工設備的匹配和選型等等。

1.2環保要求較高

目前城市市政施工都面臨一個越來越突出的問題就是環保，包括泥水污染、施工噪聲、不和諧環境等。杭州地區人口較多，建筑密集，地下管線錯綜復雜，其施工難度很大。

2、施工技術思路

在具體施工操作中，我們要比較北京、上海、成都、武漢等城市的施工工藝，其中上海地鐵具有較強的參考和參照性。上海地下鐵道一部分采取淺埋暗挖法，一部分是盾構法施工，其中盾構法又有土壓平衡盾構、泥水平衡盾構施工；由于上海地鐵的修建歷史較長，采取的方法也多，經驗教訓也多，非常值得參考，而且地質情況與杭州相比有很多相似之處，所以要多參考上海的地鐵施工。

3、施工方法與選擇

結合杭州地質地理資料及具體特點，重點介紹最可能在杭州地區采用的施工工藝：淺埋暗挖法和盾構法。

3.1 淺埋暗挖法

淺埋暗挖工法是依據新奧法（New Austrian Tunneling Method）的基本原理，施工中采用多項輔助施工措施加固圍巖，充分調動圍巖的自承能力，開挖后及時支護、封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系，有效地抑制圍巖過大變形的一種綜合配套施工技術。

（1）適用范圍

本工法主要適用于不宜明挖施工的無水土質或軟弱無膠結的砂、卵石和第四季地層，修建覆跨比大于0.5的淺埋地下洞室。對于低水位的類似地層，采取堵水或降水等措施后該法仍能適用。尤其對都市城區在結構埋置淺、地面建筑物密集、交通運輸繁忙、地下管線密布，且對地面沉陷要求嚴格的情況下修建地下鐵道更為適用。

（2）工法特點

第一：設計、施工和測量信息反饋一體化。根據預設計組織施工，采用信息化施工技術，通過對各種變位及應變的監測信息來檢驗支護結構的強度、剛度、穩定性，不斷修改設計參數，指導施工，直到形成一個經濟、合理、安全、優質的結構體系。

第二：配套適宜的一次支護、二次模筑混凝土所組成的復合式襯砌結構，是淺埋、軟弱地層控制地面沉陷，確保結構穩定較理想的支護模式。

第三：工藝新、技術先進。本工法綜合應用了改性水玻璃（DW3）注漿加固地層、小導管超前護頂、新型網構鋼架支撐、整套施工監控技術，施工方法與工藝技術符合我國國情。

第四：與明挖法相比，具有拆遷占地少、影響交通少、投資少、擾民少等四大優點。與盾構法相比，具有簡單易行，勿需專用設備，靈活多變，適應不同跨度、多種斷面形式，節省投資的優點。

3.2 盾構法

盾構開挖技術，是用一種隧道掘進的專用工程機械——盾構機沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘的施工技術。具有自動化程度高、節省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響，開挖時可控制地面沉降、減少對地面建筑物的影響和在水下開挖時不影響水面交通等特點。

（1）盾構選型

盾構選型應從安全性、可靠性、經濟性等方面綜合考慮，所選擇的機型要能盡量減少輔助施工并能確保施工安全可靠。不同類型的盾構適應的地質范圍不同，盾構選型的主要依據是土質條件、巖性，要確保所選擇的盾構能適應地質條件、能保持開挖面穩定。

地層滲透系數是盾構選型的重要因素。根據歐美和日本的施工經驗，當地層的滲透系數小于10～5cm/s時，可選用土壓平衡盾構；當滲透系數在 10～5 cm/s 到10～2 cm/s之間時，可選用土壓平衡盾構也可選用泥水盾構；當地層的滲透系數大于 10～2 cm/s時，宜選用泥水盾構，如采用土壓平衡盾構，開挖倉中添加劑將被稀釋，水、砂、砂礫相互混合后，土碴不易形成具有良好塑性及止水性碴土，在螺旋機出碴門處易發生噴涌。

（2）從地質條件來看，杭州地鐵可使用加泥式土壓平衡盾構和泥水平衡盾構。但使用加泥式土壓平衡盾構在砂層和砂礫（泥礫）石層施工時，需要向開挖倉中注添加劑，以改善碴土的性能，使其成為具有良好塑流性、低摩擦系數及止水性的碴土，且對于砂礫（泥礫）石層，開挖破碎后可能會有大顆粒碴土，需要考慮螺旋輸送機通過粒徑的能力。泥水盾構能適應粉質土、砂層和砂礫（泥礫）石層等各種地質，對于砂礫（泥礫）石層，可在泥水平衡倉內設置破碎機。

（3）盾構選型要依據招標文件、工程勘察報告、隧道設計、相關標準和規范，針對工程特點及難點、隧道設計參數、盾構施工工藝、進度要求等因素進行分析。對盾構類型、驅動方式、功能要求、主要技術參數、輔助設備的配置等進行研究，并邀請具有同類盾構制造經驗的國際著名的盾構制造商共同參與，邀請國內外盾構設計、隧道設計及盾構施工方面的專家，經過反復論證和研究，參照類似工程盾構的選型及施工情況，完成適應杭州地鐵區間隧道施工盾構的選型工作，確定盾構方案、主要功能、主要技術性能參數及輔助設備的配置。盾構采購應在建設管理單位指導下進行國際性招標，邀請建設單位專家審核盾構國際招標文件。盾構的選型是盾構法施工的關鍵環節，直接影響盾構隧道的安全、質量、工藝及成本。為了保證杭州地鐵工程的順利完成，必須重視盾構的選型工作。

3.3盾構工作井

對于適用盾構施工的區間，還要重視盾構工作井的安排。盾構工作井平面位置的確定主要考慮以下幾方面的因素。

（1）盾構進出洞覆土厚度。盾構進出洞是盾構施工中的難點和關鍵，覆土過厚或過薄對工程均不利。覆土過厚會導致工作井基坑深度增加，施工難度加大，工程費用增高，出洞端土體加固難度加大，工程量加大。覆土過淺不能保證盾構施工安全或對地面影響加大。一般經驗而言，盾構進出洞覆土厚度按不小于0.5 D（D為盾構直徑）考慮。

（2）地下管線及地下構筑物。工作井不宜設在地下管線密集或有地下構筑物的地方，以免增加管線拆遷或保護的工程費用和工作井的施工難度。

（3）工作井周圍地面建筑物。由于工作井基坑開挖深度往往超過20 m，且基坑平面尺寸較大，因此，應避免工作井周圍有高層建筑物，以免增加基坑支護難度，對地面建筑物造成不利影響。

（4）施工場地。工作井是盾構安裝、調試及開始掘進或結束掘進、回收的地點，也是管片運輸的重要通道，加上工作井本身規模大，施工復雜，因此，附近所需施工場地面積大，運輸條件要求高，在工作井位置選擇時必須予以重視。

（5）工作井處線路線型。工作井內盾構進出洞時應盡量位于直線上或大半徑曲線上，以使盾構進出洞時施工工序盡量簡單，以確保盾構進出洞時的施工安全。此外，如果隧道設有匝道，匝道變速車道的設置需加寬結構內凈空，盾構段應位于加寬以外。

4、施工環境保護

目前的城市施工，越來越多地考慮到環境保護問題，如在施工過程中選用泥水平衡盾構，就要充分考慮到泥漿的處理、泥水場地的布置等。結合《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國環境影響評價法》，編制施工工藝和設計時，必須充分考慮到各項環保的要求。同時要結合《建設項目環境保護設計規定》減少工程對城市景觀的影響并采取保護措施。

對城市景觀的影響：

隨著歷史的變遷、人口的增長，后修建的建筑處于雜亂、無規律、無規劃的狀態，對鄭州原有特色風貌的建筑存在嚴重的遮蔽影響，很多優秀的歷史建筑，如果在地鐵隧道施工的過程中保護措施不當或不力，極易造成優秀歷史建筑破壞。為保護歷史風貌，滿足其文化及城市景觀定位，在隧道的施工過程中應采取積極有效的城市景觀保護措施。

自然景觀：自然景觀的保護及利用應與城市文化景觀特色的創造相結合，使地鐵隧道施工對風貌建筑的影響降低到最低限度，施工中需要對有保護價值的風貌建筑采取各種技術手段予以保護。

5、結語

總之，地鐵施工要實事求是，確定合理工期，合理造價。不合理工期、不合理造價是造成質量差、工程壽命短及安全事故發生的主要原因。要建立循環經濟的理念，要有系統地下工程的理念，要有方便運營維修的理念，要有保護環境的理念，要有重視方案設計比選的理念，使杭州地鐵的建設獲得經濟效益和社會效益雙豐收。