淺析復雜地質環境下地鐵隧道施工

代志堅 宋立民

摘 要：為保證城區下地鐵施工工程中大型暗挖洞群的順利完成，對施工過程中的各項 施工工藝進行研究是必要的。本文主要對復雜環境下地鐵暗挖洞群施工過程中的各項施工技 術、施工流程和關鍵問題進行探討，為今后類似工程的成功實施提供了借鑒。 關鍵詞：復雜環境；地鐵；暗挖洞群；施工工藝

一、前言

隨著我國城市發展速度的加快，城市交通擁堵問題已經成為我們急需解決的重要問題之 一。為了保證城市交通擁堵現象的順利解決，有效利用城市地下空間資源，修建地鐵是一個 有效的科學方法。在城市地鐵建設的過程中，地鐵洞群的開挖面積較大、施工情況也相對復 雜，以往使用的明挖施工會對交通的正常運行造成影響，同時還會破壞市區環境。因此，我 國地鐵施工中目前最常用的施工方法是暗挖施工，即首先對軟土層進行加固處理，然后根據 復合式襯砌結構，實現對地面沉降和施工安全的控制。但是，地鐵暗挖洞群的施工工藝比較 復雜，尤其是面對復雜的施工環境，這就必須保證各個施工環節的精確，這里我們對復雜環 境下地鐵暗挖洞群施工過程中的各項施工技術、施工流程和關鍵問題進行探討。

二、復雜地質條件下地鐵的施工技術方法。

復雜地質條件下，地鐵的整個修建過程中大體包含地鐵隧道的施工技術 地鐵車站的施工技術以及地鐵修建過程中的其他輔助施工技術，其中地鐵隧道的施工和 地鐵車站的施工技術方法相差不多。不同施工過程中的不同施工技術都具有其獨特的特點， 并且分別適用于不同的地質條件，以下本文將明確闡明在復雜地質條件下地鐵施工的不同技 術方法： 復雜地質條件下地鐵隧道的施工技術方法。 在地鐵隧道的修建過程中，通常在無人無交通及管道線路較少的區域采用明挖法進行施 工，但是由于此種施工方法對周圍環境及人群的影響很大，所以在比較復雜的地質條件下通 常不被采用。目前我國地鐵隧道修建中，通常采用淺埋暗挖法和盾構法兩種方法進行施工， 此兩種施工技術方法可以有效適應不同的復雜地質條件，所以在我國地鐵的修建過程中被廣 泛使用。 淺埋暗挖施工技術方法。此種施工技術方法是由中國人自行研究發明的，又被稱為礦山 法，具有優點是能夠以較小的地表沉降來完成地鐵隧道的修建。淺埋暗挖法適用于城市地鐵 隧道修建時，松散土介質圍巖的施工環境下，隧道直徑大于等于隧道深埋的地質條件下，并 且能夠在施工過程中靈活運用。 淺埋暗挖法實質是一種邊開挖邊澆注的施工技術方法，除了適用于松散土介質圍巖的情況外，還適用于砂卵層、淤泥質及粘性土層等復雜的地質條件。由于在進行地鐵隧道修建時， 利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力，適時適當的對其采取支護措施，從而形成密貼型 薄壁支護結構的不開槽施工技術方法，與此同時淺埋暗挖施工方法還建立了屬于自身的應力 監測系統，并有效的將劈裂注漿法應用到施工過程中，從而在地鐵隧道施工中被廣泛應用。 例如廣州地鐵 號線及上海地鐵 號線在進行隧道修建時，都曾采用淺埋暗挖施工的技術方法。 盾構施工技術方法。盾構施工是一種既能支撐地面土層壓力，又能實現在地層中推進的鋼 筒結構。隨著盾構施工方法在地鐵隧道修建過程中的廣泛應用，目前我國據不完全統計已有多臺盾構機，盾構施工方法適用于既有堅硬巖石又有軟弱土質、富含流沙或斷裂等復雜地質的地鐵隧道修建中。 盾構施工方法的具體操作如下，首先在進行盾構施工前，修建一豎井，然后再豎井內 安裝盾構；其次是在盾構在地層中每推進一環距離，就立即的在盾尾的支護下現澆一環襯砌， 同時向一環襯砌外圍的空隙中壓注水泥砂漿；最后盾構的再次推進由一環襯砌來承擔，并將 挖出的土體通過豎井運送出來。如此循環推進，來實現地鐵隧道的修建。

三、復雜環境下地鐵暗挖洞群施工工藝介紹

（一）開挖方法的選擇

通常情況下，一般的山嶺隧道可以使用正臺階法進行施工；而對于城市和城市附近區域 可以采用上臺階分部開挖的方法或者短臺階開挖方法；大斷面城市以及山嶺隧道可以應用單 側壁導坑法、雙側壁導坑法或者隔墻臺階法進行施工；城市內各個地鐵車站的建設、地下停 車場的建設等跨度較大的隧道則采用側洞法、柱洞法或者中洞法。對于隧道斷面較大時最好 不要使用全斷面開挖的方法。實際施工過程中要盡量避免對周圍巖石的擾動情況，這時最好 使用掘進機或者人工開挖。如果必須要使用爆破進行開挖時，要盡可能采用弱爆破、短進尺 的爆破方式，并對爆破震動情況進行實時的監控。

（二）支護方式

暗挖施工隧道一般采用復合式的襯砌。支護時主要包括三種情況：

1、初期支護承受全部負荷，二次支護作為安全儲備；

2、初期支護與二次支護共同承擔全部負荷；

3、初期支護作為臨時支護設備，二次支護承受全部負荷。

（三）洞內輔助施工

通常情況下可以按照如下程序依次進行施工：上半斷面留核心土環形開挖噴射混凝土封閉開挖超前錨桿或超前小導管支護超前小導管周邊注漿設置臨時仰拱深孔注漿加同及堵水長管棚超前支護注漿。

（四）洞外輔助施工

根據施工場地的實際地質情況可以對管棚超前支護，地表錨桿或地表注漿加固，凍結法 固結地層，降低地下水位法等幾種洞外輔助施工技術有選擇的使用或同時使用。

（五）滑樁法扣拱施工技術

滑樁法在暗挖洞群的施工過程中具有支護強、分塊小和斷面小的優點，因此是暗挖施工 中控制沉降的最有效方法。滑樁法扣拱技術包括初支扣拱與二襯扣拱兩種，下面我們分別進 行介紹：

1 、初支扣拱

首先對拱部的土體進行超前注漿加固，并在粉細砂地段的每榀格柵處設置導管，導管間 距離和導管長度則需要根據實際設計需要進行設置；開挖過程中要設置臨時的中隔壁和扣 拱，其它地段則需要按照實際情況對主拱開挖次數進行確定。主拱開挖時要將導管壁破除， 破除部分要盡可能的小，然后去除導管格柵鋼架鋼筋，對于主拱初支范圍內的導管則要盡量

保留。接下來需要安裝格柵鋼架，一般使用螺栓將角鋼和邊拱格柵進行連接，并回填注漿管 噴射混凝土，首先對兩邊的未填滿部分進行噴射，然后再對拱部混凝土進行噴射。初支施工 過程中要求格柵鋼架的焊接應用雙面搭接電弧焊的焊接方式。鋼架焊接完成以后要在水平地 面上進行試拼，以保證誤差最小化。

2 、二襯扣拱

首先對初期支護進行基面處理，然后使用砂漿抹面找平，鋪設防水層后在防水板上焊接 二襯背后注漿管。在進行邊墻和拱部二襯鋼筋綁扎時要注意防水層的保護，防止鋼筋頭對防 水層造成破壞，鋼筋焊接時還要使用防火板將防水層擋住，并由下向上分層進行混凝土灌注， 兩側則同步進行，這樣可以避免造成腳手架的側壓問題。

四、結論

目前，地鐵暗挖施工技術在城市地下隧道修建過程中發揮了重要作用，不僅保證了地面交通不發生中斷和地下管線的正常使用，還有效避免了對周圍環境造成的污染。因此，在城 市地下停車場、地下過街道、地下市政管線等工程中得到了廣泛的應用。但是，我們也要注 意到暗挖施工的缺點，例如成本高、施工慢、粉塵較多、高水位地層防水困難、勞動強度較大、機械化利用程度不高，以及施工效果受施工人員技術素質影響等。因此，地鐵暗挖洞群施工技術還需要進行更深入的研究。

參考文獻

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