關于市政工程地下隧道施工的探索

羅意華

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

關于市政工程地下隧道施工的探索

羅意華

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

本文就市政工程地下隧道施工過程中出現的問題以及解決問題的方法進行分析，對市政工程地下隧道施工進行探索。

市政工程；地下隧道；施工

1　引言

伴隨著國家社會的不斷進步和經濟水平的不斷提高，城市的發展也處于飛速發展之中，當今社會的快速發展，致使人們對于生活條件的要求也來越高，為應人們的要求，當下對城市的地下空間的擴展的需求也隨之增多，越來越多的地下隧道的出現，越來越多的地下人行隧道的出現，越來越多的地鐵的出現，更加有力的證明了這一點。這就需要我們不斷地對市政工程地下隧道施工進行探索。

2　案例分析

某地鐵位于最繁華的市中心，會有很多路的公交車從其經過。該車站主體順著東四南大街，呈南北的走向，東四南大街的規劃道路的紅線寬為60m，路寬的現狀為20m，朝內大街已經改造完成，道路的紅線寬為50m，兩方向的客流量較為均衡，交通狀況十分的繁忙；并且遠期的六號線順著朝內大街，呈東西的走向，在該車站換乘。該車站的兩端為明挖段，結構形式是3層的三跨的框架結構；中間路段為暗挖段，結構形式是單層的三拱兩柱的結構。車站的總長度為187m，暗挖段長為86.60m，明挖段長為100.40m。

3　市政工程施工技術的內容以及類型

3.1市政工程施工技術的內容

市政工程施工技術的內容主要包括三個層面：①道路施工技術；②河流湖泊施工技術；③地下管線施工技術。道路施工技術主要是修建鐵路、公路、隧道、高架橋道路以及廣場，保證它們的交通能夠正常的使用。河流湖泊主要修建的是河渠、橋梁、大壩以及河床，修建它們的技術難度相對較高。三方面之中施工難度最大的就是地下管線施工技術，主要修建地下供電管線、地下排水管線、通信管線以及地下供熱管線等，在不影響各個管線的正常工作的條件下，保證其運行條件的優越性。除以上介紹的施工技術之外，另外還有一些其他性質的施工技術，如：桿路的市政工程以及小區綠化的市政工程；小區綠化的市政工程主要包括了草坪、公園、假山、噴泉以及樹木等具有修飾作用的群體的施工修建工程等。

3.2市政工程施工技術的類型

市政工程技術的類型主要劃分成了四層結構，其中簡介的分析了道路管線、定線以及管道的施工技術。定線施工是審核圖紙中的一個過程，首先參加圖紙會審的人員主要包括監理人員、審計人員、施工人員以及設計人員，然后對需要施工的工程的圖紙編制設計方案，設計定線方案需要對建筑工程定出基準線，然后定位軸線，其后便是求取柱梁板線的長度，最終完成方案的審核。根據本文的實例進行分析，定線的方案需要各個部門共同的制定，如果按照原來的定線方案制定的話，那么就會超出原有的投資的成本。地下管線的施工技術需要確定對參數的選取，在施工的過程中，需要測量選取材料的剛度、管道的內外壓的等級、承受的自重以及結構的形變系數，在地下管道的施工技術方案中，如果管道下放到地面以下16.2m的位置處，管道內外壓力的等級必須要在PN6～PN12（0.5～0.8MPa）的范圍之內，其材料的選用最好是剛度為10000N/m2的玻璃鋼管，玻璃管道的剛度達到了發電站中玻璃鋼夾沙管道材質的條件，以保證其施工的安全性。

4　市政工程地下隧道施工的問題

（1）管道內部覆土壓力、安裝應力、工作壓力、動靜荷載、環境因素以及先期地層運動等因素共同控制著地下管線的初始應力。當前，盡管對單一的荷載的研究已經相對的完善，但是地下管線的初始應力是上述各力的綜合作用的結果，如果僅靠簡單的疊加并不能完全準確的反映地下管線的初始應力的狀態。目前大部分的對初始應力的估計仍是靠經驗來確定，當條件發生改變時，就不能依照原來的經驗進行估計了，因此，建立有效的管線的初始應力的計算理論是非常有必要的，同時為管線的變形允許值的確定提供了理論基礎。

（2）目前對于研究管與土相互作用上，仍然有大部分的學者假設管與土緊密的接觸，不會發生相對位移。對于小管徑的管線并且埋置土層工程性質好的情況下，這種假設是適用的，但是對于中為土體的移動，大管徑的管線會產生明顯的抵抗作用，這時這種假設就不再適用。

（3）地下管線的允許變形值的確定應該綜合考慮管徑、接頭類型、管線功能、隧道施工方法、運營時間、管材、管線與隧道的相對位置等各種因素。然而目前地鐵的規范基本是給出一個地表的最大允許的沉降值（一般為3cm以內）而已，這樣做雖然有一定的可靠性，但是并沒有依據實際的具體情況來確定允許值，不僅不能充分的發揮地下管線的自承能力，而且使隧道的施工進度減緩，使工程投資增加。

（4）現階段，對于地下管線的應力變形的計算大多是根據Attewell等在1986年提出的根據Winker彈性的地基梁理論分析得出的結果，而絕大部分的數值模擬也同樣是把管線簡化成地基梁來進行計算。這樣的結論在某些情況下是并不適宜的；對于大部分的地下管線的接頭轉角的計算是根據彈性地基梁的計算結果通過反向分析所得出來的，這種方法是否適合各種情況，還有待商榷（如圖1）。

圖1　施工風險控制體系圖

5　地下隧道的施工方法

5.1明挖法

明挖法，一般適用于區間隧道和地鐵管線的施工，明挖法對于交通環境有較大的要求，明挖法先從地面以上開挖，然后挖掘至設計標高，再從基底開始實行逆向挖掘。當結束隧道的主體結構工程以后，然后才進行回填和恢復地面。明挖法的主要優點就是成本低、技術難度不高、速度快；缺點是震動和噪音容易擾民，對交通環境的影響也相對較大。明挖法一般適用于深基坑工程，施工時容易對工程附近的建筑物的地基產生影響，因此需要加強對基坑四周環境的保護，避免發生沉降現象。

5.2蓋挖法

蓋挖法，從地面自上向下挖到設計要求的深度之后就開始封閉頂蓋，然后余下的施工工作就在在封閉空間內進行。蓋挖法主要適用于地下隧道的施工，減少對道路的占用和避免阻礙交通。

5.3暗挖法

暗挖法，隧道全部施工過程都在地下進行，和地面挖掘的方法完全不同。

（1）淺埋暗挖法

淺埋暗挖法顧名思義主要適用于埋置深度淺、巖層不堅固、土層松軟的地區。淺埋暗挖法主要就是，通過隧道內巖石的自承能力和隧道空間的約束作用，通過混凝土和錨桿對空間進行加固和支撐，目的是避免圍巖松弛變形。用淺埋暗挖法施工時，需要對圍巖進行剛性支護，對地層進行改良，圍巖變形對地表產生影響，所以在施工前最好先進行階段性試驗，保證安全。

（2）盾構法。

修建地鐵隧道，盾構法施工就是用盾構這種施工機械，在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構是一個活動鋼筒結構，它既可以在地層中推進又可以支承地層壓力。鋼筒可分為三部分，分別是前端、中段、和尾部。鋼筒的前端主要是支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有千斤頂，鋼筒的尾部可以拼裝預制。盾構的推進距離與盾尾支護相關聯，以防止地面和隧道下沉。襯砌環承擔盾構推進的反力。應先修建一個豎井在盾構施工之前，然后安裝盾構在豎井內，由豎井通道將盾構開挖出的土體送出地面。

5.4沉管法

沉管法，分段預制隧道管段，在分段的兩端臨時設置止水頭部，然后運送至隧道軸線處，放置在地槽內，地槽要預先挖好，使管段間順利的完成水下連接，然后把止水頭部臨時移去，保護沉管前回填基槽，最后是進行隧道內部設施的鋪設，最終形成一個完整的水下通道。對于沉管隧道來說，他對地基的要求比較低，主要適用于河床或海岸較淺、軟土地基或者是易于水上疏浚設施進行基槽開外的工程特點。由于沉管法埋深相對較小，包括連接段在內的隧道線路總長，與暗挖法和盾構法修建的隧道相比，明顯縮短。沉管斷面形狀可多變，可方可圓，選擇相對比較靈活。管段預制、內部鋪裝、基槽開挖、浮運沉放等這些工序為平行作業，相對干擾較少，并且管段預制的質量容易得到控制。從以上這些優點來看，在大江、大河等寬闊水域下構筑隧道都適用沉管法，所以說沉管法可以作為最經濟的水下穿越方案。按照管身材料將沉管隧道分類，可分為鋼筋混凝土沉管隧道和鋼殼沉管隧道，鋼殼沉管隧道又可分為單層鋼殼隧道和雙層鋼殼隧道。在北美一般采用鋼殼沉管隧道的較多，而在歐亞則比較多的采用鋼筋混凝土沉管隧道。

5.5混合法

對于混合法來說，要結合地下隧道所處的實際環境，做到具體問題具體分析，在施工時要多種方法相結合同時使用。

6　結束語

對市政工程地下隧道的建設的探索需要更多建筑工程師的智慧以及更多施工人員、設計人員等的辛苦的汗水共同結合，解決了許許多多的問題，在解決問題的過程中，雖然人們很努力，但是仍然有很多的問題難以解決，因此，這就需要我們對施工技術不斷的研究，并不斷地提高施工技術水平，進而不斷的探索市政工程地下隧道施工的技術。

[1]賈軍.對軟土地基中市政工程箱式隧道施工技術的分析[J].科技創新導報，2010（14）：231～232.

[2]胡斌.市政工程的人行天橋樁基溶洞處理的施工技術[J].廣東建材，2010（08）：89～90.

[3]李德章.對復雜環境下的超淺埋地下通道施工技術的研究[J].安徽建筑工業學院學報（自然科學版），2009（03）：176～177.

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1673-0038（2015）34-0296-02

2015-8-6