地鐵工程施工方法與選擇條件

范建軍 楊德亮 李 召 王 威 李珂巖 郭留柱

河南金拇指防水科技有限公司（450007）

0 前言

城市軌道交通作為重要的城市基礎設施建設工程，憑借著其速度快、節能環保、安全可靠、舒適度佳等優勢，在城市公共交通中占據了不可動搖的領先地位。城市軌道交通主要分為地鐵工程和輕軌交通工程，地鐵工程比輕軌運行速度更快、客運量更大、施工難度更大等，因此文章重點介紹了地鐵工程的相關施工方法與選擇條件。

1 地鐵工程施工的顯著特點

線路上方大多市政管線密布，尤其是地下通信光纜、高壓電纜、天然氣管道、給排水管對施工影響較大，施工前必須做好管線調查，避免施工期間破壞管線，在采用明挖或蓋挖施工時前期管線調查尤為重要。

城市地鐵線路多設在市政干道以下，有時需要穿越地下、地上建（構）筑物，諸如河流、立交橋等，因此施工期間對地表建（構）筑物、市政管網的沉降控制是關鍵。

地鐵工程涉及專業多，土建工程施工階段要與設備安裝等專業密切配合，準確預埋鐵件及預留孔洞是關鍵。地鐵分項工程多，同一區域點多面廣、多項作業平行交叉進行，施工環節組織及協調復雜。

2 地鐵工程施工方法與選擇條件

經過50余年的發展，隨著施工技術不斷提高，我國地鐵修建方法已由最初單一的明挖法發展到現在的明挖、蓋挖、噴錨暗挖法等多種方法并存的體系，如圖1所示。

圖1 地鐵工程施工方法的分類介紹

針對不同環境，選擇合適恰當的施工方法，提升施工質量，節約成本和減少工期，以達到事半功倍的實際效果。

2.1 明挖法施工

明挖法也稱基坑法是淺埋地下工程以往常采用的傳統工法。該施工方法是首先從地面向下開挖出基坑，在基坑內部進行結構施工，然后再回填恢復地面。

1）明挖法類型可分為敞口放坡法和圍護結構法兩種:①放坡明挖法適用于埋深較淺、地下水位較低的城郊地段，邊坡進行坡面防護、錨噴支護或土釘墻支護；②圍護明挖法主要適用于場地狹窄及地下水豐富的軟弱圍巖地區。圍護結構形式主要有地下連續墻、人工挖孔樁、鉆孔灌注樁、鉆孔咬合樁、SMW工法樁、工字鋼樁和鋼板樁等。

2）明挖法具有以下優缺點:①優點:多快好省。作業面多，速度快，工期短，易保證工程質量，工程造價低；②缺點:破壞地面，中斷交通，拆遷工作量大，擾民，對周圍環境影響較大。

3）常見的基坑內支撐結構形式有：現澆混凝土支撐、鋼管支撐以及H形鋼支撐等。根據支撐方向的不同，可將支撐分為對撐、角撐和斜撐等，在特殊情況下，也有設置成環形梁的[1]。

4）明挖法施工工序如下:圍護結構施工→降水（或基坑底士體加固）→第一層開挖→設置第一層支撐（錨索）→第n層開挖→設置第n層支撐（錨索）→最底層開挖→底板混凝土澆筑→自下而上逐步拆支撐（局部支撐可能保留在結構完成后拆除，錨索一般不拆除）→隨支撐拆除逐步完成結構側墻和中板→頂板混凝土澆筑。

2.2 蓋挖法施工

蓋挖法是一種先短期占路，做支護結構和頂蓋或臨時頂蓋，然后恢復交通，在支護結構或頂蓋的保護下進行地下土方開挖和施做結構的方法。

1）蓋挖法具有以下優缺點:①優點:圍護結構變形小，能有效控制周圍土體的變形和地表沉降，有利于保護鄰近建構筑物；施工受外界氣候影響小，基坑底部土體穩定，隆起小，施工安全；蓋挖逆作法用于城市街區施工時，可盡快恢復路面，對道路交通影響較小。②缺點:蓋挖法施工時，混凝土結構的水平施工縫的處理較為困難；豎向出口少，需水平運輸，后期開挖土方不方便；作業空間小，施工速度較明挖法慢，工期長，費用高。

2）蓋挖法施工的基本流程為:棚蓋結構（預制、現澆）→在棚蓋結構下進行土方開挖→施做主體結構、防水結構→回填土并恢復管線或預埋新的管線→恢復道路結構[2]。

蓋挖法施工的地鐵車站多采用矩形框架結構。軟土地區地鐵車站一般采用地下墻或鉆孔灌注樁作為施工階段的圍護結構。蓋挖法可分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法和蓋挖半逆作法。目前，城市中施工采用最多的是蓋挖逆作法。

2.2.1 蓋挖順作法

對于飽和的軟弱地層應以剛度大、止水性能好的地下連續墻為首選方案。

蓋挖順作法中的擋土結構常用來作為主體結構邊墻體的一部分或全部。在地鐵車站施工中，蓋挖順作工法一般是利用臨時性設施（較常用的是鋼結構）作輔助措施維持道路通行，在夜間將道路封鎖，掀開蓋板進行基坑土方開挖或結構施工。但無法使用大型機械，需采用特殊的小型、高效的機具[3]。

2.2.2 蓋挖逆作法

施工過程中不需設置臨時支撐，而是借助結構頂板、中板自身的水平剛度和抗壓強度實現對基坑圍護樁（墻）的支護作用。

2.2.3 蓋挖半逆作法

類似蓋挖逆作法，其區別僅在于頂板完成及恢復路面過程須設置橫撐并施加預應力。

2.3 錨噴暗挖法

錨噴暗挖法大致經歷三大歷程：礦山法、新奧法、淺埋暗挖法[4]。

2.3.1 礦山法

礦山法是一種傳統的施工工法，是人們在長期的施工實踐中發展起來的。其是以木或鋼構件作為臨時支撐，待隧道開挖成型后．逐步將臨時支撐撤換下來，代之以整體式厚襯砌作為永久性支護的施工方法。礦山法已經逐步淘汰。

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2.3.2 新奧法

新奧法即新奧地利隧道施工方法，是以隧道工程經驗和巖體力學的理論為基礎，通過對隧道圍巖變形的量測、監控，將錨桿和噴射混凝土組合在一起，作為主要支護手段的一種施工方法。噴射混凝土、錨桿、量測是新奧法的三大要素。

2.3.3 淺埋暗挖法

淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法，適用于軟弱地層的地下工程設計和施工。淺埋暗挖法結合了我國特點及水文地質系統，發展演變為小導管超前支護技術、8字型網構鋼拱架設計、制造技術、正臺階環形開挖留核心土施工技術和變位進行反分析計算的方法，其中的“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”方針，突出時空效應對防塌的重要作用，以及在軟弱地層快速施工的理念。

淺埋暗挖法具有以下優缺點:①優點:結構形式靈活多變；對地面建筑、道路和地下管線影響不大，拆遷占地少，擾民少，污染城市環境少；②缺點:施工速度慢，造價高；有限空間作業內施工風險大、環境差；機械化程度不高，高水位地層結構防水比較困難。

以下為淺埋暗挖法的常見工法:采用淺埋暗挖法施工時,依據工程地質、水文情況、工程規模、覆土埋深、使用功能及工期等因素，常用施工方法有全斷面法、臺階法、中隔墻法、交叉中隔墻法、雙側壁導坑法、中洞法、側洞法、洞樁法等。

表1 對各種施工方法的重要指標進行比較，施工時可根據實地情況進行選擇。

3 結語

具體的地鐵工程施工方法的條件選擇，需要結合工程實況以及施工單位的需求，應確保施工方法的合適性以及工程質量的的可靠性。

在未來的城市建設中，地鐵工程在我國有著非常廣闊的市場。因此，地鐵施工技術的研究，完善的施工技術體系的構建，地鐵施工工程質量的提升，為國內地鐵工程建設工作提供堅實的技術保障。