地鐵隧道施工技術發展分析

王立華

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西西安 710000）

我國地鐵工程建設存在起步晚、發展快的特征，施工技術正逐步向快速、小污染及低能耗的方向邁進。不過地鐵隧道工程復雜性強，在實際作業中很容易因為一些因素的影響而產生意外問題，增加工程風險隱患。為此，就要嚴格把控地鐵隧道施工過程，合理選擇技術種類，提高施工質量，進而推動我國地鐵事業的良好發展。

1 地鐵隧道工程建設中主要施工技術分類及發展歷程

1.1 礦山法

礦山法（如表1 所示）是指采取挖掘地下坑道的方式對隧道進行修建施工，大多數隧道的橫截面都呈馬蹄形。

表1 礦山法施工

礦山法憑借礦山開拓巷道的方法被業內熟知，是一類極具代表性的隧道修建施工法。20 世紀80 年代以前，由于鋼材緊缺，施工工藝落后，多采用型鋼或圓木對開挖面進行支擋圍護。此類開挖隧道支擋圍護方式的安全性能較差，風險系數偏高，逐步退出行業市場。新奧法的原理是錨噴支護，既是工程理念的創新成果，又是支護手段經過改造的產物。

1.2 明挖法

明挖法是指預先開挖地面，在露天環境下修筑襯砌結構，再對開挖的地下工程實行覆土回填。明挖法最顯著的特點就是適用性與實用性較強，對現場原有地質結構條件沒有特殊要求。需要格外強調的是，對于土體結構缺乏穩定性、地下水水位較高的地質環境來說，必須做好基坑降水排水工作與基坑安全圍護工作。

在地鐵施工發展的初期，明挖法是常用的施工方法，隨著城市發展越來越迅速，城市設施建設密度的加劇，使用明挖法施工的地鐵項目越來越少，不過這種方法仍然是最經濟、最安全的地鐵施工方式。

1.3 暗挖法

暗挖法要求在施工中，選擇合理場地完成豎井和導坑的合理設置，并采取注漿超前支護的方式，開展初期開挖和支護作業，再利用二次襯砌的方式，實施加固處理，保證隧道施工質量和安全。暗挖法在地鐵隧道施工中要求遵守管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量等基本原則，是目前鐵路、公路及水工隧道作業中較常使用的一種方法。

暗挖法是近幾年興起的一種施工模式，主要被應用在處理繁華地區或交通緊張區域地鐵工程施工作業中，減少外界不良因素的干擾和影響。暗挖法具有靈活性和安全性的特征，即使在地下水較深環境下，也能夠保證隧道開挖質量。

自1984 年起，我國北京復興門的地鐵隧道工程中，就開始采用淺埋暗挖的方式完成地鐵隧道施工，并取得了較好的效果，為市區交通的改善及人們出行質量的提升提供有力保障。西單地鐵站的建設同樣采用該種方式，以暗挖技術來保障施工作業的順利進行，以免施工中不良因素干擾對工程質量造成影響，為地鐵隧道工程提供堅實可靠的技術支持。之后暗挖法在很多地鐵隧道工程中均有所應用，并取得良好的效果。

2009 年以后，熱力電力等地下隧道工程也逐漸提高暗挖法的應用頻率，以期加快隧道建設速度，避免危險隱患的生成。隨著先進技術水平的提升，暗挖法在鐵道部隧道工程中的應用頻率逐漸提高，且整體技術水平得到提升，創造了以覆土1m 左右完成暗挖工程作業的記錄，這為該技術及行業發展帶來極大的幫助。城建集團還創造“平頂直墻超淺埋暗挖法”，將暗挖、蓋挖和房建的臨時支撐等多項技術的優點集中應用，打破暗挖拱型結構的傳統理論，通過臨時支撐實現受力轉換，沒有廢棄工程，施工方法簡便，可以應用到大型地下工程中，現已獲得專利。

經過不斷努力國外對于暗挖法的研究，也取得了長足進步，其中以預制塊法、預切槽法、氣壓法這三種形式的應用最為普遍。預制塊法直接將盾構管片與暗挖技術很好地融合在一起，借助兩種技術優勢的發揮，提高大跨度工程作業質量。該方法在應用中，先在兩側建立導洞和側墻，之后采取注漿開挖以及鋼拱架處理的方式，完成預制塊的施工處理。該模式下，施工跨度可達到28m 以上，有效保障作業質量。

預切槽法是按照尺寸要求進行臺架制作，沿著鏈條據方向切一個高度在10~35cm，深4~5cm 的槽縫，通過鋼筋網架設和混凝土噴注構建混土拱結構，以此保障開挖結構的穩定性。

氣壓暗挖法則是通過壓氣新奧法的應用，以低于大氣壓的氣壓開展施工作業，降低對人的影響。壓縮空氣不僅可以排出隧道中的地下水，還可減少地面沉降，防止地面已有結構遭到損壞，加壓隧道一次襯砌的荷載，對開挖有支護作用，從而降低工程成本，減少施工中的粉塵，改善作業環境。這種方法已在奧地利、德國、英國、日本等國大范圍應用。結合國內已有的暗挖技術，我國有條件開發創造更新的暗挖施工技術。

1.4 蓋挖法

蓋挖法（見圖1）是在明挖法基礎上衍生出來的新施工技術，借助結構頂板來保障地面施工作業的有效性。蓋挖法目前有兩種形式：①逆作法，針對高層建筑、埋設深度較大的工程；②順作法，用于埋設深度較淺的工程，方式與明挖法類似，對場地和地面影響相對較小。蓋挖法在使用中存在一些不足之處，如施工工藝復雜性強，需要考慮的內容多，施工條件差等。不過國外對于該技術的應用已經逐漸趨于成熟，并取得較好效果。我國還處于發展階段，只在地鐵隧道工程中得到應用。

圖1 蓋挖法

利用蓋挖法修筑的地鐵車站能夠有效解決存在的交通問題，做好交通疏導工作，減少道路擁堵問題。在北京、上海、南京、廣州等近10 座車站采用這種方法，取得了很多寶貴經驗。國外地鐵區間結構也有不少采用蓋挖法的實例，我國也應創造條件應用此法，以加快施工速度，降低工程造價。蓋挖法在我國最早使用于焦化廠的翻車機地下工程建設中，采取連續墻蓋挖法，保證整體施工質量。在具體作業中，設置尺寸在24m×15m，深度18.3m，地下水位-8m 的結構體系，以保證結構的穩定性，為蓋挖法在地鐵車站中的應用提供助力支持。

1.5 蓋挖和暗挖結合法

蓋挖與暗挖結合法是當前較為新型的方式方法，通過兩者優勢的融合發揮，對大建筑地下空間實施優化處理，在保證結構穩定性的基礎上，對梁、柱等主要結構實行科學處理。如今，王府井地下商業街就是采用小導洞做底縱梁，之后做鉆孔樁和蓋板，在其保護下開展蓋挖法施工作業。該工程寬40m、長800m，地下三層結構，此工程的修建會為地鐵、地下工程提供寶貴的經驗。

2 地鐵隧道施工發展的建議及展望

隨著我國發展實力的提升，對地鐵隧道施工技術的研究也在不斷深入，施工工藝及其優勢作用均會得到進一步的彰顯，而本文就結合這些資料數據，對未來地鐵隧道發展實行了分析和展望，希望能夠更好地提高地鐵隧道建設水平。

（1）礦山法。在地鐵隧道工程施工中，對多臂鉆孔臺車、自動裝藥引爆裝置等進行引進和利用，并對這些先進設備性能加以研究和探討，確保其功能得到充分發揮。在研究中，加強自動化、數字化、智能化、定量化、標準化等方面的綜合考量，以提高實際作業效率，減少傳統人工作業存在的各類問題。在未來，應該研究新型的錨固支護方式，以提升現場監測的實時性、有效性，降低意外問題出現的概率。

（2）明挖法。對于明挖法的研究，增加井點降水功能，減少地下水對明挖作業帶來的影響，同時對支撐系統加以改進和調整，提高開挖的穩固性。

（3）暗挖法。合理應用淺地層地基處理技術，增設小型靈活度高的開挖機械設備，對存在的空間小、問題多區域予以科學處理和管控，并合理設置臨時支護結構，提高暗挖作業質量。

（4）盾構法。盾構法在使用中，需要充分了解地質條件特征，注重刀盤氣壓的自動化更換和處理，實現盾構平衡的效果，且合理利用超前探測排障技術，做好襯砌工藝的優化和調整，以優化作業質量，加快施工進程。此外，在盾構法應用中，還需利用三維仿真計算機管理系統，實現自動化、數字化管控，快速識別處理存在的異常情況，避免危險問題的產生。

3 結語

在新形勢下，地鐵隧道工程施工技術得到進一步的優化和發展，實際工作中還應當加強技術研究，并科學選擇隧道施工技術，保障施工作業的合理性、可靠性，從而加強地鐵隧道施工的安全性與高效性，最終提高地鐵隧道施工質量，保障大眾的出行安全。