城市地铁隧道地下工程技术研究

城市地铁隧道地下工程技术研究

苏永

苏永

广东建科建设咨询有限公司

摘要：本文主要对城市地铁隧道地下工程技术进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：地铁隧道；施工技术

引言

我国地铁施工技术的研究开始于上世纪50年代，而我国第一条地铁施工，并且正式开工是在北京，它标志着我国地铁时代的来临。从此之后，我国其他各个城市也逐渐开始建设地铁，先后在施工过程中经历了不同的施工技术，基于此，本文主要对城市地铁隧道地下工程技术进行了简要的分析。

1地铁施工种类和特点

1.1种类

地铁施工包括三种类型：一是车站施工。就当前国内在地铁车站施工方面的表现来看，所用施工方法种类较多，诸如明挖法、暗挖法、盾构法等，在车站施工中，施工方法的选择需要结合施工点的地质情况，并充分考虑周边环境，并保证施工安全、施工进度、施工成本等；二是区间隧道施工。区间隧道施工是地铁施工中的难点，同时，也是重点。在区间隧道施工，常用的施工方法包括明挖法、盾构法以及顶管法等，在选择施工方法时，也需充分考虑地质条件、环境要素，结合施工单位的技术水平，确保所选施工方法的适合性。

1.2城市地铁隧道地下工程施工的特点

施工特点主要包括隐蔽性大（基本集中于地下进行施工）、作业具有很强的循环性（各施工段不断循环施工使得隧道不断向前推进）、施工环境恶劣（地下的地质情况和水文情况复杂）、作业空间小（不如地上工程有着宽阔的施工现场作业面）；同时，城市地铁隧道地下工程施工还具备了受气候因素影响小的特征，只要条件具备，风雨天不会影响施工。

2城市地铁隧道地下工程的施工技术

2.1新奥法施工技术

新奥法主要是利用围岩的自稳能力，采用控制性爆破技术或人工机械开挖方法对隧道按其设计形状进行土石方开挖施工，并采用钢架、锚杆、钢筋网、喷射混凝土、临时钢支撑等形成的初期支护，再采用钢筋混凝土形式的衬砌，确保在施工过程中或投入使用后的施工安全及结构安全。根据新奥法施工的方法及特点，存在放炮作业，隧道坍塌，掌子面前方坍塌及冒顶，隧道内涌水、突泥，隧道内有毒有害气体，地表沉降，以及存在高处坠落、物体打击、触电、机械伤害、火灾、车辆伤害等安全风险，进而对隧道内人员，地表构建筑物，地面交通及人员，地下的燃气、自来水、光缆等管线等造成生命及财产损失或社会影响。施工单位或建设单位可以通过招标方式选取一家有资质的第三方勘察单位，在施工阶段开展地质补勘工作。第三方勘察单位应编制勘察方案并报监理单位、建设单位审批，并按照方案实施勘察工作，提交勘察成果报告。监理单位应对勘察过程进行监督管理，并根据勘察报告组织参建各方和第三方监测单位，以及相关单位对探察出的异常区域进行分析。

2.2矿山法施工技术

矿山法属于浅埋暗挖法施工，是我国在借鉴新奥法的一些理论基础上，我国的工程技术人员针对本国具体工程条件研究创造出来的隧道修建操作方法。

在使用矿山法进行施工时，涉及的监测内容较多，一般监测项目包括围岩应力变形的监测、地表沉降的监测、洞内收敛的监测、拱顶沉降的监测。但是这些形变都是在事情发生之后才能监测到，同时是在隧道建成之后才布置测点，这样监测到的内容就有一定的滞后性，也就无法控制施工的质量。通常，使用矿山法进行施工的地区包括黄土地区、土岩组合地区、硬岩地区等，这些地区在进行数据监测时，很难监测到比较小的变形，但是一旦发生破坏，经常是突发性的脆性破坏，这样就使相关人员很难及时做出反应。因此，在地铁隧道进行施工时，为了保证能够很好地控制施工质量，保证施工的精细化、规范化，可以采用时空效应理论，使得对地铁施工的质量控制更加容易操作。

2.3盾构法

当前我国地铁大部分的施工技术都采用盾构法，盾构法也是目前世界上最为先进的地铁施工技术，它可以用于城市地下地层较软，隧道深埋的施工环境。它的主要优点体现在对地上的交通影响较小，而且机械化程度高，减少了劳动强度，而且施工速度快、质量高。盾构法也有其一定的局限，比如，在运用盾构法进行施工的过程中，还应该考虑盾构机械设备的价格与复杂性。除此之外，一些地形环境与条件制约了盾构法的施工应用。

3案例分析

3.1工程概况

某地铁隧道工程，工作井区间左线里程起止ZDK56+736.696～ZDK57+388.254，长638.713m；右线起止里程YDK56+739.655～YDK57+388.254，全长647.578m。原设计工法为盾构法，但根据地质勘察报告及现场补勘ZDK56+736～ZDK56+931及YDK56+739～YDK56+869区间隧道范围内硬岩局部强度大，采用盾构法施工将大大增加盾构机停机时间及换刀频率，降低掘进施工效率和经济效益。为确保工期目标的实现，采用矿山法开挖+盾构空推法施工。

3.2空推施工

3.2.1盾构机推进

根据导台和刀盘之间的位置关系，需要对推进油缸的油压进行调整（下部油缸压力略大于上部油缸压力），使得盾构姿态拟合设计轴线。初期施工速度保持在15～40mm/min，工艺熟练后将推进速度保持在50～80mm/min，总推力约300t。盾构推进时，派专人在盾构机前方检查、监测盾构机推进情况。观测暗挖空推段隧道与盾构刀盘轮廓之间的间隔距离、导台和盾构前体下部结合情况等，盾构主司机要和监测人员配合好，保证盾构机可以顺着导台中心位置向前推进。盾构机推进过程中导台轨道涂抹油脂润滑，尽量减少摩擦阻力。特别是矿山法施工造成欠挖的部位必须有效凿除，若采用盾构推力强行通过，可能会造成盾构姿态偏移，并造成已拼管片开裂破损或脱出盾尾时出现严重错台。

3.2.2拼装管片

在选择拼装管片时，需要根据油缸和盾尾间隙之间的形成差，盾构的姿态选择拼装点位，保证管片拼装成型后质量可以达到设计要求。管片安装从隧道底部开始，先安装标准块A块，依次安装相邻块B、C块，最后安装封顶块。每拼装一片管片，需要人工对螺栓进行紧固，每一环安装完成后需要利用气动扳手紧固所有的管片螺栓，推进一环后二次紧固管片螺栓。管片从盾尾离开后，再次使用扳手紧固。

3.2.3管片背后豆砾石充填及同步注浆施工

采用砼喷射机吹豆砾石，喷射机布置在盾构刀盘前方约15米处，附近堆放豆砾石，豆砾石提前运至矿山法隧道内，压缩空气从竖井外压缩机通过管道提供，盾构往前推进2～3环，吹填豆砾石2～3环，吹填前先将盾构刀盘与隧道初支的空隙处用袋装砾石封堵，防止吹填时豆砾石和浆液流出。按照从里到外、从下到上的吹填方法把盾体外的空隙填满。

3.2.4管片外侧二次注浆

管片顶部豆砾石往往很难一次注浆充填密实，留有少量空洞，当管片脱出盾尾至第一次注浆凝固后，每隔2环打穿拱腰以上管片吊装孔，检查第一次注浆效果，盾构每推进4～5环，通过隧道上部的管片注浆孔（1号位与10号位）进行洞内注浆。注浆材料采用水泥浆，注浆压力控制在0.3～0.4MPa，水灰比为0.5～1。

3.2.5效果分析

对地铁隧道盾构法和矿山法联合施工技术进行了分析和探讨，通过采用上述方法进行施工，取得了良好的施工效果，隧道施工的稳定性和防水性都得到了保证，提高了地铁车站的施工质量和施工安全。

结束语

总而言之，地铁为人们的出行提供了高效便捷的选择，而地铁的修建也拓展、丰富了城市的面貌，在未来城市的发展中离不开地铁。近年来，我国更是成为世界上修建地铁数量最大、施工速度最快的国家，可以说我国在地铁施工技术上具有较大的潜力，需要更先进的技术和更科学的施工体系。

参考文献：

[1]蒋博林.浅埋暗挖地铁隧道施工安全性和风险分析研究[D].重庆交通大学，2011.