地铁施工技术要点

【摘 要】本文列举了3个地铁施工技术,同时对其要点进行了分析.

【关 键 词】地下铁道；明挖法；暗挖法

地铁相较于其他施工路段而言,施工的地质条件较为复杂,地铁车站的地层中含有大量的水分.在人流密集的情况,如果周围有较大的建筑物群,有可能形成地层沉降,容易增加风险系数.如果建设地铁的地址条件容易改变,稳定性较差,极容易造成施工时的塌方和塌陷,出现水倒灌现象,给地铁施工带来很大的难度和风险性.

因此在施工前,必须要选好路段,在隧道开挖过程中,提前做好准备,合理有效的分析地质条件,采取必要的防护措施,运用合理的技术手段解决土体干扰下的地铁施工问题.

一、明挖法施工技术

明挖施工技术相对于其他技术而言,较为简单快捷,是目前各国在地铁实施过程中的首要选择.在北京地铁的一、二期工程中,经过专家的讨论和论证,主要采用了明挖法施工.这是在以前中国经济和技术都较为落后的情况下,同时相对而言,那时候的人口也不像今天这么多,60年的北京人口相对来说较少,高层建筑物也少,需要拆除的城墙部位和复兴大路往西直到石景山修建的地铁基本上是在旷野下进行的.明挖法同时又为后来的扩建提供了技术保证.由于当时的地铁建设,后来北京的二环路和复兴大路都是在修建地铁后建成的,由于地下交通的方便,地上交通的压力相对来说得到缓解,这使得地上和地下的交通都变得很方便,地铁沿线相较于其他地区来说发展更为迅速.由于地铁的施工,北京2环路上的9座立交桥是我国道路建设进程中最早修建的立交桥,为立交桥的建设和发展提供了宝贵的技术支持.

明挖法在技术要求上采用了当时一系列较为先进的技术,比如说大面积的深基坑降水,工字钢加衡撑和锚杆技术等.在当时机械化土方开挖,和钢模板的设计、应用中在当时的国内都属于较为领先的技术.由于明挖技术对施工的要求较低,所以能在全国大面积推广.

明挖法的关键工序是：降低地下水位,边坡支护,土方开挖,结构施工及防水工程等.其中边坡支护是确保安全施工的关键技术.主要有：

（1）放坡开挖技术.适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况.基坑应自上而下分层、分段依次开挖,随挖随刷边坡.（2）型钢支护技术.一般使用单排工字钢或钢板桩,基坑较深时可采用双排桩,由拉杆或连梁连结共同受力,也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构.（3）连续墙支护技术.一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽,也可采用多头钻和切削轮式设备成槽.连续墙不仅能承受较大载荷,同时具有隔水效果,适用于软土和松散含水地层.（4）混凝土灌注桩支护技术.一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式.

二、暗挖法施工技术

暗挖施工技术是相对于明挖施工技术而言,暗挖主要被广泛运用于地面铁路和公路,水工的隧道中,但在我国早期的地铁建设中较少,因为需要较高的技术要求和较大的资金支持.在1984的北京复兴门地铁折返工程中,就采用了暗挖技术.

一般应按照“新奥法”原理设计和施工,采用较强的初期支护,先注浆后开挖的方法.施工原则是：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”.一般用30～50mm钢管超前棚顶导管,然后注入水泥或化学浆,形成“结石体”,以增强围岩自稳能力.每次开挖进尺0.75m左右,先进行环状开挖,留核心土,预喷5～8cm混凝土,架拱架和钢筋网,再喷25～30cm混凝土,形成初期支护,做防水层后再做二次衬砌.

在西单地铁车站的建设过程中,铁道部和铁三院创造性的提出了“双眼睛法”,作为我国暗挖技术的另一伟大突破被广泛运用在地铁建设领域中.

由于暗挖法可以保证地面交通的运行,所以对当时的交通并未产生较大压力.加之合理的施工方案,在当时大跨度的西单地铁建设中取得了地铁车站修建的新纪录.

三、盾构法施工技术

盾构法相较于前两种技术而言,更是一种需要全面综合运用机械技术和施工技术的一种建设手段,盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点,同时要求必须对设备进行严格的帅选,盾构选型是否适合于当时的地铁建设.

盾构法在实施过程中主要具有以下几个特点.第一,不影响城市地面建筑物和施工的周围环境.盾构法只需要盾构竖井处有一块场地,就可以进行,不需要地铁施工隧道沿线要阉割的施工场地,同时施工的时候没有噪音,不会对周围环境产生影响.也不会对路面的交通车辆,交通运输产生影响.第二,盾构法进行地铁建造的精度较高.制作的管片精度与机械制造精度相当,只存在0.5mm的误差范围；在盾构施工过程中严格把握隧道轴线的误差.第三,盾构法在实施工程中要求单行前行,不可以后退,因此存在着较大的风险.也就是说在地铁进行操作后,如果计算错误或者施工错误,就不能更改,如果使用的盾构出现较大的机械故障,可能对此段路的地铁实施产生较大的不可估量的灾难性后果.第四,盾构机器是特定区域工作,所以要根据不同的路段,不同的隧道尺寸,深度,进行选择.

盾构法施工的基本条件：

（1）线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；

（2）隧道要有足够的埋深,覆土深度宜不小于6m；

（3）相对均质的地质条件；

（4）如果是单洞则要有足够的线间距,洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m；

（5）从经济角度讲,连续的施工长度不小于300m.

为进一步控制地面沉降或者损失问题,在进行盾构掘进过程中,当衬砌背面已经脱离盾构,则在建筑的空隙位置填充浆液.结合工程地质的实际情况,合理确定注浆的压力、剂量、时间以及浆液配比等,以此确保同步注浆的效果,发挥预期作用.

四、我国地铁施工的展望

目前,世界各国发达国家已有的地铁技术已经在我国得到的较好的实施和应用,但是在我国地铁建设过程中,需要充分考虑我国的特殊国情.

明挖法所需要的技术较为简单,施工安全,快速,但是造价比较便宜,仍是目前我国地铁工程建设过程中的首选技术,但是在施工过程中会造成很大的噪音,对居民的生活影响较大,同时,在此路段开挖时,对正常的运输会产生很大影响,因此在短时间内对这个路段才产生较大的交通压力.暗挖法是目前修建地铁的主要方法,占了国家地铁建设的绝大部分.因此,因此可以提高开挖速度,降低造价,基本上不影响交通.

总结

面对日益严峻的交通压力,我国应该加快地铁工程建设,同时,在地铁工程建设中应该注意施工安全,特别是地下水较深,土质较为松散的情况下,加强对施工人员的技术培训.