王立華

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西西安 710000）

我國地鐵工程建設(shè)存在起步晚、發(fā)展快的特征，施工技術(shù)正逐步向快速、小污染及低能耗的方向邁進(jìn)。不過地鐵隧道工程復(fù)雜性強(qiáng)，在實(shí)際作業(yè)中很容易因?yàn)橐恍┮蛩氐挠绊懚a(chǎn)生意外問題，增加工程風(fēng)險(xiǎn)隱患。為此，就要嚴(yán)格把控地鐵隧道施工過程，合理選擇技術(shù)種類，提高施工質(zhì)量，進(jìn)而推動我國地鐵事業(yè)的良好發(fā)展。

1 地鐵隧道工程建設(shè)中主要施工技術(shù)分類及發(fā)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(jìn)行修建施工，大多數(shù)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(yè)內(nèi)熟知，是一類極具代表性的隧道修建施工法。20 世紀(jì)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(jìn)行支擋圍護(hù)。此類開挖隧道支擋圍護(hù)方式的安全性能較差，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)偏高，逐步退出行業(yè)市場。新奧法的原理是錨噴支護(hù)，既是工程理念的創(chuàng)新成果，又是支護(hù)手段經(jīng)過改造的產(chǎn)物。

1.2 明挖法

明挖法是指預(yù)先開挖地面，在露天環(huán)境下修筑襯砌結(jié)構(gòu)，再對開挖的地下工程實(shí)行覆土回填。明挖法最顯著的特點(diǎn)就是適用性與實(shí)用性較強(qiáng)，對現(xiàn)場原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件沒有特殊要求。需要格外強(qiáng)調(diào)的是，對于土體結(jié)構(gòu)缺乏穩(wěn)定性、地下水水位較高的地質(zhì)環(huán)境來說，必須做好基坑降水排水工作與基坑安全圍護(hù)工作。

在地鐵施工發(fā)展的初期，明挖法是常用的施工方法，隨著城市發(fā)展越來越迅速，城市設(shè)施建設(shè)密度的加劇，使用明挖法施工的地鐵項(xiàng)目越來越少，不過這種方法仍然是最經(jīng)濟(jì)、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(dǎo)坑的合理設(shè)置，并采取注漿超前支護(hù)的方式，開展初期開挖和支護(hù)作業(yè)，再利用二次襯砌的方式，實(shí)施加固處理，保證隧道施工質(zhì)量和安全。暗挖法在地鐵隧道施工中要求遵守管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、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(yè)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(yīng)用在處理繁華地區(qū)或交通緊張區(qū)域地鐵工程施工作業(yè)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(huán)境下，也能夠保證隧道開挖質(zhì)量。

自1984 年起，我國北京復(fù)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(qū)交通的改善及人們出行質(zhì)量的提升提供有力保障。西單地鐵站的建設(shè)同樣采用該種方式，以暗挖技術(shù)來保障施工作業(yè)的順利進(jìn)行，以免施工中不良因素干擾對工程質(zhì)量造成影響，為地鐵隧道工程提供堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)支持。之后暗挖法在很多地鐵隧道工程中均有所應(yīng)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(yīng)用頻率，以期加快隧道建設(shè)速度，避免危險(xiǎn)隱患的生成。隨著先進(jìn)技術(shù)水平的提升，暗挖法在鐵道部隧道工程中的應(yīng)用頻率逐漸提高，且整體技術(shù)水平得到提升，創(chuàng)造了以覆土1m 左右完成暗挖工程作業(yè)的記錄，這為該技術(shù)及行業(yè)發(fā)展帶來極大的幫助。城建集團(tuán)還創(chuàng)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(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)集中應(yīng)用，打破暗挖拱型結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)理論，通過臨時支撐實(shí)現(xiàn)受力轉(zhuǎn)換，沒有廢棄工程，施工方法簡便，可以應(yīng)用到大型地下工程中，現(xiàn)已獲得專利。

經(jīng)過不斷努力國外對于暗挖法的研究，也取得了長足進(jìn)步，其中以預(yù)制塊法、預(yù)切槽法、氣壓法這三種形式的應(yīng)用最為普遍。預(yù)制塊法直接將盾構(gòu)管片與暗挖技術(shù)很好地融合在一起，借助兩種技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，提高大跨度工程作業(yè)質(zhì)量。該方法在應(yīng)用中，先在兩側(cè)建立導(dǎo)洞和側(cè)墻，之后采取注漿開挖以及鋼拱架處理的方式，完成預(yù)制塊的施工處理。該模式下，施工跨度可達(dá)到28m 以上，有效保障作業(yè)質(zhì)量。

預(yù)切槽法是按照尺寸要求進(jìn)行臺架制作，沿著鏈條據(jù)方向切一個高度在10~35cm，深4~5cm 的槽縫，通過鋼筋網(wǎng)架設(shè)和混凝土噴注構(gòu)建混土拱結(jié)構(gòu)，以此保障開挖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

氣壓暗挖法則是通過壓氣新奧法的應(yīng)用，以低于大氣壓的氣壓開展施工作業(yè)，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(jié)構(gòu)遭到損壞，加壓隧道一次襯砌的荷載，對開挖有支護(hù)作用，從而降低工程成本，減少施工中的粉塵，改善作業(yè)環(huán)境。這種方法已在奧地利、德國、英國、日本等國大范圍應(yīng)用。結(jié)合國內(nèi)已有的暗挖技術(shù)，我國有條件開發(fā)創(chuàng)造更新的暗挖施工技術(shù)。

1.4 蓋挖法

蓋挖法（見圖1）是在明挖法基礎(chǔ)上衍生出來的新施工技術(shù)，借助結(jié)構(gòu)頂板來保障地面施工作業(yè)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(shè)深度較大的工程；②順作法，用于埋設(shè)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(fù)雜性強(qiáng)，需要考慮的內(nèi)容多，施工條件差等。不過國外對于該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸趨于成熟，并取得較好效果。我國還處于發(fā)展階段，只在地鐵隧道工程中得到應(yīng)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(dǎo)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(jīng)驗(yàn)。國外地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)也有不少采用蓋挖法的實(shí)例，我國也應(yīng)創(chuàng)造條件應(yīng)用此法，以加快施工速度，降低工程造價(jià)。蓋挖法在我國最早使用于焦化廠的翻車機(jī)地下工程建設(shè)中，采取連續(xù)墻蓋挖法，保證整體施工質(zhì)量。在具體作業(yè)中，設(shè)置尺寸在24m×15m，深度18.3m，地下水位-8m 的結(jié)構(gòu)體系，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為蓋挖法在地鐵車站中的應(yīng)用提供助力支持。

1.5 蓋挖和暗挖結(jié)合法

蓋挖與暗挖結(jié)合法是當(dāng)前較為新型的方式方法，通過兩者優(yōu)勢的融合發(fā)揮，對大建筑地下空間實(shí)施優(yōu)化處理，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，對梁、柱等主要結(jié)構(gòu)實(shí)行科學(xué)處理。如今，王府井地下商業(yè)街就是采用小導(dǎo)洞做底縱梁，之后做鉆孔樁和蓋板，在其保護(hù)下開展蓋挖法施工作業(yè)。該工程寬40m、長800m，地下三層結(jié)構(gòu)，此工程的修建會為地鐵、地下工程提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2 地鐵隧道施工發(fā)展的建議及展望

隨著我國發(fā)展實(shí)力的提升，對地鐵隧道施工技術(shù)的研究也在不斷深入，施工工藝及其優(yōu)勢作用均會得到進(jìn)一步的彰顯，而本文就結(jié)合這些資料數(shù)據(jù)，對未來地鐵隧道發(fā)展實(shí)行了分析和展望，希望能夠更好地提高地鐵隧道建設(shè)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(jìn)行引進(jìn)和利用，并對這些先進(jìn)設(shè)備性能加以研究和探討，確保其功能得到充分發(fā)揮。在研究中，加強(qiáng)自動化、數(shù)字化、智能化、定量化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面的綜合考量，以提高實(shí)際作業(yè)效率，減少傳統(tǒng)人工作業(yè)存在的各類問題。在未來，應(yīng)該研究新型的錨固支護(hù)方式，以提升現(xiàn)場監(jiān)測的實(shí)時性、有效性，降低意外問題出現(xiàn)的概率。

（2）明挖法。對于明挖法的研究，增加井點(diǎn)降水功能，減少地下水對明挖作業(yè)帶來的影響，同時對支撐系統(tǒng)加以改進(jìn)和調(diào)整，提高開挖的穩(wěn)固性。

（3）暗挖法。合理應(yīng)用淺地層地基處理技術(shù)，增設(shè)小型靈活度高的開挖機(jī)械設(shè)備，對存在的空間小、問題多區(qū)域予以科學(xué)處理和管控，并合理設(shè)置臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，提高暗挖作業(yè)質(zhì)量。

（4）盾構(gòu)法。盾構(gòu)法在使用中，需要充分了解地質(zhì)條件特征，注重刀盤氣壓的自動化更換和處理，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)平衡的效果，且合理利用超前探測排障技術(shù)，做好襯砌工藝的優(yōu)化和調(diào)整，以優(yōu)化作業(yè)質(zhì)量，加快施工進(jìn)程。此外，在盾構(gòu)法應(yīng)用中，還需利用三維仿真計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動化、數(shù)字化管控，快速識別處理存在的異常情況，避免危險(xiǎn)問題的產(chǎn)生。

3 結(jié)語

在新形勢下，地鐵隧道工程施工技術(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化和發(fā)展，實(shí)際工作中還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)研究，并科學(xué)選擇隧道施工技術(shù)，保障施工作業(yè)的合理性、可靠性，從而加強(qiáng)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(zhì)量，保障大眾的出行安全。