地铁施工新技术研究

地铁施工新技术研究

作者：田大伟

来源：《城市建设理论研究》2013年第34期

【摘要】：经过近40年的发展，我国地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、暗挖、浅埋暗挖、盾构法等多种方法并存，施工技术不断发展提高，已初步形成了专门的学科体系。本文主要介绍了各种新型地下铁道工程施工技术的基本概念及适用范围，并对常用各种地铁施工方法进行了对比。

关键词：地下铁道工程；施工方法；对比；研究 中图分类号： U491.2+27 文献标识码： A 0 引言

随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，规模不断扩大、人口急剧膨胀，城市地下空间的开发和利用不仅引起了人们的高度重视，也得到了较快的发展．目前，我国隧道总里程7000 km以上，而且每年还以450km以上的速度增长．以地下铁道为代表的城市地下施工技术，凭借其快速、安全、低能耗、小污染的优点，越来越为城市居民所青睐。但我国隧道及地下工程建设仍有不足存在。由于城市地下施工技术是集土建、机械、电气、环境控制等多个学科门类的复杂的系统工程，因此，造价高、施工周期长、风险大等因素制约了地下空间的发展。在施工中自主创新，研发新的施工技术形式，采取先进的施工工艺，可以减少施工风险，降低工程造价，对于加快我国的地下空间建设具有重要意义。 1、城市地下铁道工程施工技术的发展

近2O多年来，隧道施工技术随着隧道工程的日益增多和相关科学技术的发展，取得了重大进步，主要体现在以下方面：（1）大型全断面岩石隧道掘进机(TBM)的研究和应用。掘进直径可达10 m以上，破岩的硬度甚至达到数百兆帕，并实现了整个隧道施工作业连续化，大大提高了隧道施工的现代化程度；（2）盾构施工技术的完善和广泛应用。以往盾构施工只能用于极其松软的土层中，现在可在任何软土地层中使用，而且已有既可掘进土质地层又可开挖岩石地层的混合盾构机。我国从20世纪50年代初开始研制软土隧道盾构施工设备。1971年，上海黄浦江打埔路隧道建成通车，标志着我国隧道盾构施工技术的成功；（3）水下隧道沉管法的应用促进了海底隧道、越江隧道的发展。

地铁工程施工技术主要有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法、新奥法等，上述各种技术已经成熟，根据施工条件的不同，可选择采取一种或多种技术复合进行施工。可是随着城市地铁的快速发展，施工过程中会遇到越来越复杂的地质条件，这就为施工技术提出了较高的要求。

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由于地质条件趋于复杂，对原有施工技术进行革新或是开发新的施工技术已迫在眉睫。下面笔者根据自己的工作经验，对几种新型地铁施工技术进行分析。 城市地下铁道施工新技术 2.1、浅埋暗挖施工中新技术应用

为了确保施工安全、控制沉降,浅埋暗挖法采取了管井降水、大管棚、小导管注浆、环形开挖留核心土等辅助施工措施。随着施工中新问题的不断发生,辅助施工措施也应随之不断改进和完善。

2.1.1、初支和二衬背后注浆技术。

由于在开挖至初支完成期间内土体有沉降、扰动现象,以及在初支施作完成后会存在初支背后与土层不密贴的问题,这些问题若不能得到及时处理,势必会造成地表沉降的增加。笔者根据工作经验认为:在设计和施工中增加初支背后注浆,也就是在初支施作期间将注浆管埋设在拱部范围内,当封闭段与开挖面保持一定距离后立即注浆到初支背后,起到控制沉降和防水的双重作用。

2.1.2、深孔注浆技术

近年来，深孔前进式和后退式注浆技术得到了一定发展。一般情况下,深孔注浆为14 m,最长已经能够达到50 m。注浆材料的选用不仅包括水泥浆和改性水玻璃浆液,而且还包括无收缩浆液、TGRM浆液、MS浆液等膨胀性浆液。将注浆技术应用到砂卵石地层中,可使其等同于无砂混凝土的强度。 2.1.3、降水施工技术

无水作业是浅埋暗挖法的基本施工要求,而在有水地层施工中必须采取相应的降水技术。降水技术一般采取管井降水的方式,若管井布设遇到障碍物无法顺利布设时,可利用辐射井降水技术。先做直径3 m的深井,根据井内含水情况及影响半径,将辐射形水平井管按照多排多层的形式进行布设,而后利用泵将井管内的水排出;真空管井技术适用于渗透系数较小的地层降水。 2.2、盾构施工新技术

盾构施工技术是指使用盾构机，在盾构钢壳之内保持开挖面稳定的同时，安全向前掘进、出渣，在尾部拼装管片形成衬砌，实施壁后注浆使围岩基础稳定，用千斤顶顶住已拼装好的衬砌并利用其反力推动盾构前进的方法。下面介绍几种特殊断面施工技术。 2.2.1、特殊断面盾构施工技术

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特殊断面盾构可分为复圆形盾构和非圆形盾构两大类。其中复圆形盾构包括双圆盾构和三圆盾构。双圆盾构可用于一次修建双线地铁隧道、下水道、共同沟等，三圆形盾构主要用于修建地铁车站。非圆形包括椭圆形盾构、马蹄形盾构、矩形盾构和半圆形盾构，根据随道使用目的可分别加以采用。

在进行特殊断面盾构施工时除充分考虑断面形状特性采用特殊的盾构机械以外，还需不断掌握工程的进展。考虑到断面形状，管片的组装应对其分割数、组装顺序、组装精度进行调整。即使管片可正确组装，也需严格管理和控制盾构姿势，特别当盾构机发生偏离时，应及时采用超挖机构、修正千斤顶等进行修正。盾构的尾部和出发、到达部的洞口封闭与圆形断面相比，防水比较困难，需采取周密措施进行防水。 2.2.2、复合盾构施工技术

由于盾构是一种针对性很强的施工机械，每台盾构机都是根据不同的水文地质条件进行设计的，在地质条件复杂的情况下，采用常规盾构就无法进行施工，因此复合盾构施工技术就显得尤为重要。复合式刀盘装有齿刀和滚刀两种刀片，以滚刀对付硬质岩层，以齿到开挖软质岩层，两种刀具用背装的方式进行互换。 2.2.3、球体盾构施工技术

球体盾构施工技术根据变换方式，可分为纵横连续掘进和横横连续掘进两种施工方法（使用一台盾构机），其中纵横方向连续掘进施工是从地面开始连续沿直角方向进行竖向开挖和隧道掘进的施工方法，横横连续掘进施工则为不需旋转竖井，在地面下朝直角方向进行连续掘进的施工方法。

球体盾构在使用的主盾构里设有内装次盾构的球体，在施工中必须慎重研究盾构自重、开挖反力、推进反力的平衡关系。尤其在采用纵横掘进盾构进行竖井施工时，在进行方向改变的过程中，次盾构的球体需要做直角旋转，因此极易发生涌水和涌砂现象，因此要充分考虑球体部的防水结构，以防止沙土及地下水涌入隧道。

使用球体盾构，可以在狭窄的施工场地上直接进行地下隧道的掘进，省去了构筑竖井所需要的场地和时间，因此采用球体盾构，可以大大缩短工期，是一种应用前景广阔的盾构施工新技术。 结论

随着我国地下铁道建设事业的发展，原有的施工技术不断地发展与提高的同时，新的施工方法也被应用到施工当中，施工技术水平得到不断提升，其中有些施工技术已经达到世界先进水平。另外，由于城市交通流量的增加导致城市道路已拥挤不堪，加上城市环境的要求越来越严格，城市内封路施工已不现实了。因此，暗挖技术，如盾构法、浅埋暗挖法将是今后研究和实践的主攻方向。

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[参考文献]

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