城市地铁隧道常用施工方法分析

城市地铁隧道常用施工方法分析

摘要：近年来，我国地铁隧道建设进入了快速发展阶段，地铁隧道建设开始全

面开工。与此同时，我国的隧道施工技术也在不断进步，隧道建设水平实现了跨

越式发展，很多隧道施工方法层出不穷。在城市建设的地铁轨道一般位于城市繁

华地区的地下位置，由于这些地区交通比较繁忙，建筑物也很多，因此在施工过

程中很容易发生底层移动和地面沉陷现象，这不仅会影响到城市交通，还会影响

到临近的建筑物、地下管线以及其它公共基础设施，隧道施工过程中如何不影响

交通和这些设施成为了隧道设计、施工以及建设人员需要关心的首要话题。

关键词：城市地铁；隧道；施工方法

1盾构法

盾构法作为暗挖法施工中一种全机械化的施工方法，其主要是使用盾构机械

在地里面推进，盾构的外壳与管片支承着四周的围岩，预防隧道内发生坍塌事故。与此同时，开挖的前方使用切削设施对土体进行开挖，挖出来的土使用机械运到

隧道洞的外面，依靠千斤顶加压顶进，并且拼装预制混凝土的管片，进而形成为

隧道结构的机械化的施工方法。在目前我国的地铁隧道施工中盾构法施工方法被

广泛的推广使用，这种方法有着很多优势：（1）在隧道施工中盾构掩护下的开

挖与衬砌作业，其安全性非常大。（2）这种施工方法不会对交通造成任何影响。（3）这种施工方法就算是恶劣的气候条件也不会耽误施工。（4）这种施工方法

噪音与振动较小。（5）这种施工方法不会对建筑物与地下管线产生大的影响。

我们在使用盾构法施工的时候，要先在隧道始端与终端进行开挖基坑与建造竖井，使用盾构设备来拼装井或者拆卸井，如果隧道很长的话，还需要在隧道的中间设

置检修用的工作井。拼装与拆卸用井的建筑尺寸一定要按照盾构装拆施工的要求

确定。井壁上面要设置盾构的出洞口，井内要设置盾构基座与盾构的后座。通常

井宽度要比盾构的直径大约两米左右，来满足施工操作要求。若使用的是整体吊

装小盾构的时候，那么井宽可以小一些。一般情况下井长度不仅仅可以满足在盾

构的里面进行设备安装之外，还需要考虑到盾构在推进出洞的时候，要拆除洞门

的封板，以及盾构的后面要设置后座，用来满足垂直运输所需要的空间。中小型

盾构拼装井的长度，也要考虑到设备的转换是否便捷。在拼装井里面盾构拼装就

绪后，经过调试就可以拆除出洞口的封板，盾构从工作井中推出之后，就马上开

始隧道的掘进施工。盾构的拆卸井设置有盾构的进口，井口的大小一定要方便盾

构起吊与拆卸。

2CＲD工法

CＲD工法通常称之为“交叉中隔壁工法”，这种方法的创新点在于在隧道断面

中部设置竖横中隔壁，将断面进行了分隔，使开挖跨度减小，开挖高度降低。C

ＲD工法对地铁隧道断面进行分布开挖，将断面分隔形成环状，将大断面划分成

小断面，最后形成步步封闭，环环相扣形成全断面初期支护封闭结构的施工方法。CＲD工法施工一般在软弱围岩层进行分布开挖，这一层面围岩自稳能力极差，很容易出现坍塌现象。CＲD工法一般在上下结构分2或3层，左右两侧同时进行

施工，施工顺序是先开挖地铁隧道一侧的上、中层，并且对其进行支护，设置横

竖中隔壁，然后喷射混凝土，待混凝土的强度达到设计强度等级的70%后，再开

始另一侧的开挖，最后在开挖地铁隧道的左右侧底部，这是完成初期的支护和中

隔壁，最终形成的支护系统带有竖向中隔壁以及2层横向中隔壁。CＲD工法以对底层加固作为前提条件，在进行了钢拱架、锚、网以及喷支护的基础上，借助于

加固后底层与初支体系的共同受力来承受外部载荷。CＲD工法施工过程中指导施工使用最多的手段是监控测量手段，将初支结构的拱项沉降和收敛进行有效控制，使开挖洞室和地面建筑物的安全能够得到保证。CＲD工法的使用目的在于解决在围岩自稳能力极差的条件下如何大跨度，低深度的地铁隧道开挖，确保建筑的地

铁隧道能够以很小的地表沉降进行安全施工，这是目前比较常用的一种地铁施工法。CＲD工法施工方法的技术难点：

2.1土体预加固

CＲD工法开挖地铁隧道施工之前，应该首先对底层进行加固，常使用的方法

是大管棚和超前小导管注浆。以对多个车站的暗挖过程为经验，我们可以清楚地

认识到大管棚可以很好地控制地层塌陷，超前小导管注浆可以对地层起到加固作用，从增加大管棚的刚度来考虑，一般会选择在大管棚内注水泥砂浆。地铁隧道

施工开挖面积很大，而且埋藏很浅，这使得对地层沉降的控制难度加大，这就要

求施工过程中要重视超前小导管注浆来加固地层，对于一些地质条件比较差的地

区要采用密排小导管注浆来加固地层。

2.2初支背后灌浆

2.2.1充填地层空隙，防止地表下沉

导洞土方开挖后会使得周围的底层变得疏松，很容易出现一些微小的孔隙。

喷射混凝土和底层之前以及拱架背后一些不容易被喷射到的地方存在孔隙是肯定的。只要这些孔隙存在，地层应力如果有变动，上层的土体就会逐渐塌密，使得

地表出现沉降现象，要对这些孔隙进行及时灌浆才能够阻止土体位移，防治地表

下沉。

2.2.2加强结构防水

地铁隧道开挖之后很容易使地下水渗流场发生改变，地下水会向着开挖后的

区域流动，值得注意的是地铁隧道开挖之后松动范围内会使得地层的渗透系数增大，隧道内容易流入地下水。如果在初支后能够及时充填灌浆，形成的浆液结石

体和固结体就会将孔隙严密填充，使地层变得紧密，地下水受到的阻力就会加大，进而达到阻断和减少地下水渗透的目的。

2.2.3控制初支结构的沉降和收敛

地铁隧道的风道结构处于分沙层以及中粗砂层中，这一层土层的自稳能力极差，在这一施工过程中可以设置拱脚锁脚锚管，使得格栅变形和位移量减小，使

初支结构的沉降和收敛能够得到有效控制。除此之外，还可以根据实际情况，对

于一些位移和沉降较大或者是渗水的地方有针对性地进行布管注浆，这是一种非

常有效的控制初支结构沉降和收敛的措施。

3防水层施工

防水层具有隔离、防水和润滑的多重功能。一般情况下，地铁隧道的防水层

主要由聚氯乙烯防水板和土工织物缓冲层构成。防水层的施工应当按照如下原则

开展：第一，选材合理认真，做好进场材料检验，禁止劣质材料进入施工场地；

第二，防水层铺设前，应当对结构面进行平整和清洁，确保防水层结构面的干净；第三，严格按照施工要求进行防水板的焊接和搭接，确保焊缝质量和搭接长度符

合设计标准；第四，施工完成后对防水层进行全面检查，并采取有效保护措施，

一旦发现损坏及时修补，直至检查合格后方可进行下一环节的施工[2]。由于混泥

土和聚氯乙烯防水板的粘合度不是很强，尤其是在混泥土硬化后两者之间就容易

出现裂缝，一旦防水层承受外力过大，防水层就会受到严重破坏，进而发生串水

现象。所以，防水层的注浆施工非常重要。