轻轨与地铁论文

地铁工程施工技术

（中国矿业大学力学与建筑工程学院交建08-3 班齐虎）摘要：随着我国城市建设的发展,隧道及地下工程,例如:地下铁道、地下洞室、地下商场、地下车库、地下影剧院以及高层、超高层建筑大量兴建,使我国地下工

程施工技术不断发展和提高。我国地下工程施工中先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、以及许多辅助工法等, 其施工技术的应用和研究已达到国际先进水平。本文将全面介绍这些施工技术和辅助工法。

关键词：地铁施工；明挖法；暗挖法；盖挖法；盾构法；辅助工法

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、矿山法、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，极大地推动了地铁建设事业的快速发展。

1 明挖法施工

1.1 放坡开挖技术。

在工程地质及水文地质条件允许的情况下,可采用放坡开挖的施工技术。

边坡坡度根据地质、基坑挖深及参照当地同类土体边坡稳定值确定。基坑的开挖尺寸要保证满足结构施工的需要, 需要设排水沟、集水井的基坑, 其开挖尺寸可适当加宽。基坑应自上而下分层、分段依次开挖, 以防止掏底开挖发生事故,开挖应随挖随刷边坡。

1.2 型钢支护技术。

型钢支护一般是使用打桩机或沉拔桩机打入或沉入工字钢或钢板桩, 根据

不同地区和地质条件设定桩距,桩间采用木背板、水泥土或钢丝网喷混凝土挡护。当基坑较深时, 可采用双排桩, 由拉杆或连梁连接共同受力。地铁施工也可采用多层钢横撑支护技术, 还可用单层或多层锚杆, 使其与型钢共同形成边坡支护体系。

1.3 连续墙支护技术。

连续墙支护一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽设备,也有用多头钻和切削轮式成槽设备的。槽段采用膨润土泥浆护壁, 灌注水下混凝土, 使其形成混凝土挡土墙结构。为加强支护能力,一般采用钢横撑和锚杆拉紧连续墙共同受力的方式。连续墙不仅能承受较大的荷载,同时具有隔水的作用。

1.4 混凝土灌注桩支护技术。

混凝土灌注桩的成孔方法有人工挖孔、机械钻孔两种。人工挖孔形状有圆形和矩形, 采取边挖边支护的方式; 机械钻机有冲击钻机、长短螺旋钻机、循环钻机和潜水钻机。根据地质和水文条件采用干法和浆液护壁法, 然后灌注普通

混凝土和水下混凝土成桩,支护可采用双排桩加混凝土连梁共同作用形式,还可采用桩加横撑或锚杆形成的受力体系。

1.5 土钉墙支护技术。

土钉墙支护是在施工现场的原位土中用机械钻机成孔,插入排列间距较密的细长杆件, 通常还外裹水泥砂浆或注浆,并喷射混凝土, 使土体、钢筋、喷混凝土板面结合成深基坑土钉支护体系。

2 暗挖法施工

2.1 适用范围

暗挖法是在地层下面进行施工的方法,它适用于铁路、公路和水下隧道,也适合于城市中不能用明挖等其他方法施工的地下工程。暗挖法的优点是对人们生活干扰少, 但技术要求高,造价较高, 同时施工中存在不安全因素。

2.2 浅埋暗挖施工技术浅埋暗挖法是按照新奥法的原理进行设计和施工的方法。新奥法的原理可以概括为: 保持岩石原有的性能,充分发挥岩体承载作用,采用锚喷支护控制围岩变形,根据实际情况分析确定最终支护, 支护越适时越好。最重要的是设计人员、施工人员和监测人员互通情况, 及时采取适当的措施。其中, 最主要的是必须掌握被称为新奥法三大支柱的锚杆支护、喷混凝土支护和现场量测技术。然而若在实施过程由于预裂、光爆、锚喷技术不过硬, 监测预测不完善,就会在施工过程中出现诸如坍方、初期支护变形等一些问题。因此,设计理论和施工实践的紧密结合是新奥法应用的关键。但在特殊情况下,要具体问题具体分析,如对粘性土用注浆法作为临时初期支护手段是难以奏效的, 必须加强超前支护。当隧洞穿越软塑、膨胀性土层或洞顶壁应力集中和偏压过大且钢筋花拱架支护对安全不能保证时,必须及时进行衬砌,才能使岩体不致被破坏。而当遇到一些围岩为极软弱的松散体时, 只靠锚喷支护还不足以控制围岩变形, 可增加一定数量的钢拱架,以满足工程需要。当隧洞穿越坚硬岩石地层时,常采用钻爆法开挖和喷锚支护。因此,在采用新奥法!施工中,要做到灵活应用。施工原则是管超前, 严注浆, 短开挖, 强支护，快封闭，勤测量。一般情况下用30~ 50 mm钢管做超前棚顶导管，然后根据不同地质条件, 注入水泥浆或其他化学浆液,填充砂层孔隙,使其形成结石体，以增强围岩的自稳能力。每次开挖进尺为0.75m左右，先进行环状开挖，留核心土，预喷5~ 8cm混凝土，架设拱架和钢筋网后，再喷25~ 30cm混凝土，以形成初期支护结构。初期支护完成后,施做防水层,再用模板台车做二次衬砌。在施工中坚持通过测量反馈来指导施工。浅埋暗挖法目前已在松散地层中的地铁隧道及市政热力、电力隧洞、地下商场和地下车库中被广泛应用。

2.3 多拱多跨暗挖法施工技术我国的多拱多跨暗挖法施工技术是在西单地铁建设中产生的,地铁车站断面为三连拱形式,施工中采用双眼镜法，施工技术,两副眼镜并列,依次分部开挖, 每个眼镜的开挖支护均错开10~ 20 天,使初期支护达到一定强度并形成支护闭合体后,再逐步开挖上部。拱部的初期支护就落在眼

镜的支护体上, 使边洞成为强大的支护闭合体后,再做二次衬砌, 然后开挖中洞上、下部。此后, 又出现柱洞法、侧洞法!以及桩、梁、拱!法多种暗挖施工方法,先后完成了三连拱、四连拱、五连拱的地铁车站以及公路隧道和地下商场, 在连拱部位采用了防排结合的防水设计和施工技术。

2.4 平顶直墙暗挖法施工技术

国际上传统的暗挖法施工中, 其顶部都是采用拱型结构。我国的技术人员在吸收盖挖法、暗挖法和房建临时支撑多项技术的基础上, 创造出了平顶直墙超浅埋暗挖法,这种方法的特点是:采用可重复使用的临时支撑,减小开挖工作面跨度,为二次衬砌施工创造通透的空间, 实现受力转换又没有废弃工程,杜绝了浪费, 施工方法简便,能有效地控制地面沉降。目前,这种技术已在北京长安街过街道，其他人行道和地铁出入口以及地铁区间隧道施工中大量采用, 效果良好3 盾构法施工

3.1 适用范围

盾构法是全断面推动圆筒状钢壳（称为盾构）开挖隧道的方法,从盾构前部

的土层进行挖掘,挖掘方式可有人工、半机械化和全机械化（用切削大刀盘）多种

形式。在盾构后部, 将钢管片或混凝土管片组装成衬砌环,结构施工时顶进盾构需要数百吨、数千吨推力,由管片衬砌承受其反作用力,液压千斤顶将盾构向前推进。目前, 盾构施工技术能保证完成几十厘米至10 多米的各种直径的地铁、铁路、公路隧道及水工隧洞的施工,还能使用双联、三联、四联盾构完成地铁车站等大型地下工程的施工。在各种地质和水文地质条件下可应用不同构造的盾构

,在含水不稳定地层中更适合采用盾构施工。盾构施工安全、快速, 其施工进度约为10 m /d, 但一次购买，设备投资大。

3.1 隧道掘进机施工技术。

隧道掘进机也称岩石盾构,工作部分由刀盘、带滑动支撑靴及稳定作用部件的刀盘支架、主轴承、动力传动装置、主梁、支腿及出渣皮带运输机等组成。水平支撑和支腿通过液压支承在隧道壁上, 使掘进机固定;液压推力油缸把固定部分和工作部分连接起来, 提供向前移动的动力, 迫使刀盘紧贴隧道掌子面的岩石表面进行切削开挖并出渣。一般岩石强度高的隧道不加衬砌, 岩石风化的地层采用钢拱架、钢丝网、喷混凝土衬砌。TBM施工月进度一般在1 000 m以上，速

度快, 质量好,适用于铁路、公路隧道及水工隧洞。

3.2 泥水平衡盾构施工技术。

泥水平衡盾构的特点是:在盾构正面与支承环前面装置隔板的密封舱中, 由有适当压力的泥浆来支撑开挖面, 并由安装在正面的大刀盘切削土体, 进土与泥水混合成泥浆后, 通过泥浆泵和管道输送到隧道外的地面, 由泥浆分离设备除掉土砂后,再通过管道把合格的泥浆送到工作面。反复循环地切割地层、推进并安