浅析地铁施工方法及施工技术

浅析地铁施工方法及施工技术
摘要：通过介绍地铁施工的一些工艺方法，重点比较新奥法、盾构法施工的特点，为杭州地铁的施工提供参考依据。

关键词：地铁施工；施工方法；工艺；探讨
随着经济的发展及交通压力的增大，杭州修建地下交通系统已经迫在眉睫，
目前轨道交通已有1号线和2号线南段，还有在建路段，这里结合国内外一些地
铁施工的经验和教训，对杭州地下交通的施工技术做些相应的探讨。

1、杭州地铁的几个特点
1.1地质特点
杭州地区地质比较复杂主要有泥页岩、粘土等。

由于不同地质段所适用的施
工方法不同，所以要在施工方法和工艺上做些研究，尤其是施工手段上要慎重考虑，包括施工设备的匹配和选型等等。

1.2环保要求较高
目前城市市政施工都面临一个越来越突出的问题就是环保，包括泥水污染、
施工噪声、不和谐环境等。

杭州地区人口较多，建筑密集，地下管线错综复杂，
其施工难度很大。

2、施工技术思路
在具体施工操作中，我们要比较北京、上海、成都、武汉等城市的施工工艺，其中上海地铁具有较强的参考和参照性。

上海地下铁道一部分采取浅埋暗挖法，
一部分是盾构法施工，其中盾构法又有土压平衡盾构、泥水平衡盾构施工；由于
上海地铁的修建历史较长，采取的方法也多，经验教训也多，非常值得参考，而
且地质情况与杭州相比有很多相似之处，所以要多参考上海的地铁施工。

3、施工方法与选择
结合杭州地质地理资料及具体特点，重点介绍最可能在杭州地区采用的施工
工艺：浅埋暗挖法和盾构法。

3.1 浅埋暗挖法
浅埋暗挖工法是依据新奥法（New Austrian Tunneling Method）的基本原理，施工中采用多项辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后及时
支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大
变形的一种综合配套施工技术。

（1）适用范围
本工法主要适用于不宜明挖施工的无水土质或软弱无胶结的砂、卵石和第四
季地层，修建覆跨比大于0.5的浅埋地下洞室。

对于低水位的类似地层，采取堵
水或降水等措施后该法仍能适用。

尤其对都市城区在结构埋置浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对地面沉陷要求严格的情况下修建地下铁
道更为适用。

（2）工法特点
第一：设计、施工和测量信息反馈一体化。

根据预设计组织施工，采用信息
化施工技术，通过对各种变位及应变的监测信息来检验支护结构的强度、刚度、
稳定性，不断修改设计参数，指导施工，直到形成一个经济、合理、安全、优质
的结构体系。

第二：配套适宜的一次支护、二次模筑混凝土所组成的复合式衬砌结构，是
浅埋、软弱地层控制地面沉陷，确保结构稳定较理想的支护模式。

第三：工艺新、技术先进。

本工法综合应用了改性水玻璃（DW3）注浆加固
地层、小导管超前护顶、新型网构钢架支撑、整套施工监控技术，施工方法与工
艺技术符合我国国情。

第四：与明挖法相比，具有拆迁占地少、影响交通少、投资少、扰民少等四
大优点。

与盾构法相比，具有简单易行，勿需专用设备，灵活多变，适应不同跨度、多种断面形式，节省投资的优点。

3.2 盾构法
盾构开挖技术，是用一种隧道掘进的专用工程机械——盾构机沿隧洞轴线边
向前推进边对土壤进行挖掘的施工技术。

具有自动化程度高、节省人力、施工速
度快、一次成洞、不受气候影响，开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的
影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点。

（1）盾构选型
盾构选型应从安全性、可靠性、经济性等方面综合考虑，所选择的机型要能
尽量减少辅助施工并能确保施工安全可靠。

不同类型的盾构适应的地质范围不同，盾构选型的主要依据是土质条件、岩性，要确保所选择的盾构能适应地质条件、
能保持开挖面稳定。

地层渗透系数是盾构选型的重要因素。

根据欧美和日本的施工经验，当地层
的渗透系数小于10~5cm/s时，可选用土压平衡盾构；当渗透系数在 10~5 cm/s 到10~2 cm/s之间时，可选用土压平衡盾构也可选用泥水盾构；当地层的渗透系数
大于 10~2 cm/s时，宜选用泥水盾构，如采用土压平衡盾构，开挖仓中添加剂将
被稀释，水、砂、砂砾相互混合后，土碴不易形成具有良好塑性及止水性碴土，
在螺旋机出碴门处易发生喷涌。

（2）从地质条件来看，杭州地铁可使用加泥式土压平衡盾构和泥水平衡盾构。

但使用加泥式土压平衡盾构在砂层和砂砾（泥砾）石层施工时，需要向开挖
仓中注添加剂，以改善碴土的性能，使其成为具有良好塑流性、低摩擦系数及止
水性的碴土，且对于砂砾（泥砾）石层，开挖破碎后可能会有大颗粒碴土，需要
考虑螺旋输送机通过粒径的能力。

泥水盾构能适应粉质土、砂层和砂砾（泥砾）
石层等各种地质，对于砂砾（泥砾）石层，可在泥水平衡仓内设置破碎机。

（3）盾构选型要依据招标文件、工程勘察报告、隧道设计、相关标准和规范，针对工程特点及难点、隧道设计参数、盾构施工工艺、进度要求等因素进行
分析。

对盾构类型、驱动方式、功能要求、主要技术参数、辅助设备的配置等进
行研究，并邀请具有同类盾构制造经验的国际著名的盾构制造商共同参与，邀请
国内外盾构设计、隧道设计及盾构施工方面的专家，经过反复论证和研究，参照
类似工程盾构的选型及施工情况，完成适应杭州地铁区间隧道施工盾构的选型工作，确定盾构方案、主要功能、主要技术性能参数及辅助设备的配置。

盾构采购
应在建设管理单位指导下进行国际性招标，邀请建设单位专家审核盾构国际招标
文件。

盾构的选型是盾构法施工的关键环节，直接影响盾构隧道的安全、质量、
工艺及成本。

为了保证杭州地铁工程的顺利完成，必须重视盾构的选型工作。

3.3盾构工作井
对于适用盾构施工的区间，还要重视盾构工作井的安排。

盾构工作井平面位
置的确定主要考虑以下几方面的因素。

（1）盾构进出洞覆土厚度。

盾构进出洞是盾构施工中的难点和关键，覆土
过厚或过薄对工程均不利。

覆土过厚会导致工作井基坑深度增加，施工难度加大，工程费用增高，出洞端土体加固难度加大，工程量加大。

覆土过浅不能保证盾构
施工安全或对地面影响加大。

一般经验而言，盾构进出洞覆土厚度按不小于0.5 D （D为盾构直径）考虑。

（2）地下管线及地下构筑物。

工作井不宜设在地下管线密集或有地下构筑
物的地方，以免增加管线拆迁或保护的工程费用和工作井的施工难度。

（3）工作井周围地面建筑物。

由于工作井基坑开挖深度往往超过20 m，且
基坑平面尺寸较大，因此，应避免工作井周围有高层建筑物，以免增加基坑支护
难度，对地面建筑物造成不利影响。

（4）施工场地。

工作井是盾构安装、调试及开始掘进或结束掘进、回收的
地点，也是管片运输的重要通道，加上工作井本身规模大，施工复杂，因此，附
近所需施工场地面积大，运输条件要求高，在工作井位置选择时必须予以重视。

（5）工作井处线路线型。

工作井内盾构进出洞时应尽量位于直线上或大半
径曲线上，以使盾构进出洞时施工工序尽量简单，以确保盾构进出洞时的施工安全。

此外，如果隧道设有匝道，匝道变速车道的设置需加宽结构内净空，盾构段
应位于加宽以外。

4、施工环境保护
目前的城市施工，越来越多地考虑到环境保护问题，如在施工过程中选用泥
水平衡盾构，就要充分考虑到泥浆的处理、泥水场地的布置等。

结合《中华人民
共和国环境保护法》和《中华人民共和国环境影响评价法》，编制施工工艺和设
计时，必须充分考虑到各项环保的要求。

同时要结合《建设项目环境保护设计规定》减少工程对城市景观的影响并采取保护措施。

对城市景观的影响：
随着历史的变迁、人口的增长，后修建的建筑处于杂乱、无规律、无规划的
状态，对郑州原有特色风貌的建筑存在严重的遮蔽影响，很多优秀的历史建筑，
如果在地铁隧道施工的过程中保护措施不当或不力，极易造成优秀历史建筑破坏。

为保护历史风貌，满足其文化及城市景观定位，在隧道的施工过程中应采取积极
有效的城市景观保护措施。

自然景观：自然景观的保护及利用应与城市文化景观特色的创造相结合，使
地铁隧道施工对风貌建筑的影响降低到最低限度，施工中需要对有保护价值的风
貌建筑采取各种技术手段予以保护。

5、结语
总之，地铁施工要实事求是，确定合理工期，合理造价。

不合理工期、不合
理造价是造成质量差、工程寿命短及安全事故发生的主要原因。

要建立循环经济
的理念，要有系统地下工程的理念，要有方便运营维修的理念，要有保护环境的
理念，要有重视方案设计比选的理念，使杭州地铁的建设获得经济效益和社会效
益双丰收。