地鐵施工方法

地鐵施工方法

地鐵施工測(cè)量方法取決于施工方法，了解和掌握地鐵施工方法對(duì)于做好施工測(cè)量工作非常重要。施工方法的確定，一方面受沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件（地面和地下地物的現(xiàn)狀、交通狀況等）、軌道交通的功能要求、線路平面位置、隧道埋深及開(kāi)挖寬度等多種因素的制約；另一方面也會(huì)對(duì)施工期間的地面交通和城市居民的正常生活、工期、工程的難易程度、城市規(guī)劃的實(shí)施、地下空間的開(kāi)發(fā)利用和運(yùn)營(yíng)效果等產(chǎn)生直接影響。因此，地鐵施工方法的確定，必須因地制宜、統(tǒng)籌兼顧，考慮眾多因素的影響?？v觀國(guó)內(nèi)外地鐵建設(shè)情況，主要有以下幾種方法。

一、明挖法

通常在地面條件允許的情況下，地鐵區(qū)間隧道宜采用明挖法，但對(duì)社會(huì)環(huán)境影響很大。明挖法是指挖開(kāi)地面，由上向下開(kāi)挖土石方至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結(jié)構(gòu)，最后回填基坑或恢復(fù)地面的施工方法。

明挖法是各國(guó)地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環(huán)境允許的地方通常采用明挖法施工。淺埋地鐵車站和區(qū)間隧道經(jīng)常采用明挖法，明挖法施工屬于深基坑工程技術(shù)。由于地鐵工程一般位于建筑物密集的城區(qū)，因此深基坑工程的主要技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)基坑周圍原狀土的保護(hù)，防止地表沉降，減少對(duì)既有建筑物的影響。明挖法的優(yōu)點(diǎn)是施工技術(shù)簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)，常被用為首選方案。但其缺點(diǎn)也是明顯的，如阻斷交通時(shí)間較長(zhǎng)，噪聲與震動(dòng)等對(duì)環(huán)境的影響。

明挖法包括敞口明挖法、基坑設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖法和蓋挖法。

（1）敞口明挖法。在地面建筑物稀少、交通不繁忙、施工場(chǎng)地較大、結(jié)構(gòu)物埋深較淺的地段及城市軌道交通出入地面的區(qū)段采用敞口明挖法。

（2）基坑設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖法。在施工場(chǎng)地較小、土質(zhì)自立性差、地下水豐富、建筑物密集、埋深大時(shí)采用明挖法時(shí)基坑要加設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)。

（3）蓋挖法。埋深較淺、場(chǎng)地狹窄及地面交通不允許長(zhǎng)期占道施工情況下可采用蓋挖法施工。即在短期封閉地面交通期間，進(jìn)行連續(xù)墻和鉆孔灌注樁作業(yè)，開(kāi)挖和修筑結(jié)構(gòu)頂板，隨即回填，恢復(fù)地面交通，然后轉(zhuǎn)入地下作業(yè)，開(kāi)挖基坑，修筑樓板和底板，利用隧道兩側(cè)的出入口和通風(fēng)道出土、進(jìn)料。

依據(jù)主體結(jié)構(gòu)施工順序分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。該法是在既有道路上先完成周邊圍護(hù)擋土結(jié)構(gòu)及設(shè)置在擋土結(jié)構(gòu)上代替原地表路面的縱橫梁和路面板,在此遮蓋下由上而下分層開(kāi)挖基坑至設(shè)計(jì)標(biāo)高,再依序由下而上施工結(jié)構(gòu)物，最后覆土恢復(fù)為蓋挖順作法；反之先行構(gòu)筑頂板并恢復(fù)交通、再由上而下施工結(jié)構(gòu)物為蓋挖逆作法。

二、暗挖法

暗挖法是在特定條件下，不挖開(kāi)地面，全部在地下進(jìn)行開(kāi)挖和修筑襯砌結(jié)構(gòu)的隧道施工辦法。暗挖法主要包括:鉆爆法、盾構(gòu)法、掘進(jìn)機(jī)法、淺埋暗挖法、頂管法、新奧法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構(gòu)法應(yīng)用較為廣泛，目前我國(guó)的隧道施工當(dāng)中以盾構(gòu)法和淺埋暗挖法該兩種方法居多。1．鉆爆法

我國(guó)地域廣大、地質(zhì)類型多樣，重慶、青島等城市處于堅(jiān)硬巖石地層中，廣州地鐵也有部分區(qū)段處于堅(jiān)硬巖石地層中，這種地質(zhì)條件下修建地鐵通常采用鉆爆法開(kāi)挖、噴錨支護(hù)（與通常的山嶺隧道相當(dāng)）。

鉆爆法施工的全過(guò)程可以概括為：鉆爆、裝運(yùn)出碴，噴錨支護(hù)，灌注襯砌，再輔以通風(fēng)、排水、供電等措施。在通過(guò)不良地質(zhì)地段時(shí)，常采用注漿、鋼架、管棚等一系列初期支護(hù)手段。根據(jù)隧道工程地質(zhì)水文條件和斷面尺寸，鉆爆法隧道開(kāi)挖可采用各種不同的開(kāi)挖方法，例如：上導(dǎo)坑先拱后墻法、下導(dǎo)坑先墻后拱法、正臺(tái)階法、反臺(tái)階法、全斷面開(kāi)挖法、半斷面開(kāi)挖法、側(cè)壁導(dǎo)坑法、CD法、CRD法等。對(duì)于爆破，有光面爆破、預(yù)裂爆破等技術(shù)。對(duì)于隧道初期支護(hù)，有錨桿、噴混凝土、掛網(wǎng)、鋼拱架、管棚等支護(hù)方法。及時(shí)的測(cè)量和信息反饋常用來(lái)監(jiān)測(cè)施工安全并驗(yàn)證巖石支護(hù)措施是否合理。2、盾構(gòu)法

在地鐵線路穿越河道地段，圍巖結(jié)構(gòu)松散、飽水、呈流塑或軟塑狀態(tài)，工程地質(zhì)條件較差的地段，采用盾構(gòu)機(jī)施工。盾構(gòu)(shield)是一個(gè)既可以支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒的前端設(shè)置有支撐和開(kāi)挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂；鋼筒的尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝(或現(xiàn)澆)一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面下沉。盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)承擔(dān)。盾構(gòu)施工前應(yīng)先修建一豎井，在豎井內(nèi)安裝盾構(gòu)，盾構(gòu)開(kāi)挖出的土體由豎井通道送出地面。

我國(guó)應(yīng)用盾構(gòu)法修建隧道始于20世紀(jì)50～60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比較老式的盾構(gòu)機(jī)（如網(wǎng)格式、壓氣式、插板式等），80年代末、90年代初開(kāi)始采用土壓式、泥水式等現(xiàn)代盾構(gòu)修筑地鐵區(qū)間隧道。盾構(gòu)法具有安全、可靠、快速、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，目前，該方法已經(jīng)在我國(guó)的地鐵建設(shè)中得到了迅速的發(fā)展。我國(guó)各城市地鐵采用的盾構(gòu)機(jī)大多是土壓平衡盾構(gòu)機(jī)型。

隨著盾構(gòu)法研究的深入、工程應(yīng)用的增多，盾構(gòu)法施工技術(shù)以及盾構(gòu)機(jī)修造配套技術(shù)也得到了發(fā)展提高：上海地鐵隧道基本全部采用盾構(gòu)法修建，除區(qū)間單圓盾構(gòu)外，目前正在使用雙圓盾構(gòu)一次施工兩條平行的區(qū)間隧道，此外還試驗(yàn)采用了方形斷面盾構(gòu)修建地下通道；采用直徑11.2m的泥水盾構(gòu)建成了大連路越江道路隧道，這也是目前我國(guó)最大直徑的盾構(gòu)機(jī)。廣州地鐵采用具有土壓平衡、氣壓平衡和半土壓平衡模式的新型復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)成功應(yīng)用于既

沉管隧道施工主要工序:管節(jié)預(yù)制→基槽開(kāi)挖→管段浮運(yùn)和沉放→對(duì)接作業(yè)→內(nèi)部裝飾。其他特殊施工方法

由于科技水平不斷提高，設(shè)備不斷完善，在一些特殊地段采用凍結(jié)法、化學(xué)注漿等方法加固圍巖，當(dāng)隧道穿過(guò)建筑物時(shí)采用基底托換等方法，為處理好地下水采用降水深層回灌等施工技術(shù)，在全國(guó)地鐵施工中也得到應(yīng)用，并取得了一定的效果。

對(duì)于大跨度車站及折返線隧道工程，一般采用分部開(kāi)挖法施工，分布開(kāi)挖法包括雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中洞法、中隔壁法等，這些方法都取得了良好的施工效果。凍結(jié)法在不穩(wěn)定含水地層中修建地下工程時(shí)，借助人工制冷手段暫時(shí)加固地層和隔斷地下水的一種特殊施工方法，常用于豎井工程。將含水土體利用人工設(shè)置的凍結(jié)管，凍結(jié)管內(nèi)循環(huán)冷媒劑，帶走土體中熱量從而形成強(qiáng)度高密封性好的凍土，起到承受荷載和密封防水的作用。它的適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠、無(wú)污染，目前和其他方法相比造價(jià)略高。凍結(jié)法是在室外用熱砂漿進(jìn)行砌筑，砂漿不摻外加劑，砂漿有一定強(qiáng)度后砌體很快凍結(jié)，融化后的砂漿強(qiáng)度接近于零，當(dāng)氣溫升高轉(zhuǎn)入正溫后砂漿的強(qiáng)度繼續(xù)增長(zhǎng)。由于砂漿經(jīng)凍結(jié)、融化、再硬化的三個(gè)階段，其強(qiáng)度會(huì)降低，也減弱了砂漿與磚石砌體的粘結(jié)力。結(jié)構(gòu)在砂漿融化階段的變形也較大，會(huì)嚴(yán)重的影響砌體的穩(wěn)定性。故規(guī)范規(guī)定下列工程不允許采用凍結(jié)法施工：（1）、空斗墻；（2）、毛石砌體；（3）、磚薄殼、雙曲磚拱、筒式拱及承受側(cè)壓力的砌體；（4）、在解凍期間可能受到振動(dòng)或其他動(dòng)力荷載的砌體；（5）、在解凍時(shí)，砌體不允許產(chǎn)生沉降的結(jié)構(gòu)。在井筒開(kāi)挖之前，從地面沿其外圍一定距離的同心圓周上按等間距向下鉆孔，孔底深入不透水層，然后向每個(gè)鉆孔中沉放用無(wú)縫鋼管做的下端封閉的凍結(jié)管；在地面安裝冷凍設(shè)備,采用氨(NH3)為制冷劑，將冷媒劑氯化鈣(CaCl2)溶液（習(xí)稱鹽水）冷卻到-20～-30°C,用循環(huán)泵和插至凍結(jié)管深處的聚氯乙烯供液管將鹽水送入凍結(jié)管。經(jīng)低溫鹽水長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地吸取管外的熱量，使周圍地層凍結(jié)。鹽水吸取地層的熱量后溫度上升，在循環(huán)泵的作用下，經(jīng)回路管回到冷凍設(shè)備和制冷劑接觸而重新冷卻。原為液態(tài)的氨，在減壓的條件下蒸發(fā)時(shí)攝取鹽水的熱量后，經(jīng)壓縮和冷凝又使其液化，在管道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，重復(fù)使用。在每一凍結(jié)管周圍形成的凍土圓柱體，其直徑隨時(shí)間而增大，這些圓柱體互相交接成密實(shí)而閉合的凍土墻，能承受水、土壓力并阻隔地下水，在它的保護(hù)下開(kāi)挖地層和修筑襯砌（見(jiàn)圖）。采用凍結(jié)法施工時(shí)，須根據(jù)施工進(jìn)度、凍土墻的需要強(qiáng)度、開(kāi)挖順序等，確定凍土墻的厚度、凍結(jié)管群的間距與行數(shù)，以及其長(zhǎng)度、凍結(jié)順序和解凍順序等，從而選擇必要的凍結(jié)設(shè)備。還須制訂施工中的測(cè)定溫度計(jì)劃和測(cè)定點(diǎn)。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，以連續(xù)或間斷的供冷方式保持凍土墻的凍結(jié)。同時(shí)研究地層凍結(jié)時(shí)的膨脹和解凍時(shí)的下沉情況，預(yù)先制定測(cè)定方法和對(duì)策。此外，在地下構(gòu)筑物施工時(shí),必然要在接近-5～-10°C的凍面處灌筑混凝土,因此最好采用低溫早強(qiáng)混凝土,否則要埋設(shè)加熱器或敷設(shè)絕熱材料，以減少凍土墻對(duì)混凝土的影響。地下構(gòu)筑物完成后，要對(duì)凍結(jié)的地層進(jìn)行均勻而連續(xù)的解凍，對(duì)埋深不大的地下工程,可停止供應(yīng)鹽水,令其自然解凍；如埋深很大時(shí),則供應(yīng)溫度逐漸提高的鹽水,進(jìn)行人工解凍。此外，各國(guó)還有用液態(tài)氣體蒸發(fā)制冷的。進(jìn)行凍結(jié)時(shí)，只需用儲(chǔ)氣罐將液態(tài)氮運(yùn)至工地直接注入凍結(jié)管即可，因此工地設(shè)備簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)是液態(tài)氮使用不安全，有一定的危險(xiǎn)性。凍結(jié)法既適用于松散不穩(wěn)定的沖積層和裂隙發(fā)育的含水巖層，也適用于淤泥、松軟泥巖以及飽和含水和水頭特別高的地層。對(duì)于土中含水率非常小或地下水流速相當(dāng)大的