地鐵施工概況講訴

地鐵施工概況一．國外地鐵的發(fā)展概況世界上首條地下鐵路系統(tǒng)是在1863年開通的倫敦大都會鐵路MetropolitanRailway。當時電力尚未普及，所以即使是地下鐵路也只能用蒸汽機車。由于機車釋放出的廢氣對人體有害，所以當時的隧道每隔一段距離便要有和地面打通的通風槽。到了1870年，倫敦開辦了第一條客運的鉆挖式地下鐵，在倫敦塔附近越過泰晤士河。但這條鐵路并不算成功，在數(shù)月后便關閉。現(xiàn)存最早的鉆挖式地下鐵路則在1890年開通，亦是倫敦，連接市中心與南部地區(qū)。最初鐵路的建造者計劃使用類似纜車的推動方法，但最后用了電力機車，使其成為第一條電動地下鐵。早期在倫敦市內(nèi)開通的地下鐵亦于1905年全數(shù)電氣化。法國巴黎的巴黎地鐵在1900年開通，最初的法文名字ChemindeFerMétropolitain是從MetropolitanRailway直接譯過去的，后來縮短成métro，所以現(xiàn)在很多城市軌道系統(tǒng)都稱metro。俄羅斯的地鐵也順理成章，只是改用了西里爾字母，稱為METPO。亞洲最早的地下鐵路在日本東京，于1927年開通。此外，土耳其伊斯坦布爾的第一條地鐵修建于1910年（隧道開挖于1875年，1910年以前使用馬車），但因該城市坐落在歐洲，因此沒有被算作亞洲第一條地鐵。非洲最早的地下鐵路在埃及開羅，1987年開通。

新加坡第一條地鐵在1987年開通。朝鮮半島的第一條地鐵在平壤于1968年動工，1973年9月6日第一條地鐵線路千里馬線（ChollimaLine）通車。二．國內(nèi)地鐵發(fā)展概況根據(jù)國外發(fā)展城市交通的經(jīng)驗，對于人口超過100萬的城市一般應發(fā)展地鐵以解決城區(qū)交通，促進經(jīng)濟的發(fā)展。按照國內(nèi)情況，結(jié)合舊城市的改造和城市經(jīng)濟的發(fā)展，改善居民居住條件等規(guī)劃的發(fā)展也有許多可行的經(jīng)驗。因此，全國各大城市如廣州、南京、青島、重慶、哈爾濱、深圳、上海等十余座城市均已在規(guī)劃建設地鐵。隨著改革開放形勢的發(fā)展和經(jīng)濟實力的增強，地鐵在我國有著美好的發(fā)展前景。我國地鐵建設起步較晚，但隨著改革開放和國民經(jīng)濟的發(fā)展也日益得到重視。中國地鐵產(chǎn)業(yè)半個世紀的發(fā)展歷史，大致上可分為兩個階段—第一階段，1956年，北京地鐵就在領袖人物的政治考慮和革命豪情之下應運而生，第二階段，由上個世紀90年代初至今，改革開放以來，隨著各地經(jīng)濟的高速發(fā)展與人口、機動車的急劇增長，中國各大城市，相繼出現(xiàn)了嚴重的“城市病”—大塞車等現(xiàn)象。繼上海和廣州之后，“地鐵熱”升溫，預計到2050年中國城市軌道交通將超過4500公里。三．我國地鐵發(fā)展的前景經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，我國城市軌道交通伴隨著我國社會進入快速發(fā)展階段，不同類型的軌道交通也進入了并列發(fā)展時期，呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢，開始注重軌道交通與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。國內(nèi)地鐵設備企業(yè)應當抓住目前的有利時機，大力提高生產(chǎn)技術水平，盡快縮短與國際先進水平的差距。同時，政府相關部門應加大對國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的扶持，加強和完善地鐵裝備制造體系的生產(chǎn)鏈條。鼓勵企業(yè)積極參與地鐵建設，使地鐵裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為經(jīng)濟新的增長點。有理由相信，地鐵建設的熱潮必將帶動機械、電氣等產(chǎn)業(yè)的升級換代，從而為我國機電設備制造業(yè)的發(fā)展提供強勁動力。四．地鐵車站施工主要方法

地鐵車站的施工方法的選擇不僅要滿足地鐵工程本身的使用功能，同時也要滿足合理開發(fā)利用地上、地下有效空間的要求，并考慮由于施工給周圍環(huán)境帶來的不良影響。其施工方法的選擇是否合理，對線路埋深、車站結(jié)構(gòu)型式、工期及土建工程造價等具有極大的影響，直接影響到全線的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。地鐵車站的施工方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法。1、明挖法明挖法施工系指從地面向下開挖至基坑底面后，再自下而上澆注車站結(jié)構(gòu)，然后回填土方，恢復路面。（1）明挖法施工具有以下特點：=1\*GB3①施工安全，質(zhì)量容易保證。=2\*GB3②結(jié)合地面工程改造及開發(fā)，其綜合工程造價優(yōu)勢顯著。=3\*GB3③施工作業(yè)面開闊，有利于提高工效、縮短工期。=4\*GB3④施工降、排水容易。結(jié)構(gòu)防水簡單，質(zhì)量可靠。=5\*GB3⑤施工期間對周圍環(huán)境或道路交通影響大，且易受到氣象條件的影響。=6\*GB3⑥基坑較深時，須采取措施防止基坑變形及其周圍地面沉降。

明挖順作法一般適用于地面有條件敞口開挖，且有足夠施工場地的情況。當站位設在現(xiàn)狀道路范圍外；或站位設在現(xiàn)狀道路下，但施工允許暫時中斷交通或結(jié)合地面拆遷及道路拓寬，使地面交通客流得以疏散時，就有可能采用明挖法施工。

當車站位于“十”字交通道路下時，為減少與車站垂直方向道路的影響，也可縱向分段施工，此時，前后施工段之間需設置臨時封堵墻。在施工過程中，常會碰到一些不可預見或者臨時發(fā)現(xiàn)而且難以改移的地下管線通過明挖區(qū)域，此時需要采取一些懸吊或者臨時保護的措施，出現(xiàn)此種情況往往要消耗較多的時間和精力去處理，對施工也會帶來較大的不便，在設計時應引起重視。2、蓋挖法

蓋挖法是在地面修筑維持地面交通的臨時（或永久）路面系統(tǒng)后，構(gòu)筑地鐵車站的施工方法。

蓋挖法根據(jù)其臨時路面系統(tǒng)的構(gòu)成及修建順序，可分為蓋挖順作法和蓋挖逆作法。分述如下：（1）蓋挖順筑法其方法是在地面修筑維持地面交通的臨時路面及其支撐后，自上而下開挖土方至坑底設計標高，再自下而上修筑結(jié)構(gòu)的方法。蓋挖順筑法的路面系統(tǒng)由鋼梁及路面蓋板、圍護結(jié)構(gòu)組成，其中鋼梁及路面蓋板為臨時結(jié)構(gòu)，車站施工完成后需拆除1）蓋挖順筑法作業(yè)程序是：=1\*GB3①局部的交通疏解或圍擋，作好外圍結(jié)構(gòu)；=2\*GB3②用鋼梁及路面蓋板組成的蓋挖系統(tǒng)覆蓋路面，恢復交通；=3\*GB3③在蓋挖系統(tǒng)的保護下順序的進行車站主體結(jié)構(gòu)的作業(yè)；=4\*GB3④拆除蓋挖系統(tǒng)，恢復永久路面。

當路面蓋板根據(jù)需要僅鋪設一部分時，為半蓋挖順筑法。

除了臨時路面系統(tǒng)外，蓋挖順筑法的作業(yè)程序、結(jié)構(gòu)方案與明挖法完全一致。2）蓋挖順筑法的特點為：=1\*GB3①封閉道路時間比較短暫，而且允許分段實施，一旦路面先期恢復（或蓋挖系統(tǒng)完成后），后續(xù)施工對地面交通幾乎不再產(chǎn)生影響。=2\*GB3②蓋挖系統(tǒng)的存在，使得工程造價較高；而且挖土是在頂部封閉（或半封閉的）狀態(tài)下進行，大型機械應用受到限制，施工工期較明挖法長。（2）蓋挖逆筑法

其作業(yè)順序與明挖法相反，方法是開挖地面修筑結(jié)構(gòu)頂板及其豎向支撐結(jié)構(gòu)后，在頂板的下面自上而下分層開挖土方、分層修筑結(jié)構(gòu)。蓋挖逆筑法的路面系統(tǒng)由車站頂板、中間支承、圍護結(jié)構(gòu)組成，一般均為永久結(jié)構(gòu)。1）蓋挖逆筑法作業(yè)程序為：=1\*GB3①部分或全部封閉道路交通，作好中間支承柱及邊墻圍護結(jié)構(gòu)；=2\*GB3②明挖至頂板底面標高處，澆注頂板，回填覆土并恢復交通；=3\*GB3③在上部頂蓋結(jié)構(gòu)的保護下，繼續(xù)向下開挖基坑，并施工剩余車站結(jié)構(gòu)。2）蓋挖逆筑法的特點為：=1\*GB3①對周圍環(huán)境的干擾時間較短，對防止地面沉降及對周圍建筑物和地下管線的保護具有良好的效果。=2\*GB3②結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件常兼有臨時結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)的雙重功能=3\*GB3③蓋挖逆作法需設置中間豎向臨時支承系統(tǒng)，與側(cè)墻共同承受結(jié)構(gòu)封底前的豎向載荷。=4\*GB3④對地下連續(xù)墻、中間支承柱與底板、樓蓋的連接節(jié)點需進行處理。=5\*GB3⑤本工法的施工難度、施工工期及土建造價均屬中等水平。

蓋挖順筑法對路面干擾較蓋挖逆作法小，通過合理組織車行路線，可以保證施工期間路面的交通，車站防水質(zhì)量也較蓋挖逆筑法好。當車站位于現(xiàn)狀道路或跨越路口，或處于比較繁華而狹窄的街道下，無明挖條件，但允許短時間中斷交通或局部交通改移時，可采用蓋挖法施工。

3、暗挖法

當車站通過繁忙交通地段，或因其它原因不允許封閉路面交通或車站位于較完整的巖石地層且地下水不發(fā)育時，可采用暗挖法施工。設計時，應對車站結(jié)構(gòu)的設計方案和施工方法的可行性進行論證,經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定。

暗挖法已廣為采用的有盾構(gòu)法、頂管法、礦山法等。盾構(gòu)法是地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和注漿充填盾尾間隙等主要作業(yè)都在盾構(gòu)保護下進行，并通過控制開挖面壓力、盾尾注漿等措施控制地面沉降，是工藝技術要求較高、綜合性較強的一種施工方法，主要適用于各類軟土地層和軟巖地層，尤其適用于市區(qū)地鐵和水底隧道。盾構(gòu)法施工車站因設備費較高。頂管法主要適用于車站下穿營業(yè)鐵路線時，為保證鐵路的安全運營，將鐵路路基一側(cè)預制好的鋼筋混凝土箱形框架，采用高壓油泵帶動油壓千斤頂，并借助于預先修好的后背支承，頂入鐵路路基內(nèi)，成為與鐵路立交的地下車站。由于地鐵車站框架斷面尺寸較大，在既有鐵路下頂進風險較大。五．地鐵區(qū)間施工主要方法地鐵區(qū)間隧道主要施工方法：明挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法、頂管法、沉管法。1.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，但對社會環(huán)境影響很大。明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設計標高后，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地面的施工方法。

明挖法是各國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。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難點在于對基坑周圍原狀土的保護，防止地表沉降，減少對既有建筑物的影響。明挖法的優(yōu)點是施工技術簡單、快速、經(jīng)濟，常被用為首選方案。但其缺點也是明顯的，如阻斷交通時間較長，噪聲與震動等對環(huán)境的影響。2.淺埋暗挖法

針對我國城市地下工程的特點和地質(zhì)條件,新奧法經(jīng)過多年的完善與發(fā)展,又開發(fā)了“淺埋暗挖法”這一新方法,與明挖法、盾構(gòu)法相比較,由于它可以避免明挖法對地表的干擾性,而又較盾構(gòu)法具有對地層較強的適應性和高度靈活性,因此目前廣泛應用于城市地鐵區(qū)間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程。

用小導管注漿加固土層，分部開挖，架鋼筋格柵拱、噴混凝土法施工初次襯砌，然后做防水層，最后用模注混凝土做二次襯砌。

淺埋暗挖法又稱礦山法，起源于1986年北京地鐵復興門折返線工程，是中國人自己創(chuàng)造的適合中國國情的一種隧道修建方法。該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎上，針對中國的具體工程條件開發(fā)出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在于，它是適合于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優(yōu)勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆注的施工技術。其原理是：利用土層在開挖過程中短時間的自穩(wěn)能力，采取適當?shù)闹ёo措施，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結(jié)構(gòu)的不開槽施工方法，主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質(zhì)。由于淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序，現(xiàn)被施工單位普遍采納淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針：管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。其主要的技術特點為：動態(tài)設計、動態(tài)施工的信息化施工方法，建立了一整套變位、應力監(jiān)測系統(tǒng)；強調(diào)小導管超前支護在穩(wěn)定工作面中的作用；研究、創(chuàng)新了劈裂注漿方法加固地層；發(fā)展了復合式襯砌技術，并開創(chuàng)性地設計應用了鋼筋網(wǎng)構(gòu)拱架支護。

由于該工法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內(nèi)豐富的勞動力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區(qū)間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區(qū)間隧道，而且在大跨度車站的修筑中有相當?shù)膽?。此外，該方法也廣泛應用于地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。

淺埋暗挖法是一種在離地表很近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾構(gòu)法不適應的條件下，淺埋暗挖法顯示了巨大的優(yōu)越性。

淺埋暗挖法施工步驟是：先將鋼管打入地層，然后注入水泥或化學漿液，使地層加固。開挖面土體穩(wěn)定是采用淺埋暗挖法的基本條件。地層加固后，進行短進尺開挖。一般每循環(huán)在0.5-1.0米左右。隨后即作初期支護。第三步，施作防水層。開挖面的穩(wěn)定性時刻受到水的危脅，嚴重時可導致塌方。處理好地下水是非常關鍵的環(huán)節(jié)。最后，完成二次支護。一般情況下，可注入混凝土，特殊情況下要進行鋼筋設計。

淺埋暗挖法作為建設部命名的國家級工法，不僅在地鐵修建中顯示了它的優(yōu)越性，為國家取得重大經(jīng)濟、社會效益，它在地下停車場、地下街道、地下商業(yè)街及市政地下管網(wǎng)的建設中注入了前所未有的活力，為現(xiàn)代城市地下空間的開發(fā)作出了貢獻。3.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)機施工。盾構(gòu)(shield)是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒的前端設置有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂；鋼筒的尾部可以拼裝預制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進一環(huán)距離，就在盾尾支護下拼裝(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)推進的反力由襯砌環(huán)承擔。盾構(gòu)施工前應先修建一豎井，在豎井內(nèi)安裝盾構(gòu)，盾構(gòu)開挖出的土體由豎井通道送出地面。

我國應用盾構(gòu)法修建隧道始于20世紀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（如網(wǎng)格式、壓氣式、插板式等），80年代末、90年代初開始采用土壓式、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，目前，該方法已經(jīng)在我國的地鐵建設中得到了迅速的發(fā)展。我國各城市地鐵采用的盾構(gòu)機大多是土壓平衡盾構(gòu)機型。隨著盾構(gòu)法研究的深入、工程應用的增多，盾構(gòu)法施工技術以及盾構(gòu)機修造配套技術也得到了發(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，這也是目前我國最大直徑的盾構(gòu)機。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合式盾構(gòu)機成功應用于既有軟土、又有堅硬巖石以及斷裂破碎帶的復雜地層的地鐵區(qū)間隧道修筑，大大拓展了盾構(gòu)法的應用范圍。深圳、南京、北京、天津等城市雖然地質(zhì)、水文條件各不相同，但采用盾構(gòu)法修建區(qū)間隧道均取得了成功。

盾構(gòu)法的主要優(yōu)點:除豎井施工外，施工作業(yè)均在地