谈青岛地铁施工工法选择

潘宜青 孟浩 孟丹

(青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033)

青岛市于1987年开始筹建地铁，至2009年8月13日，经国务院同意，国家发展改革委印发《青岛市城市轨道交通近期建设规划(2009～2016年)》。国务院认为，青岛市建设快速轨道交通项目，符合国家有关政策和城市发展规划要求，这在青岛城市交通建设史上，具有标志性、里程碑意义。城市轨道交通建设的实施，也将把青岛城市建设和发展带入一个崭新的时代［1］。

青岛地铁一期工程，即M3号线一期工程于2009年正式开始建设，总投资约130亿元，建设年限为2010年～2014年。青岛地铁M3号线自青岛火车站—青岛火车北站，全长24.9 km，全部为地下段，共设22个站点，明挖车站15个，暗挖车站7个，其中换乘车站 6 座，平均站间距 1.165 km［2］。

在城市中修建地下轨道，其施工方法的选择需要考虑众多影响因素，如地面既有建筑物、城市内部既有道路交通设施、地下管道通讯设施、地下工程水文地质、施工设备机械以及资金条件等因素，因此不同城市各自所采用的施工方法也不尽相同。对于地下隧道施工工艺，习惯性分为明挖施工法、盖挖施工法和暗挖施工法3 种［3］。

1 明挖施工法

明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地上交通、环境允许的地方通常都会采用明挖法施工，例如浅埋地铁车站或区间隧道通常采用明挖法施工。明挖施工法属于深基坑施工工程技术，由于地铁施工项目一般是位于城市建筑物密集区，主要的技术难点在于保护深基坑工程中土坑周围原状，以防止地面沉降，减少现有建筑物的影响。明挖法施工技术的优点是简单、快速、经济，经常被用来作为地铁施工工法首选的解决方案。当然它的缺点也是很明显的，如交通堵塞的时间较长，噪声和振动对环境的影响非常大等。

2 盖挖施工法

盖挖施工法适合在埋深较浅、场地较为狭窄及地上交通环境不允许长期停滞的施工环境。按照主体结构施工顺序的不同又可细分为3种:盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。盖挖顺作法的主要内容是:首先在已有的道路上完成挡土结构对周边进行围护，即先用挡土结构代替原道路路面的支撑结构，然后自上而下分层进行基坑开挖至设计标高，再依次自下而上进行结构物施工，最后恢复原有路面。盖挖逆作法施工顺序与之相反，首先进行结构顶板施工以恢复交通，然后自上而下进行隧道开挖施工。

3 暗挖施工法

在一定条件下，不对地面进行开挖，全部开挖施工和修筑衬砌工作都在地下进行的施工工法叫作暗挖施工法。暗挖施工法又可分为钻爆法、掘进机法、盾构法、顶管法、浅埋暗挖法和新奥法等。其中应用最广泛的施工工法是钻爆法、盾构法和浅埋暗挖法。

3.1 钻爆法

在硬岩工程地质条件下进行隧道开挖施工，通常选用钻爆法或锚喷支护法，这与山岭隧道施工工法相同。钻爆施工法是一种非常灵活的施工工法，它可以根据施工现场工程地质水文条件的不同和隧道开挖断面尺寸的不同，而选取不同的开挖方法，现有的开挖施工法有:下导坑先墙后拱法、上导坑先拱后墙法、侧壁导坑法、正台阶法、反台阶法、半断面开挖法、全断面开挖法、CD法、CRD法等。爆破技术又分预裂爆破和光面爆破等。隧道初期支护形式也有很多的选择，例如有锚杆锚索、挂钢筋网、喷射混凝土、管棚、钢拱架格栅拱架等支护方法。

3.2 盾构法

在地下轨道隧道开挖施工中，以盾构机为主要施工机械的施工工艺叫作盾构施工法。盾构机是一种兼顾对上部土层支承和地层中推进两种功能的可活动式钢筒结构机械。盾构的形状根据隧道开挖断面的不同而变化，常用的盾构断面分为四种:拱形、圆形、马蹄形和矩形。其中应用最为广泛的断面形式为圆形断面，究其原因是因为圆形能非常有效的抵抗土层中的土压力和地下水压力，而且衬拼装砌简易方便，构件通用性非常好，更换极其方便，维修维护也简单省事;盾构法依据开挖方式的不同分为3种:人工挖掘式、半机械挖掘式和全机械挖掘式;依据盾构机械端部构造形式的不同，又可分为敞胸式盾构机和闭胸式盾构机2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为人工井点降水、泥水加压、土压平衡式、局部气压盾构、全气压盾构等［4］。

3.3 浅埋暗挖法

顾名思义，浅埋暗挖法是一项边开挖边浇筑的施工技术。其原理是:利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中有相当广泛的应用。此外，该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑［5］。

4 青岛工程地质

青岛地基多为岩浆岩类硬质岩石，是坚硬稳固的地质体。在长期风化作用下形成了一定厚度的风化带，其上沉积了厚度不一的第四纪松散堆积物。青岛地区有三大断裂带，其中永火区间的沧口断裂，是青岛花岗岩岩基的西北边界，属于Ⅴ级构造单元的分界线，控制了青岛花岗岩岩基的展布。这些断裂构造对地铁工程的影响主要表现在岩体节理裂隙发育，局部发育有糜棱岩、碎裂岩等构造岩，部分地段穿插有花岗斑岩岩脉，构造裂隙水发育，形成相对不均匀的岩石地基。从整体来看，海岛型地质波状分布明显，相对高差较大，岩石强度“上软下硬”，地下水相对丰富，软弱土岩、流砂层分布较多［6］。

根据GB 50218-94工程岩体分级标准规定，岩体基本质量分级根据岩石坚硬程度和岩体完整程度相结合，按由强到弱分为Ⅰ级～Ⅴ级［7］。根据地质初勘报告，青岛市地铁工程3号线全线区间围岩条件从Ⅱ级～Ⅵ级。Ⅱ级，Ⅲ级，Ⅳ级，Ⅴ级，Ⅵ级围岩在隧道区间中的分布长度范围分别为:5.207 km，4.021 km，4.801 km，1.984 km和4.082 km，所占全线总长度的百分数分别为:25%，20%，23.9%，9.9%和20.3%。从中可看出，围岩较好区段(Ⅱ，Ⅲ级，富水性和透水性差)约占45.9%，围岩很差区段(Ⅵ级，富水砂层)约占20.3%。

5 结语

青岛市地铁工程3号线工程主要特点为埋深浅、工程地质条件复杂多变，受地质条件影响显著，全线埋深不超过20 m，地下工程地质多变，围岩等级跨度大，且强度较好的围岩在区间中所占的比重较大。综上所述，在众多施工工法中，钻爆法以其开挖方法灵活多变的特点，可以非常好的适应青岛地区复杂多变的工程地质条件，是现阶段青岛市地铁工程施工的首选工法。

［1］李彤华，唐春海，于亚伦.爆破振动的频谱特征及其工程应用［J］.工程爆破，2006(2):2.

［2］潘宜青.砌体结构在竖向爆破振动下的非线性响应分析［D］.青岛:青岛理工大学，2012.

［3］孙光永.城市地铁隧道施工过程的数值模拟及其变形预测研究［D］.西安:西安科技大学，2007.

［4］朱雪峰.盾构机国产化的探讨［J］.建筑机械，2010(3):18-19.

［5］王东杰.浅埋暗挖中洞法及其在地铁车站施工中的应用研究［D］.北京:北京工业大学，2005.

［6］吴艳霞.青岛地铁隧道施工对地面建筑物影响与防治措施研究［D］.青岛:青岛理工大学，2012.

［7］GB 50218-94，工程岩体分级标准［S］.