地铁施工技术及发展趋势与方向研究

范润东

中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展，城市地铁的出现和发展，又必然会引发新一轮的城市布局和技术革新。无论是从政治还是经济角度出发，都将给城市带来新的面貌和生机。目前，国内的地铁工程建设空前发展，将产生上万亿元的价值，因此很多企业集团争相在国内进行技术研发和垄断，以其雄厚的资金力量进军地铁工程建设，加快城市地铁的发展。同时，国外的城市地铁发展历史悠久，对国内的城市地铁发展有一定的引导和加速作用。

一、地铁各种施工技术

1、明挖法施工技术

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。

2）基坑支护技术：基坑支护技术包括型钢支护技术、连续墙支护技术、混凝土灌注桩支护技术、土钉墙支护技术。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。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。连续墙不仅能承受较大的荷载，同时具有隔水的作用。混凝土灌注桩的成孔方法有人工挖孔、机械钻孔两种。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。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。

3）大体积混凝土浇筑技术：采用组合钢模板，不断更新混凝土搅拌技术，通过泵送机泵送大流动性混凝土的施工技术。

2、浅埋暗挖法施工技术 浅埋暗挖法又称矿山法，是一项边开挖边浇注的施工技术，其按照“新奥法”原理进行设计和施工，采用先注浆、后开挖、再做临时支护方法。施工原则为“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测。” 一般用钢管作超前棚顶导管，然后根据不同地质条件，注入水泥浆或其他化学浆，填充砂层孔隙，形成“ 结石体” ，增强围岩的自稳能力。每次开挖进尺为 0.175m左右，先进行环状开挖，留核心土，基面上喷5～8cm厚混凝土，架立钢拱架和挂钢筋网片，再喷25～30cm厚混凝土形成初期支护结构。初期支护完成后做防水层，再用模板台车做二次衬砌。在施工中坚持以量测资料进行反馈，并指导施工。

3、盖挖法施工技术 盖挖法施工技术特点是根据不同的地质和水文地质条件，设计以连续墙、混凝土灌注桩作为边坡支护结构，然后施作盖板，形成框架结构后，在其保护下开挖土方，并完成结构施工。盖挖法是一种快速、经济、安全的施工方法，对人们生活干扰少，采取措施后可以做到基本不影响交通，较暗挖法要经济，在地铁车站施工中被广泛采用。

4、盾构法施工技术 盾构法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展，其优点是安全、可靠、快速、环保等。我国盾构技术的进步主要表现在以下4个方面：①掌握了盾构机的选型和配套技术，与外国合作设计生产盾构机，配套施工设备包括管片模具完全能够自行设计制造；②掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术；③掌握了盾构掘进控制技术，如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表沉降控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防裂、同步注浆等，实现了信息化施工，可以确保盾构施工的安全、优质、高效和环保；④掌握了不同地质条件和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术。目前，混合盾构是世界上最先进的盾构，适合于复杂多变的地层。混合盾构的特点是：在大刀盘上安装适合各种地层的多种刀具，其在辐条上安装刀头的方法和角度的不同使之能适应不同松散的土质，同时在大刀盘上还要安装有能粉碎大石块和岩石的圆盘式切削刀头。其他盾构法施工技术有隧道掘进机施工技术、泥水平衡盾构施工技术、土压平衡盾构施工技术和气压盾构施工技术。

二、地铁施工技术发展趋势与方向研究

展望未来，为使我国地鐵修建技术日臻完善，保证地铁工程质量，实现地铁的社会经济效益最大化，我国尚需在以下几个方面作出努力。

1、尽快统一地铁和轻轨修建的标准 统一设计、技术标准、施工技术规范和工程验收技术标准，以便使我国地铁和轻轨工程设施和设备产品规范化、系列化，对国产化也十分有利。

2、组织力量对地铁施工设备进行系统研制开发 国家应对研制企业单位给予政策扶持，这对地铁的施工速度、安全、质量和成本影响重大，而我国在这方面显得很落后。如盾构主机我们还不能自主生产，基本上依赖进口技术或产品，消耗大量外汇，成本昂贵，设备适应性差；再如浅埋暗挖法虽为地铁施工的主要手段之一，但机械化程度太低，基本上靠手工操作，速度慢、工效差，最终核算成本也很高。

3、加强地下工程施工辅助工法的研究开发和创新 在地铁施工中，安全、质量事故往往是由于辅助工法不善而引起的。近些年，我国的地铁施工工艺工法方面，虽然维护结构工程有了较大的进步，但是，改良地层实施疏水、止水的工法起色不大，有些工法由于使用条件难以掌握，风险很大，稍有不慎易酿成大祸。目前，地铁施工队伍普遍存在着专业不专、技术不精的问题，应该在施工资质上严格限制和要求，以利于专业队伍的组建和成长。

4、在地下工程防水施工工艺、新材料、新技术方面加大研究的力度和进程 国产防水材料品种不多，品质不高，很难满足地铁工程的要求。地铁衬砌结构防排水的研究和开发，特别是防裂、防渗的课题日渐突出，应在材料上下工夫。

5、强化环保意识 地铁的修建较大地改变了城市区域地层的地应力和水文地质的原始状态，尤其是水土流失会造成生态环境的改变，甚至会形成灾害隐患。国家应指定有关科研单位就地铁修建的环保问题开展工作，制定相应的工程措施，确保城市人居条件的不断改善和地铁设施的安全运营。

每一种施工技术都有一定的应用范围，施工方法的选用应根据工程的性质、地段的地质、水文、交通、环境、工期等因素，因地制宜综合考虑全面比较后确定，方可达到节约成本，事半功倍的效果。