地下空间特点与施工技术的探讨

马建华

1.中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110000；2.辽宁省岩土与地下空间工程技术研究中心，辽宁 沈阳 110000

1 城市地下空间工程及施工特点

城市地下工程极为复杂，往往涉及诸多学科理论和技术的交叉应用。城市地下工程特点在于需要地下工程理论广泛应用与软弱底层以及高度复杂环境，所以体现了地下工程经验性的特征，另外，还会受到软土层施工影响和制约。同时，城市地下工程的地质环境较为恶劣，存在诸多不确定性以及复杂性因素，而地面和地下建筑物分布较密集，导致整个地下空间施工的风险系数较大。以勘察阶段为例，伴随勘察规模以及基坑深度的增加，水位埋藏浅以及多个透水层共同形成的水文地质条件会影响整个基坑开挖进度，一旦进入基坑开挖环节，还容易引发周边环境的变化，使得地基土体形成形态变化，对地下管线以及建筑物造成负面影响，从而给整个地下空间施工带来安全风险。需要注意的是，施工工艺和施工组织是否科学、合理，都会支护体系的稳定性产生重大影响。如果施工并未既定标准或者规程开展，容易引发钻探结构变位以及变形的情况，严重时还会导致整个支护体系失稳导致更加严重的后果。所以在基坑工程深度以及面积增加的背景下，需要深基坑开挖设计理论以及施工体系作为支撑，这样才能进一步提升地下空间施工技术和水平。

2 地下工程主要施工技术

经多年发展，地下工程施工技术取得了长足进步，逐渐形成了诸多施工技术以及方法体系，例如明（暗）挖法、盾构法以及沉管法等。

2.1 明挖法

明挖法又被称为基坑开挖技术，其优势在于施工流程简单、安全，同时还具有经济、高效的特点，而其劣势在于给周围环境会带来明显影响。当工程地面开阔或者地下地址条件较好，宜采用明挖法的施工技术，此外，明挖法还通常被用于深基坑工程，由此还建立了多种类的基坑围护开挖技术体系。

2.2 逆作法

逆作法主要指的是将地下结构本身视为挡墙和支撑体系，由上往下逐步开挖进而建立地下结构体系的施工策略。由此可见，这一方式与传统先支档后开挖的流程具有明显区别，因此在工程上将这种反向作业流程称为逆作法。具体而言，逆作法的基本原理在于将结构本体视为支撑。由于刚度强，防止支护结构出现整体形变，这是逆作法的突出优势。另外，由于逆作法会预先建立临时立柱和立柱桩，所以需要增加相应的费用，同时还注重混凝土的浇灌顺序，这在一定程度上造成施工不便。

2.3 暗挖法

暗挖法主要应用于地表下面，其突出优势在于减少了施工对周围居民生活的影响，然而这一施工技术造价较高，这是其最大劣势，具体而言，暗挖法主要包括三种工法，分别为新奥法、浅埋暗挖法以及管幕法等。

2.4 沉井法

沉井法又可称为沉箱凿井法，作为一类特殊的施工技术，该方法主要应用在竖井建筑中，这是因为这一施工环境具有含水底层极不稳定，所以在实际施工过程中，需要在井筒位置提前修建部分井筒，其底部有刃脚，利用井筒自重以及外力使其不断下沉，随机将其内部的岩石挖出。

2.5 盾构法

盾构隧道施工法需要借助盾构机，能够实现在控制开挖面和围岩的同时，避免出现坍塌破坏稳定性的情形，此外还能有效推进隧道掘进工作，利用此法掘进隧道的过程中，通过机内拼装管片达到壁后注浆的目的，由此可见，盾构隧道施工法最大程度维持围岩的原有形态。盾构在适用范围上具有明显优势，在隧道掘进时能够在纵长的地下结构中开展施工，有助于覆盖浅层，同时防止含地下水的地层出现断裂甚至沉陷情形。

2.6 顶管法

顶管法指的是借助液压千斤顶等设备具有牵引功能的机械或者设备，将顶管工作井视为承压壁，在对地层土体进行开挖的同时，沿着预设完成的隧道根据设计路径逐段前进的施工技术，这类施工技术主要应用于在道路施工或者铁道施工时出现障碍物的情形，其本质也是暗挖式施工方法

2.7 沉管法

沉管法又被称为预制管段沉放法，指的是在船坞内部搭建钢筋混凝土结构，随后将其置于水中浮运，沉埋到既定位置，形成水下工程，这种施工技术具有明显优势，例如增强了整个隧道施工的质量，并且工程造价偏低，所用的工期较短保证了各个施工环节的安全性，同时这类方法还能最大程度利用断面空间，其显著缺点在于对施工技术具有极高要求。

3 岩土工程师面临的机遇与挑战

当前我国正处于程式化发展的重要时期，在土地资源萎缩以及环境问题严峻的大背景下，充分利用城市地下空间对于提升城市整体形象以及缓解交通具有重要意义，借助地下空间的挖掘和利用还能进一步提升地面环境质量，因此对岩土工程师而言，该领域发展前景极为广阔［1］。需要注意的是，地下空间工程具有高度的复杂性特征，涉及诸多规划以及管理等领域，作为土木建筑工程的重要分支，针对地下工程的规划以及施工，需要充分利用诸多学科知识和理论，例如工程力学、建筑材料以及工程机械等，同时还对从业人员的计算机应用能力提出更高要求.另外，施工环境容易受到地质环境以及水文条件的影响，其工程难度较大，并且施工工期较长，这给岩土工程师的综合素养提出更大挑战。地下空间工程具有一定的特殊性以及复杂性，会给岩土工程师的实际工作造成较大挑战。