地铁工程施工方法与选择条件

范建军 杨德亮 李 召 王 威 李珂岩 郭留柱

河南金拇指防水科技有限公司（450007）

0 前言

城市轨道交通作为重要的城市基础设施建设工程，凭借着其速度快、节能环保、安全可靠、舒适度佳等优势，在城市公共交通中占据了不可动摇的领先地位。城市轨道交通主要分为地铁工程和轻轨交通工程，地铁工程比轻轨运行速度更快、客运量更大、施工难度更大等，因此文章重点介绍了地铁工程的相关施工方法与选择条件。

1 地铁工程施工的显著特点

线路上方大多市政管线密布，尤其是地下通信光缆、高压电缆、天然气管道、给排水管对施工影响较大，施工前必须做好管线调查，避免施工期间破坏管线，在采用明挖或盖挖施工时前期管线调查尤为重要。

城市地铁线路多设在市政干道以下，有时需要穿越地下、地上建（构）筑物，诸如河流、立交桥等，因此施工期间对地表建（构）筑物、市政管网的沉降控制是关键。

地铁工程涉及专业多，土建工程施工阶段要与设备安装等专业密切配合，准确预埋铁件及预留孔洞是关键。地铁分项工程多，同一区域点多面广、多项作业平行交叉进行，施工环节组织及协调复杂。

2 地铁工程施工方法与选择条件

经过50余年的发展，随着施工技术不断提高，我国地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、盖挖、喷锚暗挖法等多种方法并存的体系，如图1所示。

图1 地铁工程施工方法的分类介绍

针对不同环境，选择合适恰当的施工方法，提升施工质量，节约成本和减少工期，以达到事半功倍的实际效果。

2.1 明挖法施工

明挖法也称基坑法是浅埋地下工程以往常采用的传统工法。该施工方法是首先从地面向下开挖出基坑，在基坑内部进行结构施工，然后再回填恢复地面。

1）明挖法类型可分为敞口放坡法和围护结构法两种:①放坡明挖法适用于埋深较浅、地下水位较低的城郊地段，边坡进行坡面防护、锚喷支护或土钉墙支护；②围护明挖法主要适用于场地狭窄及地下水丰富的软弱围岩地区。围护结构形式主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩等。

2）明挖法具有以下优缺点:①优点:多快好省。作业面多，速度快，工期短，易保证工程质量，工程造价低；②缺点:破坏地面，中断交通，拆迁工作量大，扰民，对周围环境影响较大。

3）常见的基坑内支撑结构形式有：现浇混凝土支撑、钢管支撑以及H形钢支撑等。根据支撑方向的不同，可将支撑分为对撑、角撑和斜撑等，在特殊情况下，也有设置成环形梁的[1]。

4）明挖法施工工序如下:围护结构施工→降水（或基坑底士体加固）→第一层开挖→设置第一层支撑（锚索）→第n层开挖→设置第n层支撑（锚索）→最底层开挖→底板混凝土浇筑→自下而上逐步拆支撑（局部支撑可能保留在结构完成后拆除，锚索一般不拆除）→随支撑拆除逐步完成结构侧墙和中板→顶板混凝土浇筑。

2.2 盖挖法施工

盖挖法是一种先短期占路，做支护结构和顶盖或临时顶盖，然后恢复交通，在支护结构或顶盖的保护下进行地下土方开挖和施做结构的方法。

1）盖挖法具有以下优缺点:①优点:围护结构变形小，能有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护邻近建构筑物；施工受外界气候影响小，基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；盖挖逆作法用于城市街区施工时，可尽快恢复路面，对道路交通影响较小。②缺点:盖挖法施工时，混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；竖向出口少，需水平运输，后期开挖土方不方便；作业空间小，施工速度较明挖法慢，工期长，费用高。

2）盖挖法施工的基本流程为:棚盖结构（预制、现浇）→在棚盖结构下进行土方开挖→施做主体结构、防水结构→回填土并恢复管线或预埋新的管线→恢复道路结构[2]。

盖挖法施工的地铁车站多采用矩形框架结构。软土地区地铁车站一般采用地下墙或钻孔灌注桩作为施工阶段的围护结构。盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法和盖挖半逆作法。目前，城市中施工采用最多的是盖挖逆作法。

2.2.1 盖挖顺作法

对于饱和的软弱地层应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。

盖挖顺作法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或全部。在地铁车站施工中，盖挖顺作工法一般是利用临时性设施（较常用的是钢结构）作辅助措施维持道路通行，在夜间将道路封锁，掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。但无法使用大型机械，需采用特殊的小型、高效的机具[3]。

2.2.2 盖挖逆作法

施工过程中不需设置临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）的支护作用。

2.2.3 盖挖半逆作法

类似盖挖逆作法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面过程须设置横撑并施加预应力。

2.3 锚喷暗挖法

锚喷暗挖法大致经历三大历程：矿山法、新奥法、浅埋暗挖法[4]。

2.3.1 矿山法

矿山法是一种传统的施工工法，是人们在长期的施工实践中发展起来的。其是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成型后．逐步将临时支撑撤换下来，代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。矿山法已经逐步淘汰。

?

2.3.2 新奥法

新奥法即新奥地利隧道施工方法，是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，通过对隧道围岩变形的量测、监控，将锚杆和喷射混凝土组合在一起，作为主要支护手段的一种施工方法。喷射混凝土、锚杆、量测是新奥法的三大要素。

2.3.3 浅埋暗挖法

浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，适用于软弱地层的地下工程设计和施工。浅埋暗挖法结合了我国特点及水文地质系统，发展演变为小导管超前支护技术、8字型网构钢拱架设计、制造技术、正台阶环形开挖留核心土施工技术和变位进行反分析计算的方法，其中的“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”方针，突出时空效应对防塌的重要作用，以及在软弱地层快速施工的理念。

浅埋暗挖法具有以下优缺点:①优点:结构形式灵活多变；对地面建筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占地少，扰民少，污染城市环境少；②缺点:施工速度慢，造价高；有限空间作业内施工风险大、环境差；机械化程度不高，高水位地层结构防水比较困难。

以下为浅埋暗挖法的常见工法:采用浅埋暗挖法施工时,依据工程地质、水文情况、工程规模、覆土埋深、使用功能及工期等因素，常用施工方法有全断面法、台阶法、中隔墙法、交叉中隔墙法、双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法、洞桩法等。

表1 对各种施工方法的重要指标进行比较，施工时可根据实地情况进行选择。

3 结语

具体的地铁工程施工方法的条件选择，需要结合工程实况以及施工单位的需求，应确保施工方法的合适性以及工程质量的的可靠性。

在未来的城市建设中，地铁工程在我国有着非常广阔的市场。因此，地铁施工技术的研究，完善的施工技术体系的构建，地铁施工工程质量的提升，为国内地铁工程建设工作提供坚实的技术保障。