软弱岩层大跨度地铁车站施工优化与地表沉降控制分析

文/岳国伟

1 前言

在我国经济飞速发展的社会形势下，城市地铁工程建设的质量已经成为人们所关注的重点和重心，地铁车站质量的优劣不仅关系到地铁的使用寿命，而且还与人们的生命财产安全息息相关。只有在地铁工程施工的过程中严格把控好质量关，提高对质量缺陷成因的追查力度，并进行提前预防和及时处理问题，才能促进我国地铁工程施工建设的可持续发展。长久以来，国内外对于地铁车站的修建工作大都采用的是明挖的方式，但是随着城市的不断发展、技术的更新换代，人们发现直接在环境和交通较为复杂、人员相对来说密集的中心城区采用明挖法，其施工所需的筹划庞杂且时间长，更重要的是会对城市的正常运行还会造成极其严重的负面影响。因此，在地铁车站施工过程中采用暗挖法，对于中心城区的交通问题以及深度地下空间的开发有着举足轻重的作用[2]。暗挖法对地铁车站隧道施工非常重要，它是地铁车站隧道安全施工的基础保证，所以相关人员要做好地铁车站隧道暗挖工作的施工安全以及施工过程中围岩牢固程度的准确评定工作。在地铁车站隧道暗挖工作施工前，要进行超前地质检测工作，确定该软弱岩层能否安全施工，提前检测对确保施工进度和工程质量具有重要的作用。另外，要注意核实地质调查阶段工作的准确性，及时发现并解决前期勘察阶段遗漏的地质问题，确保施工的正常进行。预测有可能发生地质灾害和施工中可能遇到的问题，提出备选的解决问题的施工方案和措施以及施工工艺方法，并预先制定防灾减灾的工作方案，把可能发生的地质灾害和造成的危害降到最低，确保软弱岩层大跨度地铁车站施工优化与地表沉降控制工程顺利进行。

2 暗挖法的概念

目前，国内外在地铁车站的修建施工过程中经常采用暗挖法进行施工，采用的暗挖技术包括了浅埋暗挖法、管幕法、盾构法、盾构法扩挖等。对于暗挖地铁车站的技术种类来讲，其种类虽然丰富，但差异性也极大，并没有那种“放之四海而皆准”的暗挖工艺。由此，要想做好地铁车站的暗挖工作，就需要因地制宜，充分勘测当地的软土地区地质条件，根据勘测结果选择合适的暗挖方式。

如果该软土地区的暗挖地铁车站在施工过程中面临着地层含水量大、稳定性差、敏感性高的威胁，则可以在实施暗挖过程中采用盾构法（扩挖）或顶管法；当施工过程中面临着超近距离（＜2m）施工条件时，首选最为合适的顶管法进行施工[3]。

3 软弱岩层大跨度地铁车站施工问题及原因分析

3.1 自然环境问题

因为软弱岩层大跨度地铁车站施工的过程是一个长期的工程，在施工的过程中会遇到各种各样地质条件的影响，而一些特殊的地质因素就会给软弱岩层大跨度地铁车站施工的质量埋下隐患。比如说一些地铁暗挖塌陷问题就可能是由于特殊的地质环境因素影响所导致的，因为如果暗挖的软弱岩层地区属于湿陷性黄土地的话，其本身就具有自重湿陷的特点，再遇到特殊气候原因和恶劣的自然环境，就必然会出现质量问题，进而造成塌陷事故。

3.2 工程材料问题

工程材料的质量问题直接关系到软弱岩层大跨度地铁车站施工的质量。有部分工程材料采购人员对材料质量的检测不严格把控，导致原材料的质量不过关；有的地铁车站工程因为工期大，需要的原材料特别多，但是却没有干净通风的仓库，进而使得材料在存在的过程中出现腐蚀或不合格的现象，这些都是影响工程施工与建设的重要因素。

3.3 裂缝问题

软弱岩层大跨度地铁车站施工建设中也可能会出现裂缝问题，裂缝问题一直是软弱岩层大跨度地铁车站能否稳定施工的关键性因素。采用顶管法在软弱岩层地铁车站施工过程中出现如果出现了自然界湿度的骤然变化，就会在热胀冷缩现象下出现裂缝。而这种裂缝缺陷不但会给顶管带来隐患，而且还会给地铁车站的建设带来很大的破坏。钢筋长期被腐蚀下，会影响其耐久性和稳定性，因此裂缝也是软弱岩层大跨度地铁车站施工问题中存在的质量大敌，需高度重视。

4 软弱岩层大跨度地铁车站施工优化

为了实现地铁车站的耐用性和稳定性，解决上述说明中可能出现的问题，工作人员需要在地铁隧道的暗挖过程中提高顶管的密实度和强度，且在顶管加固处理过程中制定合理的施工方案，严格把控施工过程，以此提高工作效率。另外，利用顶管加固技术来增强地铁暗挖工作的安全稳定性是极其重要的，其大致的工作原理是提高顶管的密实度，从而进一步提高软弱岩层大跨度地铁车站施工的稳定性和强度。

4.1 注重加固混合材料的采购、配制及其质量控制

在原采购材料前工作人员一定要对供应商进行调查和分析，保证生产厂家的合格性；另外，还需要根据地铁暗挖的顶管施工加固技术的需要选择合适的原材料；在施工前对原材料进行再次的核实和检验，防止质量差的产品进入施工现场；做好原材料的存储工作，保证原材料的质量和使用效果，避免因为原材料不合理而影响工程施工质量。加固混合材料的配制是地铁车站施工的顶管加固质量保证的关键，为了使加固混合材料的性能最优化，在施工中要对材料拌合的时间和温度等影响性能的技术参数进行严格把握，重复搅拌混合料，使其混合均匀。在对混合料的搅拌和混合比进行研究过程中，我们不但改进了拌合机的性能和操作工艺，还找到了地铁车站施工的顶管加固过程中材料的最佳使用量和最佳混合比。此外，混合料搅拌完成后，还需对混合料的使用温度进行严格把控，其使用温度的把控包括：原料出场、进场、碾压以及最后的摊铺。

4.2 对地铁车站施工的顶管加固过程进行动态管理

为了地铁车站施工的顶管加固施工质量的提高，必须要对施工过程进行动态的管理、随时检测施工质量，同时积极引进先进的相关技术，严格把关进场材料，确保使用高质量高性能的原料，发现问题，及时制定合理方案进行解决。只有在施工过程中严格把控好施工的质量问题，将各项质量隐患及缺陷有效的排除，才能提高工程质量的有效性。另外，监理单位作为质量把控的检验者，一定要做到未雨绸缪，除了严格发挥自身监督和检查作用之外，还要积极与当地地矿、国土等部门积极协作，做好工程前的勘查工作，防止地铁车站暗挖工作在施工建设过程中出现损坏地下管网、地质塌陷的情况，为工程的安全、有序进行打下基础。

4.3 严格控制裂缝问题

裂缝问题是地铁车站顶管工程施工建设中是最为常见的问题，也是最难以从根本上消除的问题，所以地铁暗挖工程的技术人员和施工单位一定要提高重视度，从工程的设计到施工要进行全过程的裂缝缺陷管理，科学合理的设计方案，同时还要做好裂缝的各种补救措施，提高工程建设的可靠性和稳定性。

4.4 地铁车站顶管加固的施工检测

在地铁车站施工的顶管加固完成以后，相关人员需要对其质量进行测试评估。测试评估是为了督促施工方，同时也是为了降低地铁车站顶管加固施工不合格的概率，保证顶管加固施工过程和结果的严谨性，确保地铁车站的高质量施工。

5 地表沉降控制

地层表沉降会对地下建筑尤其是地铁车站建筑产生严重危害。不均匀的沉降可能会引起建筑物的倾斜，因此要想做好地表沉降控制，就要从当地的地质条件、施工规模、施工方式、暗挖深度等角度综合考虑，控制地表沉降，保障土地结构完整性和结构的稳定性。另外，找到隧道的地表沉降点是十分重要的，一般洞口段均为2～5m 且设置3～10 点，在地表和初沉后的洞身都需要设置控制点，同时还要每天都进行量测。此外，还要通过拱顶下沉极限的方式推算出地表沉降的标准，了解暗挖所允许的沉降值，把计算好的最小值当作最后的控制标准，严格按照标准展开施工。

6 结语

总而言之，对于地质条件较为恶劣的软弱岩层大跨度地铁车站施工，必须预先考虑各方面的影响因素，结合实时监测数据，分析软弱岩石的特性和沉降稳定性的情况，探讨沉降的趋势变化，编制科学的施工预案，选择适合的施工工艺，在施工中把握关键环节，优化工序与过程控制工作，确保地表沉降控制在设计范围内，保障软弱岩层大跨度地铁车站的施工安全。