城市地下工程施工方法及其特点

摘 要:21世纪是地下开发与利用的世纪。随着我国的城市化进程不断提高，出现了交通日益拥堵等难以解决的问题，这给城市地下工程建设带来了前所未有的发展和挑战。文章全面具体分析了各种城市地下工程施工方法的特点和适用条件，以供决策者根据实际情况选择合适的施工方法。

关键词:城市地下工程；施工方法；适用条件；明(盖)挖法；浅埋暗挖法；盾构法；TBM法

中图分类号：U615 文献标识码：A

城市地下工程施工常用施工方法有明（盖）挖法、浅埋暗挖法、盾构法。

（一）明挖法。明挖法也称基坑法是从地表面向下开挖，在预定位置修筑结构物方法的总称。明挖法成本低但拆迁量大对城市交通、环境影响极大，若在市区一般不采用明挖法，在人少、交通不繁忙、埋深浅的地方首选明挖法。本文不予详细讨论。

（二）盖挖法。盖挖法是一种先施作围护桩或连续墙作为围护结构和支撑结构（如钢横撑、长锚索等组成支撑结构），在该结构保护下再做桩顶纵梁、盖顶板，恢复路面，然后在桩及盖板的支护下再从上往下或从下往上施工主体结构的方法。

根据开挖及结构施工顺序的不同，盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法和盖挖半逆作法。盖挖法的优缺点及适用条件

1.优缺点：优点和缺点与明挖法类似，不同就是盖挖法能最大程度上减少施工对地面交通和附近居民的干扰。

2.适用条件：盖挖顺作法：路面交通不能长期中断的道路下方修建地下车站，可采用盖挖顺作法；盖挖逆作法：地下构筑物顶板覆土较浅、沿线建筑物过于靠近的情况下，为防止因基坑长期开挖引起地表明显沉陷危及临近建筑物的安全，或者是为了避免盖挖顺作法两次占用道路的弊病，可以采用盖挖逆作法施工。

（三）浅埋暗挖法

浅埋暗挖法以新奥法为基础，采用复合式衬砌，初期支护刚度大承担全部荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩；采用不同的开挖方法及时支护封闭成环，与围岩共同形成支护体系；采用信息化设计与施工。我国总结了一套浅埋暗挖法的施工要求，即“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤测量”的总原则。

1.浅埋暗挖法施工方法

由于工程实际情况不同，浅埋暗挖法的施工方法各有不同。区间多采用台阶法施工。渡线等大断面段多采用隔墙台阶法、单侧壁导坑法、CD法（中隔墙法）、CRD法（交叉中隔墙法）或双侧壁导坑法（眼镜法）施工。地铁车站可采用柱洞法、侧洞法、中洞法、PRB法施工。

2.浅埋暗挖法的优缺点及适用条件

（1）优点：与明挖法比，浅埋暗挖法最大的优点就是避免了大量拆迁、改建工作，减少了对周围环境的粉尘污染和噪声影响，对城市交通的干扰小。缺点：施工速度慢，施工工艺受施工队伍的技术水平限制；浅埋暗挖法不允许带水作业并且要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。（2）适用条件：浅埋暗挖法适用于不宜采用明、盖挖法施工，含水量较小的各种地下地层特别是软弱砂土地层，尤其是当城市城区地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对地面沉降有严格要求，修建埋置深度较浅的地下结构工程。

（四）盾构法

盾构法是使用所谓的“盾构”机械，在围岩中推进，既能作为临时支撑结构防止土砂的崩坍，同时又能在其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的方法。盾构基本由盾构壳体和开挖系统、推进系统、衬砌拼装系统等三大部分组成。

1.盾构分类：盾构按其构造和开挖方法可分为：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构、挤压式盾构、泥水加压式盾构、泥土压式盾构。

2.盾构法的优缺点：优点：能适用于任何水文地质条件；施工安全；暗挖方式施工时与地面工程及交通互不影响，振动和噪声小，可控制地表沉陷，对施工区域环境影响小。缺点：隧道曲线半径过小时，施工难度较大；施工时，沉降量难以控制.

（五）TBM（隧道掘进机）法

TBM法通常是指岩石隧道全断面掘进机，它是集掘进、出渣、支护和通风防尘等多功能为一体的大型高效隧道施工机械。

1.TBM类型及特点

根据对围岩的支护方式，可以将其分为有护盾式和无护盾式两类。护盾

掘进机又可以作开胸式掘进，也可以作闭胸式掘进。TBM不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。其依靠支撑在岩壁上的撑靴撑在隧道侧面上提供反力，通过安装在预制仰拱块上的轨道行走，采用管棚、超前导管、锚杆、喷砼为初支，常规方法施作二衬。

2.TBM（隧道掘进机）的优缺点及适用条件

（1）优点:作业连续,施工效率高，速度快；开挖轮廓多为圆形,超挖量少,减少支护工作量；对围岩扰动小,避免爆破引起的围岩松动坍塌,施工安全性好；使用劳动力少，劳动强度低，作业环境好。缺点：对岩层最为敏感适用用范围不广；体积庞大，设备购置和施工费用较高。对于短隧道和中长隧道难发挥其优越性；不适用于小断面隧道；当遇到大断层、溶洞和涌水地层时将出现难以克服的困难。（2）适用条件：护盾式掘进机主要适用于含水的中硬岩层，抗压强度小于20MPa~30MPa较合适。无护盾式掘进机主要适用于均匀的硬质岩层，抗压强度大于30MPa。

二、小结

从上文可以看出,对于地下铁道车站，条件允许下明挖法仍是首选方法，盖挖法是修建车站的主要方法。暗挖法将会有很大的发展。对于城市隧道而言，浅埋暗挖法、盾构法、TBM法各有优缺点，应根据工程实际情况选择合适的、经济的施工方法。从施工技术上来看，只有不断提高机械化水平，才能提高施工效率。

参考文献：

[1]高波.地下铁道，成都:西南交通大学出版社,2011-06；

[2]张顶立.城市地下工程建设安全风险及其控制，北京:化学工业出版社,2012-03.