长株潭城际轨道交通西环线区间隧道工法分析

长株潭城际轨道交通西环线区间隧道工法分析

刘红波

大连市市政设计研究院有限责任公司，辽宁大连

摘要：随着城市的快速发展，城市地铁交通以及城际轨道交通设施的建设和规划越来越多，也是城市发展和公共出行的重要基础设施。地铁和城际轨道交通领域，地下空间的规划利用越来越重要，地下建筑物的占比也越来越大，城市隧道施工方案对工程的造价，工期，安全以及项目的建成起决定性作用。因此，需要花功夫认真比选，谨慎选择合适工法。

关键词：轨道交通，工法，隧道，盾构

1引言

城际轨道交通隧道占比很大，施工方法对结构形式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。施工方法的选取应结合结构所在地段的工程地质及水文地质条件、城市规划要求、周围既有建筑物、道路交通状况、场地条件、结构埋深、结构型式、工期和土建造价等多种因素综合比较后确定。

2常用隧道施工工法

目前国内城市地铁区间施工较为成熟的方法有明挖法和暗挖法，其中暗挖法包括盾构法、矿山法。

1）明挖法

明挖法特点是可以适应于各种不同的地质情况，减少线路埋深，降低运营成本，施工工艺简单，技术成熟。但明挖法只适用于覆盖层比较薄的情况，遇到建（构）筑物是只能避让或者拆迁，线型容易受到限制，且对周围环境影响很大，同时对于覆土较深的地层，工程投资造价比较高。因此目前国内的地铁建设明挖法区间一般适用于地面条件较空旷，地面建筑物比较少的地段。

2）盾构法

盾构施工法以其良好的防渗漏水性、施工安全快速、无噪音、无动公害、对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响极小等优点，在地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法，甚至在许多场合已成为首选方法。

图2-1 盾构掘进机

优点：近年来盾构机械设备和施工工艺的不断发展，适应大范围的工程地质和水文地质条件的能力大为提高，尤其是泥水式、土压平衡式以及复合式土压平衡式盾构的开发，使之在各种复合地层中开挖成为可能；盾构管片采用高精度工厂预制构件及复合防水封垫，单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效果，不需要修筑内衬结构；伴随着国内外盾构设备技术水平的提高、盾构设备在工程成本中所占比重的下降，盾构施工法的工程造价已接近喷锚构筑法暗挖施工的工程造价，在有些地层中甚至低于喷锚构筑法。

缺点：盾构机在匀质地层中施工是非常顺利的，但遇到地层软硬不均，尤其是在软地层中夹有坚硬的岩层、岩体、球状风化体时，盾构机的掘进比较困难。由于城市地面交通繁忙，地面处理容易影响交通，需在盾构机内开舱处理，存在一定的风险；盾构机施工要求较大的施工始发场地；目前国内盾构机断面形式单一，基本上只能应用于区间标准断面，在地铁区间配线段较复杂，盾构难以应用。

3）矿山法

采用喷锚构筑法施工时，隧道一般采用带仰拱的多心圆断面，由初期支护、二次衬砌和夹层防水层构成的复合式衬砌。初期支护由喷射（或模喷）混凝土、锚杆及格栅钢架组成，二次衬砌为防水钢筋混凝土。

优点：

施工工艺简单、灵活，可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺，达到安全与经济的目的，针对性强；对软硬不均地层，可以采用不同的开挖方式进行处理，处理方便容易。

缺点：施工质量与施工单位的管理机制及施工组织有很大关系，在施工中若处理不当，容易引起地面坍塌，从而造成对周边环境的影响和引发施工事故；施工中容易引起地下水流失，从而引起地面沉降或隆起，在重要管线和房屋周边需要充分论证和考虑隧道周边的环境和工程及水文地质条件，采用合理的工程措施和施工工艺之后，以上弱点才可以弱化和避免；地质条件较差地段不易采用此法。

3工法比选

施工方法对结构型式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。施工方法的选择，主要考虑沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多方面的因素。工法选择的好坏对工程的难易程度、工期、造价和运营效果等将产生直接的影响。上述三种工法各有其适用条件和优缺点，区间施工方法比选表如表3. 1所示：

施工工法比较表格 表3.1-1

施工方法对结构型式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。施工方法的选择，主要考虑沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多方面的因素。工法选择的好坏对工程的难易程度、工期、造价和运营效果等将产生直接的影响。

本区间设计分为地上和地下，因此有桥梁段、引堤段、明挖U型框构段、明挖箱涵段、暗挖隧道段。与学士路站相接的折返线采用矿山法施工。本区间明挖段无需动迁建筑物，管线需动迁两条燃气管线和两条污水管线。暗挖段需要动迁雨水、污水管各一条。

矿山法较盾构法具有断面尺寸灵活，能满足不同线形条件下双线或多线合建大断面、多变断面隧道的限界要求，但施工风险较大，造价高。在单线隧道段，盾构法较矿山法施工具有施工风险相对较小、地面沉降控制较好、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。因此，线路入地后,达到一定埋深要求采用盾构法施工。

根据本区间的周边环境、工程及水文地质条件，虽然采用盾构法施工也存在一定的风险和不可预见性，但只要在施工前，对地层条件和周边环境进行充分的调查研究；对各种可能遇见的情况，做好应急处理措施；根据地层条件和周边环境选择合适的盾构机和配置合理的盾构刀盘和刀具，控制好盾构的掘进参数，采用盾构施工的缺点可以克服和弱化，也可以较好的避免采用矿山法所存在的施工风险和难度，同时也降低了工程投资。

本区间隧道主要穿越中风化泥质粉砂岩，岩性为极软岩，强度不高。区间隧道局部埋深较浅，且盾构施工技术成熟，对于本区间的地层而言，有较强的适应性。综合以上的分析，并结合工程的可实施性、工程造价、工期影响程度等多方面因素的比较，本区间左右线建议采用盾构法施工。

通过多功法比较，过因素分析，最终选出最安全可靠，又经济合理的施工工法，是保证项目顺利推进的必要前提。也是决定设计成果好坏的关键环节，作为设计者，应该做充分的论证，才是对项目负责，对社会负责。

参考文献

[1] 王鼎信，孙宝俊，畬才高. 地铁建设对城市环境的影响及其对策[J].城市轨道交通研究，2004.

[2] 王占生，王梦恕. 盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施[J]. 中国安全科学学报，2002.

作者简介：姓名：刘红波，2003年毕业于理工大学建筑与土木工程专业，硕士。十多年来一直从事城市市政设计和城市综合交通研究工作。