城市地下工程施工新技術(shù)發(fā)展

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一、地下工程主要施工新技術(shù)

1．1基坑開挖技術(shù)

基坑開挖技術(shù)也被稱之為明挖法，該技術(shù)適用于地質(zhì)條件良好且地面比較平坦開闊的地段，其主要流程為:首先鏟除隧道部位的全部巖體，然后將鏟除后的隧道進(jìn)行清理，清理完畢后在隧道內(nèi)部進(jìn)行洞門和洞身的修建，最后進(jìn)行回填。該技術(shù)施工操作簡單、施工周期相對較短、經(jīng)濟(jì)性和安全性較高，基于此，該技術(shù)在城市地下工程發(fā)展初期一度被置于首選位置。然而基坑開挖技術(shù)也具有一定的缺陷，如在施工過程中會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生較大的影響等。在地下工程實(shí)踐中，如出現(xiàn)大量的深基坑工程，一般首選基坑開挖技術(shù)，因其應(yīng)用比較廣泛，逐漸發(fā)展成為多種類的基坑圍護(hù)開挖技術(shù)。隨著基坑工程的規(guī)劃施工與建筑物設(shè)施的距離越來越靠近，并且基坑的深度不斷增加，同時基坑工程涉及的范圍和規(guī)模逐漸加大，該技術(shù)被大力開發(fā)，逐漸發(fā)展成熟，并達(dá)到國際先進(jìn)水平。

1．2沉箱鑿井技術(shù)

沉箱鑿井技術(shù)又被稱為沉井法，在地下工程實(shí)踐中，如需要在穩(wěn)定性差的含水地層中建造豎井，一般會運(yùn)用此技術(shù)。該技術(shù)的主要流程為:在掘進(jìn)豎井之前，制作一段特殊的井筒固定在主井筒的下端，在該特殊井筒的下端固定刃腳，然后利用主井筒的自身重力開始掘進(jìn)豎井，在必要的情況下需要借助外力，增加主井筒的下沉力度和速度，最后將井筒內(nèi)的巖石挖掘出來，并將井筒清理干凈。該技術(shù)操作相對簡單，在整個施工過程中運(yùn)用到的設(shè)備較容易操作，占地面積小且挖土量少，總體造價比較低，基于這些優(yōu)點(diǎn)，沉箱鑿井技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地下倉庫、取水構(gòu)筑物、橋梁墩臺基礎(chǔ)的施工中，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展與改進(jìn)，沉箱鑿井因其具有內(nèi)部空間被廣泛用于地下構(gòu)筑物的維護(hù)結(jié)構(gòu)中。該技術(shù)存在一定的缺點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是施工周期長，施工中包含的環(huán)節(jié)和工序比較復(fù)雜，而且，井筒下沉的速度和偏斜角度最難控制，成為沉箱鑿井技術(shù)中最大的難題，因此，一般情況下，井筒的下沉深度不超過100m。

1．3逆作法施工技術(shù)

逆作法施工技術(shù)主要在于開挖并構(gòu)建地下結(jié)構(gòu)體系，將地下結(jié)構(gòu)本身作為支撐體系，同時又作為擋墻，開挖的順序是由上往下。該技術(shù)是先開挖后支擋，引起施工順序與傳統(tǒng)的先支擋后開挖的順序相反，因此被稱之為逆作法。逆作法施工技術(shù)的原理是將結(jié)構(gòu)的本體作為支撐結(jié)構(gòu)，由于其支撐的剛度比較大，所以在很大程度上將支護(hù)結(jié)構(gòu)整體的變形幾率降低。該技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，對于深度較大的地下工程，如超過2層以上深度的工程，一般該技術(shù)可以有效達(dá)到工程施工要求，該技術(shù)同樣適用于地下空間形狀復(fù)雜、周邊環(huán)境苛刻、作業(yè)空間較小的情況。逆作法施工技術(shù)的應(yīng)用需要在施工前設(shè)置立柱樁，除此之外，在混凝土澆筑的每一個階段都需要進(jìn)行分澆和后澆工序，這給施工的整體造價帶來了壓力，同時給施工的交接處帶來了困難。

1．4頂管法施工技術(shù)

頂管法的操作主要借助千斤頂?shù)阮愃凭哂许斶M(jìn)工程的機(jī)械設(shè)備，該技術(shù)需要承壓壁做支撐，一般以頂管工作井作為承壓壁的選擇對象，一邊進(jìn)行土體的開挖工序，同時將預(yù)制好的地下管道向前推進(jìn)，推進(jìn)需要按照設(shè)計的路線并以分節(jié)的形式進(jìn)行。在地下工程施工中，如需要地下管道或者隧道穿越建筑物、鐵路、河流等障礙物，一般采用該技術(shù)，該技術(shù)屬于暗挖式的一種施工技術(shù)。因該技術(shù)的地面作業(yè)工序較少，同時對周遭環(huán)境的影響小，不受季節(jié)和溫度等影響，除此之外，該技術(shù)的施工過程中不影響水面航道和地面的交通，是一種比較獨(dú)立的技術(shù)。該技術(shù)的缺陷是在施工過程中需要注意接縫的防水處理，同時需要對地表沉降進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這些問題增加了施工的工序，也為施工的造價帶來了不小的負(fù)擔(dān)和壓力。

1．5盾構(gòu)法施工技術(shù)

盾構(gòu)法施工技術(shù)需要應(yīng)用到盾構(gòu)機(jī)，因此而得名，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)隧道的同時需要對圍巖及開挖面進(jìn)行控制，以使其穩(wěn)定不發(fā)生坍塌現(xiàn)象，然后需要在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)利用管片的拼接構(gòu)成襯砌，隨后在管壁內(nèi)注入漿液，以避免圍巖發(fā)生振動。因該技術(shù)開挖的隧洞的形狀比較準(zhǔn)確，施工的機(jī)械化程度較高，同時整個施工過程對地面的影響較小，被廣泛應(yīng)用于地層不穩(wěn)和富含地下水的地層中，并不會引起地層的塌陷或者斷裂。而其缺點(diǎn)也是顯而易見的，主要在于:總體施工工藝比較復(fù)雜，且需要盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)用、準(zhǔn)備階段時間較長且耗費(fèi)成本較高，除此之外，在地層條件變化而不能準(zhǔn)確判斷時，該技術(shù)的實(shí)施具有一定的風(fēng)險性。

二、城市地鐵施工技術(shù)的應(yīng)用于發(fā)展

2．1城市地鐵施工技術(shù)的發(fā)展

地鐵發(fā)展初期主要應(yīng)用淺埋暗挖法，近些年，城市地鐵不斷創(chuàng)新施工技術(shù)，當(dāng)前在城市地鐵工程中，主要運(yùn)用的施工技術(shù)方法有:(1)鉆爆法。對于地鐵施工遇到地層土體比較堅(jiān)硬的地段，鉆爆法運(yùn)用的比較多，其優(yōu)點(diǎn)在于施工成本低，對地面影響比較小;(2)明挖法。類似城市郊區(qū)場地比較開闊且土層較軟的地段，地鐵施工技術(shù)首選明挖法，該方法適合大量勞動力和大型機(jī)械投入的施工，有點(diǎn)在于工作平面大，施工進(jìn)度較快。(3)頂管法和盾構(gòu)法。如果在地鐵修建的過程中，需要跨越富含地下水的地層或者軟地基地段，頂管法和盾構(gòu)法運(yùn)用比較普遍，該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，工程造價低。

2．2城市地鐵施工技術(shù)的發(fā)展前景

城市地鐵工程是今后我國城市交通的主要發(fā)展方向，目前一些二線城市已經(jīng)開始地鐵的修建，在不久的將來，地鐵工程必將普及大多數(shù)包括中小型的城市。地鐵工程的施工技術(shù)必然會跟隨社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的腳步，最終達(dá)到降低施工造價、縮短工期、提高工程質(zhì)量的效果，地鐵施工技術(shù)的開發(fā)要適合當(dāng)前我國國情及科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢，以促進(jìn)我國地鐵交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、結(jié)束語

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口越來越密集，地下工程獲得了良好的發(fā)展空間，對城市地下工程施工新技術(shù)及其發(fā)展的研究是促進(jìn)我國城市地下工程可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

作者：王晟 單位：同濟(jì)大學(xué)