城市地下工程施工新技术发展

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一、地下工程主要施工新技术

1．1基坑开挖技术

基坑开挖技术也被称之为明挖法，该技术适用于地质条件良好且地面比较平坦开阔的地段，其主要流程为:首先铲除隧道部位的全部岩体，然后将铲除后的隧道进行清理，清理完毕后在隧道内部进行洞门和洞身的修建，最后进行回填。该技术施工操作简单、施工周期相对较短、经济性和安全性较高，基于此，该技术在城市地下工程发展初期一度被置于首选位置。然而基坑开挖技术也具有一定的缺陷，如在施工过程中会对周围的环境产生较大的影响等。在地下工程实践中，如出现大量的深基坑工程，一般首选基坑开挖技术，因其应用比较广泛，逐渐发展成为多种类的基坑围护开挖技术。随着基坑工程的规划施工与建筑物设施的距离越来越靠近，并且基坑的深度不断增加，同时基坑工程涉及的范围和规模逐渐加大，该技术被大力开发，逐渐发展成熟，并达到国际先进水平。

1．2沉箱凿井技术

沉箱凿井技术又被称为沉井法，在地下工程实践中，如需要在稳定性差的含水地层中建造竖井，一般会运用此技术。该技术的主要流程为:在掘进竖井之前，制作一段特殊的井筒固定在主井筒的下端，在该特殊井筒的下端固定刃脚，然后利用主井筒的自身重力开始掘进竖井，在必要的情况下需要借助外力，增加主井筒的下沉力度和速度，最后将井筒内的岩石挖掘出来，并将井筒清理干净。该技术操作相对简单，在整个施工过程中运用到的设备较容易操作，占地面积小且挖土量少，总体造价比较低，基于这些优点，沉箱凿井技术被广泛应用于地下仓库、取水构筑物、桥梁墩台基础的施工中，随着该技术的不断发展与改进，沉箱凿井因其具有内部空间被广泛用于地下构筑物的维护结构中。该技术存在一定的缺点，主要缺点是施工周期长，施工中包含的环节和工序比较复杂，而且，井筒下沉的速度和偏斜角度最难控制，成为沉箱凿井技术中最大的难题，因此，一般情况下，井筒的下沉深度不超过100m。

1．3逆作法施工技术

逆作法施工技术主要在于开挖并构建地下结构体系，将地下结构本身作为支撑体系，同时又作为挡墙，开挖的顺序是由上往下。该技术是先开挖后支挡，引起施工顺序与传统的先支挡后开挖的顺序相反，因此被称之为逆作法。逆作法施工技术的原理是将结构的本体作为支撑结构，由于其支撑的刚度比较大，所以在很大程度上将支护结构整体的变形几率降低。该技术的应用范围较广，对于深度较大的地下工程，如超过2层以上深度的工程，一般该技术可以有效达到工程施工要求，该技术同样适用于地下空间形状复杂、周边环境苛刻、作业空间较小的情况。逆作法施工技术的应用需要在施工前设置立柱桩，除此之外，在混凝土浇筑的每一个阶段都需要进行分浇和后浇工序，这给施工的整体造价带来了压力，同时给施工的交接处带来了困难。

1．4顶管法施工技术

顶管法的操作主要借助千斤顶等类似具有顶进工程的机械设备，该技术需要承压壁做支撑，一般以顶管工作井作为承压壁的选择对象，一边进行土体的开挖工序，同时将预制好的地下管道向前推进，推进需要按照设计的路线并以分节的形式进行。在地下工程施工中，如需要地下管道或者隧道穿越建筑物、铁路、河流等障碍物，一般采用该技术，该技术属于暗挖式的一种施工技术。因该技术的地面作业工序较少，同时对周遭环境的影响小，不受季节和温度等影响，除此之外，该技术的施工过程中不影响水面航道和地面的交通，是一种比较独立的技术。该技术的缺陷是在施工过程中需要注意接缝的防水处理，同时需要对地表沉降进行严格的控制，这些问题增加了施工的工序，也为施工的造价带来了不小的负担和压力。

1．5盾构法施工技术

盾构法施工技术需要应用到盾构机，因此而得名，在盾构机掘进隧道的同时需要对围岩及开挖面进行控制，以使其稳定不发生坍塌现象，然后需要在盾构机内利用管片的拼接构成衬砌，随后在管壁内注入浆液，以避免围岩发生振动。因该技术开挖的隧洞的形状比较准确，施工的机械化程度较高，同时整个施工过程对地面的影响较小，被广泛应用于地层不稳和富含地下水的地层中，并不会引起地层的塌陷或者断裂。而其缺点也是显而易见的，主要在于:总体施工工艺比较复杂，且需要盾构机的运用、准备阶段时间较长且耗费成本较高，除此之外，在地层条件变化而不能准确判断时，该技术的实施具有一定的风险性。

二、城市地铁施工技术的应用于发展

2．1城市地铁施工技术的发展

地铁发展初期主要应用浅埋暗挖法，近些年，城市地铁不断创新施工技术，当前在城市地铁工程中，主要运用的施工技术方法有:(1)钻爆法。对于地铁施工遇到地层土体比较坚硬的地段，钻爆法运用的比较多，其优点在于施工成本低，对地面影响比较小;(2)明挖法。类似城市郊区场地比较开阔且土层较软的地段，地铁施工技术首选明挖法，该方法适合大量劳动力和大型机械投入的施工，有点在于工作平面大，施工进度较快。(3)顶管法和盾构法。如果在地铁修建的过程中，需要跨越富含地下水的地层或者软地基地段，顶管法和盾构法运用比较普遍，该方法的优点是施工速度快，工程造价低。

2．2城市地铁施工技术的发展前景

城市地铁工程是今后我国城市交通的主要发展方向，目前一些二线城市已经开始地铁的修建，在不久的将来，地铁工程必将普及大多数包括中小型的城市。地铁工程的施工技术必然会跟随社会经济和科学技术发展的脚步，最终达到降低施工造价、缩短工期、提高工程质量的效果，地铁施工技术的开发要适合当前我国国情及科学技术发展趋势，以促进我国地铁交通事业的可持续发展。

三、结束语

随着城市化进程的加快，城市人口越来越密集，地下工程获得了良好的发展空间，对城市地下工程施工新技术及其发展的研究是促进我国城市地下工程可持续发展的有效途径。

作者：王晟 单位：同济大学