【正文】 勢、城市地下工程施工新技術(shù)的應(yīng)用條件及關(guān)鍵技術(shù)、地下工程施工新技術(shù)的應(yīng)用案例分析與總結(jié)三個方面。 施工機(jī)械方面，隧道掘進(jìn)機(jī)（ TBM）得到了優(yōu) 先發(fā)展。 城市環(huán)保方面的發(fā)展趨勢，本論文在減少地面沉降、降低噪音、減少振動等方面（即地下工程施工對城市繁華街道的干擾如何減至最?。┻M(jìn)行分析、綜合。 工程意義：本論文研究成果可用于指導(dǎo)城市地下工程施工如何選擇新技術(shù)及應(yīng)用新技術(shù)，并對城市地下工程的規(guī)劃、設(shè)計及施工起到借鑒性的指導(dǎo)作用，同時具有較大的使用價值。所以本論文從綜合施工組織及信息化量測、襯砌制備和安設(shè)等內(nèi)容出發(fā)，以新奧法、盾構(gòu)法為主來淺談地下工程施工方法，施工工藝方面的發(fā)展趨勢當(dāng)以隧道掘進(jìn)機(jī)為主。 盾構(gòu)設(shè)計符合施工要求，盾構(gòu)性能良好，操作簡便，平均日掘進(jìn)速度達(dá)到 8環(huán)，同時將隧道軸線 (平面、高程 )有效控制在 177。 上海地鐵 2號線區(qū)間隧道，沿線主要穿越的地層有：灰色砂質(zhì)粉土層，易發(fā)生流砂；灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，飽和、流塑，屬高壓縮性土；灰色淤泥質(zhì)粘土層 ，飽和、流塑～蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 軟塑、夾少量薄層粉砂，屬高壓縮性土；灰色粘土層，很濕、軟塑～可塑、受擾動后沉降大，屬高偏中壓縮性土；灰色粉質(zhì)土層，很濕、軟塑、受擾動后沉降大、局部夾薄層粉砂，屬中壓縮性土。除楊高路站～東方路站區(qū)間隧道外，兩相鄰管片的縱向、環(huán)向均采用 M30 螺栓連接，管片設(shè)計強(qiáng)度等級為 C50，抗?jié)B為 S8，接縫防水采用水膨脹性橡膠和氯丁橡膠復(fù)合而成的彈性密封墊。六十年代 NATM 被介紹到我國，七十年代末八十年代初得到迅 速發(fā)展。使用此方法進(jìn)行施工時，對于巖石地層，可采用分步或全斷面一次開挖，錨噴支護(hù)和錨噴支護(hù)復(fù)合襯砌，必要時可做二次襯砌；對于土質(zhì)地層，一般需對地層進(jìn)行加固后再開挖支護(hù)、襯砌，在有地下水的條件下必須降水后方可施工。14 m(高 )； 我國自 1987 年在北京地鐵首次采用新奧法施工復(fù)興門車站及折返線工程 ， 車站蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 跨度達(dá) 26 m。地鐵泵站 (旁通道 )大多處于該地層中。 由于泵站所處淤泥地層強(qiáng)度極低，且受地下水的影響，自穩(wěn)性很差，幾乎無自立能力為了充分利用土層自身的力學(xué)特性，最大限度地減少泵站施工對地表沉降及隧道變形的影響，將變形控制在允許的范圍內(nèi)，在泵站施工前，對其所處地層視具體情況分別進(jìn)行了三重管旋噴、凍結(jié)和注漿等加固。近代掘進(jìn)機(jī)的最大特點是廣泛使用電子、信息技術(shù)對全部作業(yè)進(jìn)行制導(dǎo)和監(jiān)控 ， 使掘進(jìn)過程始終處于最佳狀態(tài)。應(yīng)根據(jù)不同的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖體力學(xué)條件來研制、使用不同類型的掘進(jìn)機(jī)。其實， TBM 就是隧道掘進(jìn)機(jī)的英文 ” Tunnel Boring Machine” 的縮寫，但通常定義中的 TBM 是指全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)，是以巖石地層為掘進(jìn)對象，它與盾構(gòu)的主要區(qū)別就是不具備泥水壓、土壓等維護(hù)掌子面穩(wěn)定的功能。硬巖不需支護(hù)，軟巖支護(hù)時可噴射、澆灌混凝土或裝配預(yù)制塊。前兩者是環(huán)保技 術(shù)的基礎(chǔ)，后者是其具體體現(xiàn)和最終目的。因此，地鐵與普通城市地下工程相比，對降低或消除工程建設(shè)對環(huán)境的不利影響方面要求更高。 “ 技術(shù) ” 有廣義和狹義之分狹義上，泛指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能，如電工技術(shù)、焊接技術(shù)等；廣義地講，還包括相應(yīng)的生產(chǎn)工具和其它物質(zhì)設(shè)備，以及生產(chǎn)的工藝過程或作業(yè)程序、方法等匯川。 城市地下工程施工方法現(xiàn)狀 地鐵修建過程中，主要涉及三種類型的土建工程 ： ① 深基坑工程，主要用于車站，地下停車場和地下倉庫； ② 隧道工程，主要用于地鐵區(qū)間線路修建； ③ 高架橋梁結(jié)構(gòu)工程。通常需考慮的主要因素大體上可歸納為 ： ① 工程的重要性，主要是工程投資規(guī)模和運營后的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益； ② 工程的斷面尺寸、埋深等； ③ 工程所處的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件； ④ 施工條件，包括技術(shù)條件、裝備情況、安全狀況、施工中動力和原材料供應(yīng)情況等； ⑤ 有關(guān)地面沉降、環(huán)境污染等環(huán)境方面的要求和限制等。同時，隧道施工方法的選擇是蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 一項 “ 模糊 ” 的決策過程，它依賴于有關(guān)人員的學(xué)識、經(jīng)驗、毅力和創(chuàng)新精神。此外還有其它的一些方法如：頂管法、沉管法、沉箱法、 TBM 法、非開挖技術(shù)、蓋挖法和明挖法等。如 ： 管棚支護(hù)技術(shù)、抗浮錨桿、樁基托換技術(shù)、旋噴樁、超前錨桿、地下連 續(xù)墻、注漿技術(shù)及降水技術(shù)等。確切地說，凍結(jié)法不是一種開挖方法，而是面向含水地層的一種加固技術(shù)，常作為輔助技術(shù)，配合著其他開挖方法使用。 此外，還有許多其它的地層加固和預(yù)支護(hù)技術(shù)，如 ： 管棚支護(hù)技術(shù)、抗浮錨桿、樁基托換技術(shù)、旋噴樁、超前錨桿、地下連續(xù)墻、注漿技術(shù)及降水技術(shù)等。 地下工程防水的主要方法有 ： 結(jié)構(gòu)防水、注漿防水、排水、滲漏水防治等。因此，必 須從四個環(huán)節(jié)作到精益求精，即優(yōu)質(zhì)的材料、科學(xué)的設(shè)計、精心的施工和規(guī)范的管理。 信息技術(shù) 與地面建筑相比，地下構(gòu)筑物處于巖土介質(zhì)之中，其最大的特點就是地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，影響因素眾多，基礎(chǔ)信息匾乏，是涉及巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、基礎(chǔ)工程、原位測試和施工技術(shù)等多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)工程 。按有些學(xué)者的定義，所謂信息化施工，即在施工過程中，以質(zhì)量控制為目標(biāo)，通過對大量施工及監(jiān)測信息的采集、分解、分類以及處理，提取施工參數(shù)中影響施工質(zhì)量的控制變量及其對應(yīng)的信息因子，通過漸進(jìn)逼近的方法將控制變量進(jìn)行全過程調(diào)整和優(yōu)化，指導(dǎo)整個施工過程，同時依據(jù)前步施工監(jiān)測信息及施工參數(shù)的變化規(guī)律，推斷下一步施工工況及其對策，施工影響與控制貫穿于整個施工過程始終，它是一個動態(tài)跟蹤的過程。同其他輔助技術(shù)一樣，信息化施工技術(shù)可以 貫穿于前述任何類型的地下工程施工技術(shù)當(dāng)中，而在地表工程，如邊坡工程、地基工程等施工中也有廣泛應(yīng)用。 一般地，地下工程項目投資昂貴，任何設(shè)計或施工參數(shù)取值的不合理都可能造成嚴(yán)重的安全隱患或巨大的投資浪費。因此，地鐵 與普通城市地下工程相比，對降低或消除工程建設(shè)對環(huán)境的不利影響方面要求更高。在不同的地質(zhì)條件下，采用不同的施工技術(shù)，對不同結(jié)構(gòu)類型和尺寸的地下工程進(jìn)行施工時，上述四個方面的問題均有可能出現(xiàn)，其中， ① 、 ② 是因為改變了應(yīng)力場和位移場而引起，屬于物理或力學(xué)范疇的問題，而 ③ 、 ④ 則包括物理和化學(xué)方面的問題。 應(yīng)當(dāng)說明的是，上述的技術(shù)分類是相輔相成和辨證統(tǒng)一的，如環(huán)保技術(shù)中的分析和監(jiān)測技術(shù)等實質(zhì)上也可以看作是信息技術(shù)的范圍，控制技術(shù)中的一些方法也可看作是巖土加固技術(shù)和防排水技術(shù)的部分 。開發(fā)的方向應(yīng)當(dāng)是降低成本、提高質(zhì)量、施工速度快、使用壽命長等。 ③ 異形斷面盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的研究，如雙圓盾構(gòu)、自由斷面盾構(gòu)、局部擴(kuò)大盾構(gòu)、MMSF 盾構(gòu) (Multi－ Micro Shield Tunnel)等，推廣應(yīng)用 ECL 施工技術(shù)。充分利用先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)和方法，特別是三 “ S” 技術(shù)等，建立對地表及地下產(chǎn)生形變、位移的數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)有關(guān)自動評判分析系統(tǒng) ； 進(jìn)行有關(guān)地表荷載及地下空間開拓的仿真模擬試驗，以探索自然及人工開拓的復(fù)合因素作用下，地下工程施工－地質(zhì)－生態(tài)環(huán)境的相互作用機(jī)理與藕合效應(yīng)，為地下工程安全評價提供依據(jù)。努力實現(xiàn)城市地下工程施工新技術(shù) (新材料、新機(jī)械、新工藝 )與規(guī)劃勘察技術(shù)、設(shè)計計算技術(shù)、環(huán)境保護(hù)技術(shù)、安全防災(zāi)與管理技術(shù)等的配套化、系列化、規(guī)范化和國際化。繼 1984 年王夢恕院士在軍都山隧道黃土段試驗成功的基礎(chǔ)上，又于 1986 年在具有開拓性、風(fēng)險性、復(fù)雜性的北京復(fù)興門地鐵折返線工程中應(yīng)用，在拆遷少、不擾民、不破壞環(huán)境下獲得成功。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計、施工時，同時采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承能力；并采用不同的開挖方法及時支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。 同時，經(jīng)過許多工程的成功實施，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，由只適用于第四紀(jì)地層、無水、地面無建筑物等簡單條件，拓廣到非第四紀(jì)地層、超淺埋（埋深已縮小到 m）、大跨度、上軟 下硬、高水位等復(fù)雜地層及環(huán)境條件下的地下工程中去。 盾構(gòu)由鋼柱、鋼梁、盾殼、子盾構(gòu)、液壓推進(jìn)系統(tǒng)、輔助機(jī)構(gòu)六大部分組成。 盾構(gòu)母體中的子盾構(gòu)由液壓系統(tǒng)控制，單臺組錯開推進(jìn)，擔(dān)負(fù)減阻板的牽引及掘進(jìn)面的小斷面化。其不平整度將影響止推梁及相關(guān)柱的受力狀態(tài)，不均衡受力可能造成盾構(gòu)變形與偏向推進(jìn)，影響安全和破壞盾構(gòu)的導(dǎo)向功能。其檢查方法可采用儀器與拉線，對凸出部位采取鑿底后再補(bǔ)平，對較底部位則先鑿毛再水泥砂漿補(bǔ)平。預(yù)頂也是后座保護(hù)措施之一。當(dāng)?shù)鼗休d力達(dá) 180 kPa 以上時墩柱底板地基可不作硬化處理。將各條立柱的設(shè)計位置事前吊垂線標(biāo)記于下托梁及定位架上可極大程度提高墩柱安裝進(jìn)度與質(zhì)量。安裝時先測量標(biāo)記定位線于墩柱上托梁上，然后由起吊能力大的吊機(jī)分榀吊裝就位。 坡口雙面滿焊以保證焊縫牢固度。裝配完成后進(jìn)行編號與滑道注油。超寬造成的土損失在剛架橋頂推到位后進(jìn)行壓漿補(bǔ)空，也可在頂進(jìn)時壓注水泥漿，以避免路基出現(xiàn)沉降。 ? 子盾構(gòu)頂力設(shè)置 子盾構(gòu)是橋式盾構(gòu)母體中對上部掘進(jìn)面進(jìn)行有效支護(hù)的重要部分，在不同土層中采用不同的推進(jìn)方式來保持掘進(jìn)面的穩(wěn)定。嚴(yán)禁相鄰子盾構(gòu)同步推進(jìn)，造成減阻板上部覆蓋土應(yīng)力集中被剪切破壞，使線路產(chǎn)生水平位移。 ? 掘進(jìn)： 剛架橋工程采用橋式盾構(gòu)法施工，掘進(jìn)時，每組子盾構(gòu)由 1名工人配合修整掘進(jìn)面、出土以及盾構(gòu)母體推進(jìn)時對子盾構(gòu)套入箱體狀態(tài)的監(jiān)視。采用何種形式，由工程技術(shù)人員決 定，液壓操縱班按令執(zhí)行。挖掘標(biāo)準(zhǔn)為墩柱的外廓尺寸寬與前進(jìn)方向 30～ 40 cm 長。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 頂進(jìn)到一定程度時為防止傳力柱橫向分力引發(fā) 起拱甚至飛揚傷人，在傳力柱上方設(shè)置軌束梁反壓或增設(shè)分配梁。線路外側(cè)縱向軌束位如過低，則應(yīng)壘高道床邊坡加以墊平。簡易加固屬線路雙重保險工作，軌束下為無限支點，間隔距大，保護(hù)范圍相應(yīng)也大。 縱向軌束長度 L， 以超出框架每側(cè)不少于 5 m即可。 軌束安裝完畢，在橫向軌束與基本軌間對插木質(zhì)密實的木楔，以利于頂進(jìn)期間快速微調(diào)線路水平。線路養(yǎng)護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，按現(xiàn)行工務(wù)線路大維修規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 線路工在每次頂進(jìn)停止后，第一時間對正在穿越線路進(jìn)行水平、軌距測量，對線路變化不管大、小，有變即修，決不拖延。 墩柱滑板前后高差：每工作循環(huán)，所有墩柱全測并換算成絕對 高程。 關(guān)系，并換算成絕對高程。另外在地基承載力低于 150 kPa 地段還需采取與傳統(tǒng)工藝相同方法；在剛架橋底板下作換填或加密土壤、壓樁等措施來完成。使用期間盡可能小的變形方能保證使用效果。之后這個方法在西歐、北歐、美國和日本等許多地下工程中獲得極為迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一。 采用新奧法修建地下隧道時，對地面干擾小，工程投資也相對較小，已經(jīng)積累了比較成熟的施工經(jīng)驗，工程質(zhì)量也可以得到較好的保證。如智利的圣地亞哥新地鐵線采用新奧法施工地鐵車站 ， 車站位于城市道路下 7～ 9 m， 開挖面積 230 m2， 相當(dāng)于 17 m(寬 )179。 目。針對我國城市地下工程的特點和地質(zhì)條件 ， 新奧 法經(jīng)過多年的完善與發(fā)展 ， 又開發(fā)了 “ 淺埋暗挖法 ” 這一新方法 ， 與明挖法、盾構(gòu)法相比較 ， 由于它可以避免明挖法對地表的干擾性 ， 而又較盾構(gòu)法具有對地層較強(qiáng)的適應(yīng)性和高度靈活性 ， 因此目前廣泛應(yīng)用于城市地鐵區(qū)間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程 ， 如根據(jù)新奧法的基本原理 ， 采用 “ 群洞 ”方案修建的廣州地鐵二號線越秀公園站及南京地鐵一期工程南京火車站站 ， 斷面復(fù)雜多變的折返線工程、聯(lián)絡(luò)線工程也多采用新奧法。新奧法廣泛應(yīng)用于山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠房、礦山巷道等地下工程。至今，可以說在所有重點難點的地下工 程中都離不開 。 在松軟含水地層，相對均質(zhì)的地質(zhì) 條件；盾構(gòu)法施工隧道應(yīng)有足夠的埋深，覆土深度宜不小于 6 m，隧道覆土太淺，盾構(gòu)法施工難度較大；在水下修建隧道時，覆土太淺盾構(gòu)施工安全風(fēng)險較大；地面上必須有修建用于盾構(gòu)進(jìn)出洞和出土進(jìn)料的工作井位置；隧道之間或隧道與其他建 (構(gòu) )筑物之間所夾土 (巖 )體加固處理的最小厚度為水平方向 m，豎直方向 m；從經(jīng)濟(jì)角度講，連續(xù)的盾構(gòu)施工長度不宜小于 300 m。盾構(gòu)長度應(yīng)不小于剛架橋斷面總高，寬度大于剛架橋斷面總寬，主梁間分跨一般為 3～ 4 m。 頂進(jìn)糾偏：盾構(gòu)糾偏是掘進(jìn)人員（包括挖機(jī)司機(jī)）按指揮人員發(fā)出的掘進(jìn)指令，對子盾構(gòu)、墩柱底板下及 兩側(cè)土體進(jìn)行超挖或欠挖土，不停改變各部位土應(yīng)力來完成。 框架橋軸線（各節(jié)與初始位置的相對變化）：測量并標(biāo)示本次偏移值和累計偏移設(shè)計值。 施工監(jiān)測及糾偏 框架橋推進(jìn)施工的全過程中，盾構(gòu)及框架橋運動中線、水平的測量非常重要，工程技術(shù)人員將每一頂進(jìn)循環(huán)的測量數(shù)據(jù)繪制成框架橋推進(jìn)軌跡圖進(jìn)行分析研究，用于科學(xué)指導(dǎo)框架橋的掘進(jìn)與糾偏。駐站聯(lián)絡(luò)員與工地使用移動電話聯(lián)絡(luò)，列車到達(dá)前 10 分鐘停止頂進(jìn)。對線路進(jìn) 行日常養(yǎng)護(hù)，安全防護(hù)，辦理相關(guān)手續(xù)。橫軌束安裝均按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置安全防護(hù)員，如無條件采用封鎖穿軌，則利用列車間隔時間作業(yè)，采用隔 5 穿 1 的調(diào)作法作業(yè)。所有軌束卡箍均靠近接頭安裝，并認(rèn)真鎖緊。每相鄰縱向軌束間隔距應(yīng)大于 3 m。 線路安全保證措施： 線路沉降是由土損失、土干縮、及土運動所造成，本工程的關(guān)鍵所在就是路基的利用與保護(hù)，它需要從框架結(jié)構(gòu)預(yù)制、盾構(gòu)制做、掘進(jìn)、糾偏、減