淺析城市地鐵暗挖施工中的安全控制

韓俊杰

摘要：地鐵的施工方法具有不影響交通，不拆遷，綜合成本低，不破壞環(huán)境，支撐隧道結(jié)構(gòu)墻，靈活多變的優(yōu)點(diǎn)。隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，中國(guó)的交通運(yùn)輸業(yè)不斷朝著高標(biāo)準(zhǔn)，高技術(shù)發(fā)展的方向努力。特別是與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，大跨度地下開挖技術(shù)在施工方法，參數(shù)設(shè)置和支護(hù)結(jié)構(gòu)方面有更嚴(yán)格的要求，因此對(duì)地下鐵路的建設(shè)是必要的。對(duì)鐵結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量控制的探討具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：城市地鐵；暗挖；控制

1 車站PBA工法

地鐵車站的施工受到地質(zhì)條件、地面交通、地下管線及建（構(gòu)）筑物、工期等多方面條件的影響。暗挖車站由于具有不影響交通、無(wú)管線改移等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外地鐵車站建設(shè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于車站結(jié)構(gòu)斷面形式復(fù)雜、斷面尺寸較大、地表沉降要求嚴(yán)格，因而在實(shí)際的暗挖工法選取以及施工過(guò)程中出現(xiàn)了非常多的問題。

PBA工法（也稱洞樁法）是近年來(lái)在地鐵車站施工中新出現(xiàn)的暗挖工法，該工法綜合了暗挖、明挖和蓋挖法的優(yōu)勢(shì)，以結(jié)構(gòu)受力明確，工序轉(zhuǎn)換少，控制地表沉降好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛認(rèn)可和推廣。

1.1 PBA洞樁法的原理

它是地面框架結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)施工方法的有機(jī)結(jié)合（即，基坑支護(hù)樁首先在地面上進(jìn)行，然后從頂部到底部進(jìn)行挖掘，需要支撐以防止基坑變形，框架結(jié)構(gòu)在開挖后從底部到頂部施工）和隱蔽開挖方法，地基基坑施工沒有擋土結(jié)構(gòu)條。在構(gòu)造部件時(shí)，保留側(cè)樁用于預(yù)先挖掘的地下隧道。中柱，底梁，頂梁和頂拱一起形成樁，梁，拱支撐框架系統(tǒng)，在施工過(guò)程中承受外荷載，然后在頂拱和側(cè)樁的保護(hù)下，土體為逐層挖掘，最終由外層形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)。永久軸承系統(tǒng)由側(cè)樁和頂拱初始支撐和內(nèi)兩個(gè)襯砌組成。

1.2 PBA工法的工藝特點(diǎn)

（1）由于采用暗挖法施工，對(duì)地面和周邊環(huán)境影響較小，適用于收環(huán)境條件限制無(wú)法進(jìn)行明挖施工的地下結(jié)構(gòu)工程。

（2）本工藝所引起的地面沉降變形相對(duì)較小，對(duì)保護(hù)暗挖結(jié)構(gòu)附近的地下管線和周邊建筑物的安全有利。

（3）與其他大跨度暗挖工藝（如中洞法、CRD法等）相比，廢棄工程量相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)受力條件也好，因此本工藝也相對(duì)經(jīng)濟(jì)。

（4）不受結(jié)構(gòu)跨度和層數(shù)限制，適用范圍較廣，特別適合距橋梁樁基和高層建筑物很近的地下工程的施工。因?yàn)檫厴侗旧砜善鸬礁綦x樁的作用，從而達(dá)到保護(hù)建構(gòu)物安全的目的。

2 地鐵暗挖施工的不安全因素

2.1 自然因素

地鐵開挖施工中導(dǎo)致安全事故的主要自然因素有四個(gè)：（1）地質(zhì)條件差。不良地質(zhì)的地下開挖不僅困難，而且風(fēng)險(xiǎn)很大。在施工過(guò)程中容易引起坍塌，屋頂塌陷，涌水和引水事故。（2）地下水。地下水影響隧道圍巖，使圍巖松動(dòng)，直接影響地鐵的地下開挖施工。具體來(lái)說(shuō)，地下水首先會(huì)軟化周圍的巖石，軟化的圍巖會(huì)使地層膨脹，從而在隧道上產(chǎn)生更大的膨脹壓力；軟化的圍巖也使周圍的巖石不穩(wěn)定。承壓水直接影響圍巖的穩(wěn)定性。（3）氣候。氣候是地鐵施工安全事故的重要誘因，已有大量事實(shí)證明。連續(xù)大雨，大雨和其他惡劣天氣將導(dǎo)致土壤松動(dòng)，造成山體滑坡。（4）地形變形和圍巖不穩(wěn)定。在地鐵開挖施工中，容易引起地層擾動(dòng)，引起地層巖石顆粒的變化，甚至引起地層的變化和破壞。（5）發(fā)生不均勻沉降。在地鐵的地下開挖過(guò)程中，地層巖石的應(yīng)力變化很大，容易導(dǎo)致不均勻沉降，嚴(yán)重的地面塌陷或隆起。

2.2 人為及施工因素

2.2.1 地質(zhì)勘探工作不到位

為保證地鐵暗挖施工的安全，在施工之前必須對(duì)施工工程所在及周邊的工程和水文地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的勘探。隨著我國(guó)近年來(lái)基本建設(shè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致地質(zhì)勘探工作工作數(shù)量大大增加，以致為了完成任務(wù)，有些勘探會(huì)減縮勘探工期或者刪簡(jiǎn)勘探內(nèi)容。由此得出的勘探結(jié)果必然達(dá)不到細(xì)和準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，最終還會(huì)影響地鐵暗挖施工的安全。

2.2.2 缺乏長(zhǎng)期規(guī)劃和科學(xué)合理的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行基本建設(shè)時(shí)，國(guó)家一而再再而三地強(qiáng)調(diào)“科學(xué)發(fā)展、合理規(guī)劃和建設(shè)”，可是各個(gè)城市在實(shí)際的建設(shè)工作中卻沒有很好地做到這一點(diǎn)，普遍出現(xiàn)換領(lǐng)導(dǎo)，規(guī)劃也隨之更換的現(xiàn)象。

2.2.3 工程轉(zhuǎn)包

在我國(guó)基本建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)中，大型項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程通常是這樣進(jìn)行的：公開招標(biāo)公告是由需求方向公眾發(fā)布的，招標(biāo)通常是大規(guī)模的建筑企業(yè)或承包商。但這些企業(yè)在中標(biāo)后已完成項(xiàng)目，而其他企業(yè)則已轉(zhuǎn)包給其他企業(yè)。在實(shí)踐中，工程分包是非常有害的。在分包過(guò)程中，有些單位將承包工程分包給其他單位，造成“分包，逐層剝離”現(xiàn)象，最終項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際成本大大降低，導(dǎo)致嚴(yán)重的偷工減料。

3 暗挖施工技術(shù)的安全控制要點(diǎn)

3.1 防止土石方坍塌

在地鐵車站的施工過(guò)程中，施工單位務(wù)必要將地質(zhì)超前預(yù)報(bào)做好，定期總結(jié)、定期匯報(bào)；同時(shí)，要制定出周全、詳細(xì)的施工方案、地質(zhì)勘察報(bào)告及地質(zhì)剖面詳圖，務(wù)必要確保不會(huì)出現(xiàn)土石方坍塌的事故。此外，為了對(duì)圍巖體的變化趨勢(shì)進(jìn)行及時(shí)預(yù)測(cè)，要做好掌子面量測(cè)工作。

3.2 避免出現(xiàn)模板倒塌事故

模板材料及其支撐材料必須符合施工強(qiáng)度和剛度，并保證其位置，形狀和尺寸的正確性。為了避免模板在裝載后下沉或變形，支撐模板的基礎(chǔ)應(yīng)具有較大的支撐面積和堅(jiān)固的基礎(chǔ)。同時(shí)，應(yīng)在支撐系統(tǒng)工程和安裝模板中安裝臨時(shí)固定裝置，以避免翻倒模板。值得注意的是，為了確保施工過(guò)程的質(zhì)量和數(shù)量，有必要在下一個(gè)施工過(guò)程之前檢查先前過(guò)程的接受程度。

3.3 地層沉降的控制

地層沉降的控制可分為以下四個(gè)步驟：（1）采用PBA法挖掘的小導(dǎo)隧道太多，容易發(fā)生地層沉降問題。因此，應(yīng)在施工期間合理安排小型引水隧洞的開挖順序，對(duì)控制地層沉降起著重要作用。（2）在進(jìn)行兩個(gè)襯里時(shí)，應(yīng)拆除臨時(shí)支撐。同事們，在以前的混凝土施工環(huán)節(jié)中達(dá)到70%以上的設(shè)計(jì)實(shí)力，可以進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。（3）在地鐵站的兩種襯砌選擇方法中建造兩個(gè)拱頂襯砌。由于沒有封閉的兩個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)，很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。因此，需要在中跨拱的第二襯砌中設(shè)置中間鋼拉桿，在側(cè)跨拱的第二襯砌中設(shè)置臨時(shí)垂直支撐，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（4）車站施工的主要承載結(jié)構(gòu)為初期支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施投資將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。地鐵作為一種新的交通方式，在中國(guó)大中城市建設(shè)中受到越來(lái)越多的關(guān)注，并得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]林寶玉.復(fù)雜條件地鐵車站淺埋暗挖施工關(guān)鍵技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2012（S1）.

（作者單位：中鐵七局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司）