第27講地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)與施工方法

　　一、不同方法施工的地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)

　　(一)明挖法施工隧道

　　在場地開闊、建筑物稀少、交通及環(huán)境允許的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先采用施工速度快、造價(jià)較低的明挖法施工。明挖法施工的地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)通常采用矩形斷面，一般為整體澆筑或裝配式結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是其內(nèi)輪廓與地下鐵道建筑限界接近，內(nèi)部凈空可以得到充分利用，結(jié)構(gòu)受力合理，頂板上便于敷設(shè)城市地下管網(wǎng)和設(shè)施。

　　(二)噴錨暗挖(礦山)法施工隧道

　　在城市區(qū)域、交通要道及地上地下構(gòu)筑物復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行隧道施工，噴錨暗挖法常是一種較好的選擇。

　　采用噴錨暗挖法隧道襯砌又稱為支護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是加固圍巖并與圍巖一起組成一個(gè)有足夠安全度的隧道結(jié)構(gòu)體系，共同承受可能出現(xiàn)的各種荷載，保持隧道斷面的使用凈空，防止地表下沉，提供空氣流通的光滑表面，堵截或引排地下水。

　　噴錨暗挖(礦山)法施工隧道的襯砌主要為復(fù)合式襯砌。這種襯砌結(jié)構(gòu)是由初期支護(hù)、防水隔離層和二次襯砌所組成。復(fù)合式襯砌外層為初期支護(hù)，其作用是加固圍巖，控制圍巖變形，防止圍巖松動(dòng)失穩(wěn)，是襯砌結(jié)構(gòu)中的主要承載單元。一般應(yīng)在開挖后立即施作，并應(yīng)與圍巖密貼。所以，最適宜采用噴錨支護(hù)

　　(三)盾構(gòu)法施工隧道

　　在松軟含水地層、地面構(gòu)筑物不允許拆遷，施工條件困難地段，采用盾構(gòu)法施工隧道能顯示其優(yōu)越性：

　　盾構(gòu)法修建的區(qū)間隧道襯砌有預(yù)制裝配式襯砌、預(yù)制裝配式襯砌和模筑鋼筋混凝土整體式襯砌相結(jié)合的雙層襯砌以及擠壓混凝土整體式襯砌三大類(見圖2K313012-1)。

　　二、施工方法比較與選擇

　　(一)噴錨晤挖(礦山)法

　　1. 噴錨暗挖法施工

　　2.新奧法施工

　　新奧法施工隧道適用于穩(wěn)定地層，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、施工機(jī)具條件，盡量采用對圍巖擾動(dòng)少的支護(hù)方法。巖石地層當(dāng)采用鉆爆法開挖時(shí)，應(yīng)采用光面爆破、預(yù)裂爆破技術(shù)，盡量減少欠挖、超挖。

　　3.淺埋暗挖法施工

　　(1)地層預(yù)加固和預(yù)支護(hù)

　　常用的預(yù)加固和預(yù)支護(hù)方法有：小導(dǎo)管超前預(yù)注漿、開挖面深孔注漿及管棚超前支護(hù)。

　　(2)隧道土方開挖與支護(hù)

　　其總原則是：預(yù)支護(hù)、預(yù)加固一段，開挖一段;開挖一段，支護(hù)一段;支護(hù)一段，封閉成環(huán)一段。

　　(3)初期支護(hù)形式

　　在諸多支護(hù)形式中，鋼拱錨噴混凝土支護(hù)是滿足上述要求的最佳支護(hù)形式。

　　(4)二次襯砌

　　通過監(jiān)控量測，掌握隧道動(dòng)態(tài)，提供信息，指導(dǎo)二次襯砌施作時(shí)機(jī)。這是淺埋暗挖法中二次襯砌施工與一般隧道襯砌施工的主要區(qū)別。

　　(二)盾構(gòu)法施工

　　1.盾構(gòu)法施工基本原理

　　(1)在盾構(gòu)法隧道的始發(fā)端和接收端各建一個(gè)工作(豎)井;

　　(2)盾構(gòu)在始發(fā)端工作井內(nèi)安裝就位;

　　(3)依靠盾構(gòu)千斤頂推力(作用在已拼裝好的襯砌環(huán)和工作井后壁上)將盾構(gòu)從始發(fā)工作井的墻壁開孔處推出;

　　(4)盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土和安裝襯砌管片;

　　(5)及時(shí)地向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和固定襯砌環(huán)位置;

　　(6)盾構(gòu)進(jìn)入接受工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進(jìn)。

　　2. 盾構(gòu)法施工設(shè)備

　　盾構(gòu)是用來開挖土砂類圍巖的隧道機(jī)械，由切口環(huán)、支撐環(huán)及盾尾三部分組成，也稱盾構(gòu)機(jī)械。不同的地質(zhì)條件應(yīng)采用不同形式的盾構(gòu)設(shè)備，盾構(gòu)設(shè)備的正確選型是決定盾構(gòu)法隧道施工成敗的關(guān)鍵。

　　國內(nèi)用于地鐵工程的盾構(gòu)主要是土壓式和泥水式兩種，這兩種設(shè)備施工時(shí)的控制方法不同。土壓式盾構(gòu)，以土壓和塑流性改良控制為主，輔以排土量、盾構(gòu)參數(shù)控制。泥水式盾構(gòu)，以泥水壓和泥漿性能控制為主，輔以排土量控制。

　　3. 盾構(gòu)法的適用條件

　　(1)在松軟含水地層，相對均質(zhì)的地質(zhì)條件。

　　(2)盾構(gòu)法施工隧道應(yīng)有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m。

　　(5)從經(jīng)濟(jì)角度講，連續(xù)的盾構(gòu)施工長度不宜小于300m。

　　4. 盾構(gòu)法施工隧道具有以下優(yōu)點(diǎn)

　　(1)除豎井施工外，施工作業(yè)均在地下進(jìn)行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪聲和振動(dòng)影響;

　　(3)隧道的施工費(fèi)用不受覆土量多少影響，適宜于建造覆土較深的隧道;

　　5. 盾構(gòu)法施工存在的問題

　　(1)當(dāng)隧道曲線半徑過小時(shí)，施工較為困難;

　　(2)在陸地建造隧道時(shí)，如隧道覆土太淺，則盾構(gòu)法施工困難很大，而在水下時(shí)，如覆土太淺，則盾構(gòu)法施工不夠安全;