潘 吉 洪
(中铁四局集团机电设备安装有限公司，江西 南昌 330200)
城市地铁施工方法应用现状与分析
潘 吉 洪
(中铁四局集团机电设备安装有限公司，江西 南昌 330200)
分析了地铁施工方法应用现况，包括明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法等，指出了地铁施工方法的选择原则，统计并分析了我国地铁不同的施工方法的优劣势，并探讨了未来相关发展趋势。
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0 引言
随着城市现代化建设的飞速发展，城市空间拥挤、交通阻塞问题日益严重，城市地铁的修建则是解决这一问题的良好途径。近年来，全国中等以上城市大多都在兴建地下铁道。地铁工程基本位于城市中心区域，其施工方法受到当地地面水文地质、环境保护要求、既有建筑物与道路交通，乃至施工机具和建设资金等诸多因素影响，需要通过合理比选施工方法、因地制宜建设。通过多年的经验积累，已形成了以明挖法、盾构法为主的多种方法，笔者以广州、深圳、西安、南昌等地地铁建设为研究对象，对地铁施工的不同方法实施效果情况进行分析。
1 地铁施工方法应用现况
自1965年北京地铁一期工程开工以来，地铁建设已在全国多个城市掀起高潮，发展态势迅猛。地铁建设最初多由国外承包商施工，造价高昂，以明挖法和暗挖法为主，5年左右建成一条地铁线，随着盾构机的国产化，地铁施工技术水平不断的提高，盾构法造价的不断下降，工期进一步缩短，地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的盖挖法、明挖法、暗挖法、盾构法等多种方法(见图1)。
1)明挖法。当地面交通和环境允许时采用该法，尤其是有宽阔的场地，修建空间较大时更是优先考虑。它利用预先施作的围护结构,从地面开始往下挖到要求深度，其成果的关键是采用稳固的围护结构体系，如地下连续墙、排桩或组合结构、SMW方法桩、沉井结构、注浆法等，这也是各国地下铁道施工的首选方法。
2)盖挖法。当地铁处于繁忙交通地段或有景观要求时采用，与明挖法相似，也需要利用围护结构和支撑体系。不同的是它还利用结构顶板或临时结构设施维持地面既有功能，然后在顶板下进行施工。它又分盖挖逆作法和盖挖顺作法。其中逆作法主要是用于有高层建筑且埋深较大时，而盖挖顺作法则多用于浅埋地段。
3)暗挖法。暗挖法是新奥法、浅埋暗挖法、暗挖与盖挖相结合等施工方法的统称。
a.新奥法即通常所说的矿山法。当地面交通和环境不允许明挖时采用，利用监控量测成果及时更改初支参数及二衬措施保持稳定。大断面开挖时还可采用侧壁导坑、台阶和CRD法等；b.浅埋暗挖法。首先对软弱地层进行加固后进行暗挖施工，是按“新奥法”原理进行设计与施工的。其中对软弱地层的加固方法通常用冻结法、注浆、深层搅拌和管棚等。大断面开挖时可采用CD法、CRD法、侧壁导坑法等；c.暗挖与盖挖结合法。将地铁车站视为由桩、梁和拱组成的地下结构，将暗挖与盖挖相结合进行施工；d.暗挖新技术。目前主要有预制块法、预切槽法和气压法等，主要用于大跨度隧道；e.盾构综合法。先采用盾构法将地铁贯通，再根据设计在车站位置将盾构隧道扩挖形成车站，以及采用大直径盾构机或连体盾构机直接修建车站；f.盾构法。盾构法是目前地铁区间隧道施工采用的主要方法。以盾构为施工机具的一种暗挖式隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。由于该法施工速度快、洞体质量较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。
2 施工方案选择考虑因素
地铁工程施工投资大、时间长、要求高，而施工方法有很多种，不同的施工方法会影响地铁建设的造价、进度和安全，需要深入分析相应的设计方案、具体的水文地质、工程周边环境，然后因地制宜，综合比选、科学合理、经济可行是选择施工方法的基本原则。选择施工方法时要充分尊重专家的建议和意见，根据科学的方法正确决策，不可主观臆断。考虑的因素通常有如下几方面：
1)社会影响。地铁施工过程中，必将对社会环境造成影响。例如会影响周边安全，影响交通和商业以及资源的利用，同时还会影响周围的居民的生活质量，以及对环境造成污染等。选择方案时需要综合考虑这一系列的问题。
2)建设环境。工程建设环境是地铁施工的决定性制约因素，例如：周边建筑物情况、交通情况、地下管线情况、重要的文物建筑情况、拆迁难易情况以及施工场地情况等。
3)工程造价。城市地铁工程施工方法不同，工程造价亦不相同。根据国内部分已完或在建的情况统计，明挖法造价较高，矿山法及盾构法隧道相对较低。明挖法的造价受线路埋深影响较大，通常只在线路埋深较浅以及其他暗挖法隧道难以实施的情况加以考虑。
4)施工工期。盾构法是地铁施工进度较快的方法之一，每月可完成180 m左右，因而，地铁施工大多选择盾构法，但在实际施工过程中，盾构法不能全面平行施工，如果因盾构施工难度太大或工期紧迫，则通常会选择矿山法或明挖法进行区间施工。
3 我国地铁方法统计分析
3.1 不同方法比较
地铁施工中，不同施工方法有不同的适用范围，目前国内地铁线路施工大多采用明挖法、矿山法、盾构法。
明挖法工艺简单、安全可靠、容易控制、可采用平行或交叉作业、可根据工期情况安排施工、综合造价较低。但需要有良好的周边环境条件，如场地宽敞、地下管线不受影响或可迁移、道路交通能够疏解，目前在地铁车站施工中应用较多;矿山法施工可借鉴山岭隧道的施工经验进行，但过大地面沉降是城市地铁施工所不允许的，故而造价较高、风险较大，较少采用；盾构法利用机械掘进、工艺先进、安全快速、易于控制，因而，在有条件的地段通常首选盾构法。各种施工方法比较见表1。
3.2 不同方法应用情况
1) 地铁车站情况。车站施工时，明挖法是首选，约占85%以上，但该法深基坑围护技术和地面变形监控技术要求较高；盖挖法应用亦较为普遍，约占15%，该法主要是针对地面交通要求不能中断而采用，因此，需要有合理的交通，灵活的施工机械。目前，由于采用人力施工比例较大，速度慢、风险高，相应施工机械化水平和施工方法有待进一步提升。
2)区间隧道情况。地铁区间隧道施工中，笔者根据广州、西安、北京、深圳、东垸、南昌等城市9条地铁线所采用的方法分析可知，施工方法首选盾构法，占隧道比例80%以上，矿山法约占10%，明挖法占5%～10%，随着围护结构施工水平的提高，明挖法有加大比重的发展趋势。例如深圳地铁3号线西延段均为地下线，明挖法隧道线路长度占总长2.5%，盾构法隧道占总长89.0%，矿山法隧道占总长8.5%。
从工程成本和进度考虑，施工方法也在发生变体。例如广州地铁1号线施工时，盾构法主要由国外承包商承担，造价最高，明挖法次之，矿山法造价较低；而2号线施工时，因国内盾构水平的提高，明挖法所占成本已高于矿山法和盾构法；3号线建设时，单从概算价来看，盾构法略高，但因其长大区间较多，标段划分偏长，中标价与其他方法无太大差别，如果综合考虑其他因素，盾构法仍然优势明显。
表1 地铁隧道施工方法比较表
从实际施工进度指标比较，明挖法1号线为27 m/月～31 m/月，2号线为60 m/月左右，暗挖法1号线和2号线均为31 m/月左右。盾构法1号线为2.8 m/d～13 m/d，平均为114 m/月～153 m/月。 三种方法采用情况如表2所示。
表2 广州地铁1号，2号，3号线三种方法应用情况 %
4 结语
地铁施工中明挖法适用各种不同的地质条件，但造价高、有场地限制，对环境影响大；矿山法占用场地少，有利于硬岩段道施工，但作业环境差，结构防水难保证；盾构法质量好，对周边环境影响少，造价低，但始发场地大、断面单一。随着我国地铁建设的不断发展，新的施工方法也将被逐步应用到施工中，但暗挖技术将是今后发展的主要方向，当然施工中应重视施工方案和施工方法的优化，并应选择合理的辅助工法，采取有效措施控制地层沉降和结构变形。
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Application status and analysis of city subway construction method
Pan Jihong
(ElectromechanicalDeviceInstallationCo.,LtdofCTCEGroup,Nanchang330200,China)
This paper analyzed the application status of subway construction method, including the open excavation method, cover cut method, subsurface excavation method, shield method etc., pointed out the selection principle of subway construction methods, counted and analyzed the advantages and disadvantages of different construction methods of subway in China, and discussed the future development trend.
subway, construction, method, analysis
1009-6825(2015)18-0168-03
2015-04-20
潘吉洪(1971- )，男，高级工程师
U231.3
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