地鐵施工方法

北京是我國第乙個修建地下鐵道的城市，也是修建地鐵最多的城市。自北京第一條地鐵建設以來，我國已陸續在天津、上海修建了地鐵，目前還有許多城市正在建設和待建地鐵，這表明我國地鐵建設處於大發展的階段。

我國建設地鐵的城市不多，起步較晚，但修建地鐵的施工方法卻令世界矚目。已先後開發了淺埋暗挖法、新奧法、盾構法、蓋挖法、地下連續牆法等，使我國的地鐵建設水平有了很大發展，有些技術已達到國際先進水平。

目前，國內外地鐵施工方法主要有如下幾種：

一、地鐵區間施工方法

(一)明挖施工法

通常在地面條件允許的情況下，地鐵區間隧道宜採用明挖法，但對社會環境影響很大，僅適合在無人、無交通、管線較少之地應用，該方法現較少採用。

明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設計標高後，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結構，最後回填基坑或恢復地面的施工方法。

明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環境允許的地方通常採用明挖法施工。淺埋地鐵車站和區間隧道經常採用明挖法，明挖法施工屬於深基坑工程技術。由於地鐵工程一般位於建築物密集的城區，因此深基坑工程的主要技術難點在於對基坑周圍原狀土的保護，防止地表沉降，減少對既有建築物的影響。

明挖法的優點是施工技術簡單、快速、經濟，常被用為首選方案。但其缺點也是明顯的，如阻斷交通時間較長，雜訊與震動等對環境的影響。

(二)蓋挖施工法

埋深較淺、場地狹窄及地面交通不允許長期佔道施工情況下採用蓋挖法施工。依據主體結構施工順序分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。該法是在既有道路上先完成周邊圍護擋土結構及設定在擋土結構上代替原地表路面的縱橫梁和路面板,在此遮蓋下由上而下分層開挖基坑至設計標高,再依序由下而上施工結構物,最後覆土恢復為蓋挖順作法;反之先行構築頂板並恢復交通、再由上而下施工結構物為蓋挖逆作法。

(三)暗挖施工法

暗挖法是在特定條件下，不挖開地面，全部在地下進行開挖和修築襯砌結構的隧道施工辦法。暗挖法主要包括:鑽爆法、盾構法、掘進機法、淺埋暗挖法、頂管法、新奧法等。

其中尤以淺埋暗挖法和盾構法應用較為廣泛，目前北京地區的隧道施工當中亦以該兩種方法居多。

1．鑽爆法

我國地域廣大、地質型別多樣，重慶、青島等城市處於堅硬岩石地層中，廣州地鐵也有部分區段處於堅硬岩石地層中，這種地質條件下修建地鐵通常採用鑽爆法開挖、噴錨支護（與通常的山嶺隧道相當）。

鑽爆法施工的全過程可以概括為：鑽爆、裝運出碴，噴錨支護，灌注襯砌，再輔以通風、排水、供電等措施。在通過不良地質地段時，常採用注漿、鋼架、管棚等一系列初期支護手段。

根據隧道工程地質水文條件和斷面尺寸，鑽爆法隧道開挖可採用各種不同的開挖方法，例如：上導坑先拱後牆法、下導坑先牆後拱法、正台階法、反台階法、全斷面開挖法、半斷面開挖法、側壁導坑法、cd法、crd法等。對於爆破，有光面爆破、預裂爆破等技術。

對於隧道初期支護，有錨桿、噴混凝土、掛網、鋼拱架、管棚等支護方法。及時的測量和資訊反饋常用來監測施工安全並驗證岩石支護措施是否合理。防水基本採用截、堵、排等幾種方法，其中在噴射混凝土內表面張掛聚乙烯或聚氯乙烯板，然後再灌注二次混凝土襯砌被認為是一種效果良好的防滲漏措施。

2．盾構法

我國應用盾構法修建隧道始於20世紀50～60年代的上海。最初是用於修建城市地下排水隧道，採用的是比較老式的盾構機（如網格式、壓氣式、插板式等），80年代末、90年代初開始採用土壓式、泥水式等現代盾構修築地鐵區間隧道。盾構法具有安全、可靠、快速、環保等優點，目前，該方法已經在我國的地鐵建設中得到了迅速的發展。

據不完全統計，我國各城市地鐵採用的盾構機已有60多台，其中上海30臺，廣州20臺，北京、南京、天津、深圳各4臺，大多是土壓平衡盾構機型。

盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(shield )是乙個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設定有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂;鋼筒的尾部可以拼裝預製或現澆隧道襯砌環。

盾構每推進一環距離，就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環襯砌，並向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環承擔。盾構施工前應先修建一豎井，在豎井內安裝盾構，盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。

盾構法施工工藝見下圖所示。

按盾構斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可採用通用構件，易於更換，因而應用較為廣泛;按開挖方式不同可將盾構分為:

手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種;按盾構前部構造不同可將盾構分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為:人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式，區域性氣壓盾構，全氣壓盾構等。

隨著盾構法研究的深入、工程應用的增多，盾構法施工技術以及盾構機修造配套技術也得到了發展提高：上海地鐵隧道基本全部採用盾構法修建，除區間單圓盾構外，目前正在使用雙圓盾構一次施工兩條平行的區間隧道，此外還試驗採用了方形斷面盾構修建地下通道；採用直徑11.2m的泥水盾構建成了大連路越江道路隧道，這也是目前我國最大直徑的盾構機。

廣州地鐵採用具有土壓平衡、氣壓平衡和半土壓平衡模式的新型複合式盾構機成功應用於既有軟土、又有堅硬岩石以及斷裂破碎帶的複雜地層的地鐵區間隧道修築，大大拓展了盾構法的應用範圍。深圳、南京、北京、天津等城市雖然地質、水文條件各不相同，但採用盾構法修建區間隧道均取得了成功。

除了上述幾點外，我國盾構技術的進步還表現在以下4個方面：①掌握了盾構機的選型和配套技術，與外國合作設計生產盾構機，配套施工裝置包括管片模具完全能夠自行設計製造；②掌握了盾構隧道的設計和結構計算技術以及防水技術；③掌握了盾構掘進控制技術，如盾構掘進引數選擇控制、碴土和壓力管理、地表沉降控制、盾構機姿態和隧道軸線控制、管片防裂、同步注漿等，實現了資訊化施工，可以確保盾構施工的安全、優質、高效和環保；④掌握了不同地質條件和複雜環境條件下的施工及相關的施工技術。

我國盾構掘進速度最高已達到月進400m以上，平均進度一般為月進160～200m，最高平均進度可達月進240m。地表沉降可控制在＋10～－30mm以內，可以在距既有建、構築物不足1m的距離安全掘進隧道，既有建、構築物的變形量可控制在2～5mm以下；隧道軸線誤差可控制在30～50mm以內。

盾構法的主要優點:除豎井施工外，施工作業均在地下進行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的雜訊和振動影響;盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序迴圈進行，施t易於管理，施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時不影響航運;施工不受風雨等氣候條件的影響;在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術經濟優越性。

工程例項:北京地鐵五號線即採用了盾構法施工地鐵五號線是一條貫穿北京市中心的南北向地下交通大動脈。南起豐台區宋家莊，向北經蒲黃榆、祟文門、東單、東

四、雍和宮止於昌平區太平莊北站，全長27.7 km。由於該路段地上大型建築物密集，交通流量大，地下管網複雜，為減少對城市經濟和市民生活的影響，經專家論證，決定在雍和宮至北新橋約700 m長的試驗段率先採用盾構施工方法。

該盾構為大直徑土壓平衡盾構機。

3．掘進機法

在埋深較淺、但場地狹窄和地面交通環境不允許爆破震動擾動,又不適合盾構法的鬆軟破碎岩層情況下採用。該法主要採用臂式掘進機開挖,受地質條件影響大。

4．淺埋暗挖法

淺埋暗挖法又稱礦山法，起源於2023年北京地鐵復興門折返線工程，是中國人自己創造的適合中國國情的一種隧道修建方法。該法是在借鑑新奧法的某些理論基礎上，針對中國的具體工程條件開發出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在於，它是適合於城市地區鬆散土介質圍岩條件下，隧道埋深小於或等於隧道直徑，以很小的地表沉降修築隧道的技術方法。

它的突出優勢在於不影響城市交通，無汙染、無雜訊，而且適合於各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆注的施工技術。其原理是：利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力，採取適當的支護措施，使圍岩或土層表面形成密貼型薄壁支護結構的不開槽施工方法，主要適用於粘性土層、砂層、砂卵層等地質。

由於淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程式，現被施工單位普遍採納。

淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針：管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。其主要的技術特點為：

動態設計、動態施工的資訊化施工方法，建立了一整套變位、應力監測系統；強調小導管超前支護在穩定工作面中的作用；研究、創新了劈裂注漿方法加固地層；發展了複合式襯砌技術，並開創性地設計應用了鋼筋網構拱架支護。

由於該工法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內豐富的勞動力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區間隧道，而且在大跨度車站的修築中有相當的應用。此外，該方法也廣泛應用於地下車庫、過街行人路和城市道路隧道等工程的修築。

5．頂管法

是直接在鬆軟土層或富水鬆軟地層中敷設中小型管道的一種施工方法。適用於富水鬆軟地層等特殊地層和地表環境中中小型管道工程的施工。主要由頂進裝置、工具管、中繼環、工程管、吸泥裝置等組成。

6、新奧法

新奧法是充分利用圍岩的自承能力和開挖面的空間約束作用，採用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，對圍岩進行加固，約束圍岩的鬆弛和變形，並通過對圍岩和支護的量測、監控，指導地下工程的設計施工。

新奧法（natm）是新奧地利隧道施工方法的簡稱,在我國常把新奧法稱為「錨噴構築法」。用該方法修建地下隧道時，對地面干擾小，工程投資也相對較小，已經積累了比較成熟的施工經驗，工程質量也可以得到較好的保證。使用此方法進行施工時，對於岩石地層，可採用分步或全斷面一次開挖，錨噴支護和錨噴支護復合襯砌，必要時可做二次襯砌；對於土質地層，一般需對地層進行加固後再開挖支護、襯砌，在有地下水的條件下必須降水後方可施工。

新奧法廣泛應用於山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠房、礦山巷道等地下工程。

當前,世界範圍內應用新奧法設計與施工城市地鐵工程取得了相當大的發展。如智利的聖地牙哥新地鐵線採用新奧法施工地鐵車站,車站位於城市道路下7～9m,開挖面積230m2,相當於17m(寬)×14m(高);我國自2023年在北京地鐵首次採用新奧法施工復興門車站及折返線工程,車站跨度達26m。針對我國城市地下工程的特點和地質條件,新奧法經過多年的完善與發展,又開發了「淺埋暗挖法」這一新方法,與明挖法、盾構法相比較,由於它可以避免明挖法對地表的干擾性,而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性,因此目前廣泛應用於城市地鐵區間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程,如根據新奧法的基本原理,採用「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,斷面複雜多變的折返線工程、聯絡線工程也多採用新奧法。

在我國利用新奧法原理修建地鐵已成為一種主要施工方法，尤其在施工場地受限制、地層條件複雜多變、地下工程結構形式複雜等情況下用新奧法施工尤為重要。

地鐵施工方法

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地鐵的施工方法

地鐵區間隧道施工方法介紹

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