簡(jiǎn)介：XX地鐵線XX段，包括車站部分，已竣工了，這個(gè)工程是借助盾構(gòu)技術(shù)在嚴(yán)格的道路限制情況下完成的，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)達(dá)582米。整個(gè)區(qū)段采用平行單線隧道，每條隧道的外徑為8.1米,最小轉(zhuǎn)彎半徑為150米,在中間層結(jié)構(gòu)下駕駛并到達(dá)其凈誤差為200毫米。對(duì)于車站主體，其站臺(tái)是通過(guò)在盾構(gòu)平行行進(jìn)過(guò)程中借助預(yù)應(yīng)力錨梁技術(shù)在兩條平行隧道之間擴(kuò)大而成的。對(duì)于站臺(tái)樓梯，傳統(tǒng)方法是在車站兩端打入深豎直樁并在那里提供樓梯。但這種方法在盾構(gòu)頂進(jìn)前需要大規(guī)模的土方挖填工作，從而導(dǎo)致很長(zhǎng)的工期。在XX車站工程中，通過(guò)運(yùn)用挖填技術(shù)，中部結(jié)構(gòu)的埋深很淺，而聯(lián)系站臺(tái)的樓梯則通過(guò)深溝技術(shù)從中部結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)。這種技術(shù)加快了工期，在盾構(gòu)技術(shù)的支持下鐵軌能不斷地向前鋪，而樓梯能在后面單獨(dú)施工。
1．介紹
在XX地鐵建設(shè)已經(jīng)有了大約XX年的歷史，而在以前被普遍采用的則是挖填技術(shù)。在最近的20年內(nèi)盾構(gòu)技術(shù)被逐步采用并變得越來(lái)越流行。這是因?yàn)榇蟪鞘姓兊萌找鎿頂D，而目前有個(gè)趨勢(shì)，即和現(xiàn)存的地鐵﹑地下設(shè)施和其它市政設(shè)施相比，今后的地鐵隧道的埋深將越來(lái)越大。由于隨著開(kāi)挖深度的增加工程費(fèi)用的增長(zhǎng)是顯著的，因而和傳統(tǒng)的明挖法相比，盾構(gòu)法的優(yōu)勢(shì)更加明顯。此外，由于盾構(gòu)法對(duì)地面交通的影響較小，產(chǎn)生的噪聲和沉降也更少，因而人們經(jīng)常采用盾構(gòu)法。
XX地鐵是一個(gè)非常有用的地下系統(tǒng)，它覆蓋的長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)89.1公里并且是XX交通系統(tǒng)的核心。在運(yùn)營(yíng)線上，自從1964年盾構(gòu)技術(shù)得到運(yùn)用以來(lái)，采用盾構(gòu)技術(shù)開(kāi)挖的有12.8公里，包括21段。在XX和XX之間的XX線上的XX段開(kāi)工于XX年XX月，長(zhǎng)度為582米，包括一個(gè)車站。
隧道的建設(shè)是為了緩解當(dāng)?shù)仄毡榈膰?yán)重的道路交通情況。
2．方法的選擇
在地鐵系統(tǒng)的建設(shè)中，會(huì)碰到許多不得不克服的難題。比如說(shuō)，在XX公路的寬度只有23.6米，而街上則是車水馬龍，交通非常繁忙。除此之外，大街的兩旁還有很多拱廊。在公路的兩旁也有很多的百貨商店，銀行和中小店鋪，以及非常多的車輛和行人。
傳統(tǒng)的明挖法會(huì)碰到下列問(wèn)題：
①由于沒(méi)有合適的可供選擇的道路供車流和人流通過(guò)以繞過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)，因而工程的施工會(huì)對(duì)道路交通產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
②工程只能在交通流量較小的時(shí)候進(jìn)行施工，這也就意味著只能在夜間進(jìn)行施工。但是在這個(gè)時(shí)段內(nèi)因施工而產(chǎn)生的噪音和沉降卻極大地影響了周邊居民的生活，而取得當(dāng)?shù)鼐用竦暮献魇欠浅＠щy的。
③由于工程中的車站的寬度為16.5米，大于路的寬度，因而進(jìn)行打樁工作時(shí)會(huì)覆蓋人行道，一部分拱廊的暫時(shí)移動(dòng)也是問(wèn)題，另外，還必須做出保證那就是工程的建設(shè)不會(huì)嚴(yán)重地影響周圍商店的生意。
④在道路的兩旁沒(méi)有開(kāi)放空間作為工作基地來(lái)運(yùn)走土方和各種所需材料的運(yùn)進(jìn)和運(yùn)出。
⑤由于線路形狀的要求，在隧道開(kāi)始的地方地鐵必須在私人房屋下穿行大約60米，若采用明挖法這里就必須進(jìn)行臨時(shí)性的開(kāi)挖工作。
正如上述原因，采用明挖法進(jìn)行地鐵建設(shè)會(huì)碰到許多問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用就被考慮了，但是為了采用這種技術(shù)，下列問(wèn)題就必須被充分考慮到：
①土壤是否適合盾構(gòu)技術(shù)？
②盾構(gòu)工作基地是否能保證安全？
③工程造價(jià)和工作工序是否合理？
在①中所討論的土壤情況是選擇合適方法技術(shù)的最基本的一個(gè)因素。由于當(dāng)土壤情況不適合時(shí)盾構(gòu)法將會(huì)變得異常困難，因而在選用這種技術(shù)前必須進(jìn)行徹底的工程地質(zhì)調(diào)查。
本地區(qū)的土層屬于沖積﹑沉積土，土壤屬于XX土，從南到北貫穿XX平原的中心。土層厚度大約17~18米，包含著兩種土：沙性土和粘性土。這兩種土在土層中相互交替，且兩者都是穩(wěn)定和相對(duì)密實(shí)的。
正如圖1中的縱向視圖所示，如果結(jié)構(gòu)是上覆荷載為12米的單線盾構(gòu)隧道，基本的粘性土層就會(huì)完全暴露在上部2/3工作面部分，同理，第二層沙性土暴露在下部的1/3工作面。
在這種情況下，盾構(gòu)的上部圓弧就被大約3米厚的沙性土覆蓋，相當(dāng)于加了覆蓋荷載，導(dǎo)致了高壓縮現(xiàn)象的產(chǎn)生。而下部的沙性土層則是比較適合作為盾構(gòu)隧道或擴(kuò)大部分的承載層。
至于②中所說(shuō)的盾構(gòu)工作基地，即將同時(shí)建設(shè)的XX高速公路中的XX線的建設(shè)工地和地鐵東部的盾構(gòu)出口能被利用。
對(duì)于③中所說(shuō)的工程造價(jià)，和傳統(tǒng)的明挖法相比，盾構(gòu)法的費(fèi)用是相對(duì)比較高的，但是，工期能縮短大約7個(gè)月。這段時(shí)間的縮短是非常有價(jià)值的，因?yàn)樵谡麄�(gè)XX和XX之間工程建設(shè)中，這一段是整個(gè)工程的瓶頸。
3.隧道盾構(gòu)類型的選擇
隧道的實(shí)際施工長(zhǎng)度為582米，包括193米長(zhǎng)的車站。在選擇盾構(gòu)時(shí)，即采用一條雙線隧道還是采用兩條平行的單線隧道以及它們各部分的尺寸。
⑴雙線盾構(gòu)隧道
這個(gè)方案就是用一部尺寸大約為10米的雙線盾構(gòu)機(jī)來(lái)完成整個(gè)區(qū)段的施工。在施工時(shí)通過(guò)在兩端各安裝5米左右的圍護(hù)，在地下開(kāi)挖、支撐形成兩條平行隧道。
在這種情況下，當(dāng)在兩邊同時(shí)駕駛盾構(gòu)機(jī)時(shí)，由于雙線盾構(gòu)機(jī)連接處的松弛和連接站臺(tái)的樓梯以及由于中部層過(guò)于靠近路兩邊的建筑，因而施工時(shí)將非常困難。
⑵單線平行隧道
對(duì)于曲線部分及車站，兩條直徑各為8米的單線隧道將被平行地安置，而站臺(tái)則被放置在兩條隧道之間的擴(kuò)大部分。在這種情況下，對(duì)于一部彎曲半徑為120米的盾構(gòu)機(jī)，隧道的曲線部分的轉(zhuǎn)彎半徑可放松到150米以利用隧道內(nèi)部擴(kuò)大部分的空間。對(duì)于通常的鐵軌部分，方案A是通過(guò)對(duì)車站部分的圍護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；而方案B則是通過(guò)把鐵軌尺寸減少到6.8米來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方案B會(huì)遇到如下問(wèn)題：
①在穿過(guò)車站后改變隧道的尺寸必然會(huì)導(dǎo)致新設(shè)備的制造以及原有計(jì)劃的替代，而這在費(fèi)用及工序上都是不合理的。
②在到達(dá)現(xiàn)有的構(gòu)筑物時(shí)，對(duì)于通常的方形機(jī)車直徑為6.8米的隧道——即使兩條隧道并在一起——也不得不拓寬以使列車能通過(guò)。
因此，方案A，即用直徑為8.1米的盾構(gòu)機(jī)來(lái)開(kāi)挖整個(gè)區(qū)段，包括車站部分是可行的。
4.站臺(tái)類型的選擇
在XX，到目前為止，已經(jīng)建造了幾十座地鐵車站，而它們都是被建造在兩條平行隧道之間。
站臺(tái)可大致分為二種類型：一種是在兩條平行單線隧道之間挖填和圍護(hù)后所形成的島式站臺(tái)，另一種則是不需開(kāi)挖的側(cè)式站臺(tái)。一般而言，前一種形式適用于大型車站，后一種形式則適用于小型車站，而中型車站則一般采用上述兩種形式的結(jié)合體。
在XX車站，考慮到未來(lái)車站的客流量，采用了一種比較復(fù)雜的形式。這就是說(shuō)，在總長(zhǎng)為160米的站臺(tái)中，在兩端靠近樓梯的地方各放置了一個(gè)長(zhǎng)為48米的島式站臺(tái)，而在中部則設(shè)置了一個(gè)64米長(zhǎng)的側(cè)式站臺(tái)，上面各有一條通道連接著上一層和下一層站臺(tái)。其中，島式站臺(tái)的寬度為9.7米，側(cè)式站臺(tái)的寬度為2.8米。
隧道的尺寸則可根據(jù)島式站臺(tái)的尺寸來(lái)確定。為了減少隧道的尺寸，就有必要減少頂板梁的高度。這樣的話，頂板梁就得采用鋼框強(qiáng)化的鋼筋混凝土，并且鋼管柱的間距——即梁的跨度，被縮短到4米，以減少梁的高度。
5.站臺(tái)樓梯類型的選擇
在XX，通常所采用的建造車站樓梯的方法是在將要設(shè)置樓梯的車站兩端打入豎直樁。若采用這種方法，就必須打入大口徑的深樁，同時(shí)還要進(jìn)行大范圍的土方開(kāi)挖工作。此外，當(dāng)在兩條平行單線隧道之間打樁和進(jìn)行樓梯的施工時(shí)，兩條隧道之間的空隙要足夠大，而這只有在道路比較寬的情況下才有可能。
另一方面，考慮到當(dāng)?shù)鬲M窄的道路情況，在兩條平行單線隧道之間打豎直樁是不可能的，并且，在兩條平行隧道之間也沒(méi)有空間來(lái)打入豎直樁。因此，我們采用了這種技術(shù)，即中部結(jié)構(gòu)淺埋，而站臺(tái)則通過(guò)通道與其聯(lián)系。采用這種技術(shù)的話，中部層不需打樁就能建造，土方開(kāi)挖工作也能大大減輕，更重要的是我們能在我們所希望的位置建造樓梯。聯(lián)系站臺(tái)和中部層的通道則被設(shè)置在站臺(tái)的兩端，各有一條3.7米寬的樓梯和一部電梯。
當(dāng)采用明挖法施工中部層時(shí)，為了不影響路兩邊人行道上的拱廊，其寬度只有12米。而其長(zhǎng)度的確定則考慮到下列因素：它應(yīng)能容納最小規(guī)模的車站設(shè)施，包括附屬的檢票門等，因而中部層的北部長(zhǎng)為50.8米，南部為76.3米。
6.管片的設(shè)計(jì)
⑴所使用的管片類型
我們所使用的管片是柔性的管片，對(duì)于它們的耐久性，對(duì)于很急的彎曲部分，應(yīng)能承受高速的撞擊，為了使接頭節(jié)點(diǎn)能承受連續(xù)體系所可能產(chǎn)生的極限荷載，靜止部分就得擴(kuò)大，還有就是出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，用鋼筋混凝土來(lái)代替通常所用鑄鐵部件。
從各方面考慮，如工程造價(jià)，施工過(guò)程，建筑安全性等，我們都希望管片的外部尺寸能最小化，還有就是當(dāng)隧道和車站要用于鐵路。根據(jù)車站部分所確定的管片的外部尺寸為8100毫米，其厚度為320毫米。
為了能使車站所用的管片類型最少，管片的通用性就非常重要，因而，就把45。和35。作為標(biāo)準(zhǔn)的劃分角度。對(duì)于第三種管片，一種專門的可增加對(duì)頂板梁的應(yīng)力轉(zhuǎn)化的管片被采用。對(duì)于類型2和3的管片擴(kuò)大部分，有一個(gè)400毫米的方形窗口，來(lái)插入水平的H型鋼（300mm*350mm*15mm）。（圖2）至于車站部分隧道的最小彎曲半徑是普通的（800米），一種微型板片（65mm~25mm，一般40mm）被用來(lái)進(jìn)行彎曲和糾正偏差。
標(biāo)準(zhǔn)的管片寬度為900毫米，但在急轉(zhuǎn)彎處其寬度被減為700毫米，而每隔一環(huán)就放置660~740長(zhǎng)的小管片（80mm）。
⑵未來(lái)可能荷載的測(cè)試
對(duì)于地鐵區(qū)段建設(shè)所處的道路，往往同時(shí)還有地下商場(chǎng)和地下廣場(chǎng)的建設(shè)規(guī)劃。在進(jìn)行此類建設(shè)的時(shí)候，隧道的上部覆土將被挖除。此外，如果建筑物是沿著路兩旁建設(shè)的話，隧道兩邊的土層也將被挖除。雖然此時(shí)的荷載被視為短期荷載，但考慮到建筑的重要性，應(yīng)力的增長(zhǎng)值不應(yīng)超過(guò)30%。
7.盾構(gòu)的頂進(jìn)
地質(zhì)調(diào)查的結(jié)果表明，工作面的自我支撐能力是令人滿意的，因而，一部開(kāi)放型的盾構(gòu)機(jī)被應(yīng)用在開(kāi)挖工作中。下面是施工中所遇到的問(wèn)題及其解決方法：
⑴在急轉(zhuǎn)彎處的頂進(jìn)
由于XX地區(qū)惡劣的施工條件，為了能使土方開(kāi)挖的工作量減為最小，隧道第一根樁的打入點(diǎn)被選則在十字路口轉(zhuǎn)彎處的私人房屋下。隧道區(qū)段在開(kāi)始點(diǎn)后70米處將會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)彎半徑為150米的急轉(zhuǎn)彎。為了改善盾構(gòu)在急轉(zhuǎn)彎時(shí)的性能，盾構(gòu)的長(zhǎng)度被縮短了，并且，在切削面的邊緣還加裝了一個(gè)長(zhǎng)柄作為轉(zhuǎn)彎工具。根據(jù)頂進(jìn)技術(shù)，突破口將在曲線內(nèi)側(cè)，而早期在行進(jìn)過(guò)程中的誤差糾正將通過(guò)對(duì)每一環(huán)的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于加裝的長(zhǎng)柄的轉(zhuǎn)彎效果比預(yù)想的要好，因而，在急轉(zhuǎn)彎處的頂進(jìn)相對(duì)來(lái)講比較平穩(wěn)。
⑵在車站中部層下的頂進(jìn)
為了縮短工期，車站中部層已在盾構(gòu)頂進(jìn)之前用明挖法施工完成了，而隧道將在中部層下2.8米處穿過(guò)。當(dāng)隧道穿過(guò)時(shí)，中部層結(jié)構(gòu)周圍的土層的重充填并沒(méi)有對(duì)聯(lián)系樓梯起到減荷作用。
為了防止盾構(gòu)內(nèi)的壓縮空氣從中部層的兩側(cè)泄漏出去，我們就在兩側(cè)進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)和稀混凝土混合液的注漿。
⑶通道聯(lián)系點(diǎn)處的頂進(jìn)
由于隧道到達(dá)點(diǎn)處的現(xiàn)有建筑是通常的方形隧道，我們就有必要保證對(duì)交通設(shè)施的測(cè)量以及列車的安全通過(guò)。從而使隧道在離到達(dá)點(diǎn)大約70米處開(kāi)始逐漸向目的地頂進(jìn)的過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差不超過(guò)200毫米。
為了防止隧道各環(huán)在粘性土壓力的作用下產(chǎn)生沉降，在隧道內(nèi)部采用了鋼支撐，施工過(guò)程被嚴(yán)格的測(cè)量和鋼支撐所控制。
作為一種地面沉降的防范措施，在隧道頂進(jìn)和空間充填之前，在兩條平行單線隧道之間進(jìn)行注漿強(qiáng)化。
8.在車站站臺(tái)處的擴(kuò)大
考慮到安全性，經(jīng)濟(jì)性，土層地質(zhì)情況和站臺(tái)的類型，在車站站臺(tái)處進(jìn)行擴(kuò)大時(shí)，我們從各種方法中，如palissage法，土錨桿法，支撐法，泵法等，選擇了土錨桿法。
具體的施工工序如圖3所示，而下面則是遇到的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施。
⑴土錨桿的打入
平行隧道的插入點(diǎn)的間隔為5.50米；此外，窗口的尺寸為400*400毫米，而梁的尺寸為300*305毫米，這樣，就只有很小的空隙，因而，在施工中需要有很高的精確性。因此，下面的方法就被采用了，即若鉆孔的洞在窗口允許的范圍之內(nèi)，第一根梁就被從一個(gè)窗口插入到另一個(gè)窗口，而點(diǎn)陣則在上部進(jìn)行修正。為了提高鉆孔的準(zhǔn)確性，專為梁所設(shè)計(jì)的金屬網(wǎng)格被放置在上方。
⑵隧道各環(huán)的沉降和位移的防止
為了防止在開(kāi)挖時(shí)隧道的沉降，鋼支撐被安裝在隧道內(nèi)，而同時(shí)區(qū)段的移除也在進(jìn)行。
此外，為了防止在開(kāi)挖時(shí)大位移的發(fā)生，設(shè)施被應(yīng)用了。施工時(shí)，就一步步沿著縱，橫兩個(gè)方向進(jìn)行。
⑶頂板梁的施工
在SCR結(jié)構(gòu)中進(jìn)行頂板梁的施工時(shí)，由于其是用I形梁和混凝土進(jìn)行連接，因而，鑄鐵柱和上面的板的施工就變得復(fù)雜了。此外，為了放置混凝土，它必須被密實(shí)地澆注，和上面的部件聯(lián)系起來(lái)。因此，我們必須在對(duì)各方面進(jìn)行徹底的檢查之后再進(jìn)行施工。
為了縮短整個(gè)工程的工期，當(dāng)隧道穿越車站時(shí)，我們就應(yīng)該進(jìn)行擴(kuò)大部分的施工。
于是，當(dāng)我們?cè)趦蓷l平行隧道之間進(jìn)行擴(kuò)大工作時(shí)，對(duì)于手推車的調(diào)整以及支撐基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)用就變得必要了。此外，在盾構(gòu)工作時(shí)，里面的樁被壓縮了，因而，為了保證一個(gè)滿意的施工環(huán)境，我們就要把施工過(guò)程中產(chǎn)生的煙和熱量排除出去。（見(jiàn)圖1和2）
9.車站樓梯的溝渠工作
對(duì)于車站建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種后果，如果工序是從下而上，也就是說(shuō)，①隧道的建設(shè)從豎直樁開(kāi)始，②盾構(gòu)頂進(jìn)，③站臺(tái)處的擴(kuò)大，④樓梯的施工，⑤中部層的建設(shè)，那么，工期將很長(zhǎng)。為了縮短工期，采用了下面的技術(shù)，既在盾構(gòu)頂進(jìn)之前中部層的施工和豎直樁一起完工，①豎直樁和中部層及盾構(gòu)的施工，②盾構(gòu)頂進(jìn)，③站臺(tái)處的擴(kuò)大，④中部層的建設(shè)。
在把隧道內(nèi)的空氣排除之后，就開(kāi)始進(jìn)行樓梯的施工。樓梯施工的順序如圖 4所示。首先，溝渠基礎(chǔ)在中部層底板被安裝，然后就開(kāi)始開(kāi)挖。開(kāi)挖結(jié)束后，側(cè)墻混凝土就開(kāi)始施工。最后，在側(cè)墻和坑壁之間的臨時(shí)板被挖除，樓梯和電梯則開(kāi)始安裝。
在施工時(shí)，我們應(yīng)該分別在縱，橫兩個(gè)方向依次施工，以承受中部層的荷載。當(dāng)然，這樣的話工作空間將變得非常狹小，在很多地方有些工作只能手工完成。因此，為了保證一個(gè)好的工作環(huán)境，通風(fēng)工作就變得更加重要了。
