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，不破壞環境，支撐隧道結構墻，靈活多變的優點。隨著時代的飛速發展，中國的交通運輸業不斷朝著高標準，高技術發展的方向努力。特別是與傳統施工技術相比，大跨度地下開挖技術在施工方法，參數設置和支護結構方面有更嚴格的要求，因此對地下鐵路的建設是必要的。對鐵結構安全質量控制的探討具有重要的現實意義。

關鍵詞：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條件、地面交通、地下管線及建（構）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、無管線改移等優勢，在國內外地鐵車站建設中得到了越來越廣泛的應用。由于車站結構斷面形式復雜、斷面尺寸較大、地表沉降要求嚴格，因而在實際的暗挖工法選取以及施工過程中出現了非常多的問題。

PBA工法（也稱洞樁法）是近年來在地鐵車站施工中新出現的暗挖工法，該工法綜合了暗挖、明挖和蓋挖法的優勢，以結構受力明確，工序轉換少，控制地表沉降好等優點，得到了廣泛認可和推廣。

1.1 PBA洞樁法的原理

它是地面框架結構的傳統施工方法的有機結合（即，基坑支護樁首先在地面上進行，然后從頂部到底部進行挖掘，需要支撐以防止基坑變形，框架結構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構條。在構造部件時，保留側樁用于預先挖掘的地下隧道。中柱，底梁，頂梁和頂拱一起形成樁，梁，拱支撐框架系統，在施工過程中承受外荷載，然后在頂拱和側樁的保護下，土體為逐層挖掘，最終由外層形成內部結構。永久軸承系統由側樁和頂拱初始支撐和內兩個襯砌組成。

1.2 PBA工法的工藝特點

（1）由于采用暗挖法施工，對地面和周邊環境影響較小，適用于收環境條件限制無法進行明挖施工的地下結構工程。

（2）本工藝所引起的地面沉降變形相對較小，對保護暗挖結構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，廢棄工程量相對較少，結構受力條件也好，因此本工藝也相對經濟。

（4）不受結構跨度和層數限制，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。因為邊樁本身可起到隔離樁的作用，從而達到保護建構物安全的目的。

2 地鐵暗挖施工的不安全因素

2.1 自然因素

地鐵開挖施工中導致安全事故的主要自然因素有四個：（1）地質條件差。不良地質的地下開挖不僅困難，而且風險很大。在施工過程中容易引起坍塌，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，直接影響地鐵的地下開挖施工。具體來說，地下水首先會軟化周圍的巖石，軟化的圍巖會使地層膨脹，從而在隧道上產生更大的膨脹壓力；軟化的圍巖也使周圍的巖石不穩定。承壓水直接影響圍巖的穩定性。（3）氣候。氣候是地鐵施工安全事故的重要誘因，已有大量事實證明。連續大雨，大雨和其他惡劣天氣將導致土壤松動，造成山體滑坡。（4）地形變形和圍巖不穩定。在地鐵開挖施工中，容易引起地層擾動，引起地層巖石顆粒的變化，甚至引起地層的變化和破壞。（5）發生不均勻沉降。在地鐵的地下開挖過程中，地層巖石的應力變化很大，容易導致不均勻沉降，嚴重的地面塌陷或隆起。

2.2 人為及施工因素

2.2.1 地質勘探工作不到位

為保證地鐵暗挖施工的安全，在施工之前必須對施工工程所在及周邊的工程和水文地質進行準確無誤的勘探。隨著我國近年來基本建設的快速發展，導致地質勘探工作工作數量大大增加，以致為了完成任務，有些勘探會減縮勘探工期或者刪簡勘探內容。由此得出的勘探結果必然達不到細和準的標準，最終還會影響地鐵暗挖施工的安全。

2.2.2 缺乏長期規劃和科學合理的設計

在進行基本建設時，國家一而再再而三地強調“科學發展、合理規劃和建設”，可是各個城市在實際的建設工作中卻沒有很好地做到這一點，普遍出現換領導，規劃也隨之更換的現象。

2.2.3 工程轉包

在我國基本建設項目的建設中，大型項目的建設過程通常是這樣進行的：公開招標公告是由需求方向公眾發布的，招標通常是大規模的建筑企業或承包商。但這些企業在中標后已完成項目，而其他企業則已轉包給其他企業。在實踐中，工程分包是非常有害的。在分包過程中，有些單位將承包工程分包給其他單位，造成“分包，逐層剝離”現象，最終項目建設的實際成本大大降低，導致嚴重的偷工減料。

3 暗挖施工技術的安全控制要點

3.1 防止土石方坍塌

在地鐵車站的施工過程中，施工單位務必要將地質超前預報做好，定期總結、定期匯報；同時，要制定出周全、詳細的施工方案、地質勘察報告及地質剖面詳圖，務必要確保不會出現土石方坍塌的事故。此外，為了對圍巖體的變化趨勢進行及時預測，要做好掌子面量測工作。

3.2 避免出現模板倒塌事故

模板材料及其支撐材料必須符合施工強度和剛度，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，支撐模板的基礎應具有較大的支撐面積和堅固的基礎。同時，應在支撐系統工程和安裝模板中安裝臨時固定裝置，以避免翻倒模板。值得注意的是，為了確保施工過程的質量和數量，有必要在下一個施工過程之前檢查先前過程的接受程度。

3.3 地層沉降的控制

地層沉降的控制可分為以下四個步驟：（1）采用PBA法挖掘的小導隧道太多，容易發生地層沉降問題。因此，應在施工期間合理安排小型引水隧洞的開挖順序，對控制地層沉降起著重要作用。（2）在進行兩個襯里時，應拆除臨時支撐。同事們，在以前的混凝土施工環節中達到70%以上的設計實力，可以進行后續作業。（3）在地鐵站的兩種襯砌選擇方法中建造兩個拱頂襯砌。由于沒有封閉的兩個襯砌結構，很容易出現結構不穩定。因此，需要在中跨拱的第二襯砌中設置中間鋼拉桿，在側跨拱的第二襯砌中設置臨時垂直支撐，以保證結構的穩定性。（4）車站施工的主要承載結構為初期支撐。

4 結語

隨著國內經濟的發展，全國城市基礎設施投資將繼續快速增長。地鐵作為一種新的交通方式，在中國大中城市建設中受到越來越多的關注，并得到了廣泛的應用。

參考文獻：

[1]魏中云，王世軍，葉海濱.地鐵隧道大截面暗挖施工工藝及風險控制[J].《建筑技術》，2014，45（9）：774～776.

[2]林寶玉.復雜條件地鐵車站淺埋暗挖施工關鍵技術[J].國防交通工程與技術，2012（S1）.

（作者單位：中鐵七局集團西安鐵路工程有限公司）