探究市政工程中地鐵建設(shè)概況與修建技術(shù)

摘 要：隨著城市交通運輸體系不斷發(fā)展，城市居民的出行選擇越來越多。為了緩解城市路面交通運輸壓力，近年來，各大城市紛紛加大對地鐵項目的投資力度，新建地鐵線路數(shù)量持續(xù)增長，從而推動了地鐵工程建設(shè)的快速發(fā)展。地鐵工程具有工程量大、工藝要求高、風(fēng)險隱患多等特點，這就需要結(jié)合地鐵工程建設(shè)區(qū)域?qū)嶋H情況，采用先進的修建技術(shù)，以保障地鐵工程最終的建設(shè)效益。基于此，本文分析了市政工程中地鐵建設(shè)概況，并深入探究了地鐵工程的修建技術(shù)。

關(guān)鍵詞：市政工程；地鐵；修建；盾構(gòu)；車站文章編號：2095-4085（2025）02-0117-03

0 引言

近年來，各大城市居民人口數(shù)量逐年提升，導(dǎo)致城市面臨著空間不足、交通擁堵等問題。特別是在出行方面，人口增多造成交通擁堵現(xiàn)象十分嚴(yán)重，增加了安全風(fēng)險發(fā)生頻率，不利于城市長期穩(wěn)定發(fā)展。在此背景下，地鐵工程修建成為了社會關(guān)注的焦點話題。地鐵具有運輸效率高、載客量大、不受地面交通管制影響、節(jié)能性好等優(yōu)勢。因此，各大城市為了降低城市交通壓力，紛紛修建地鐵工程，完善了城市交通運輸體系。地鐵工程的修建質(zhì)量直接關(guān)乎其運營效率與安全性，故而強化地鐵工程修建技術(shù)的研究具有至關(guān)重要的意義。

1 市政工程中地鐵建設(shè)概況

1.1 主流施工技術(shù)

地鐵工程的主體施工包括車站、隧道、設(shè)備設(shè)施3大方面，不同施工主體包含多種施工技術(shù)。

（1）地鐵車站。地鐵車站施工可分為明挖法、逆作法、鑿巖機法、礦山法等，無論采用哪種施工工藝都要結(jié)合地鐵車站施工場地的地質(zhì)水文條件以及周邊情況等開展作業(yè)，以保證施工的經(jīng)濟性和安全性。

（2）地鐵隧道。地鐵隧道施工技術(shù)包括盾構(gòu)法、明挖法、礦山法等，同樣要根據(jù)施工場地實際情況對施工工藝作出合理的選擇。

（3）設(shè)備設(shè)施。地鐵工程中包含空調(diào)、照明、通信、消防、安檢等多項功能，其中涉及到諸多電氣設(shè)備及其輔助裝置，為了保障地鐵工程施工整體質(zhì)量，必須要做好設(shè)備設(shè)施施工作業(yè)，從而滿足地鐵項目的運營標(biāo)準(zhǔn)［1］。

1.2 工程概況

某地鐵2號線全長40.1km，全部為地下線路，設(shè)一段一基地，分別為位里莊車輛段、梁王車輛基地。全線共設(shè)車站33座，其中換乘站16座，分別與1號線、3號線、4號線、6號線、7號線、8號線、9號線及遠期線等14條線路換乘；全線平均站間距為1.24km，最大站間距2.24km，最小站間距0.58km。車輛采用6輛編組A型車，設(shè)計最高速度為80km/h，采用DC1500V架空接觸網(wǎng)授電（見圖1）。

本地鐵工程施工特點如下。

（1）工程實施難度大，穿越老城區(qū)，征拆、管遷壓力大。

（2）施工環(huán)境復(fù)雜，7次下穿不同類型的鐵路工程。

（3）換乘功能強，綜合樞紐多，銜接3大鐵路樞紐，換乘站占比48%。

（4）地質(zhì)條件復(fù)雜，穿越四大不同工程水文地質(zhì)分區(qū)。

（5）預(yù)留預(yù)埋工程多，8座車站及4處區(qū)間已預(yù)留預(yù)埋。

（6）泉水核心區(qū)下游作業(yè)，線路于泉水下游通過。

2 地鐵車站工程修建技術(shù)

全線共計33座車站，其中包括4座特級站，11座一級站，17座標(biāo)準(zhǔn)站。車站設(shè)計著重于開敞空間的軸線對稱性，核心區(qū)域融合折跑樓梯與無障礙電梯的組合布局。車站規(guī)模得到有效控制：公共區(qū)總長90m，標(biāo)準(zhǔn)段寬20.9m，高15.04m。同時，強化公安安全、便民服務(wù)、空間美學(xué)及運營效能，并縮減售票機配置（見圖2）。

2.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

車站基坑開挖前必須要結(jié)合地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)信息，展開圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計。本工程采用“一槽兩鉆”的方法進行鉆孔探邊、注漿填充作業(yè)，須確保工程范圍內(nèi)所有巖面土洞得到妥善處理。如果底板下2～10m范圍內(nèi)存在砂層，則要根據(jù)實際情況采取處理措施。綜合考慮車站周邊條件、地質(zhì)情況、經(jīng)濟效益等因素，本車站的圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，墻體厚度為1000mm，嵌入深度在10～35m之間。在圍護結(jié)構(gòu)中采用三道豎向支撐，第一、第二道支撐采用鋼混結(jié)構(gòu)，第三道支撐為鋼結(jié)構(gòu)，基坑中心處設(shè)置一道臨時中立柱［2］。采用計算機軟件仿真模擬，得出連續(xù)墻最大位移量發(fā)生在第一道支撐拆除時，最大位移參數(shù)為28mm。

2.2 槽壁加固

針對基坑開挖中存在的突涌風(fēng)險，車站工程采用了三軸攪拌樁加固工藝，加固深度不小于基底下20cm。由于基坑側(cè)壁有填土、淤泥土、沖洪積砂層，導(dǎo)致坑壁穩(wěn)定性不足，為保證連續(xù)墻的穩(wěn)定性以及避免對周邊建筑造成影響，在靠近建筑工程、線路側(cè)采用單軸攪拌樁加固槽壁，加固深度要求不小于砂層底部的1m深度。

2.3 連續(xù)墻接頭封鋼板

隨著車站開挖工作持續(xù)進行，連續(xù)墻深度也隨之增加，在接頭部位容易產(chǎn)生開叉問題，在富水砂層區(qū)域，接頭開叉處由于較為脆弱，容易出現(xiàn)涌水涌沙事故。為了降低基坑開挖風(fēng)險，項目決定采用加封鋼板措施，作用于連續(xù)墻的接頭處。鋼板寬度為400mm、厚度為10mm，近工字鋼和遠離工字鋼的連接方式分別采用焊接及螺栓連接，以保證與連續(xù)墻連接的穩(wěn)定性。此外，為避免產(chǎn)生基坑涌水等風(fēng)險事故，除了采用快速封底、加密監(jiān)測等措施，還采納了將底板下翻梁調(diào)整為上翻梁的優(yōu)化方案，以此縮減開挖深度，有效減輕對底層土層的擾動程度［3］。

2.4 基坑作業(yè)效果

得益于上述修建技術(shù)的采納，本項目工程在基坑開挖階段成功規(guī)避了任何安全事故風(fēng)險的發(fā)生。結(jié)合施工中監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表明，項目維護結(jié)構(gòu)最大變形量為27.36mm，發(fā)生于地下11.5m處。除了基坑圍護結(jié)構(gòu)外，開挖施工對周邊建筑的影響作用均在可接受范圍內(nèi)。

3 地鐵隧道修建技術(shù)

本項目穿越的地層包括黏性土、砂類土、碎石類土，為奧陶系灰?guī)r（巖溶發(fā)育）以及燕山期閃長巖輝長巖（風(fēng)化不均），盾構(gòu)作業(yè)中必須要結(jié)合土質(zhì)條件開展作業(yè)。

3.1 前期準(zhǔn)備

隧道施工前做好周邊調(diào)研工作，對車站及其周邊環(huán)境再次進行評估。考慮到盾構(gòu)施工時需要穿越既有隧道工程，所以分析內(nèi)容必須要涵蓋穿越隧道時的影響程度，并全面掌握其他地鐵線路的尺寸、結(jié)構(gòu)以及周邊土質(zhì)條件等相關(guān)信息，包括盾構(gòu)下穿前后30m范圍內(nèi)既有隧道的位移量、滲透情況、變形量等各項參數(shù)，從而保證盾構(gòu)施工方案的有效性。根據(jù)前期調(diào)查結(jié)果確定盾構(gòu)穿越的具體位置，結(jié)合設(shè)計圖紙信息，判斷穿越區(qū)域是否靠近聯(lián)絡(luò)通道、端頭井等特殊空間區(qū)域，必須精準(zhǔn)掌握2號線路與其他線路的相對關(guān)系和相對距離［4］。

3.2 控制切口土壓

在盾構(gòu)作業(yè)過程中，需精確調(diào)控切口土壓參數(shù)，密切關(guān)注盾構(gòu)切口處的地層擠壓狀況，并嚴(yán)格把控盾構(gòu)背部地層的沉降量。同時，由于總推力、出土量、掘進速度、土壓差等會直接影響切口平衡壓力，應(yīng)做好此類參數(shù)的控制，確保在施工方案標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。在需穿越既有隧道區(qū)域時，土壓控制顯得尤為關(guān)鍵。為此，可預(yù)先開展仿真模擬實驗，以精準(zhǔn)調(diào)整土壓參數(shù)，確保盾構(gòu)機能在最優(yōu)運行參數(shù)下實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的掘進作業(yè)。同時，為了降低平衡壓力波動問題，還要控制欠挖、超挖等情況，并實時記錄挖掘信息，一旦檢測到異常數(shù)據(jù)必須要停機查找原因，以避免因超挖問題造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或土體坍塌事故。對于穩(wěn)定性較差的土層，應(yīng)一邊掘進一邊采用坑壁注漿加固措施，并加強施工變形監(jiān)測，從而避免土層受到過大擾動影響產(chǎn)生較大變形問題（見圖3）。

3.3 掘進作業(yè)

正式盾構(gòu)施工作業(yè)前，應(yīng)先選取試驗段開展試掘進施工，以確保所選掘進參數(shù)達標(biāo)。試掘進期間，需要按照施工方案開展作業(yè)，設(shè)備出口后對前100環(huán)數(shù)據(jù)進行深度分析，判斷是否滿足實際作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。掘進施工期間，先將盾構(gòu)機調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)參數(shù)，確認(rèn)無誤后即可正式掘進。要保持盾構(gòu)機掘進姿態(tài)，實時調(diào)控盾構(gòu)機前進方向，以避免產(chǎn)生過大偏移，并嚴(yán)控掘進機的刀盤轉(zhuǎn)速、掘進速率等參數(shù)，可派專人負責(zé)實時觀察盾構(gòu)機的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)［5］。

3.4 同步注漿與二次注漿

盾構(gòu)作業(yè)中，為避免產(chǎn)生地面沉降問題，必須要采用注漿加固方案。可通過砂漿試驗確定最佳的配比參數(shù)，制備早凝早強砂漿。同步注漿中，應(yīng)保證砂漿注入的連續(xù)性、均勻性，以避免流量或過壓過大、過小，要與掘進速度相匹配，并實時調(diào)節(jié)壓力注漿參數(shù)。同步注漿可能存在遺漏點和缺陷，需要采用二次注漿進行補充，可使用單液水泥砂漿，必要時也可以采用雙漿液，按照多點、多次、適量、均勻的原則進行二次注漿。應(yīng)嚴(yán)控隧道變形量，以減少隧道結(jié)構(gòu)間的相互影響。

4 地鐵設(shè)備安裝工藝

2號線采用集中供電方式，沿線有大楊莊主所、灘頭主所以及新建經(jīng)一緯六主所。經(jīng)一緯六主所由上級城網(wǎng)齊福變電站和新南郊變電站各引一路110kV電源。正線設(shè)置18座牽引變電所，車輛段和車輛基地各設(shè)置1座牽引變電所，最大牽引間距3123m，最小牽引間距1069m，平均牽引間距2172m；供電分區(qū)采用大分區(qū)、雙環(huán)網(wǎng)接線，開環(huán)運行，分為6個供電分區(qū)。正線采用DC1500V剛性架空接觸網(wǎng)，擬選取個別典型車站進行供電智能運維系統(tǒng)試點建設(shè)，其余車站預(yù)留建設(shè)條件［6］。

車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)依據(jù)站臺需求，采用可調(diào)節(jié)通風(fēng)功能的站臺門系統(tǒng)設(shè)計，各站自設(shè)冷源（電力制冷）。出入口通道長度超過60m時，設(shè)空調(diào)、排煙系統(tǒng)。設(shè)置雙活塞風(fēng)道、雙端大系統(tǒng)空調(diào)機房，分開設(shè)置設(shè)備和管理用房空調(diào)系統(tǒng)，采用分站供冷的方式。暖通系統(tǒng)優(yōu)先考慮自然通風(fēng)、自然排煙方式，對于自然排煙達不到要求的區(qū)域，設(shè)置機械防排煙系統(tǒng)。

5 結(jié)語

綜上所述，地鐵工程作為當(dāng)今各大城市交通運輸系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)施，關(guān)乎到城市發(fā)展以及民生問題。為保障地鐵工程建設(shè)質(zhì)量，必須要根據(jù)地鐵建設(shè)概況與工程特點，采取有效的修建技術(shù)。通過對各道工序加強管控，強化施工現(xiàn)場管理以及技術(shù)指導(dǎo)工作，可保障地鐵工程順利完工。

參考文獻：

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［6］高楨.淺談地鐵車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻裂縫控制的施工技術(shù)［J］.居舍，2020（26）：41-42.

作者簡介：趙乾坤（1984—），男，漢族，山東利津人，本科，中級工程師。研究方向：市政工程地鐵建設(shè)。