地铁施工方法浅释

目前，国内外地铁施工方法主要有如下几种： 一 、地铁区间施工方法

(一)明挖施工法

明挖法是指挖由地面开始往下进行施工的地下工程施工方法。由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。形象的说，可以“见到天，见到阳光的”一种施工方法，是在地面开膛破肚的施工方法。

如地铁车站的基坑，一般都是地面开挖；北京60年代件地铁时，区间隧道也是采用明挖法施工的。

明挖施工结束后，再盖起来隐入地下。通常在地面条件允许的情况下，地铁区间隧道宜采用明挖法，但对社会环境影响很大，仅适合在无人、无交通、管线较少之地应用，由于地铁往往是在城市中心区域穿越，所以该方法现较少采用。 明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状土的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被用为首选方案。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。

(二)盖挖施工法

埋深较浅、场地狭窄及地面交通不允许长期占道施工情况下采用盖挖法施工。依据主体结构施工顺序分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。该法是在既有道路上先完成周边围护挡土结构及设置在挡土结构上代替原地表路面的纵横梁和路面板,在此遮盖下由上而下分层开挖基坑至设计标高,再依序由下而上施工结构物,最后覆土恢复为盖挖顺作法;反之先行构筑顶板并恢复交通、再由上而下施工结构物为盖挖逆作法。

(三)暗挖施工法

暗挖法是在特定条件下，不挖开地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工办法。暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、新奥法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛，目前城市的隧道施工当中亦以该两种方法居多。

可以这样定义为：在不影响环境、不破坏地表建（构）筑物的情况下进行的地下施工，即在土体包围的环境下施工的方法，统称为暗挖法。

采用暗挖施工的包括：矿山法、盾构法等。一般区间隧道都采用暗挖法施工，也有少量车站采用暗挖法施工的，如重庆有的地铁车站也是用矿山法施工的。

暗挖——是一种针对施工环境而界定的施工方法。由于暗挖法是一种比较复杂的施工方法，为了克服不同的条件下存在的困难，人们又逐步形成了矿山法施工、钻爆法施工、新奥法施工、等等。就作业环境方面来说，这些施工方法本质上是一样的。它们既可以进行山岭隧道的施工，也可以完全在地层深处施工。它们的差别是以作业方法来区别的。因此，严格意义上讲：暗挖法只有两种：即矿山法和盾构法，除此之外的其他方法只是衍生的说法。

钻爆法的施工方法为：打眼，用爆破使岩石破碎而挖出的隧道或其他地下构筑物。

矿山法的施工方法为：可以用爆破，也可以用机械或人工的方法挖掘隧道（视土层情况）混合施工法。矿山法与钻爆法的区分界限仅仅是取决于岩土的软硬。矿山法施工需要支护体系，钻爆法不一定。

新奥法——实质上就是矿山法或钻爆法，它与矿山法或钻爆法的区别是以对土体的支撑来划分的，矿山法需要事前建立支撑体系，钻爆法需要事后进行支撑的，新奥法就是人工挖出一个隧洞，基本成型后再根据需要进行维护结构施工。

在地铁施工中，很多都是复合地层，很难说一定采取哪种单一的施工方法。但是盾构施工基本是一次性完成隧道施工的。

浅埋暗挖法这种施工方法的分类依据是以施工岩土特性来界定的，也就是说，如果在岩体中挖掘隧道，我们就叫做钻爆法或矿山法施工。在松散的岩土中需要进行支护才能保证掘进的施工方法叫做浅埋暗挖法。所以本质上讲，钻爆法、矿山法、新奥法，都是一种施工方法在不同场合不同对象而变换的叫法。

什么叫浅埋呢？浅埋: 覆跨比H /D 在0. 6 ～1. 5 时为浅埋,H /D小于0. 6时为超浅埋。

浅埋暗挖法——这个叫法应该说是一种混合型的叫法，它并不是一个准确地概念，而是一种泛指。所指的是松软土层中使用矿山法掘进施工隧道的方法。就其本质上讲也是矿山法。这个叫法包含了两层意思：浅埋与暗挖。

打个比喻：

从矿山法说起，为了采煤采矿，我们用机械或人工的方法去挖——这时候叫矿山法。当煤在露天时，就叫做明挖；煤在地层中，就叫暗挖。

挖煤的时候遇到硬岩，需要用炸药爆破，叫做钻爆法；挖煤时遇到非常松软的煤层，容易塌方，这时就需要支护——叫浅埋暗挖法。如果都是松散的软土可用盾构法（硬岩用TBM盾构法）。对开挖土体进行稳定性处理的施工方法叫做新奥法。

下面对地铁施工的方法做一个概括： 1．钻爆法

地铁施工中的工程地质岩性为坚硬岩石的，如青岛、重庆均为花岗岩地区，广州地铁也有部分区段处于坚硬岩石地层中，这种地质条件下修建地铁通常采用钻爆法开挖、喷锚支护（与通常的山岭隧道相当）。

钻爆法施工的全过程可以概括为：钻爆、装运出碴，喷锚支护，灌注衬砌，再辅以通风、排水、供电等措施。在通过不良地质地段时，常采用注浆、钢架、管棚等一系列初期支护手段。根据隧道工程地质水文条件和断面尺寸，钻爆法隧道开挖可采用各种不同的开挖方法，例如：上导坑先拱后墙法、下导坑先墙后拱法、正台阶法、反台阶法、全断面开挖法、半断面开挖法、侧壁导坑法、CD法、CRD法等。对于爆破，有光面爆破、预裂爆破等技术。对于隧道初期支护，有锚杆、喷混凝土、挂网、钢拱架、管棚等支护方法。及时的测量和信息反馈常用来监测施工安全并验证岩石支护措施是否合理。防水基本采用截、堵、排等几种方法，其中在喷射混凝土内表面张挂聚乙烯或聚氯乙烯板，然后再灌注二次混凝土衬砌被认为是一种效果良好的防渗漏措施。

2．盾构法

我国应用盾构法修建隧道始于20世纪50～60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比较老式的盾构机（如网格式、压气式、插板式等），80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构修筑地铁区间隧道。盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点，目前，该方法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展。

盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。

盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。

按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。 3．掘进机法

在埋深较浅、但场地狭窄和地面交通环境不允许爆破震动扰动,又不适合盾构法的松软破碎岩层情况下采用。该法主要采用臂式掘进机开挖,受地质条件影响大。 4．浅埋暗挖法

浅埋暗挖法即松散地层的矿山法施工。

浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的。浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良进行施工。

浅埋暗挖法施工隧道时，是根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等，选择适宜的开挖方法及掘进方式。施工中区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。

地下铁道是在城市区域内施工，对地表沉降的控制要求比较严格，所以更要强调地层的预支护和预加固，所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字，其工艺流程见图5。

浅埋暗挖法也是矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。

浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是：利用土层在开挖过

程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。 由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中有相当的应用。此外，该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。

5．顶管法

是直接在松软土层或富水松软地层中敷设中小型管道的一种施工方法。适用于富水松软地层等特殊地层和地表环境中中小型管道工程的施工。主要由顶进设备、工具管、中继环、工程管、吸泥设备等组成。

6、新奥法

新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控，指导地下工程的设计施工。

新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。 7、沉管法

沉管法是将隧道管段分段预制，分段两端设临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。

沉管隧道对地基要求较低，特别适用于软土地基、河床或海岸较浅，易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小，包括连接段在内的隧道线路总长较采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方，选

择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业，彼此干扰相对较少，并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点，在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道，沉管法称为最经济的水下穿越方案。

按照管身材料，沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多，而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。

沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。

(四)混合法

可以根据地铁隧道的实际情况，在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用，称其为混合法。

二、地铁车站施工方法

车站既是地铁工程亮点所在，更是一个难点问题。对于车站的施工方法而言，目前有明挖法、盖挖顺筑法、盖挖逆筑法、盖挖半逆筑法、明暗挖混合法、浅埋暗挖法。原则上优先采用明挖法，其次是盖挖法，盖挖法中应优选盖挖逆筑法、盖挖半逆筑法，最后则是浅埋暗挖法，因为该方法适用于交通要道、管线太多、不易开挖的繁华市区。

(一)明挖施工法

明挖法是目前我国地铁车站采用最多的一种修建方法，主要有放坡明挖和维护结构内的明挖（即基坑开挖）两种方法。明挖顺筑法技术上的进步主要反映在基坑的开挖方法和维护结构上，适应于不同的土层，基坑的维护结构主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、SMW工法桩、工字钢桩、加木背板和钢板桩围堰等。

在基坑开挖方面，有代表性的是时空效应理论。上海地铁总结出在软弱地层中开挖、支撑和结构施工的一套方法。首先采用大口井进行基坑降水，以提高基地被动土的强度，然后，对基坑实施分段开挖，随挖随支撑，控制坑底暴露时间（或对底板地层进行预加固），适时地浇注底板结构。同时，对基坑、周边管线和建筑进行严密监测，发现问题及时采取措施。

在基坑围护方面的主要施工技术有3种：①地下连续墙。该结构适合于饱水沙层、饱和淤泥土层等饱水软弱地层，既可以控制土压力，又可以有效地阻隔地下水，同时还可以作为车站结构的一部分。②人工挖孔桩和钻孔灌注桩。这两种施工方法均是采用排桩桩墙来挡土和防水，实现基坑的维护。其中，人工挖孔桩适合于地下水位较深或无水的地层，要求地层强度较高，其断面形式不受施工机具的限制，可以作成圆形和方形，而且其施工质量和强度要高于普通的钻孔灌注桩，但是，钻孔灌注桩具有较广的适用范围，二者不能替代。③SMW工法桩。该方法是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其它种类的劲性材料，以增强水泥土搅拌桩抗弯、抗剪能力。用这种方法作成的基坑支护结构同时具有较好的防水功能，在6～10m的基坑中具备较强的技术优势，与地下连续墙相比，具有施工速度快、占地少、无污染、防水效果好和造价低廉等优点。

明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土。 (二)盖挖施工法

盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工.主体结构可以顺作，也可以逆作。

在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。

2.1盖挖顺作法

盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆盖结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。

在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。 2.2盖挖逆作法

盖挖逆筑法同样适用于地铁车站的修筑，与明挖法相比，其优势在于减少交通封堵时间，减轻施工对于环境的干扰，其区别在于主体结构的施工顺序上。 该方法的主要施工技术措施为：①支撑桩采用以H型钢为柱芯的钢管或钻孔灌注桩，满足了沉降的控制要求；②采用地下连续墙低注浆的方法，增强基底持

力层的刚性，使地下连续墙与临时支撑柱共同承受上部荷载，以减小差异沉降；③逆作法开挖支撑施工工艺中，利用混凝土板对地下连续墙的变形起约束作用，在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法，大大减少了工程量，加快了工程进度，控制了墙体位移。

盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板，

如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。

2.3盖挖半逆作法

盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。

三、地铁施工中的辅助工法

城市地铁施工中，辅助工法是一项必不可少的重要技术，有时甚至涉及工程的成败。采用辅助工法的主要目的是为工程主体顺利施工创造条件，或出于工程安全考虑，或为保护建、构筑物等。 目前采用的辅助工法主要有：

1）降水（和回灌） 有井管降水、真空降水、电渗降水等，北京及北方地区多采用基坑外地面深井降水和回灌，也有采用洞内轻型井点降水；上海及南方地区则多采用基坑内井管降水，也有采用真空或电渗降水。

2）注浆 主要用于止水或加固地层，以防坍陷沉或结构治水。注浆方式主要有软土分层注浆、小导管注浆、TSS管注浆、帷幕注浆等，注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。

3）高压旋喷或搅拌加固 主要用于地层加固，如采用浅埋暗挖法或矿山法施工的隧道局部特别软弱的地层或有重要建、构筑物需要特殊保护时采用，盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷或搅拌加固，联络通道也常用此法加固地层。近年来也开发了隧道内施作的水平旋喷或搅拌加固技术。

4）钢管棚 用于暗挖隧道的超前加固，布置于隧道的拱部周边，常用的规格主要有：42mm直径、4～6m长，108/159mm、20～40m，前者采用风镐顶进，后者则用钻机施作。近几年来也有采用300～600mm直径的钢管棚，采用定向钻或夯锤施作。管棚一般都要进行注浆，以获得更好的地层加固效果。 5）锚索或土钉 预应力锚索主要用于基坑维护结构的稳定，以便提供较大的基坑内作业空间。

6）冷冻法 主要用于止水和加固地层，多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层的止水与加固。