罗意华

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

关于市政工程地下隧道施工的探索

罗意华

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

本文就市政工程地下隧道施工过程中出现的问题以及解决问题的方法进行分析，对市政工程地下隧道施工进行探索。

市政工程；地下隧道；施工

1　引言

伴随着国家社会的不断进步和经济水平的不断提高，城市的发展也处于飞速发展之中，当今社会的快速发展，致使人们对于生活条件的要求也来越高，为应人们的要求，当下对城市的地下空间的扩展的需求也随之增多，越来越多的地下隧道的出现，越来越多的地下人行隧道的出现，越来越多的地铁的出现，更加有力的证明了这一点。这就需要我们不断地对市政工程地下隧道施工进行探索。

2　案例分析

某地铁位于最繁华的市中心，会有很多路的公交车从其经过。该车站主体顺着东四南大街，呈南北的走向，东四南大街的规划道路的红线宽为60m，路宽的现状为20m，朝内大街已经改造完成，道路的红线宽为50m，两方向的客流量较为均衡，交通状况十分的繁忙；并且远期的六号线顺着朝内大街，呈东西的走向，在该车站换乘。该车站的两端为明挖段，结构形式是3层的三跨的框架结构；中间路段为暗挖段，结构形式是单层的三拱两柱的结构。车站的总长度为187m，暗挖段长为86.60m，明挖段长为100.40m。

3　市政工程施工技术的内容以及类型

3.1市政工程施工技术的内容

市政工程施工技术的内容主要包括三个层面：①道路施工技术；②河流湖泊施工技术；③地下管线施工技术。道路施工技术主要是修建铁路、公路、隧道、高架桥道路以及广场，保证它们的交通能够正常的使用。河流湖泊主要修建的是河渠、桥梁、大坝以及河床，修建它们的技术难度相对较高。三方面之中施工难度最大的就是地下管线施工技术，主要修建地下供电管线、地下排水管线、通信管线以及地下供热管线等，在不影响各个管线的正常工作的条件下，保证其运行条件的优越性。除以上介绍的施工技术之外，另外还有一些其他性质的施工技术，如：杆路的市政工程以及小区绿化的市政工程；小区绿化的市政工程主要包括了草坪、公园、假山、喷泉以及树木等具有修饰作用的群体的施工修建工程等。

3.2市政工程施工技术的类型

市政工程技术的类型主要划分成了四层结构，其中简介的分析了道路管线、定线以及管道的施工技术。定线施工是审核图纸中的一个过程，首先参加图纸会审的人员主要包括监理人员、审计人员、施工人员以及设计人员，然后对需要施工的工程的图纸编制设计方案，设计定线方案需要对建筑工程定出基准线，然后定位轴线，其后便是求取柱梁板线的长度，最终完成方案的审核。根据本文的实例进行分析，定线的方案需要各个部门共同的制定，如果按照原来的定线方案制定的话，那么就会超出原有的投资的成本。地下管线的施工技术需要确定对参数的选取，在施工的过程中，需要测量选取材料的刚度、管道的内外压的等级、承受的自重以及结构的形变系数，在地下管道的施工技术方案中，如果管道下放到地面以下16.2m的位置处，管道内外压力的等级必须要在PN6～PN12（0.5～0.8MPa）的范围之内，其材料的选用最好是刚度为10000N/m2的玻璃钢管，玻璃管道的刚度达到了发电站中玻璃钢夹沙管道材质的条件，以保证其施工的安全性。

4　市政工程地下隧道施工的问题

（1）管道内部覆土压力、安装应力、工作压力、动静荷载、环境因素以及先期地层运动等因素共同控制着地下管线的初始应力。当前，尽管对单一的荷载的研究已经相对的完善，但是地下管线的初始应力是上述各力的综合作用的结果，如果仅靠简单的叠加并不能完全准确的反映地下管线的初始应力的状态。目前大部分的对初始应力的估计仍是靠经验来确定，当条件发生改变时，就不能依照原来的经验进行估计了，因此，建立有效的管线的初始应力的计算理论是非常有必要的，同时为管线的变形允许值的确定提供了理论基础。

（2）目前对于研究管与土相互作用上，仍然有大部分的学者假设管与土紧密的接触，不会发生相对位移。对于小管径的管线并且埋置土层工程性质好的情况下，这种假设是适用的，但是对于中为土体的移动，大管径的管线会产生明显的抵抗作用，这时这种假设就不再适用。

（3）地下管线的允许变形值的确定应该综合考虑管径、接头类型、管线功能、隧道施工方法、运营时间、管材、管线与隧道的相对位置等各种因素。然而目前地铁的规范基本是给出一个地表的最大允许的沉降值（一般为3cm以内）而已，这样做虽然有一定的可靠性，但是并没有依据实际的具体情况来确定允许值，不仅不能充分的发挥地下管线的自承能力，而且使隧道的施工进度减缓，使工程投资增加。

（4）现阶段，对于地下管线的应力变形的计算大多是根据Attewell等在1986年提出的根据Winker弹性的地基梁理论分析得出的结果，而绝大部分的数值模拟也同样是把管线简化成地基梁来进行计算。这样的结论在某些情况下是并不适宜的；对于大部分的地下管线的接头转角的计算是根据弹性地基梁的计算结果通过反向分析所得出来的，这种方法是否适合各种情况，还有待商榷（如图1）。

图1　施工风险控制体系图

5　地下隧道的施工方法

5.1明挖法

明挖法，一般适用于区间隧道和地铁管线的施工，明挖法对于交通环境有较大的要求，明挖法先从地面以上开挖，然后挖掘至设计标高，再从基底开始实行逆向挖掘。当结束隧道的主体结构工程以后，然后才进行回填和恢复地面。明挖法的主要优点就是成本低、技术难度不高、速度快；缺点是震动和噪音容易扰民，对交通环境的影响也相对较大。明挖法一般适用于深基坑工程，施工时容易对工程附近的建筑物的地基产生影响，因此需要加强对基坑四周环境的保护，避免发生沉降现象。

5.2盖挖法

盖挖法，从地面自上向下挖到设计要求的深度之后就开始封闭顶盖，然后余下的施工工作就在在封闭空间内进行。盖挖法主要适用于地下隧道的施工，减少对道路的占用和避免阻碍交通。

5.3暗挖法

暗挖法，隧道全部施工过程都在地下进行，和地面挖掘的方法完全不同。

（1）浅埋暗挖法

浅埋暗挖法顾名思义主要适用于埋置深度浅、岩层不坚固、土层松软的地区。浅埋暗挖法主要就是，通过隧道内岩石的自承能力和隧道空间的约束作用，通过混凝土和锚杆对空间进行加固和支撑，目的是避免围岩松弛变形。用浅埋暗挖法施工时，需要对围岩进行刚性支护，对地层进行改良，围岩变形对地表产生影响，所以在施工前最好先进行阶段性试验，保证安全。

（2）盾构法。

修建地铁隧道，盾构法施工就是用盾构这种施工机械，在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个活动钢筒结构，它既可以在地层中推进又可以支承地层压力。钢筒可分为三部分，分别是前端、中段、和尾部。钢筒的前端主要是支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有千斤顶，钢筒的尾部可以拼装预制。盾构的推进距离与盾尾支护相关联，以防止地面和隧道下沉。衬砌环承担盾构推进的反力。应先修建一个竖井在盾构施工之前，然后安装盾构在竖井内，由竖井通道将盾构开挖出的土体送出地面。

5.4沉管法

沉管法，分段预制隧道管段，在分段的两端临时设置止水头部，然后运送至隧道轴线处，放置在地槽内，地槽要预先挖好，使管段间顺利的完成水下连接，然后把止水头部临时移去，保护沉管前回填基槽，最后是进行隧道内部设施的铺设，最终形成一个完整的水下通道。对于沉管隧道来说，他对地基的要求比较低，主要适用于河床或海岸较浅、软土地基或者是易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于沉管法埋深相对较小，包括连接段在内的隧道线路总长，与暗挖法和盾构法修建的隧道相比，明显缩短。沉管断面形状可多变，可方可圆，选择相对比较灵活。管段预制、内部铺装、基槽开挖、浮运沉放等这些工序为平行作业，相对干扰较少，并且管段预制的质量容易得到控制。从以上这些优点来看，在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道都适用沉管法，所以说沉管法可以作为最经济的水下穿越方案。按照管身材料将沉管隧道分类，可分为钢筋混凝土沉管隧道和钢壳沉管隧道，钢壳沉管隧道又可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道。在北美一般采用钢壳沉管隧道的较多，而在欧亚则比较多的采用钢筋混凝土沉管隧道。

5.5混合法

对于混合法来说，要结合地下隧道所处的实际环境，做到具体问题具体分析，在施工时要多种方法相结合同时使用。

6　结束语

对市政工程地下隧道的建设的探索需要更多建筑工程师的智慧以及更多施工人员、设计人员等的辛苦的汗水共同结合，解决了许许多多的问题，在解决问题的过程中，虽然人们很努力，但是仍然有很多的问题难以解决，因此，这就需要我们对施工技术不断的研究，并不断地提高施工技术水平，进而不断的探索市政工程地下隧道施工的技术。

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1673-0038（2015）34-0296-02

2015-8-6