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【摘 要】在我国，地铁结构的施工方法众多，概括起来分为明挖法、盖挖法、浅埋暗挖施工方法等，本文从原理出发，结合工程实际，对地铁工程地下结构防水施工详细的阐述。
【关键词】明挖法 盖挖法 浅埋暗挖法 地层结构 围护结构
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、明挖法
明挖法是构建地下工程最常用的施工方法， 具有施工作业面多、速度快、工期短、施工质量易保证、工程造价低等优点，因此在地面交通和环境条件允许的前提下应该尽可能选择明挖法。 常用的明挖法有三种：
1、敞口放坡法
敞口放坡法又称敞口开槽放坡明挖或敞口基坑法，其槽底宽度是根据区间隧道或车站结构宽度的需要，并考虑施工操作空间确定。为了保持边坡稳定常常需要沿基坑两侧设井点降水。此种方式虽然工程造价较低，但占地宽，拆迁量大。
2、围护结构法
当基坑开挖深度比较大，基坑周边有重要构筑物或地下管线时，就不能采用放坡开挖，需设置围护结构。一般认为基坑开挖深度超过7m 时，就需要考虑设置围护结构。对于有围护结构的基坑，其设计内容主要包括围护结构的选型、入土深度、支撑系统、挖土方案、换撑措施、降水方案和基坑坑底的加固等。主要围护结构的形式有工字钢桩围护结构、钢板桩围护结构、人工挖孔桩围护结构、钻孔灌注桩围护结构、搅拌桩围护结构、SMW工法、地下连续墙等。
3、逆作法
逆作法的施工顺序与顺作法相反， 在地下结构施工时不架设临时支撑，而以结构本身既作永久结构又作挡墙，从上往下依次开挖和构筑结构体。 逆作法自诞生以来已有 30 多年的历史，特别是日本，在逆作法的实践与研究上积累了大量的工程经验。近年来，逆作法在我国上海、南京和北京等地的地铁车站施工中常有应用。例如，某地铁1 号线的常熟路站、南京地铁 1 号线的新街口站、某地铁复-八线的天安门东站和永安里站等。
二、盖挖法
盖挖法与明挖法相比，减少了交通封堵时间，减轻了施工对于环境的干扰，区别主要在于主体结构的施工顺序。盖挖法施工时采用支撑桩，以 H 型钢为柱芯的钢管或钻孔灌注桩，控制沉降；运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，减小差异沉降。逆作法开挖支撑施工中，利用混凝土板约束地下连续墙的变形，在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法，减少工程量，加快工程进度，控制墙体位移。盖挖法是利用围护结构和支撑体系， 在较繁忙交通路段利用結构顶板或临时结构设施维持路面交通， 在其下进行车站施工工法。按结构施工的顺序分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。盖挖逆作法一般都是对交通作短暂封锁，一年左右 ，将结构顶板施工结束 ，恢复道路交通，利用竖井作出入口进行内部暗挖逆筑。 盖挖顺作法一般是利用临时性设施（如钢结构）作辅助措施维持道路通行，在夜间将道路封锁，掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。 盖挖法也成为修建车站的主要方法， 在世界上盖挖法修建车站占有很大比例，采用这种方法，在北京、上海、南京、广州等修建了近 10 余座地铁车站。 盖挖逆作法具有占用场地时间短，对地面干扰小和施工安全等优点；适用于车站上面有高层建筑 、埋深较大的地铁车站 ，缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工条件差等。 盖挖顺作法同样具有盖挖逆作法的优缺点，只是适用于市区浅理地铁车站。
三、浅埋暗挖法
浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的不开槽的施工方法。 它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。 目前应用较广的有台阶法、 双侧壁导坑超前中间台阶法、 交叉中隔墙法等多种施工方法。台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，分步开挖。根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法﹑中隔墙台阶法等。该法在浅埋暗挖法中应用最广，可根据工程实际、地层条件和机械条件，选择适合的台阶方式。 台阶法施工灵活多变，适用性强。 而且，当遇到地层变化都能及时更改、变换成其他方法，所以被称为浅埋暗挖施工方法之母；具有足够的作业空间和较快的施工速度；并且台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全，当地层无水、洞跨小于10m 时，均可采用该方法。台阶法开挖的缺点是上下部作业互相干扰，下部作业时对上部的稳定性产生影响，同时会增加围岩扰动的次数等。中隔墙法也称CD 工法， 主要适用于在地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD 工法仍不能满足要求时，可在CD 工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法（也称CRD 工法）。 CRD 工法的最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个工序受力体系完整。因此，结构受力均匀，形变小。另外，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层沉降量不大，而且容易控制。它主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质，在有水条件的地层中也可以广泛运用。
双侧壁导坑超前中间台阶法也称眼镜法，也是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度（﹥20m）分成三个小跨度进行作业，主要适用于地层较差、断面很大、单侧壁导坑超前台阶法无法满足要求的三线或多线大断面铁路隧道及地下工程。该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值，而且成本较高，进度较慢。 20世纪70年代至80 年代初国内外多用此法，目前使用较少。 但是，当断面很大时也经常采用，有时还采用连续眼镜工法，即三眼镜法、四眼镜法。
浅埋暗挖法可省去许多报批、拆迁、掘路等程序，普遍被施工单位采纳。 已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，目前在建的某地铁1 号线、2号线，3号线等多条地铁线都采用了浅埋暗挖法施工技术经过多年施工经验的积累， 浅埋暗挖法目前采用动态设计、动态施工的信息化施工 ，它可以建立一整套变位 、应力监测系统，强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用。 采用劈裂注浆方法加固地层，利用复合式衬砌，钢筋网构拱架支护。
4、结语
在选择施工方法时，要考虑到场地条件、工程地质条件和水文地质条件、地面交通状况等，并做一定的技术经济比较，从而确定最为经济合理的施工方法。 近年来，我国也在尝试采用盾构法修建地铁车站，一种是采用多圆断面盾构一次建成地铁车站，另一种是采用区间盾构修建地铁车站。这样可以充分、有效地利用盾构设备，提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期，从总体上降低工程造价。
【关键词】明挖法 盖挖法 浅埋暗挖法 地层结构 围护结构
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、明挖法
明挖法是构建地下工程最常用的施工方法， 具有施工作业面多、速度快、工期短、施工质量易保证、工程造价低等优点，因此在地面交通和环境条件允许的前提下应该尽可能选择明挖法。 常用的明挖法有三种：
1、敞口放坡法
敞口放坡法又称敞口开槽放坡明挖或敞口基坑法，其槽底宽度是根据区间隧道或车站结构宽度的需要，并考虑施工操作空间确定。为了保持边坡稳定常常需要沿基坑两侧设井点降水。此种方式虽然工程造价较低，但占地宽，拆迁量大。
2、围护结构法
当基坑开挖深度比较大，基坑周边有重要构筑物或地下管线时，就不能采用放坡开挖，需设置围护结构。一般认为基坑开挖深度超过7m 时，就需要考虑设置围护结构。对于有围护结构的基坑，其设计内容主要包括围护结构的选型、入土深度、支撑系统、挖土方案、换撑措施、降水方案和基坑坑底的加固等。主要围护结构的形式有工字钢桩围护结构、钢板桩围护结构、人工挖孔桩围护结构、钻孔灌注桩围护结构、搅拌桩围护结构、SMW工法、地下连续墙等。
3、逆作法
逆作法的施工顺序与顺作法相反， 在地下结构施工时不架设临时支撑，而以结构本身既作永久结构又作挡墙，从上往下依次开挖和构筑结构体。 逆作法自诞生以来已有 30 多年的历史，特别是日本，在逆作法的实践与研究上积累了大量的工程经验。近年来，逆作法在我国上海、南京和北京等地的地铁车站施工中常有应用。例如，某地铁1 号线的常熟路站、南京地铁 1 号线的新街口站、某地铁复-八线的天安门东站和永安里站等。
二、盖挖法
盖挖法与明挖法相比，减少了交通封堵时间，减轻了施工对于环境的干扰，区别主要在于主体结构的施工顺序。盖挖法施工时采用支撑桩，以 H 型钢为柱芯的钢管或钻孔灌注桩，控制沉降；运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，减小差异沉降。逆作法开挖支撑施工中，利用混凝土板约束地下连续墙的变形，在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法，减少工程量，加快工程进度，控制墙体位移。盖挖法是利用围护结构和支撑体系， 在较繁忙交通路段利用結构顶板或临时结构设施维持路面交通， 在其下进行车站施工工法。按结构施工的顺序分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。盖挖逆作法一般都是对交通作短暂封锁，一年左右 ，将结构顶板施工结束 ，恢复道路交通，利用竖井作出入口进行内部暗挖逆筑。 盖挖顺作法一般是利用临时性设施（如钢结构）作辅助措施维持道路通行，在夜间将道路封锁，掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。 盖挖法也成为修建车站的主要方法， 在世界上盖挖法修建车站占有很大比例，采用这种方法，在北京、上海、南京、广州等修建了近 10 余座地铁车站。 盖挖逆作法具有占用场地时间短，对地面干扰小和施工安全等优点；适用于车站上面有高层建筑 、埋深较大的地铁车站 ，缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工条件差等。 盖挖顺作法同样具有盖挖逆作法的优缺点，只是适用于市区浅理地铁车站。
三、浅埋暗挖法
浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的不开槽的施工方法。 它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。 目前应用较广的有台阶法、 双侧壁导坑超前中间台阶法、 交叉中隔墙法等多种施工方法。台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，分步开挖。根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法﹑中隔墙台阶法等。该法在浅埋暗挖法中应用最广，可根据工程实际、地层条件和机械条件，选择适合的台阶方式。 台阶法施工灵活多变，适用性强。 而且，当遇到地层变化都能及时更改、变换成其他方法，所以被称为浅埋暗挖施工方法之母；具有足够的作业空间和较快的施工速度；并且台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全，当地层无水、洞跨小于10m 时，均可采用该方法。台阶法开挖的缺点是上下部作业互相干扰，下部作业时对上部的稳定性产生影响，同时会增加围岩扰动的次数等。中隔墙法也称CD 工法， 主要适用于在地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD 工法仍不能满足要求时，可在CD 工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法（也称CRD 工法）。 CRD 工法的最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个工序受力体系完整。因此，结构受力均匀，形变小。另外，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层沉降量不大，而且容易控制。它主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质，在有水条件的地层中也可以广泛运用。
双侧壁导坑超前中间台阶法也称眼镜法，也是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度（﹥20m）分成三个小跨度进行作业，主要适用于地层较差、断面很大、单侧壁导坑超前台阶法无法满足要求的三线或多线大断面铁路隧道及地下工程。该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值，而且成本较高，进度较慢。 20世纪70年代至80 年代初国内外多用此法，目前使用较少。 但是，当断面很大时也经常采用，有时还采用连续眼镜工法，即三眼镜法、四眼镜法。
浅埋暗挖法可省去许多报批、拆迁、掘路等程序，普遍被施工单位采纳。 已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，目前在建的某地铁1 号线、2号线，3号线等多条地铁线都采用了浅埋暗挖法施工技术经过多年施工经验的积累， 浅埋暗挖法目前采用动态设计、动态施工的信息化施工 ，它可以建立一整套变位 、应力监测系统，强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用。 采用劈裂注浆方法加固地层，利用复合式衬砌，钢筋网构拱架支护。
4、结语
在选择施工方法时，要考虑到场地条件、工程地质条件和水文地质条件、地面交通状况等，并做一定的技术经济比较，从而确定最为经济合理的施工方法。 近年来，我国也在尝试采用盾构法修建地铁车站，一种是采用多圆断面盾构一次建成地铁车站，另一种是采用区间盾构修建地铁车站。这样可以充分、有效地利用盾构设备，提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期，从总体上降低工程造价。