地鐵與巖土錨固技術(shù)

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地鐵自始建以來，就以快捷、大運量的特點在解決城市交通中發(fā)揮了重大作用。在我國，由于人口眾多，大、中城市人口集中，交通擁擠越來越嚴重，如何解決這一難題成為城市發(fā)展的瓶頸。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的不斷進步，地下鐵道建設(shè)以它不可替代的優(yōu)勢成為我國城市交通建設(shè)中的佼佼者。

　　一、我國城市軌道交通建設(shè)

　　1.我國軌道交通建設(shè)的發(fā)展概況

　　隨著我國城市人口和車輛的不斷增加，在一些較為擁擠的大中城市地面交通已無法滿足人們的出行要求，這些城市面臨巨大交通壓力。而地下鐵道與輕軌在解決城市交通問題上越來越顯示其重要地位。

　　自上世紀90年代中后期，我國的軌道交通建設(shè)進入了高速發(fā)展時期。至今為止，我國已有許多城市如北京、上海、廣州、深圳、南京等擁有多條地鐵線路在運行，對這些城市的發(fā)展和提高百姓的日常生活質(zhì)量做出了巨大貢獻。此外，現(xiàn)在各大城市都把地鐵和輕軌建設(shè)列入未來的城市規(guī)劃中，有些規(guī)劃的線路已經(jīng)在建。可以說，我國地鐵和輕軌建設(shè)的發(fā)展趨勢是長期的、持久的。

　　2.地鐵輕軌建設(shè)對城市地下空間開發(fā)的帶動作用

　　地鐵等地下交通設(shè)施的建設(shè)，帶動了地下商場、地下停車廠、地下管廊、地下交通等等設(shè)施的發(fā)展。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市地面可利用的空間越來越少，必須向地下要空間，城市地下空間開發(fā)利用已成為必然的趨勢。地鐵和其它地下場所構(gòu)成了未來城市人們生活的新的空間。

　　二、地鐵工程主要施工方法

　　地鐵規(guī)范中所指的城市軌道交通是指在城市中修建的快速、大中運量用電力牽引，采用鋼輪鋼軌的軌道交通。線路可在地下、地面或高架橋上敷設(shè)。本文在這里主要涉及的是地下敷設(shè)的地鐵的施工方法。地鐵的不同組成部分施工方法有所差別，應具體情況具體對待。車站工程的主要施工方法有明挖法、暗挖法以及蓋挖法。區(qū)間工程的主要施工方法有明挖法、暗挖法以及盾構(gòu)法。附屬工程主要指地鐵車站的風道、出入口等，主要采用明挖法和暗挖法施工。車站、區(qū)間及附屬工程施工方案的確定，通常綜合考慮地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，社會環(huán)境要求等因素進行多方案比較，最終選擇適合的施工方案。

　　1.明挖法。目前全國各大城市的地鐵施工中明挖法施工的車站及區(qū)間占很大比例。明挖法的施工主要是采取樁＋支撐或樁＋錨索、土釘墻以及地下連續(xù)墻等作為圍護結(jié)構(gòu)，在維護結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的狀態(tài)下進行基坑內(nèi)的土方開挖及結(jié)構(gòu)施工。具有施工簡單、造價相對較低等優(yōu)點，但對地面交通的影響較大。

　　2.暗挖法。暗挖法的施工特點是在地質(zhì)條件的情況下，采用超前支護體系對地層改善、加固。在超前支護的保護下采用復合式襯砌方法進行地下結(jié)構(gòu)的初期支護及二襯施工。施工中遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”的十八字方針。

　　此外，蓋挖法、礦山法、盾構(gòu)法也各具特點和優(yōu)勢，這里不再一一敘述。

　　三、錨固技術(shù)在地鐵工程中的應用

　　地下鐵道建設(shè)的繁榮與發(fā)展給錨固技術(shù)帶來了極好的發(fā)展前景，相應的，錨固技術(shù)的發(fā)展也給地下鐵道的建設(shè)帶來了革命性的進步。目前的地下鐵道工程的施工已廣泛應用了錨固技術(shù)，無論是明挖法施工還是暗挖法施工，維護結(jié)構(gòu)及超前支護結(jié)構(gòu)的施工都離不開錨固技術(shù)。

　　1.錨固技術(shù)在明挖法施工中的應用。對于明挖法施工的地鐵車站深度較淺的基坑(指基坑開挖深度在10m以內(nèi))，有條件時，宜采用較為經(jīng)濟的土釘墻體系。深度較大、基坑寬在30m以上時，一般采用樁＋錨索(桿)體系。

　　從目前地鐵車站、區(qū)間的深度分析，采用樁＋錨和地下連續(xù)墻＋錨作為圍護結(jié)構(gòu)的居多。從經(jīng)濟上考慮，也采用土釘墻與樁＋錨結(jié)合的技術(shù)。其中比較典型的是北京地鐵五號線雍和宮站，其一側(cè)圍護結(jié)構(gòu)上部為土釘墻，下部為樁＋錨，另一側(cè)圍護結(jié)構(gòu)自上至下均為樁＋錨。在軟土、沙層等土層，錨索采用鋼絞線，長度為20～30m，拉力為300～1000KN，間距一般為1.4m左右。

　　2.錨固技術(shù)在暗挖施工中的應用。在暗挖法施工中，錨固技術(shù)主要應用在超前大管棚、超前小導管以及鎖腳錨管等方面。

　?、懦按蠊芘镏饕糜诎低谒淼老麓┐蟮挠晁?、污水管或重要地下構(gòu)筑物及隧道開馬頭處，目的是控制管線或構(gòu)筑物的沉降。施工一般采用地質(zhì)鉆，對較長的管棚，可采用夯管錘或定向鉆。地鐵大管棚一般采用小于300mm鋼管，管內(nèi)填水泥砂漿。管棚長度一般為10～20m，目前，最長的管棚已達到120m。管棚施工會擾動土層，一般要有5mm的地表沉降。

　　⑵小導管主要應用于淺埋暗挖法施工的超前支護，用以防止開挖面拱部土體塌方。小導管場度為3.0～3.5m，前端設(shè)有注漿孔，用打入方式置入土層，上傾角10°～15°。導管安裝后，向管內(nèi)注漿。注漿可采用單液漿或雙液漿，漿液擴散半徑為15cm。

　　⑶鎖腳錨管是為控制暗挖施工土層沉降的措施，即在隧道開挖初期支護拱腳部位，增設(shè)一道錨管。

　　四、巖土錨固對環(huán)境的影響

　　隨著地下空間開發(fā)及錨桿、錨索應用密度的增加，巖土錨固技術(shù)對環(huán)境的影響已日漸突出。

　　在以往的工程建設(shè)中，由于未考慮錨桿、錨索對后續(xù)工程的影響，特別是新開發(fā)城市對占用建筑紅線外的地下空間還沒有限制，或者城市還沒有全面規(guī)劃，錨桿、錨索占用了過多的空間范圍甚至是超出了建筑紅線，嚴重影響了后續(xù)工程的開展。

　　針對以上情況，為解決錨固技術(shù)對環(huán)境的影響，保護地下空間環(huán)境，提出以下建議：

　　1.城市整體規(guī)劃中建筑紅線的制定，應考慮地鐵等地下空間的范圍和施工方法。

　　2.錨索設(shè)計與施工時，首先應對周圍環(huán)境做詳細調(diào)查，包括對規(guī)劃方案要詳實了解。設(shè)計時應充分考慮周圍環(huán)境和城市規(guī)劃，施工方案不應對后續(xù)工程造成影響。

　　3.盡量減短錨索長度，以減少影響范圍。減短錨索，必須加大錨索抗拔力，可采用大直徑旋噴錨體、擴大頭錨桿等新技術(shù)。

　　4.錨索施工對周圍環(huán)境有影響時，盡可能采用其他支護體系。當工程必須采用錨索方案時，應優(yōu)先選擇可拆卸錨索。

　　5.預應力錨索筋可采用玻璃鋼筋或碳纖維筋，其抗拉力可以保證，便于切割，減少施工難度和施工風險。