1999年之后，隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)水平的提高，我國進(jìn)入了城市軌道交通建設(shè)的高潮期。然而，由于受到城市既有建（構(gòu)）筑物的影響以及所處工程地質(zhì)條件的多樣性，城市軌道交通建設(shè)的環(huán)境越來越復(fù)雜，面臨的制約影響也越來越苛刻，如下穿高速鐵路、建筑物群、重要文物等情況越來越多［4］。圖1列出了地鐵區(qū)間隧道下穿建筑物的特殊情況。同時(shí)，也出現(xiàn)了在極軟、砂卵石、高水壓等特殊地層中修建城市軌道交通工程的情況［4］。城市軌道交通建設(shè)環(huán)境的復(fù)雜，不僅增加了工程施工難度，也大幅提高了施工風(fēng)險(xiǎn)，因此帶來的工程事故也越來越多，如盾構(gòu)機(jī)被埋［5］、盾構(gòu)隧道施工引起地面塌陷［6-7］、盾構(gòu)隧道管片滲漏水［8-9］、車站基坑整體坍塌［10-12］等。這給城市軌道交通的設(shè)計(jì)和施工提出了更高、更嚴(yán)格的要求。只有解決了這些難題，才能滿足城市軌道交通快速發(fā)展的步伐，否則會(huì)付出沉痛的代價(jià)。

圖1 盾構(gòu)下穿建筑物（群）

我國城市軌道交通經(jīng)過20年的發(fā)展，已躍居世界第一的規(guī)模。在城市軌道交通的建設(shè)過程中，經(jīng)歷了建設(shè)理念的變遷、設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化和施工技術(shù)的提升。本文分別從建設(shè)理念、設(shè)計(jì)理念以及施工技術(shù)等三方面對(duì)我國城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)發(fā)展進(jìn)行概況和總結(jié)，并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 城市軌道交通建設(shè)理念轉(zhuǎn)變

城市軌道交通工程建設(shè)理念不僅是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和積累，也是一定時(shí)期內(nèi)城市軌道交通工程發(fā)展的方向［13-14］，表現(xiàn)形式主要為制定的地鐵設(shè)計(jì)規(guī)劃和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等［15-17］。其在城市軌道交通工程的建設(shè)中具有舉足輕重的作用。縱觀我國城市軌道交通工程的發(fā)展歷史，其建設(shè)理念的轉(zhuǎn)變主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。

1.1 由平戰(zhàn)結(jié)合向交通功能為主轉(zhuǎn)變

1971年建成通車的我國第一條城市軌道交通——北京地鐵1號(hào)線，以及1976年投入運(yùn)營的天津地鐵和1993年投入運(yùn)營的上海軌道交通1號(hào)線，其設(shè)計(jì)理念都是軍事戰(zhàn)略防備和防空［18］。之后，隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)體制改革的逐步深入，大中城市對(duì)交通的需求日益增加，導(dǎo)致許多城市的交通供給能力嚴(yán)重不足，并出現(xiàn)了交通堵塞，供需矛盾日益突出，甚至制約了城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。城市軌道交通具有運(yùn)量大、便捷方便、安全可靠、準(zhǔn)時(shí)舒適、無污染或少污染等特點(diǎn)，能有效解決城市交通擁堵，因此，隨后城市軌道交通的建設(shè)理念就轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)交通功能為主。

1.2 由解決現(xiàn)狀交通向完善城市功能轉(zhuǎn)變

城市軌道交通不僅可以解決城市交通擁堵問題，提高城市出行效率，而且城市軌道交通所到之處，樓宇興旺、土地增值、人口增加，居住、產(chǎn)業(yè)、文化、社會(huì)等社區(qū)功能迅速形成。另外，以軌道交通站點(diǎn)為核心的交通樞紐帶來了人流、物流、信息流等，這對(duì)商業(yè)有著非常積極的促進(jìn)作用。研究表明，緊鄰地鐵站點(diǎn)的物業(yè)升值空間可達(dá)到30%～50%，若將交通樞紐設(shè)施的整合與商業(yè)、娛樂、服務(wù)等功能相結(jié)合，合理配置工作、休閑、購物、居住，可以構(gòu)建交通便捷、商業(yè)繁榮的環(huán)境。因此，城市軌道交通的建設(shè)和運(yùn)營可以改善或完善沿線特別是站點(diǎn)的城市功能，改變城市布局，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境和交通的綜合治理。目前，許多城市的軌道交通規(guī)劃都與完善城市功能結(jié)合在一起，如武漢、南昌、南寧、徐州等。

1.3 由交通規(guī)劃向引領(lǐng)發(fā)展轉(zhuǎn)變

城市軌道交通不僅可以完善城市功能，同時(shí)也可以引領(lǐng)城市發(fā)展，優(yōu)化城市布局，拓展城市空間。之前，我國城市軌道交通規(guī)劃理念著重強(qiáng)調(diào)對(duì)緩解交通擁堵的意義，而在一定程度上輕視了軌道交通對(duì)城市發(fā)展的引領(lǐng)作用；目前已充分認(rèn)識(shí)到軌道交通的引領(lǐng)作用，提出了“軌道+”的規(guī)劃建設(shè)思路，采用軌道+物業(yè)、軌道+社區(qū)、軌道+小鎮(zhèn)、軌道+舊城改造、軌道+綜合管廊等模式，把軌道交通建設(shè)與片區(qū)開發(fā)、城鎮(zhèn)化、城市更新、市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相結(jié)合，加強(qiáng)軌道交通場(chǎng)站和周邊土地一體化規(guī)劃與建設(shè)，確保軌道交通與城市建設(shè)的融合發(fā)展，并取得了較好效果。例如，成都市牢固樹立軌道交通引領(lǐng)城市發(fā)展格局理念，強(qiáng)力推進(jìn)軌道交通加速成網(wǎng)計(jì)劃，引導(dǎo)人口和產(chǎn)業(yè)在郊區(qū)衛(wèi)星城、新城的集聚和擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)要素在空間上的重新整合和布局。

2 城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變

城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念很大程度上依賴于工程材料學(xué)科發(fā)展水平，以及施工方法、施工工藝的創(chuàng)新。城市軌道交通工程的結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，因此混凝土結(jié)構(gòu)理論及施工技術(shù)對(duì)城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。此外，由于受到城市既有建筑和布局的影響，城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)施還具有其顯著的特殊性，設(shè)計(jì)理念也在不斷完善，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 由注重建設(shè)向建運(yùn)一體轉(zhuǎn)變

相比西方國家，我國城市軌道交通工程的建設(shè)起步較晚，早期我國城市軌道交通工程的工作者主要關(guān)注建設(shè)，即如何能夠在中國建成城市軌道交通，實(shí)現(xiàn)從無到有的突破。當(dāng)時(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論主要參照國際上通行的極限狀態(tài)法，之后隨著鋼筋混凝土這一學(xué)科分支的形成，以統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)可靠性理論開始進(jìn)入工程實(shí)踐階段。

不論是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)還是可靠度設(shè)計(jì)，其目的都是保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求。隨著城市軌道交通工程在運(yùn)營中碰到的結(jié)構(gòu)滲漏、破損和大變形等問題越來越多，工程界發(fā)現(xiàn)，城市軌道交通工程（尤其是地下工程）在復(fù)雜環(huán)境下的抗腐蝕能力和在應(yīng)力敏感地層中的變形及防水等耐久性問題也是保障“百年工程”的關(guān)鍵，這使得城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念在以往的以強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性控制為主的基礎(chǔ)上又加入了耐久性因素。

城市軌道交通考慮耐久性設(shè)計(jì)首先要解決的就是結(jié)構(gòu)耐久性問題，只有結(jié)構(gòu)耐久性解決了，才能真正實(shí)現(xiàn)“百年工程”。城市軌道交通工程與其它工程相比，具有自身的特殊性，如：

（1）存在大量地下結(jié)構(gòu)，如地下車站、地下區(qū)間隧道等。這些結(jié)構(gòu)處于復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境之中，長期變形特性很難描述，同時(shí)，部分地區(qū)還面臨化學(xué)侵蝕作用，如氯離子的腐蝕問題。

（2）長期受列車振動(dòng)荷載的作用。動(dòng)力作用下結(jié)構(gòu)周邊力學(xué)行為更加復(fù)雜，其誘發(fā)的長期沉降一直是工程界難以解決的問題。

（3）結(jié)構(gòu)建造質(zhì)量難以保障。城市軌道交通存在大量地下工程，其施工環(huán)境、影響因素較地上工程要復(fù)雜得多，致使工程在交付時(shí)便存在不同程度的初始缺陷，如地下連續(xù)墻接縫漏水、拼裝誤差導(dǎo)致的管片損傷或錯(cuò)臺(tái)等。這使得城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)在服役之初便已不再處于設(shè)計(jì)狀態(tài)，也使得耐久性問題不可避免地會(huì)出現(xiàn)。

為此，針對(duì)城市軌道交通結(jié)構(gòu)耐久性方面的研究和工程實(shí)踐一直在持續(xù)［21-22］，如針對(duì)盾構(gòu)隧道管片應(yīng)該是通縫拼裝還是錯(cuò)縫拼裝（拼裝結(jié)構(gòu)見圖2和圖3）的研究。上海軌道交通采用通縫拼裝形式，其斷面尺寸與結(jié)構(gòu)型式的選取受制于當(dāng)時(shí)工程投入與工藝水平，并考慮到設(shè)備限界與拼裝難度，最終采用外徑6 200 mm、內(nèi)徑5 500 mm的形式，并一直延續(xù)至今。隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的豐富和理論研究的深入，已有成果表明通縫隧道整體剛度較差，在荷載（埋深）較大或外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)容易出現(xiàn)局部變形超限，從而導(dǎo)致各種病害，增加后期運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)和維養(yǎng)費(fèi)用，影響盾構(gòu)隧道使用的耐久性。采用錯(cuò)縫拼裝的隧道結(jié)構(gòu)可以很好地解決上述問題。后續(xù)南京、杭州、寧波等市的軌道交通建設(shè)中均采用了錯(cuò)縫拼裝形式。當(dāng)然，錯(cuò)縫拼裝由于工藝復(fù)雜，可能會(huì)出現(xiàn)因拼裝誤差而出現(xiàn)的初始缺陷，但該問題現(xiàn)可通過采用復(fù)合纖維混凝土得到解決，如上海軌道交通下穿虹橋機(jī)場(chǎng)段。上海軌道交通新一輪建設(shè)中因考慮側(cè)向平臺(tái)對(duì)限界的影響，將隧道尺寸擴(kuò)大至外徑6 600 mm、內(nèi)徑5 900 mm，但仍采用通縫拼裝，擴(kuò)徑后管片變形特性受外部環(huán)境影響會(huì)更為顯著，該結(jié)構(gòu)形式是否值得優(yōu)化仍是需要探討的課題。

圖2 通縫拼裝隧道

圖3 錯(cuò)縫拼裝隧道

城市軌道交通工程的耐久性不僅與結(jié)構(gòu)的力學(xué)性態(tài)有關(guān)，還與構(gòu)件的抗腐蝕性能密切相關(guān)。圖4為隧道預(yù)埋滑槽示意圖。在使用過程中，安裝預(yù)埋槽道的位置可能發(fā)生漏水、冒漿等，如圖5所示。研究發(fā)現(xiàn)，由于槽道防腐涂層不均勻或防腐工藝不成熟，容易在局部位置出現(xiàn)防腐缺陷，導(dǎo)致槽道在堿性環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成漏水通道。因外部環(huán)境導(dǎo)致的構(gòu)件腐蝕或老化等耐久性問題在地下結(jié)構(gòu)防水密封墊、高架段車站鋼（膜）結(jié)構(gòu)頂棚等關(guān)鍵部位同樣存在。

總之，城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了要保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生因強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性不足所導(dǎo)致的“致命性”破壞，還需要考慮耐久性缺失而出現(xiàn)的工程“短命”問題。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)構(gòu)件的防腐工藝及標(biāo)準(zhǔn)做出明確要求，以保證城市軌道交通工程的長期使用性能。

2.2 由單因素向多因素轉(zhuǎn)變

城市建設(shè)的一般規(guī)律總是先易后難，隨著我國近20年的大規(guī)模建設(shè)和發(fā)展，我國城市軌道交通結(jié)構(gòu)已開始面臨越來越多的復(fù)雜影響因素。

首先，早期城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮周邊水土荷載和部分超載，但隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的大量興建，城市軌道交通建成區(qū)周邊勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)新的工程加、卸載行為，這給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加了難度。即城市軌道交通工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)還需考慮城市環(huán)境變化導(dǎo)致的多種影響因素。另外，先期建設(shè)的工程會(huì)直接影響后續(xù)工程的實(shí)施工法和設(shè)計(jì)思路，只有統(tǒng)籌考慮找到最優(yōu)的建設(shè)順序，才能使多個(gè)工程得以順利完工，否則很容易成為制約城市發(fā)展的死結(jié)。

其次，隨著城市軌道交通下穿工程數(shù)量的增多，如某地鐵區(qū)間超近距離多次下穿運(yùn)營磁浮線（見圖6），受鄰近既有建（構(gòu)）筑物嚴(yán)格變形控制的需求，原本粗放式的設(shè)計(jì)理論已難以滿足高精度的要求；若再考慮上部環(huán)境的動(dòng)應(yīng)力影響，則對(duì)于受結(jié)構(gòu)特征、多相組合體以及復(fù)雜應(yīng)力歷史過程影響的巖土體來說，無疑是巨大的挑戰(zhàn)。這需要對(duì)設(shè)計(jì)理念和模型、施工過程等作精細(xì)化的處理，同時(shí)還要解決高精度計(jì)算參數(shù)的獲取問題。

圖6 某地鐵區(qū)間超近距離多次下穿運(yùn)營磁浮線

最后，城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要考慮工程建設(shè)期與城市綠色發(fā)展的矛盾及相互影響，如中心城區(qū)基坑開挖對(duì)交通、管線的影響。特別在我國大中城市，由于人口眾多，環(huán)境保護(hù)要求極高，上述問題處理不當(dāng)將嚴(yán)重影響市民出行，甚至引發(fā)一系列社會(huì)問題。為最大限度地降低城市軌道交通建設(shè)期帶來的影響，沿海地區(qū)已經(jīng)逐漸開始嘗試采用非開挖的設(shè)計(jì)方法，如上海軌道交通有分別采用頂管法和管幕法進(jìn)行的暗挖地鐵車站示范工程（見圖7）。這是國際上在飽和極軟弱土層中暗挖地下車站的重要試驗(yàn)，也是城市軌道交通設(shè)計(jì)在眾多嚴(yán)苛的制約條件下所做的積極探索。

圖7 富水軟土城市中心城區(qū)采用暗挖法設(shè)計(jì)的車站

2.3 由注重構(gòu)件向注重體系轉(zhuǎn)變

城市軌道交通結(jié)構(gòu)體系由多種結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互組合而成，如盾構(gòu)法區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)包含管片、螺栓及密封墊等，而地下車站結(jié)構(gòu)則包含圍護(hù)、支撐和主體（梁、板、柱）等。很顯然，城市軌道交通結(jié)構(gòu)體系的整體功能大于局部構(gòu)件之和。因此，城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不能只停留在對(duì)單個(gè)構(gòu)件的獨(dú)立設(shè)計(jì)上，還應(yīng)注重各組成部分的相互聯(lián)系以及在外部環(huán)境作用下的綜合結(jié)果。即考慮結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性，將結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體來進(jìn)行計(jì)算、進(jìn)行設(shè)計(jì)，切不可只注重單一構(gòu)件。

3 對(duì)地下水認(rèn)識(shí)的爭(zhēng)議

水是地下工程建設(shè)遇到的萬害之源，諸多事故都與地下水直接或間接相關(guān)?，F(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料顯示［21］，約有22%的基坑事故與地下水處理有關(guān)。2018年2月7日發(fā)生的佛山地鐵盾構(gòu)隧道透水坍塌事故也是由地下水引起的［7］。時(shí)至今日，學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)于城市軌道交通工程建設(shè)中遇到的地下水處理技術(shù)仍存在爭(zhēng)議，并無統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 地下結(jié)構(gòu)的防水處理方式

城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)防水遵循以防為主、防排結(jié)合、因地制宜、綜合治理的原則［14］，但區(qū)間隧道的設(shè)計(jì)只能遵循以防為主，只有在施工與因地制宜、綜合運(yùn)營過程中不得已且疏排水不會(huì)引起周圍地層下降的前提下，才允許對(duì)進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)內(nèi)的少量滲水進(jìn)行疏排。在落實(shí)以防為主時(shí)，普遍的做法是采用剛?cè)岵?jì)的防水體系，即結(jié)構(gòu)自防水和防水層防水共存。

在城市軌道交通工程地下結(jié)構(gòu)中，采用最多的防水層防水方式是全包防水，即將地下結(jié)構(gòu)用完全不透水的材料包裹起來，使地下結(jié)構(gòu)與地下水隔斷。其設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，但在具體施作過程中存在局部防水材料“破洞”的可能性，從而導(dǎo)致防水失效。據(jù)調(diào)查，寧波軌道交通1號(hào)線采用全包防水后仍出現(xiàn)了滲漏水情況［22］。另外，全包防水鋪設(shè)也需要一定時(shí)間，不利于軟土地層地下結(jié)構(gòu)的搶修。

結(jié)構(gòu)自防水是利用結(jié)構(gòu)材料的密實(shí)性及某些構(gòu)造措施（止水條等）起到防水作用。結(jié)構(gòu)自防水由于不需要另外鋪設(shè)防水材料，可以實(shí)現(xiàn)快速封閉施工，在有搶險(xiǎn)要求時(shí)可保證施工安全，但防水效果較全包防水要差，后續(xù)的防滲漏工程量大，另外也缺少切實(shí)有效的綜合補(bǔ)救方法。

3.2 承壓水的處理技術(shù)

隨著城市軌道交通工程埋置深度的增加，工程建設(shè)中不可避免地會(huì)遇到承壓水。在承壓水作用下，基坑工程會(huì)發(fā)生突涌破壞（圖8為某地鐵基坑出現(xiàn)“泉眼”群造成突涌），盾構(gòu)隧道工程可能發(fā)生噴涌破壞（見圖9），且由承壓水引發(fā)的工程事故具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大、搶修困難等特點(diǎn)［4］，故對(duì)施工安全和結(jié)構(gòu)防水帶來較大挑戰(zhàn)。

針對(duì)承壓水的處理技術(shù)主要有隔斷和降壓［23］兩種。隔斷是利用止水帷幕將施工區(qū)域內(nèi)外承壓水的水力聯(lián)系切斷，使其失去承壓性。該方法會(huì)增加止水帷幕的施工成本，還存在隔斷失效的風(fēng)險(xiǎn)，適合于承壓含水層厚度較薄或隔斷需增加止水帷幕不大的情況。降壓是通過不斷抽取承壓水來滿足施工期工程的穩(wěn)定性，待工程完工后再逐步恢復(fù)地下水位。該方法可能會(huì)引起周圍地層較大沉降，適合于承壓水降深不大或周圍無重點(diǎn)保護(hù)建（構(gòu)）筑物的工程。寧波軌道交通1號(hào)線鼓樓站基坑工程就采用了降壓法（見圖10）。另外，還有一些工程采用隔降結(jié)合的方法，即采用加長止水帷幕（但不完全隔斷承壓含水層）與降壓的方法，但在設(shè)計(jì)中要注意止水帷幕與降壓井插入承壓含水層的深度，以盡可能減少降壓對(duì)周圍環(huán)境的影響［24］。杭州地鐵1號(hào)線濱江路站基坑工程就采用了隔降結(jié)合的承壓水處理方案。

圖8 基坑承壓水突涌

圖9 盾構(gòu)發(fā)生噴涌

圖10 寧波軌道交通1號(hào)線鼓樓站基坑降水井布置圖

3.3 結(jié)構(gòu)抗浮技術(shù)

抗浮與沉降是地下工程的一對(duì)矛盾。地下車站在飽和土層中由于覆土變薄，常常設(shè)置抗拔樁以解決結(jié)構(gòu)的抗浮問題，但迄今為止飽和地層中地下車站大多呈現(xiàn)微量下沉而不是上??；同樣，在飽和地層中的區(qū)間隧道在設(shè)計(jì)時(shí)也必須滿足抗浮要求，但運(yùn)營之后卻發(fā)生了下沉現(xiàn)象。對(duì)于軌道交通來說，無論是下沉還是上浮，都會(huì)導(dǎo)致軌面的不平順，這種不平順會(huì)加大運(yùn)行中列車作用在軌道上的振動(dòng)荷載。振動(dòng)荷載的加大，一方面會(huì)使軌道惡化、損壞道床；另一方面會(huì)加大對(duì)周邊環(huán)境的振動(dòng)和噪聲的不利影響，有悖于環(huán)境友好的城市發(fā)展理念。

在飽和土層中依照抗浮設(shè)計(jì)的工程卻屢屢下沉的原因非常復(fù)雜，一方面與周邊新建工程有關(guān)，另一方面與結(jié)構(gòu)自身的滲漏水也有關(guān)系。

4 城市軌道交通工程施工技術(shù)轉(zhuǎn)變

施工技術(shù)是與當(dāng)時(shí)的施工機(jī)械、施工工藝密切相關(guān)的。我國城市軌道交通建設(shè)技術(shù)的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一階段是1980年之前，施工機(jī)械很少，主要采用傳統(tǒng)的施工方法，如放坡明挖回填法，部分采用礦山法，其技術(shù)特點(diǎn)是充分利用場(chǎng)地條件和勞動(dòng)力資源，施工機(jī)械化程度不高；第二階段是20世紀(jì)80至90年代，隨著改革開放的推進(jìn)，我國了解了國外許多先進(jìn)的施工技術(shù)、施工機(jī)械和工程材料，這一時(shí)期的特點(diǎn)是拓展了傳統(tǒng)施工方法，創(chuàng)立了淺埋暗挖法［25］，同時(shí)也引進(jìn)了國外的先進(jìn)機(jī)械，如地下連續(xù)墻施工設(shè)備和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)等，施工技術(shù)水平得到了提升；第三階段是進(jìn)入21世紀(jì)，隨著綜合國力的提升和技術(shù)研發(fā)能力的提高，我國開始注重技術(shù)再創(chuàng)新、施工機(jī)械國產(chǎn)化以及新材料的研制，這一時(shí)期的特點(diǎn)是高技術(shù)代替勞動(dòng)密集型、自動(dòng)控制裝備代替人工控制。

隨著技術(shù)水平的提高以及施工環(huán)境的日趨復(fù)雜、施工難度的不斷增加，今后城市軌道交通施工技術(shù)將向裝配式、智能化、精細(xì)化及機(jī)械化方面轉(zhuǎn)變，詳述如下。

（1）裝配式。裝配式建筑是采用工廠預(yù)制的構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑，是勞動(dòng)組織方式理論的轉(zhuǎn)變（即由施工現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移至工廠內(nèi)），可加快施工速度、提高施工安全、降低材料損耗、實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。裝配式已被列入住建部《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》，并要求至2020年裝配式建筑占新建建筑的比例在20%以上［26］。城市軌道交通工程的裝配式由來已久，盾構(gòu)法隧道是其中最典型的一種。為擴(kuò)大裝配式在城市軌道交通工程行業(yè)的應(yīng)用，裝配式地鐵車站也在逐漸推廣，如長春地鐵2號(hào)線［27］和北京地鐵6號(hào)線的部分車站，但在具體實(shí)施中還存在開挖施工精度、拼裝工藝、結(jié)構(gòu)防水等方面的技術(shù)難題。

（2）智能化。智能化是施工控制理論的轉(zhuǎn)變，即由人工判斷轉(zhuǎn)為機(jī)械自動(dòng)判斷，是綜合運(yùn)用智能監(jiān)控技術(shù)、現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能控制技術(shù)而使工程建設(shè)達(dá)到智能感知、準(zhǔn)確判斷、快速反應(yīng)的目的，使工程建設(shè)更安全、更高效、更便捷。目前，應(yīng)用在城市軌道交通工程施工中的智能化裝備越來越多，如長距離管棚智能化導(dǎo)向定位裝置［28］、盾構(gòu)法隧道下穿鐵路土壓平衡智能感知調(diào)控裝置［29］等，以后隨著技術(shù)進(jìn)步，還將出現(xiàn)更多的智能化裝備。

（3）精細(xì)化。隨著城市軌道交通工程建設(shè)密度的增加以及城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善，城市軌道交通工程的建設(shè)環(huán)境會(huì)愈加復(fù)雜，工程建設(shè)引起的環(huán)境影響也愈來愈嚴(yán)格，特別是臨近對(duì)變形較為敏感的重要建（構(gòu)）筑物（如高速鐵路等）時(shí)，就需要一改粗獷式施工，進(jìn)而轉(zhuǎn)向精細(xì)化設(shè)計(jì)、精細(xì)化監(jiān)控、精細(xì)化管理、精細(xì)化施工，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的施工控制。通過精準(zhǔn)計(jì)算、分區(qū)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、即刻反應(yīng)等系列精細(xì)化控制措施，目前已實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程下穿高鐵施工的毫米級(jí)變形控制［30］，大大提高了城市軌道交通工程的施工技術(shù)水平。

（4）機(jī)械化。機(jī)械化是施工方式理論的轉(zhuǎn)變，即用機(jī)械代替人工勞動(dòng)，不僅可以提高施工效率和質(zhì)量，還能降低施工風(fēng)險(xiǎn)。隨著科技的進(jìn)步，我國城市軌道交通工程的施工機(jī)械化程度不斷提高，目前已出現(xiàn)了用于地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的盾構(gòu)機(jī)。該盾構(gòu)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)管片結(jié)構(gòu)切割、盾構(gòu)隧道T形結(jié)構(gòu)連接、高精度施工控制和結(jié)構(gòu)安全管控，是地下工程向全機(jī)械化邁進(jìn)的重要一步［31］。另外，據(jù)悉西班牙將研發(fā)自動(dòng)隧道掘進(jìn)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)小直徑隧道的全自動(dòng)開挖［32］。今后，隨著科技的進(jìn)步及“中國制造2025”的不斷推進(jìn)，我國城市軌道交通工程的機(jī)械化程度將不斷提高。

5 結(jié)語

（1）城市軌道交通工程建設(shè)理念的轉(zhuǎn)變主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，即平戰(zhàn)結(jié)合、交通功能為主以及完善城市功能和引領(lǐng)城市發(fā)展。

（2）城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則實(shí)現(xiàn)了由注重建設(shè)向注重建運(yùn)一體轉(zhuǎn)變、由單因素向多因素轉(zhuǎn)變、由注重構(gòu)件向注重體系轉(zhuǎn)變。

（3）分析闡明了地下水仍是城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（4）提出了城市軌道交通工程施工技術(shù)向裝配式、智能化、精細(xì)化及機(jī)械化發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 朱軍.我國城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策建議［J］.城市軌道交通研究，2005（6）：11.

［2］ 董焰，單連龍.中國城市軌道交通未來十年發(fā)展趨勢(shì)及政策導(dǎo)向［J］.城市軌道交通研究，2004（3）：6.

［3］ 中國國際工程咨詢公司，上海國展展覽中心有限公司，上海申通地鐵集團(tuán).第十二屆中國國際軌道交通展覽會(huì)統(tǒng)計(jì)報(bào)告［R/OL］.（2017-11-23）［2018-03-10］.http：∥www.railmetrochina.com/wp-content/uploads/2017/12/2017%E5%B1%95%E5%90%8E%E6%8A%A5%E5%91%8A.pdf.

［4］ 周順華.城市軌道交通施工力學(xué)的新挑戰(zhàn)［J］.中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2016，46（6）：560.

［5］ 中國中鐵股份有限公司.城市地鐵盾構(gòu)施工事故（實(shí)踐）案例［R/OL］. （2015-10）［2018-03-10］.http：∥www.jinchutou.com/p-1924866.html.

［6］ 程景偉.廣東佛山地鐵工地坍塌8人遇難：路面陷成大水池［N/OL］.中國新聞網(wǎng)，2018-02-08［2018-03-10］.http：∥www.chinanews.com/sh/2018/02-08/8444711.shtml.

［7］ 彭勇.運(yùn)營地鐵盾構(gòu)隧道堵漏施工技術(shù)［J］.廣州建筑，2015，43（1）：32.

［8］ 鄭剛，崔濤，程雪松，等.某地鐵區(qū)間盾構(gòu)法施工隧道事故實(shí)例與分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2017，39（S2）：132.

［9］ 張曠成，李繼民.杭州地鐵湘湖站“08.11.15”基坑坍塌事故分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（S1）：338.

［10］ 姚國偉，呂高峰，楊永平，等.某地鐵車站基坑坍塌引發(fā)的施工安全問題［J］.都市快軌交通，2008，21（2）：71.

［11］ 肖曉春，袁金榮，朱雁飛.新加坡地鐵環(huán)線C824標(biāo)段失事后的修復(fù)重建（一）——修復(fù)方案的比選與確定［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010（4）：62.

［12］ 楊立新，韓英姿.城市軌道交通的建設(shè)理念及其實(shí)現(xiàn)［J］.城市軌道交通研究，2006（2）：18.

［13］ 畢湘利.城市軌道交通的規(guī)劃建設(shè)理念應(yīng)適度超前［J］.城市軌道交通研究，2015（9）：1.

［14］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50157—2013［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

［15］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局.城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50909—2014［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

［16］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局.盾構(gòu)法隧道施工及驗(yàn)收規(guī)范：GB 50446—2017［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

［17］ 趙新衛(wèi).地下快速軌道交通和城市地下空間開發(fā)利用［J］.地下空間，1992，12（3）：223.

［18］ 黃大維，周順華，賴國泉，等.地表超載作用下盾構(gòu)隧道劣化機(jī)理與特性［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2017，39（11）：1173.

［19］ 黃炳德.地鐵結(jié)構(gòu)耐久性影響因素及其壽命預(yù)測(cè)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

［20］ 雷明鋒.侵蝕環(huán)境下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能全壽命計(jì)算方法研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2013.

［21］ 唐業(yè)清.深基坑工程事故的預(yù)防與處理［J］.施工技術(shù)，1997，26（1）：4.

［22］ 陳斌，吳天壽.寧波軌道交通1號(hào)線一期工程防水設(shè)計(jì)［J］.中國建筑防水，2012（8）：22.

［23］ 劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［24］ 王建秀，郭太平，吳林高，等.深基坑降水中墻-井作用機(jī)理及工程應(yīng)用［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（3）：564.

［25］ 王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論［M］.合肥：安徽教育出版社，2004.

［26］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.2016～2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要［N/OL］.2016-08-23［2018-03-10］.http：∥www.mohurd.gov.cn/wjfb/201609/t20160918_228929.html.

［27］ 王家福，李仕兵，孫磊.長春將建全國首個(gè)“預(yù)制裝配式地鐵車站”［N/OL］.科技日?qǐng)?bào)，2016-05-30[2018-03-10].http：∥digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2016-05/30/node_7.htm.

［28］ 魏子龍，周順華，宮全美，等.一種管棚施工偏斜度檢測(cè)輔助裝置：10059986.6［P］.2011-09.

［29］ 季昌，周順華，周瑜亮，等.一種動(dòng)態(tài)反饋調(diào)節(jié)盾構(gòu)土壓平衡控制方法：10297051.4［P］.2016-09.

［30］ 李雪，周順華，王培鑫，等.隔離樁及盾構(gòu)近接施工對(duì)高鐵樁基的影響分析［J］.巖土力學(xué)，2015，36（S1）：235.

［31］ 國內(nèi)首條盾構(gòu)法聯(lián)絡(luò)通道貫通［N/OL］.寧波軌道交通網(wǎng),2018-01-18 ［2018-03-10］.http：∥www.nbmetro.com/news_dt.php?info/1325.

［32］ 祝承.西班牙研發(fā)自動(dòng)隧道掘進(jìn)機(jī)器人，自動(dòng)化開挖市政管道不是夢(mèng)［N/OL］.隧道網(wǎng)，2017-07-07［2018-03-10］.https：∥www.tunnelling.cn/PNews/NewsDetail.aspx?newsId=23783.