程曉永

中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司 江蘇 無錫 214000

引言

地鐵車站施工技術(shù)水平以及安全性要求相對較高，強調(diào)需要按照施工環(huán)境各項情況制定出有效施工策略，以便達到理想化地鐵運營模式。飽和軟土敏感環(huán)境是較為特殊的施工環(huán)境，需要通過合理處理，保證盾構(gòu)法以及其他施工技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，從而高質(zhì)量完成地鐵車站施工任務(wù)的目標。盾構(gòu)法施工技術(shù)是較為常見的軌道交通地下車站施工技術(shù)，可以有效降低對于城市敏感環(huán)境的擾動，保證工程施工安全性，具有較高的研究以及應(yīng)用價值。

1 盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在進行地鐵的建設(shè)過程中，會進行地鐵隧道以及地鐵車站的建設(shè)，較為常見的施工方式主要有盾構(gòu)法、暗挖法以及其他技術(shù)。各種施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)缺點以及適用條件并不相同，需要按照隧道在土體中的深埋情況以及結(jié)構(gòu)形式等各項內(nèi)容，通過綜合分析之后確定技術(shù)的具體應(yīng)用以及施工方式。盾構(gòu)施工技術(shù)在1818年提出，并且在經(jīng)過大量實驗研究之后，獲得了相應(yīng)實踐結(jié)果[1]。經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)應(yīng)用變得更加成熟，并且在20世紀50年代開始在我國得到應(yīng)用[2]。

在具體使用盾構(gòu)施工技術(shù)時，會通過對盾構(gòu)機的應(yīng)用展開機械化作業(yè)。整體施工的機械化程度相對較高，地層的適應(yīng)能力相對較強，具有不會受到不良天氣影響以及不會影響地面交通等方面優(yōu)勢，成為現(xiàn)代地鐵工程建設(shè)重要施工技術(shù)。

2 盾構(gòu)施工原理

在進行盾構(gòu)施工過程中，通過對盾構(gòu)機的應(yīng)用在地層中進行挖掘操作。在施工之前，需要通過盾構(gòu)始發(fā)井將相應(yīng)的零部件吊入到指定位置，并在規(guī)定地點進行盾構(gòu)機組裝。會在盾構(gòu)機外殼體保護之下，運用刀盤對土體進行挖掘施工，會配合其他設(shè)備將挖掘出的土體運送到洞外指定地點。會通過對盾構(gòu)千斤頂?shù)膽?yīng)用，頂住上一環(huán)拼裝管片。利用千斤頂以及液壓系統(tǒng)推力，對土體阻力進行克服。盾構(gòu)機向前推進過程中，注漿系統(tǒng)會對預(yù)制的管片襯砌以及其他部分空隙進行注漿填充處理，會在盾構(gòu)機向前掘進，達到下一環(huán)盾構(gòu)管片襯砌寬度之后，縮回千斤頂油缸[3]。會應(yīng)用盾構(gòu)機外殼展開預(yù)制混凝土管片襯砌的拼裝處理，且會在完成管片拼裝之后繼續(xù)進行土體挖掘，會根據(jù)地層條件以及設(shè)備要求等內(nèi)容，對注漿量以及刀盤扭矩等施工參數(shù)進行調(diào)整，直至整體工程挖掘施工全部結(jié)束為止。完成施工主體挖掘施工之后，會對盾構(gòu)機進行分解拆除處理，通過回收的方式以便后續(xù)繼續(xù)進行應(yīng)用。

3 盾構(gòu)施工技術(shù)在飽和軟土敏感環(huán)境中的應(yīng)用方式

3.1 工程所在環(huán)境基本情況介紹

為對盾構(gòu)機施工技術(shù)的具體應(yīng)用方式方法展開說明，在此將以某地的地鐵車站工程建設(shè)為例，對技術(shù)在飽和軟土敏感環(huán)境中的應(yīng)用展開闡述。

工程所在環(huán)境為長江中下游沖積平原地區(qū)，地表以下存在諸多深厚軟土層，部分區(qū)域的地基承載能力在50kPa以下，屬于極軟土范疇。該地質(zhì)環(huán)境對車站的盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生了極大干擾，如果處理不當(dāng)會對后續(xù)的工程建設(shè)以及使用產(chǎn)生不良影響，所以需要做好謹慎處理。同時，因為城市的整體發(fā)展以及大規(guī)模建設(shè)，軌道交通的整體建設(shè)周邊制約影響也較為嚴苛，存在無法進行明挖的區(qū)域，建筑分布以及周邊管線分布相對較為復(fù)雜，會直接增加車站盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用難度。

3.2 盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵要點

工程所在區(qū)域?qū)儆诟凰败浫醯貙?，使用盾?gòu)施工技術(shù)存在一定難度，在車站的結(jié)構(gòu)布局以及施工安全設(shè)置等方面都需要進行科學(xué)的規(guī)劃。工程施工關(guān)鍵點，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.2.1 車站斷面建筑布局形式。對車站對面建筑結(jié)構(gòu)布局進行優(yōu)化，滿足車站的基本功能以及客流量方面需求。需要對盾構(gòu)機的外徑進行分析，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)展開車站斷面以及車站站臺寬度等數(shù)據(jù)的設(shè)置[4]。因為圓形斷面的整體利用率相對較小，所以需要通過對斷面設(shè)計進行有效優(yōu)化的方式，保證站廳層和上下行客流之間的連通質(zhì)量，做好車站設(shè)施布局以及其他內(nèi)容的綜合考量。

3.2.2 車站消防要求。因為地鐵站的客流量相對較大，所以出于安全考慮，需要做好車站的消防處理，需要解決車站規(guī)模和車站消防要求矛盾問題。由于國內(nèi)的地下工程存在消防疏散規(guī)范要求，需要設(shè)置樓扶梯，因此盾構(gòu)的暗挖段長度存在著一定限制。在規(guī)范對于暗挖車站規(guī)模的影響之下，需要通過對設(shè)計進行創(chuàng)新和優(yōu)化的方式，保證車站能夠真正地對盾構(gòu)施工技術(shù)展開應(yīng)用，確保技術(shù)應(yīng)用價值能夠得到充分性發(fā)揮。

3.2.3 車站耐久性與防水處理。為保證站臺間的聯(lián)通質(zhì)量，需要做好防火疏散以及車站規(guī)模擴大等一系列處理，需要在完成成型盾構(gòu)隧道建設(shè)之后，展開管片襯砌結(jié)構(gòu)通道連接與破除處理。需要做好新型柔性車站的列車運行荷載與環(huán)境變形沉降穩(wěn)定處理等內(nèi)容設(shè)計，做好新舊結(jié)構(gòu)搭接以及裂縫等防水問題處理，保證車站的防水處理效果以及使用耐久性。

3.2.4 施工安全控制與周邊環(huán)境保護。需要按照建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計方案，對單圓大斷面或以及其他斷面方式進行選擇和分析，通過制定匹配性較強的大斷面盾構(gòu)施工方案，配合周邊環(huán)境保護規(guī)劃，保證整體工程施工不會對周邊環(huán)境造成較大破壞[5]。同時，需要對既有襯砌結(jié)構(gòu)進行破除處理，設(shè)置配套安全管理機制，保證工程施工的安全程度。

3.3 盾構(gòu)施工工藝具體應(yīng)用方案

為保證在飽和軟土敏感環(huán)境中車站工程能夠高質(zhì)量地完成，需要結(jié)合地區(qū)環(huán)境特征以及技術(shù)應(yīng)用水平等各項內(nèi)容，按照車站的客流量需求以及其他方面要求，對單圓大盾構(gòu)左右布置斷面以及其他斷面形式展開應(yīng)用。

3.3.1 單圓大盾構(gòu)左右布置斷面施工。如果采用此種車站斷面模式，需要將站臺以及站廳放置在同一盾構(gòu)斷面之中，存在著圓形斷面利用率較小的狀況。在進行站臺設(shè)計時，需要將隧道斷面直徑控制在17.6m，寬度10m。因為此種斷面的應(yīng)用案例相對減少，所以在建設(shè)與使用方面，可能會存在著與大客流量適應(yīng)性相對較弱的狀況。同時，因為受到大斷面隧道最小覆土限制問題，所以車站埋置深度需要保持在10m以上[6]。此種結(jié)構(gòu)對于周邊環(huán)境保護以及施工操控有著較高的要求，存在建設(shè)成本較高以及客流疏散不理想等方面的狀況。

3.3.2 兩單圓左右布置的斷面施工。此種斷面形式布局會在每條隧道中分別設(shè)置軌行區(qū)以及側(cè)式站臺，會進行橫向連通的方式，保證兩條隧道的連接質(zhì)量。和單圓大盾構(gòu)左右布置斷面形式有所不同，此種結(jié)構(gòu)隧道直徑為9.1m，能夠?qū)崿F(xiàn)對盾構(gòu)設(shè)備問題的有效處理，可以有效突破埋深方面的限制問題。但因為斷面的設(shè)置只會設(shè)置一層站臺層，所以需要對站廳以及站臺層的連接問題進行充分考量，需要通過進行消防疏散以及其他問題專題的深入性研究，對整體的結(jié)構(gòu)設(shè)置，方式方法以及盾構(gòu)施工方式方法展開研究，以防對車站規(guī)模以及盾構(gòu)段長度造成不良影響?？梢园凑站唧w的客流量情況，對隧道的斷面形式進行選擇，保證斷面尺寸的設(shè)計合理性，確保站臺布置形式能夠達到理想狀態(tài)。

不同的斷面尺寸優(yōu)勢以及缺點并不相同，內(nèi)徑為6.76m的斷面所對應(yīng)的站臺寬度在2.5m左右，與車站整體的客流量需求并不相符，存在著整體施工與實際狀況不符的情況，不宜采用此種尺寸施工模式[7]。而內(nèi)徑為8m的斷面布置形式，在國外已經(jīng)進行了應(yīng)用，通過對國外運營狀況以及建設(shè)情況的分析發(fā)現(xiàn)，此種斷面的施工成本相對較高，需要定制專門的盾構(gòu)設(shè)備。需要結(jié)合消防以及地質(zhì)等各方面因素，對暗挖段的具體程度進行設(shè)置。如果內(nèi)徑的尺寸設(shè)置為10m，需要設(shè)置臨時避難區(qū)域，保證站臺的寬度能夠滿足客流量的需求，但因為隧道施工會占用較大范圍，所以需要按照市區(qū)的街道具體情況確定此方案是否可行。

3.3.3 三圓斷面施工。此種斷面形式的應(yīng)用，能夠滿足大客流量運行要求，整個結(jié)構(gòu)采用島式站臺布局模式，站臺寬度設(shè)置為13m。在進行斷面尺寸設(shè)置時，將整個尺寸設(shè)置為22.4m×8.5m。與其他結(jié)構(gòu)相比，三圓盾構(gòu)斷面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可以有效提高斷面利用率，但結(jié)構(gòu)應(yīng)用同時也存在著施工占用寬度過大的問題，需要通過重新定制盾構(gòu)裝備的方式，保證結(jié)構(gòu)能夠順利使用。因為目前此種結(jié)構(gòu)模式的應(yīng)用經(jīng)驗相對較少，在斷面設(shè)置方面也多以站臺層為主，所以整個施工還需要不停進行研究，需要通過實踐積累獲得有效施工經(jīng)驗[8]。

3.3.4 矩形斷面。類矩形斷面車站的整體結(jié)構(gòu)設(shè)置與布局，和單圓盾構(gòu)結(jié)構(gòu)較為相似，整體的空間利用率相對較高，能夠按照施工需求，運用類矩形盾構(gòu)機展開施工操作。但此種結(jié)構(gòu)同時也存在結(jié)構(gòu)受力性能不理想的問題，可能會在車站周邊出現(xiàn)不對稱加卸載問題時，在偏心荷載的作用之下，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良干擾，長時間耐久性保持與治理方面存在著較大難度，與圓形隧道相比，應(yīng)用優(yōu)勢并不突出。

如果工程項目施工區(qū)域存在高靈敏性軟土地層，在進行施工過程中需要做好復(fù)雜地下結(jié)構(gòu)的受力計算工作以及耐久性的保障處理工作，需要通過對施工輕微擾動控制技術(shù)的合理使用，確保整體的建筑方案實施質(zhì)量，實現(xiàn)動態(tài)化的控制模式，保證能夠在精細化計算理論的支持之下，高質(zhì)量地完成各部分的施工任務(wù)。因為施工能力以及結(jié)構(gòu)設(shè)計會對建筑方案的使用產(chǎn)生一定影響，所以需要再進行富水軟土地層處理過程中，做好長距離按挖通道以及切開口設(shè)計的內(nèi)容設(shè)置，保證整體的施工以及設(shè)計能夠達到理想狀態(tài)，從而高質(zhì)量完成工程施工任務(wù)。

3.3.5 斷面形式選擇方式。為保證盾構(gòu)施工技術(shù)能夠達到最優(yōu)化的應(yīng)用水平，需要對具體的施工斷面形式進行科學(xué)選擇。在進行斷面選擇過程中，需要對施工設(shè)備、線路走行關(guān)系以及車站客流等各項內(nèi)容展開分析。根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的綜合情況，可以兩單圓斷面以及單圓大盾構(gòu)斷面出發(fā)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計以及消防安全等各項內(nèi)容展開設(shè)置，獲得最優(yōu)化的施工方案[9]。因為考慮到車站的規(guī)模會受到消防疏散距離的直接限制，所以車站設(shè)計方案需要對消防專題進行深入性研究，需要對站廳和站臺層之間聯(lián)通方式進行謹慎選擇。在采用兩單圓左右布置斷面形式時，需要對站臺之間的連通進行更加深入的分析，確保按凹長度以及消防規(guī)范都能夠得到同時滿足。

4 結(jié)束語

在軟土地區(qū)進行地鐵車站施工過程中，需要提前對地質(zhì)情況以及周邊管線分布等各方面數(shù)據(jù)展開調(diào)查和分析，在獲得精準數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用原理以及應(yīng)用適用條件等各項內(nèi)容，制定出應(yīng)用質(zhì)量較高的盾構(gòu)施工技術(shù)運用方案，保證整體方案的推廣質(zhì)量以及施工效果。應(yīng)科學(xué)展開用單圓大盾構(gòu)左右布置斷面以及兩單圓左右布置斷面等斷面形式的篩選與應(yīng)用，做好盾構(gòu)施工要點與施工控制策略設(shè)置，以便達到最優(yōu)化盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用效果。