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(yùn)量的特點(diǎn)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(yán)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(jì)的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，地下鐵道建設(shè)以它不可替代的優(yōu)勢(shì)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(jì)90年代中后期，我國的軌道交通建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)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(yùn)行，對(duì)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(xiàn)。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?？梢哉f，我國地鐵和輕軌建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)是長期的、持久的。

　　2.地鐵輕軌建設(shè)對(duì)城市地下空間開發(fā)的帶動(dòng)作用

　　地鐵等地下交通設(shè)施的建設(shè)，帶動(dòng)了地下商場(chǎng)、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(shì)。地鐵和其它地下場(chǎng)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(yùn)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(yīng)具體情況具體對(duì)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(fēng)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(huì)環(huán)境要求等因素進(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)，在維護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)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(jià)相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)地面交通的影響較大。

　　2.暗挖法。暗挖法的施工特點(diǎn)是在地質(zhì)條件的情況下，采用超前支護(hù)體系對(duì)地層改善、加固。在超前支護(hù)的保護(hù)下采用復(fù)合式襯砌方法進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)及二襯施工。施工中遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測(cè)量”的十八字方針。

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

　　三、錨固技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)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(yīng)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(jìn)步。目前的地下鐵道工程的施工已廣泛應(yīng)用了錨固技術(shù)，無論是明挖法施工還是暗挖法施工，維護(hù)結(jié)構(gòu)及超前支護(hù)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(yīng)用。對(duì)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(shí)，宜采用較為經(jīng)濟(jì)的土釘墻體系。深度較大、基坑寬在30m以上時(shí)，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(hù)結(jié)構(gòu)的居多。從經(jīng)濟(jì)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(hào)線雍和宮站，其一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部為土釘墻，下部為樁＋錨，另一側(cè)圍護(hù)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(yīng)用。在暗挖法施工中，錨固技術(shù)主要應(yīng)用在超前大管棚、超前小導(dǎo)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堋⑽鬯芑蛑匾叵聵?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(duì)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(dá)到120m。管棚施工會(huì)擾動(dòng)土層，一般要有5mm的地表沉降。

　　⑵小導(dǎo)管主要應(yīng)用于淺埋暗挖法施工的超前支護(hù)，用以防止開挖面拱部土體塌方。小導(dǎo)管場(chǎng)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(dǎo)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(kuò)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(hù)拱腳部位，增設(shè)一道錨管。

　　四、巖土錨固對(duì)環(huán)境的影響

　　隨著地下空間開發(fā)及錨桿、錨索應(yīng)用密度的增加，巖土錨固技術(shù)對(duì)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(duì)后續(xù)工程的影響，特別是新開發(fā)城市對(duì)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(yán)重影響了后續(xù)工程的開展。

　　針對(duì)以上情況，為解決錨固技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響，保護(hù)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(yīng)考慮地鐵等地下空間的范圍和施工方法。

　　2.錨索設(shè)計(jì)與施工時(shí)，首先應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境做詳細(xì)調(diào)查，包括對(duì)規(guī)劃方案要詳實(shí)了解。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮周圍環(huán)境和城市規(guī)劃，施工方案不應(yīng)對(duì)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(kuò)大頭錨桿等新技術(shù)。

　　4.錨索施工對(duì)周圍環(huán)境有影響時(shí)，盡可能采用其他支護(hù)體系。當(dāng)工程必須采用錨索方案時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇可拆卸錨索。

　　5.預(yù)應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)。