隧道与地下工程施工技术与管理
——土木工程施工论文
姓名：学号：
摘要：简要介绍我国现行的隧道及地铁的施工工艺，并简介我国自行研究开发的地下结构工程的施工的新型工艺技术。展望我国未来的地下结构建筑发展方向并提出施工技术方面的需求和注意。
关键词：隧道；地下建筑；施工技术
一、简介
随着科学技术和经济的发展，在地上建筑高度比拼的同时，地下空间的开发也成了建筑师们钟爱的方向。近年来我国一批大型基础设施建设工程的落成为地下工程的设计施工提供了大量实验基础和施工经验，如青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础；同时，城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战；而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平，及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证，对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。
二、施工方法
我国现行的地下隧道的施工方法主要以下几种：
（1）、新奥法
新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。 采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对 较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山 岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程，是我国目前矿石隧道施工的主要施工方法。
当前,世界范围内应用新奥法设计与施工城市地铁工程取得了相当大的发展。智利的圣地亚哥新地铁线采用新奥法施工地铁车站,车站位于城市道路下7～9m, 开挖面积230m2,相当于17m(宽)×14m(高)。针对我国城市地下工程的特点和地质条件, 新奥法经过多年的完善
与 发展,又开发了“浅埋暗挖法”这一新方法,与明挖法、盾构法相比较,由于它可以避免明挖法对地表的干扰性,而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性,因此目前广泛应用于城市地铁区间隧道、车站、地下过街道、地下停车场等工程,如根据新奥法的基本原理,采用“群洞”方案修建的广州地铁二号线越秀公园站及南京地铁一期工程南京火车站站,断面复杂多变的折返线工程、联络线工程也多采用新奥法。
在我国利用新奥法原理修建地铁已成为一种主要施工方法，尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。
（2）、盾构法
我国应用盾构法修建隧道始于20世纪50～60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比较老式的盾构机（如网格式、压气式、插板式等），80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构修筑地铁区间隧道。盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点。目前，该方法已经在我国的地、铁建设中得到了迅速的发展，也是我国目前城市隧道施工的主要施工方法。
随着盾构法研究的深入、工程应用的增多，盾构法施工技术以及盾构机修造配套技术也得到了发展提高：上海地铁隧道基本全部采用盾构法修建，除区间单圆盾构外，还使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道，此外还试验采用了方形断面盾构修建地下通道；采用直径 11.2m的泥水盾构建成了大连路越江道路隧道，这也是目前我国最大直径的盾构机。广州地铁采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功应用于既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道修筑，大大拓展了盾构法的应用范围。深圳、南京、北京、天津等城市虽然地质、水文条件各不相同，但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。
除了上述几点外，我国盾构技术的进步还表现在以下4个方面：①掌握了盾构机的选型和配套技术，与外国合作设计生产盾构机，配套施工设备包括管片模具完全能够自行设计制造；②掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术；③掌握了盾构掘进控制技术，如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表沉降控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防裂、同步注浆等，实现了信息化施工，可以确保盾构施工的安全、优质、高效和环保；④掌握了不同地质条件和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术。但同时我们也 应看到自己的不足。
（3）、浅埋暗挖法
经新奥法多年施工总结发展而成的浅埋暗挖法又称矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是国人自创的适合中国国情的一种隧道修建方法。该法是在借鉴新奥法的理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。它是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是：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的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。
浅埋暗挖法的核心技术被概括为 18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、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；研究、创新了劈裂注浆方法加固地层；发展了复合式衬砌技术，并开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护。
由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、
深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中有相当的应用。此外，该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。
（4）、钻爆法
我国地域广大、地质类型多样，重庆、青岛等城市处于坚硬岩石地层中，广州地铁也有部分区段处于坚硬岩石地层中，这种地质条件下修建地铁通常采用钻爆法开挖、喷锚支护。钻爆法施工的全过程可以概括为：钻爆、装运出碴，喷锚支护，灌注衬砌，再辅以通风、排水、供电等措施。在通过不良地质地段时，常采用注浆、钢架、管棚等一系列初期支护手段。根据隧道工程地质水文条件和断面尺寸，钻爆法隧道开挖可采用各种不同的开挖方法，例如：上导坑先拱后墙法、下导坑先墙后拱法、正台阶法、反台阶法、全断面开挖法、半断面开挖法、侧壁导坑法、CD法、CRD法等。对于爆破，有光面爆破、预裂爆破等技术。对于隧道初期支护，有锚杆、喷混凝土、挂网、钢拱架、管棚等支护方法。及时的测量和信息反馈常用来监测施工安全并验证岩石支护措施是否合理。防水基本采用截、堵、排等几种方法，其中在喷射混凝土内表面张挂聚乙烯或聚氯乙烯板，然后再灌注二次混凝土衬砌被认为是一种效果良好的防渗漏措施。
同时，经多年的施工总结和发展，我国也研究开发出一批自己的地下施工新技术，包括在青藏铁路建设中大量运用的多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺、地铁施工中的桩基托换技术、过江隧道施工中的水平冻结法、地铁车站三拱两柱结构暗挖中洞施工工艺、海上基础工程施工工艺等。
三、发展方向
我国已有近40年的地下空间开发修建史，尤其是今年来的各种地下空间的开发利用更加丰富了我国在包括地铁、隧道、地下商城等地下空间部分的规划、设计、施工管理与防灾救治设备维修等技术丰富和管理制度。由于我国地域广大、地质情况复杂多样，地下部分的开发利用也必然存在着极大的难度。就目前看来，我国已有的技术手段可以应付除西部和东北地区以外的大部分城市的地下建设需求。
为了使我国的地下建筑开发日趋完备，更快的完成经济、适用、安全等要求，我们仍需努力。
1、尽早统一地下建筑的设计、施工规范，以保证其有法可依。
2、组织力量对地下建筑施工技术及设备进行研究开发，寻找更为经济环保的施工工艺。
3、加大地下建筑防水材料、工艺及设备的研究力度。目前我国地下建筑的防水问题仍是一大空白，地下部分建筑的防水因其地理位置的特殊性，常用的工程防水技术难以满足防水要求或者后期维修复杂繁琐。故对地下防水新型防水材料和防水工艺的开发利用是刻不容缓的。
4、强化环保意识。目前我国的地下建筑，特别是地铁的施工还多采用明挖法，给道路交通以及城市环境带来了很大的损害。故应加大施工工艺的研究力度并出台相应的规范，以期最大限度的减少地下建筑施工带来的环境污染。
