地鐵施工的主要方法

一、明挖法
通常在地面條件允許的情況下，地鐵區間隧道宜采用明挖法，但對社會環境影響很大。明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設計標高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結構，最后回填基坑或恢復地面的施工方法。
明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環境允許的地方通常采用明挖法施工。淺埋地鐵車站和區間隧道經常采用明挖法，明挖法施工屬于深基坑工程技術。由于地鐵工程一般位于建筑物密集的城區，因此深基坑工程的主要技術難點在于對基坑周圍原狀土的保護，防止地表沉降，減少對既有建筑物的影響。明挖法的優點是施工技術簡單、快速、經濟，常被用為首選方案。但其缺點也是明顯的，如阻斷交通時間較長，噪聲與震動等對環境的影響。

明挖法包括敞口明挖法、基坑設置支護結構的明挖法和蓋挖法。
（1）敞口明挖法。在地面建筑物稀少、交通不繁忙、施工場地較大、結構物埋深較淺的地段及城市軌道交通出入地面的區段采用敞口明挖法。
（2）基坑設置支護結構的明挖法。在施工場地較小、土質自立性差、地下水豐富、建筑物密集、埋深大時采用明挖法時基坑要加設支護結構。
（3）蓋挖法。埋深較淺、場地狹窄及地面交通不允許長期占道施工情況下可采用蓋挖法施工。即在短期封閉地面交通期間，進行連續墻和鉆孔灌注樁作業，開挖和修筑結構頂板，隨即回填，恢復地面交通，然后轉入地下作業，開挖基坑，修筑樓板和底板，利用隧道兩側的出入口和通風道出土、進料。

依據主體結構施工順序分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。該法是在既有道路上先完成周邊圍護擋土結構及設置在擋土結構上代替原地表路面的縱橫梁和路面板,在此遮蓋下由上而下分層開挖基坑至設計標高,再依序由下而上施工結構物，最后覆土恢復為蓋挖順作法；反之先行構筑頂板并恢復交通、再由上而下施工結構物為蓋挖逆作法。
二、暗挖法

暗挖法是在特定條件下，不挖開地面，全部在地下進行開挖和修筑襯砌結構的隧道施工辦法。暗挖法主要包括:鉆爆法、盾構法、掘進機法、淺埋暗挖法、頂管法、新奧法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構法應用較為廣泛，目前我國的隧道施工當中以盾構法和淺埋暗挖法該兩種方法居多。

1．鉆爆法
我國地域廣大、地質類型多樣，重慶、青島等城市處于堅硬巖石地層中，廣州地鐵也有部分區段處于堅硬巖石地層中，這種地質條件下修建地鐵通常采用鉆爆法開挖、噴錨支護（與通常的山嶺隧道相當）。 
 鉆爆法施工的全過程可以概括為：鉆爆、裝運出碴，噴錨支護，灌注襯砌，再輔以通風、排水、供電等措施。在通過不良地質地段時，常采用注漿、鋼架、管棚等一系列初期支護手段。根據隧道工程地質水文條件和斷面尺寸，鉆爆法隧道開挖可采用各種不同的開挖方法，例如：上導坑先拱后墻法、下導坑先墻后拱法、正臺階法、反臺階法、全斷面開挖法、半斷面開挖法、側壁導坑法、CD法、CRD法等。對于爆破，有光面爆破、預裂爆破等技術。對于隧道初期支護，有錨桿、噴混凝土、掛網、鋼拱架、管棚等支護方法。及時的測量和信息反饋常用來監測施工安全并驗證巖石支護措施是否合理。

2、盾構法
在地鐵線路穿越河道地段，圍巖結構松散、飽水、呈流塑或軟塑狀態，工程地質條件較差的地段，采用盾構機施工。盾構(shield)是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設置有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂；鋼筒的尾部可以拼裝預制或現澆隧道襯砌環。盾構每推進一環距離，就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環襯砌，并向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環承擔。盾構施工前應先修建一豎井，在豎井內安裝盾構，盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。

我國應用盾構法修建隧道始于20世紀50～60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比較老式的盾構機（如網格式、壓氣式、插板式等），80年代末、90年代初開始采用土壓式、泥水式等現代盾構修筑地鐵區間隧道。盾構法具有安全、可靠、快速、環保等優點，目前，該方法已經在我國的地鐵建設中得到了迅速的發展。我國各城市地鐵采用的盾構機大多是土壓平衡盾構機型。

 隨著盾構法研究的深入、工程應用的增多，盾構法施工技術以及盾構機修造配套技術也得到了發展提高：上海地鐵隧道基本全部采用盾構法修建，除區間單圓盾構外，目前正在使用雙圓盾構一次施工兩條平行的區間隧道，此外還試驗采用了方形斷面盾構修建地下通道；采用直徑11.2m的泥水盾構建成了大連路越江道路隧道，這也是目前我國最大直徑的盾構機。廣州地鐵采用具有土壓平衡、氣壓平衡和半土壓平衡模式的新型復合式盾構機成功應用于既有軟土、又有堅硬巖石以及斷裂破碎帶的復雜地層的地鐵區間隧道修筑，大大拓展了盾構法的應用范圍。深圳、南京、北京、天津等城市雖然地質、水文條件各不相同，但采用盾構法修建區間隧道均取得了成功。 
盾構法的主要優點:除豎井施工外，施工作業均在地下進行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪聲和振動影響;盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行，施工易于管理，施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時不影響航運;施工不受風雨等氣候條件的影響;在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術經濟優越性。

3、掘進機法
在埋深較淺、但場地狹窄和地面交通環境不允許爆破震動擾動,又不適合盾構法的松軟破碎巖層情況下采用。該法主要采用臂式掘進機開挖,受地質條件影響大。

4、新奧法

城市軌道交通線路穿越基巖地段時，圍巖具有一定的自穩能力，一般采用新奧法施工，即以噴射混凝土和錨桿作為主要支護手段，同時發揮圍巖的自身承載作用，使其和支護結構成為一個完整的隧道支護體系，并可采用信息設計，即根據施工監測的數據隨時調整原設計，使設計更趨合理。

　　新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱， 原文是New Austrian Tunnelling Method 簡稱 NATM，新奧法概念是奧地利學者拉布西維茲（L. V. RABCEW ICZ） 教授于 50 年代提出的，它是以隧道工程經驗和巖體力學的理論為基礎，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法，經過一些國家的許多實踐和理論研究，于60年代取得專利權并正式命名。之后這個方法在西歐、北歐、美國和日本等許多地下工程中獲得極為迅速發展，已成為現代隧道工程新技術標志之一。六十年代NATM 被介紹到我國，七十年代末八十年代初得到迅速發展。至今，可以說在所有重點難點的地下工程中都離不開NATM。新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。

在我國常把新奧法稱為“錨噴構筑法”。用該方法修建地下隧道時，對地面干擾小，工程投資也相對較小，已經積累了比較成熟的施工經驗，工程質量也可以得到較好的保證。使用此方法進行施工時，對于巖石地層，可采用分步或全斷面一次開挖，錨噴支護和錨噴支護復合襯砌，必要時可做二次襯砌；對于土質地層，一般需對地層進行加固后再開挖支護、襯砌，在有地下水的條件下必須降水后方可施工。新奧法廣泛應用于山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠房、礦山巷道等地下工程。 
 在我國利用新奧法原理修建地鐵已成為一種主要施工方法，尤其在施工場地受限制、地層條件復雜多變、地下工程結構形式復雜等情況下用新奧法施工尤為重要。

新奧法的支護原則是：圍巖不僅是載物體，而且是承載結構；圍巖承載圈和支護體組成隧道的統一體，是一個力學體系；隧道的開挖和支護都是為保持改善與提高圍巖的自身支撐能力服務。
新奧法是以噴射混凝土、錨桿支護為主要支護手段，因錨桿噴射混凝土支護能夠形成柔性薄層，與圍巖緊密粘結的可縮性支護結構，允許圍巖有一定的協調變形，而不使支護結構承受過大的壓力。
施工順序可以概括為：開挖→一次支護→二次支護。
開挖作業的內容依次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風、出渣等。開挖作業與一次支護作業同時交叉進行。第一次支護作業包括：一次噴射混凝土、打錨桿、聯網、立鋼拱架、復噴混凝土。一次支護后，在圍巖變形趨于穩定時，進行第二次支護和封底，即永久性的支護（或是補噴射混凝土，或是澆注混凝土內拱），起到提高安全度和整個支護承載能力增強的作用，而此支護時機可以由監測結果得到。

5、淺埋暗挖法
針對我國城市地下工程的特點和地質條件, 新奧法經過多年的完善與發展,又開發了“淺埋暗挖法”這一新方法,與明挖法、盾構法相比較,由于它可以避免明挖法對地表的干擾性,而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性,因此目前廣泛應用于城市地鐵區間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程。
用小導管注漿加固土層，分部開挖，架鋼筋格柵拱、噴混凝土法施工初次襯砌，然后做防水層，最后用模注混凝土做二次襯砌。

淺埋暗挖法又稱礦山法，起源于1986年北京地鐵復興門折返線工程，是中國人自己創造的適合中國國情的一種隧道修建方法。該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎上，針對中國的具體工程條件開發出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在于，它是適合于城市地區松散土介質圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

 顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆注的施工技術。其原理是：利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力，采取適當的支護措施，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結構的不開槽施工方法，主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質。由于淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序，現被施工單位普遍采納。

 淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針：管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。其主要的技術特點為：動態設計、動態施工的信息化施工方法，建立了一整套變位、應力監測系統；強調小導管超前支護在穩定工作面中的作用；研究、創新了劈裂注漿方法加固地層；發展了復合式襯砌技術，并開創性地設計應用了鋼筋網構拱架支護。

由于該工法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內豐富的勞動力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區間隧道，而且在大跨度車站的修筑中有相當的應用。此外，該方法也廣泛應用于地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。

　淺埋暗挖法是一種在離地表很近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾構法不適應的條件下，淺埋暗挖法顯示了巨大的優越性。

淺埋暗挖法施工步驟是：先將鋼管打入地層，然后注入水泥或化學漿液，使地層加固。開挖面土體穩定是采用淺埋暗挖法的基本條件。地層加固后，進行短進尺開挖。一般每循環在0.5-1.0米左右。隨后即作初期支護。第三步，施作防水層。開挖面的穩定性時刻受到水的危脅，嚴重時可導致塌方。處理好地下水是非常關鍵的環節。最后，完成二次支護。一般情況下，可注入混凝土，特殊情況下要進行鋼筋設計。

淺埋暗挖法作為建設部命名的國家級工法，不僅在地鐵修建中顯示了它的優越性，為國家取得重大經濟、社會效益，它在地下停車場、地下街道、地下商業街及市政地下管網的建設中注入了前所未有的活力，為現代城市地下空間的開發作出了貢獻。

6、頂管法

是直接在松軟土層或富水松軟地層中敷設中小型管道的一種施工方法。適用于富水松軟地層等特殊地層和地表環境中中小型管道工程的施工。主要由頂進設備、工具管、中繼環、工程管、吸泥設備等組成。

7、沉管法

沉管法是將隧道管段分段預制，分段兩端設臨時止水頭部，然后浮運至隧道軸線處，沉放在預先挖好的地槽內，完成管段間的水下連接，移去臨時止水頭部，回填基槽保護沉管，鋪設隧道內部設施，從而形成一個完整的水下通道。

沉管隧道對地基要求較低，特別適用于軟土地基、河床或海岸較淺，易于水上疏浚設施進行基槽開外的工程特點。由于其埋深小，包括連接段在內的隧道線路總長較采用暗挖法和盾構法修建的隧道明顯縮短。沉管斷面形狀可圓可方，選擇靈活。基槽開挖、管段預制、浮運沉放和內部鋪裝等各工序可平行作業，彼此干擾相對較少，并且管段預制質量容易控制。基于上述的優點，在大江、大河等寬闊水域下構筑隧道，沉管法稱為最經濟的水下穿越方案。

按照管身材料，沉管隧道可分為2類:鋼殼沉管隧道(有可分為單層鋼殼隧道和雙層鋼殼隧道)和鋼筋餛凝土沉管隧道。鋼殼沉管隧道在北美采用的較多，而鋼筋混凝土沉管隧道則在歐亞采用較多。

沉管隧道施工主要工序:管節預制→基槽開挖→管段浮運和沉放→對接作業→內部裝飾。

三、其他特殊施工方法
由于科技水平不斷提高，設備不斷完善，在一些特殊地段采用凍結法、化學注漿等方法加固圍巖，當隧道穿過建筑物時采用基底托換等方法，為處理好地下水采用降水深層回灌等施工技術，在全國地鐵施工中也得到應用，并取得了一定的效果。
對于大跨度車站及折返線隧道工程，一般采用分部開挖法施工，分布開挖法包括雙側壁導坑法、中洞法、中隔壁法等，這些方法都取得了良好的施工效果。