论大连地区是否适合地铁暗挖施工
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摘要：大连地区地质地层情况复杂，自大连地铁开工建设以来，一直存在暗挖施工工法是否适合大连地区的争议，本文从地铁施工工法选择的原则出发，结合大连地区地质特征与全国地铁施工工法现状进行分析，说明在大连地铁采取暗挖工法施工的合理性。
关键词：地铁施工工法大连地区暗挖工法
中图分类号：U231文献标识码： A
一、地铁施工工法的选择
地铁工程按照施工工法可分为明挖法与暗挖法两大类，工法的选择需要结合工程地质和水文地质条件、周边环境、埋深、安全、投资和工期等因素，进行技术经济比较后确定。明挖法具有工期快、土建造价低、安全性高的特点，但是在城市主城区，由于周边环境限制，明挖法将会在交通导改、土地征用、管线迁改、房屋拆迁、环境保护等方面受到制约，相关费用的增加也会使总造价超出暗挖工法。与明挖法相比，暗挖法具有拆迁占地少、不扰民、不破坏交通及周边环境等优点，当然暗挖法也存在一些缺点，例如工期较长、劳动强度大、高水位地层结构防水较困难等。近年来，随着暗挖技术和盾构技术的发展以及城市生活与环境要求的提高，暗挖法已被广泛应用。
二、设计结合大连地质特征采取的针对性暗挖工法
大连地区地质情况复杂，按照成因分类的三种岩石均有分布，如辉绿岩（岩浆岩）、石灰岩（沉积岩）与板岩（变质岩），这三种岩石的力学性质相差较大，例如板岩节理裂隙较发育、顺层方向多变且遇水易软化；石灰岩区域局部见溶率较高；即使是辉绿岩，也是属于在岩浆岩中力学性质较差的岩石种类。大连地区同时存在局部区域有断层、地下水位埋深浅、岩层岩性变化快等不利因素，给地铁设计与施工都来了巨大的挑战。对于如此复杂的地质条件，是否适合采用暗挖工法是各界比较关注的问题。
从理论上讲，只要采取适宜的辅助工法，浅埋暗挖法在任何地层中都可以采用。但从经济和技术综合评价的角度出发，浅埋暗挖法对地层应有一个适合的范围和适用条件。根据国内外的实践经验，浅埋暗挖法对地层的基本适用条件为：
1、要求无水作业。带水作业是非常困难的，开挖面的稳定性时刻受到水的威胁，甚至发生坍方。隧道暗挖施工必须采取排除地下水或止水（灌浆）或压气工法。对地下水（尤其是上层滞水）的处理是非常关键的环节，这直接影响到浅埋暗挖法的成败。比如大范围的淤泥质软土、含水砂层、降水有困难或经济上不合算的地层，不宜采用浅埋暗挖法。而对于大连地层，地下水主要是基岩裂隙水，暗挖施工排除地下水实现无水或少水作业是比较容易实现的；在局部的土岩交界面也是可以通过降水和注浆堵水等实现无水施工的条件。
2、要求开挖面具有一定的自立性和自稳性。开挖后的自稳性与围岩的物理性质和力学特性、隧道涌水量及覆盖土厚度有关。我国对于土壤的自立性还未作出定量规定，但从定性上提出了要求：工作面土体的自立时间，应足以进行必要的初期支护作业。设计要求在开挖面前方对地层的预加固和预处理，视为暗挖法的必要前提，目的就在于加强开挖面的稳定性，增加施工的安全性。
从大连地区的总体地质条件来看，是满足暗挖施工的基本适用条件的。大连地铁设计单位根据各工点不同的复杂地质条件及周边环境，认真研究、精心设计，采取了多种具有针对性的暗挖施工工法：
1、针对大连地质“上软下硬”的特征，在部分暗挖车站采用洞柱法、拱盖法等工法。其原理为将初支或二衬大拱脚置于承载力、强度及完整性较好的岩层中，首先施工拱部结构，拱形支护完成后形成了比较开敞的空间，再采用大型机械开挖下部岩体及施工下部结构，此工法的主要优点有可减少工程造价、加快施工进度、减少施工风险等；
2、在下穿人民路、星海湾、马栏河等地下水量较大的卵石层地段，下穿密集建筑物、东联路高架桥、沈大铁路、码头铁路等地段，采用盾构法施工区间。盾构是在有水地层、软弱围岩中修建地下工程时进行开挖支护和衬砌的一种专用机械设备。盾构施工具有施工速度快、施工期间噪音与振动小、不影响地面建筑与地下管线等优点；
3、在下穿居民楼及中山路下胜利购物长廊地段，为减少对居民的影响及对建（构）筑物的振动，采用单臂掘进机开挖区间。单臂掘进机是一种集切削岩石、自动行走、装载石渣等多种功能为一体的高效联合作业机械，它具有效率高、机动性强、对围岩扰动小、超挖量小等优点。
三、已经基本完工的成功案例
目前，大连地铁有部分暗挖工点已基本完工或已完成主要工序：
1、大连地铁2号线采用拱盖法开挖的一二九街站主体结构已全部完成，施工过程中地表沉降控制良好，对周边环境影响极小。
2、大连地铁1号线采用拱盖顺作法施工的兴工街站主体结构已全部完成，施工进展顺利。
3、大连地铁2号线红旗西路站至南松路站区间一段因为下穿居民楼，为减少爆破震动对居民楼的结构安全破坏及爆破噪音对居民生活的影响，局部（左右线各200m）采用单臂掘进机施工，目前该段已全部施工完成，根据监测数据，对居民楼的影响几乎为零。
4、大连地铁2号线采用盾构法施工的联合路站至西安路站区间目前已经顺利下穿了红星电影院（4层）和君安大厦（26层）两栋建筑物，下穿过程中采用了合适的掘进参数和后注浆措施，保证了下穿施工的安全顺利。
四、大连与国内其他城市在采用暗挖工法方面的比较
根据国内外建设地铁的经验，随着暗挖技术的不断更新发展，且暗挖法具有拆迁占地少、不扰民、不干扰交通等明显适应我国国情的优点，越来越多的城市地下工程采用暗挖技术。
国内城市中地质特征与大连类似的有重庆与青岛（同为岩石地层）：已经建成通车的重庆轨道交通1号线一期工程共有13座车站，其中9座暗挖车站；2号线共有18座车站，其中2座暗挖车站；3号线一期工程共有18座车站，其中2座暗挖车站，暗挖车站比例达到26.5%。正在施工中的青岛地铁3号线共有22座车站，其中7座暗挖车站；正在设计中的2号线共有20座车站，其中5座暗挖车站，暗挖车站比例达到27.3%。在以第四系地层为主的北京地铁中，正在施工的暗挖车站达到22座。
大连地铁1号线共有车站22座，其中有9座暗挖车站；2号线共有车站26座，其中有7座暗挖车站，暗挖车站比例达到33.3%，比重庆、青岛略高，这是由于大连的独特地理特征决定的。大连市城区道路相对狭窄，而且主城区三面环海、呈东西长轴布置，城市主干道如中山路等一旦封堵，将给大连市民出行带来极大的影响，为了尽可能的方便市民与减少对环境的影响，大连地铁在中山路等城市主干道、建筑密集区，采取暗挖工法施工。
五、结语
尽管大连地区地质情况复杂，暗挖法面临的技术难题较多，但是大连地铁参建各方人员以“将困难留给自己，方便留给市民”为原则，充分发挥智慧，攻克了一个又一个的技术难题，总结出一套适合大连地质情况的暗挖工法，越来越多顺利完工的暗挖车站与区间用实践证明了暗挖工法在大连地区是合理的、正确的。
主要参考文献：
王梦恕.地下工程浅埋暗挖通论.合肥：安徽教育出版社.2004。
GB50157-2003.地铁设计规范。