基于城市地下空间关键施工技术分析与探索
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【摘 要】随着人们物质生活水平的不断提高，城市人群的增多，城市出现了用房拥挤的情况，开发地下工程已成为城市发展壮大的必然，也是一个城市发展的亮点。本文主要就地下空间施工技术的广泛应用，分析研究了地下空间施工技术的施工工艺及应用范围,为今后类似工程提供施工参考。本文是个人的一些见解，可供同行参考借鉴。
前言
随着城市化进程的发展，城市人口的不断增加，城市交通拥堵、环境恶化、资源不能满足需要，城市用地逐渐减少，开发的地表空间日益锐减。城市地下空间的开发利用就是要把部分城市功能由地面转入地下，节约用地的同时，充分利用土地空间资源。开发地下空间的必须考虑建筑经费、地质安全以及社会、经济效益等综合因素，逐步形成以地铁为骨架、以交通节点为枢纽、以中心区为主体的城市地下空间系统，对我国城市化可持续发展具有重大意义。
一、地下空间关键施工技术分析
1、盖挖法施工技术。盖挖法是在明挖法基础上发展起来的一种施工方法，突破了“先挖后盖”的模式代之以“先盖后挖”，即先以临时路面或结构顶板维持地面交通再向下施工。它在一定程度上缓解了地铁施工对城市交通的干扰。近些年来，在浅埋地铁车站施工中，明挖法仍居优势，盖挖法有很大发展，暗挖法虽在个别城市中有所增加，但从总体看仍用得不多。盖挖法有逆作与正作两种施工方法。盖挖法的主要优点是安全、占地少、对居民生活干扰少，采取措施甚至可做到基本上不影响交通，但施工速度比明挖法要低，为我国地下工程施工创造了一种简单、快速、安全的施工方法。
2、新奥法施工技术。新奥法与传统的隧道设计施工方法，有着本质上的区别。传统的隧道设计施工方法认为：隧道的支承结构是等待承受松动围岩荷载，所以是被动受力。其所用支承结构必然是强大的、刚性的厚壁钢筋混凝土结构。而新奥法的基本出发点是把岩体视为连续介质。根据岩体具有的粘性、弹性、塑性的物理性质。并利用了在岩体中开挖隧道后产生变形过大变形松动破坏，有一个时间效应的动态特征，适时的采用薄壁柔性支护结构与围岩紧密贴合起来加固和保护围岩，从而调动了天然围岩的承载能力。同时把围岩与支护结合了起来，使围岩变为支护的主要成分。所以能使隧道成为长期稳定的洞室。新奥法的主要支护措施是喷锚支护。可以说喷锚支护是体现新奥法新思想的重要手段。通过喷锚支护，围岩固有的自承能力得以充分的发挥。
3、沉井法施工技术。沉井是地下工程和深埋基础的一种施工技术方法。它将地面预制好的井筒型 (圆筒或方筒) 结构物下沉到预定的设计标高进行封底，构筑内隔墙、顶板等构件，最终形成地下结构物的基础。大型沉井施工技术是将直径或边长大于20m 的井筒型结构物下沉到指定设计标高以构筑地下结构物的施工技术方法。沉井施工技术在施工中具有占地面积小，不需要板桩支护，比大开挖节省土方量，对邻近建筑影响较小，且操作简便，无需特殊的专业设备等优点，故广泛应用于桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下仓库、人防掩蔽所、竖向矿井、船坞坞首、盾构拼装井、地下车站与车道、地下构筑物的围壁和大型深埋基础等。
4、盾构法施工技术。盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它靠盾构头部保护下掘土或用大刀盘切削土体，通过出土机械运出洞外，盾构靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构。盾构施工技术一次投资大，造价较高，但具有快速、安全、减少地面沉降的优点。施工时，在前部开挖地层，尾部拼装衬砌，然后用千斤顶顶住已拼装好的衬砌将盾构推进。如此循环交替逐步前进。这样，既可以开挖、衬砌，又可以防止土砂的崩坍和地下水造成的破坏。盾构机主要由盾头旋转切削刀盘、盾筒支撑体和盾尾辅助设施三大部分组成，大体分为泥水加压式和土压平衡式两大类、其选型主要取决于地层土质和地下水等情况。盾构施工技术在国际上起步较晚，但近些年发展较快。
5、冷冻法施工技术。冷冻法是通过钻孔，埋入钢管，在钢管中加盐水或液氮，通过循环，使周围地层冻结，形成保护层。不仅能保证地层稳定，还能起隔水作用，确保施工安全，但造价相对较高。冷冻法施工可克服地铁施工受水文、地质及周边管线、建筑物施工环境制约的困难，但应在施工中注意冻胀引起的变形，以采取相应对策。我国地下工程施工中，煤矿的井筒建设大量采用了冷冻法，已有 300 多个井筒用冷冻法进行施工，我国地下工程施工技术的发展及展望最大冷冻深度达500m，在国际上也属先进。
二、地下空间施工技术未来发展
地下空间及地下工程将作为一种新幅员辽阔型国土资源造福人类。世界各发达国家已有的施工技术大部分在我国已开发应用，地下工程施工技术的发展应结合我国的国情。我国人口众多，劳动力便宜，资金较少，因此我国地下工程施工技术的发展将具有中国特色。由于我国幅员辽阔，土质地域性差异明显加之南北气候截然不同温差变化大，相同的地下施工项目在不同的城市遇到的问题不尽相同，为了达到施工工艺质量、安全舒适和经济效益的平衡点，在对地下空间开发时的技术选择成为重中之重。对地下空间施工技术的研究还需在实践中不停的去改进，在紧跟发达国家技术的同时，努力研究适合我国国情的施工技术，通过吸收国外技术优势，发展出我国自己的地下空间施工技术体系，在城市空间开发中起到重要作用，为我国现代化建设作出更大的贡献。建议：①城市地下空间开发还应重视地下环境特性对人体生理和心理的影响程度及规律研究。②未来城市地下空间开发和建设应重视工程地质和水文地质问题，解决岩土体稳定、变形给周围建筑带来的影响。预防地下空间开发诱发的地质灾害（如地面塌陷、沉降、裂缝和砂土液化等）给城市建设带来的巨大危害。③由于地下空间开发和建设工程造价高、投资成本大，为取得较好的经济效益、社会效益和环境效益，地方政府要出台鼓励开发利用的优惠政策。④无论是政府部门还是规划部门，为建立“和谐城市”都要在地下空间开发之前，综合考虑城市地质环境、社会环境因素，制定一个综合、协调并具有可持续发展的城市地下空间开发战略规划。
三、结语
民生问题是城市地下空间开发的根本动因。我国城市面临人口剧增的压力，人均占地指标低下。必须把对地面环境有影响、占地面空间大的功能性场所转入地下，给地面腾出充足的空间留给人们的生活。另外，地下空间由于周围由岩土介质“包围”，具有较强的隐蔽性、隔离性、防灾和抗震性等特点。具有平战结合的民防工程功能，是建设和开发的重要内容，具有国防和战略长远意。建设用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、生态失衡、环境恶化等一系列问题给城市居民的生活、居住条件带来诸多不便，而且这些问题制约城市经济和社会的进一步发展，成为现代城市可持续发展的瓶颈。为了解决发展中所遇到的“城市综合症”，发达国家各大城市普遍采取了开发利用地下空间，以地铁车站为枢纽，通过地下步行街将它们串联起来，在各种功能相互兼容的情况下组成居住、办公、商业、娱乐与文化的综合体。因而城市形态呈地面、地上和地下立体协调发展的综合空间，从根本上改变了城市空间结构，并取得了一定成效。
参考文献
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