简介：XX地铁线XX段，包括车站部分，已竣工了，这个工程是借助盾构技术在严格的道路限制情况下完成的，其中盾构段长达582米。整个区段采用平行单线隧道，每条隧道的外径为8.1米,最小转弯半径为150米,在中间层结构下驾驶并到达其净误差为200毫米。对于车站主体，其站台是通过在盾构平行行进过程中借助预应力锚梁技术在两条平行隧道之间扩大而成的。对于站台楼梯，传统方法是在车站两端打入深竖直桩并在那里提供楼梯。但这种方法在盾构顶进前需要大规模的土方挖填工作，从而导致很长的工期。在XX车站工程中，通过运用挖填技术，中部结构的埋深很浅，而联系站台的楼梯则通过深沟技术从中部结构发展而来。这种技术加快了工期，在盾构技术的支持下铁轨能不断地向前铺，而楼梯能在后面单独施工。
1．介绍
在XX地铁建设已经有了大约XX年的历史，而在以前被普遍采用的则是挖填技术。在最近的20年内盾构技术被逐步采用并变得越来越流行。这是因为大城市正变得日益拥挤，而目前有个趋势，即和现存的地铁﹑地下设施和其它市政设施相比，今后的地铁隧道的埋深将越来越大。由于随着开挖深度的增加工程费用的增长是显著的，因而和传统的明挖法相比，盾构法的优势更加明显。此外，由于盾构法对地面交通的影响较小，产生的噪声和沉降也更少，因而人们经常采用盾构法。
XX地铁是一个非常有用的地下系统，它覆盖的长度长达89.1公里并且是XX交通系统的核心。在运营线上，自从1964年盾构技术得到运用以来，采用盾构技术开挖的有12.8公里，包括21段。在XX和XX之间的XX线上的XX段开工于XX年XX月，长度为582米，包括一个车站。
隧道的建设是为了缓解当地普遍的严重的道路交通情况。
2．方法的选择
在地铁系统的建设中，会碰到许多不得不克服的难题。比如说，在XX公路的宽度只有23.6米，而街上则是车水马龙，交通非常繁忙。除此之外，大街的两旁还有很多拱廊。在公路的两旁也有很多的百货商店，银行和中小店铺，以及非常多的车辆和行人。
传统的明挖法会碰到下列问题：
①由于没有合适的可供选择的道路供车流和人流通过以绕过施工现场，因而工程的施工会对道路交通产生严重的影响。
②工程只能在交通流量较小的时候进行施工，这也就意味着只能在夜间进行施工。但是在这个时段内因施工而产生的噪音和沉降却极大地影响了周边居民的生活，而取得当地居民的合作是非常困难的。
③由于工程中的车站的宽度为16.5米，大于路的宽度，因而进行打桩工作时会覆盖人行道，一部分拱廊的暂时移动也是问题，另外，还必须做出保证那就是工程的建设不会严重地影响周围商店的生意。
④在道路的两旁没有开放空间作为工作基地来运走土方和各种所需材料的运进和运出。
⑤由于线路形状的要求，在隧道开始的地方地铁必须在私人房屋下穿行大约60米，若采用明挖法这里就必须进行临时性的开挖工作。
正如上述原因，采用明挖法进行地铁建设会碰到许多问题。为了解决这些问题，盾构技术的应用就被考虑了，但是为了采用这种技术，下列问题就必须被充分考虑到：
①土壤是否适合盾构技术？
②盾构工作基地是否能保证安全？
③工程造价和工作工序是否合理？
在①中所讨论的土壤情况是选择合适方法技术的最基本的一个因素。由于当土壤情况不适合时盾构法将会变得异常困难，因而在选用这种技术前必须进行彻底的工程地质调查。
本地区的土层属于冲积﹑沉积土，土壤属于XX土，从南到北贯穿XX平原的中心。土层厚度大约17~18米，包含着两种土：沙性土和粘性土。这两种土在土层中相互交替，且两者都是稳定和相对密实的。
正如图1中的纵向视图所示，如果结构是上覆荷载为12米的单线盾构隧道，基本的粘性土层就会完全暴露在上部2/3工作面部分，同理，第二层沙性土暴露在下部的1/3工作面。
在这种情况下，盾构的上部圆弧就被大约3米厚的沙性土覆盖，相当于加了覆盖荷载，导致了高压缩现象的产生。而下部的沙性土层则是比较适合作为盾构隧道或扩大部分的承载层。
至于②中所说的盾构工作基地，即将同时建设的XX高速公路中的XX线的建设工地和地铁东部的盾构出口能被利用。
对于③中所说的工程造价，和传统的明挖法相比，盾构法的费用是相对比较高的，但是，工期能缩短大约7个月。这段时间的缩短是非常有价值的，因为在整个XX和XX之间工程建设中，这一段是整个工程的瓶颈。
3.隧道盾构类型的选择
隧道的实际施工长度为582米，包括193米长的车站。在选择盾构时，即采用一条双线隧道还是采用两条平行的单线隧道以及它们各部分的尺寸。
⑴双线盾构隧道
这个方案就是用一部尺寸大约为10米的双线盾构机来完成整个区段的施工。在施工时通过在两端各安装5米左右的围护，在地下开挖、支撑形成两条平行隧道。
在这种情况下，当在两边同时驾驶盾构机时，由于双线盾构机连接处的松弛和连接站台的楼梯以及由于中部层过于靠近路两边的建筑，因而施工时将非常困难。
⑵单线平行隧道
对于曲线部分及车站，两条直径各为8米的单线隧道将被平行地安置，而站台则被放置在两条隧道之间的扩大部分。在这种情况下，对于一部弯曲半径为120米的盾构机，隧道的曲线部分的转弯半径可放松到150米以利用隧道内部扩大部分的空间。对于通常的铁轨部分，方案A是通过对车站部分的围护来实现；而方案B则是通过把铁轨尺寸减少到6.8米来实现的。方案B会遇到如下问题：
①在穿过车站后改变隧道的尺寸必然会导致新设备的制造以及原有计划的替代，而这在费用及工序上都是不合理的。
②在到达现有的构筑物时，对于通常的方形机车直径为6.8米的隧道——即使两条隧道并在一起——也不得不拓宽以使列车能通过。
因此，方案A，即用直径为8.1米的盾构机来开挖整个区段，包括车站部分是可行的。
4.站台类型的选择
在XX，到目前为止，已经建造了几十座地铁车站，而它们都是被建造在两条平行隧道之间。
站台可大致分为二种类型：一种是在两条平行单线隧道之间挖填和围护后所形成的岛式站台，另一种则是不需开挖的侧式站台。一般而言，前一种形式适用于大型车站，后一种形式则适用于小型车站，而中型车站则一般采用上述两种形式的结合体。
在XX车站，考虑到未来车站的客流量，采用了一种比较复杂的形式。这就是说，在总长为160米的站台中，在两端靠近楼梯的地方各放置了一个长为48米的岛式站台，而在中部则设置了一个64米长的侧式站台，上面各有一条通道连接着上一层和下一层站台。其中，岛式站台的宽度为9.7米，侧式站台的宽度为2.8米。
隧道的尺寸则可根据岛式站台的尺寸来确定。为了减少隧道的尺寸，就有必要减少顶板梁的高度。这样的话，顶板梁就得采用钢框强化的钢筋混凝土，并且钢管柱的间距——即梁的跨度，被缩短到4米，以减少梁的高度。
5.站台楼梯类型的选择
在XX，通常所采用的建造车站楼梯的方法是在将要设置楼梯的车站两端打入竖直桩。若采用这种方法，就必须打入大口径的深桩，同时还要进行大范围的土方开挖工作。此外，当在两条平行单线隧道之间打桩和进行楼梯的施工时，两条隧道之间的空隙要足够大，而这只有在道路比较宽的情况下才有可能。
另一方面，考虑到当地狭窄的道路情况，在两条平行单线隧道之间打竖直桩是不可能的，并且，在两条平行隧道之间也没有空间来打入竖直桩。因此，我们采用了这种技术，即中部结构浅埋，而站台则通过通道与其联系。采用这种技术的话，中部层不需打桩就能建造，土方开挖工作也能大大减轻，更重要的是我们能在我们所希望的位置建造楼梯。联系站台和中部层的通道则被设置在站台的两端，各有一条3.7米宽的楼梯和一部电梯。
当采用明挖法施工中部层时，为了不影响路两边人行道上的拱廊，其宽度只有12米。而其长度的确定则考虑到下列因素：它应能容纳最小规模的车站设施，包括附属的检票门等，因而中部层的北部长为50.8米，南部为76.3米。
6.管片的设计
⑴所使用的管片类型
我们所使用的管片是柔性的管片，对于它们的耐久性，对于很急的弯曲部分，应能承受高速的撞击，为了使接头节点能承受连续体系所可能产生的极限荷载，静止部分就得扩大，还有就是出于经济性的考虑，用钢筋混凝土来代替通常所用铸铁部件。
从各方面考虑，如工程造价，施工过程，建筑安全性等，我们都希望管片的外部尺寸能最小化，还有就是当隧道和车站要用于铁路。根据车站部分所确定的管片的外部尺寸为8100毫米，其厚度为320毫米。
为了能使车站所用的管片类型最少，管片的通用性就非常重要，因而，就把45。和35。作为标准的划分角度。对于第三种管片，一种专门的可增加对顶板梁的应力转化的管片被采用。对于类型2和3的管片扩大部分，有一个400毫米的方形窗口，来插入水平的H型钢（300mm*350mm*15mm）。（图2）至于车站部分隧道的最小弯曲半径是普通的（800米），一种微型板片（65mm~25mm，一般40mm）被用来进行弯曲和纠正偏差。
标准的管片宽度为900毫米，但在急转弯处其宽度被减为700毫米，而每隔一环就放置660~740长的小管片（80mm）。
⑵未来可能荷载的测试
对于地铁区段建设所处的道路，往往同时还有地下商场和地下广场的建设规划。在进行此类建设的时候，隧道的上部覆土将被挖除。此外，如果建筑物是沿着路两旁建设的话，隧道两边的土层也将被挖除。虽然此时的荷载被视为短期荷载，但考虑到建筑的重要性，应力的增长值不应超过30%。
7.盾构的顶进
地质调查的结果表明，工作面的自我支撑能力是令人满意的，因而，一部开放型的盾构机被应用在开挖工作中。下面是施工中所遇到的问题及其解决方法：
⑴在急转弯处的顶进
由于XX地区恶劣的施工条件，为了能使土方开挖的工作量减为最小，隧道第一根桩的打入点被选则在十字路口转弯处的私人房屋下。隧道区段在开始点后70米处将会有一个转弯半径为150米的急转弯。为了改善盾构在急转弯时的性能，盾构的长度被缩短了，并且，在切削面的边缘还加装了一个长柄作为转弯工具。根据顶进技术，突破口将在曲线内侧，而早期在行进过程中的误差纠正将通过对每一环的测量来实现。
由于加装的长柄的转弯效果比预想的要好，因而，在急转弯处的顶进相对来讲比较平稳。
⑵在车站中部层下的顶进
为了缩短工期，车站中部层已在盾构顶进之前用明挖法施工完成了，而隧道将在中部层下2.8米处穿过。当隧道穿过时，中部层结构周围的土层的重充填并没有对联系楼梯起到减荷作用。
为了防止盾构内的压缩空气从中部层的两侧泄漏出去，我们就在两侧进行化学物质和稀混凝土混合液的注浆。
⑶通道联系点处的顶进
由于隧道到达点处的现有建筑是通常的方形隧道，我们就有必要保证对交通设施的测量以及列车的安全通过。从而使隧道在离到达点大约70米处开始逐渐向目的地顶进的过程中所产生的误差不超过200毫米。
为了防止隧道各环在粘性土压力的作用下产生沉降，在隧道内部采用了钢支撑，施工过程被严格的测量和钢支撑所控制。
作为一种地面沉降的防范措施，在隧道顶进和空间充填之前，在两条平行单线隧道之间进行注浆强化。
8.在车站站台处的扩大
考虑到安全性，经济性，土层地质情况和站台的类型，在车站站台处进行扩大时，我们从各种方法中，如palissage法，土锚杆法，支撑法，泵法等，选择了土锚杆法。
具体的施工工序如图3所示，而下面则是遇到的问题及其应对措施。
⑴土锚杆的打入
平行隧道的插入点的间隔为5.50米；此外，窗口的尺寸为400*400毫米，而梁的尺寸为300*305毫米，这样，就只有很小的空隙，因而，在施工中需要有很高的精确性。因此，下面的方法就被采用了，即若钻孔的洞在窗口允许的范围之内，第一根梁就被从一个窗口插入到另一个窗口，而点阵则在上部进行修正。为了提高钻孔的准确性，专为梁所设计的金属网格被放置在上方。
⑵隧道各环的沉降和位移的防止
为了防止在开挖时隧道的沉降，钢支撑被安装在隧道内，而同时区段的移除也在进行。
此外，为了防止在开挖时大位移的发生，设施被应用了。施工时，就一步步沿着纵，横两个方向进行。
⑶顶板梁的施工
在SCR结构中进行顶板梁的施工时，由于其是用I形梁和混凝土进行连接，因而，铸铁柱和上面的板的施工就变得复杂了。此外，为了放置混凝土，它必须被密实地浇注，和上面的部件联系起来。因此，我们必须在对各方面进行彻底的检查之后再进行施工。
为了缩短整个工程的工期，当隧道穿越车站时，我们就应该进行扩大部分的施工。
于是，当我们在两条平行隧道之间进行扩大工作时，对于手推车的调整以及支撑基础设施的运用就变得必要了。此外，在盾构工作时，里面的桩被压缩了，因而，为了保证一个满意的施工环境，我们就要把施工过程中产生的烟和热量排除出去。（见图1和2）
9.车站楼梯的沟渠工作
对于车站建设过程中所产生的各种后果，如果工序是从下而上，也就是说，①隧道的建设从竖直桩开始，②盾构顶进，③站台处的扩大，④楼梯的施工，⑤中部层的建设，那么，工期将很长。为了缩短工期，采用了下面的技术，既在盾构顶进之前中部层的施工和竖直桩一起完工，①竖直桩和中部层及盾构的施工，②盾构顶进，③站台处的扩大，④中部层的建设。
在把隧道内的空气排除之后，就开始进行楼梯的施工。楼梯施工的顺序如图 4所示。首先，沟渠基础在中部层底板被安装，然后就开始开挖。开挖结束后，侧墙混凝土就开始施工。最后，在侧墙和坑壁之间的临时板被挖除，楼梯和电梯则开始安装。
在施工时，我们应该分别在纵，横两个方向依次施工，以承受中部层的荷载。当然，这样的话工作空间将变得非常狭小，在很多地方有些工作只能手工完成。因此，为了保证一个好的工作环境，通风工作就变得更加重要了。
