第七章 城市轨道交通工程施工安全技术

第七章城市轨道交通工程施工安全技术

本章主要介绍城市轨道交通工程施工安全与风险管理方法及施工安全检查的主要内容。

运用建筑施工安全技术知识和相关标准，分析城市轨道交通工程施工过程中的危险因素，制定并实施安全技术措施。

主要学习：

（1）城市轨道交通暗挖工程施工安全技术。

（2）城市轨道交通盾构工程施工安全技术。

（3）城市轨道交通工程安全检查主要内容。

（4）城市轨道交通工程施工风险管理。

运用暗挖工程施工相关的安全技术规范和标准，分析竖井、马头门、导洞及受力转换、注浆等作业的危险有害因素，采取相应的安全技术措施，预防生产安全事故的发生。

运用盾构工程施工相关的安全技术规范和标准，分析盾构工作井加固、始发、掘进、到达、开仓检修等作业的危险有害因素，采取相应的安全技术措施，预防生产安全事故的发生。

依据相关法律规范，全面系统给出了城市轨道交通工程建设、勘察、设计、施工、监理等各方主体以及施工图审查、第三方监测、检测等单位开展安全检查、自查和履约管理、评价等工作的主要遵循。

运用地铁工程的安全技术规范和标准，掌握地铁工程施工作业的主要工法，分析地铁工程施工作业中的危险有害因素，采取相应的安全技术措施，预防生产安全事故的发生。

第一节城市轨道交通工程概述

一、城市轨道交通发展史（略）

二、城市轨道交通特点

城市轨道交通中的地铁工程造价高、周期长、风险大。经过近50年的发展，我国地铁施工方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、暗挖、盖挖、盾构法等多种方法并存。施工技术不断发展提高，已初步形成了专门的学科体系，极大地推动了地铁建设事业的快速发展。

我国地铁施工方法由最初单一的明挖法发展到现在的多种方法并存的施工方法。下列施工方法中，不属于地铁常用施工方法的是（）。

A.明挖

B.暗挖

C.盾构法

D.人工法

『正确答案』D

『答案解析』我国地铁施工方法由最初单一的明挖法发展到现在的明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法等多种方法并存。

三、城市轨道交通系统构成

城市轨道交通系统由一系列相关设施组成，最基本的组成包括车站建筑、线路、车辆、轨道、供电、给排水、通风系统以及通信、信号系统等。

后来人们为了提高轨道交通系统的综合服务质量，包括系统运行的安全性和可靠性以及旅客乘车环境的舒适性和安全性，又出现了一些新的组成部分，如自动售检票系统、屏蔽门、设备监控系统、消防系统等。

这些系统互相协调运作，共同保证轨道交通系统能够快捷、安全地输送旅客。

四、城市轨道交通对城市发展的作用

作为城市规模最大的基础设施建设项目，城市轨道交通对城市发展有三方面的作用：

一是大大提高城市交通供给水平，缓解大城市日益拥挤的道路交通；

二是引导城市格局按规划意图发展，支持大型新区建设；

三是通过对城市轨道交通的巨大投入，从源头为城市经济链注入活力，并通过巨大的社会效益提高整个城市的综合价值。

第二节城市轨道交通工程施工主要工法及特点

城市轨道交通通常在城镇中修建，其常见的结构形式有地下线、地面线和高架线。

考虑到地下线的结构施工安全风险大，也是一种常见的城市轨道交通结构形式，因此，本节主要介绍地铁车站暗挖、区间暗挖及盾构施工工法。

一、地铁车站施工主要工法及特点

目前地铁车站施工主要工法有明挖法、盖挖法、暗挖法及这几种方法的组合及变化形式，见表7-1。

表7-1 地铁车站施工主要工法

目前地铁车站施工的主要工法有明挖法、暗挖法、盖挖法及这几种方法的组合与变化形式，如遇到浅埋车站，征占地较容易，可使用的空间比较大，周边环境简单的环境时，可采用（）。

A.明挖法

B.盖挖法

C.暗挖法

D.盾构法

『正确答案』A

二、区间隧道施工主要工法及特点

目前城市轨道交通区间隧道施工的主要工法有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法及这几种方法的组合及变化形式。

（一）明挖法

明挖法是各国地铁施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方，通常采用明挖法施工。

明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价较低等优点，但因对城市生活干扰大，应用受到各种因素的限制，尤其是当地面交通和环境不允许时，只能采用盖挖法或暗挖法。

明挖法施工主要分为围护结构施工、站内土方开挖、车站主体结构施作和回填上覆土以及恢复管线四个部分。

（二）盖挖法

盖挖法是利用围护结构和支撑体系，在较繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通，在其下进行车站施工的方法。

按结构施工的顺序，盖挖法可分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。

盖挖逆作法一般对交通作短暂封锁，等结构顶板施工结束并达到强度后恢复道路交通，利用竖井作出入口进行内部暗挖逆筑。盖挖逆作法具有占用场地时间短，对地面干扰小和施工安全等优点，缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工环境差等；

盖挖顺作法同样具有盖挖逆作法的优缺点。

明挖和盖挖相结合的方法可以说是明挖法和盖挖法的发展。盖挖段以临时铺盖板铺设临时路面，维持地面交通畅通，然后凭借各种临时支撑及支护保证围岩稳定，并向下进行开挖施工。

（三）暗挖法

暗挖法又称矿山法，通常采用施工竖井、通道在地下开挖、支护、衬砌的施工方法。对地层适应性较广，适于地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布的地下构筑物施工。

通常包括新奥法和浅埋暗挖法等。

新奥法和浅埋暗挖法的主要区别在于有没有充分考虑围岩的自承能力。

1.浅埋暗挖法

浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工。

浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工。浅埋暗挖法施工隧道时，应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等选择适宜的开挖方法及掘进方式。

浅埋暗挖法并没有充分考虑利用围岩的自承作用，要求初期支护（简称初支）具有一定刚度，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅和喷锚作为初期支护手段。

按照十八字原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行设计和施工。

浅埋暗挖法不允许带水作业（即含水地层要疏干，大范围的淤泥质软土、粉细砂地层、降水有困难的地层不适合采用此法）；开挖面要有一定的自稳性（自稳时间足以进行必要的初期支护）；开挖面前方地层预加固和预处理是浅埋暗挖法的必要前提，目的在于增强开挖面的稳定性。

浅埋暗挖法与明挖法、盖挖法相比，对地面建、构筑物等影响最小，在环境复杂区域应用广泛；

缺点是工序复杂、交叉作业多、作业环境差、安全风险大及工程造价高等。

2.新奥法

新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用的松弛和变形，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束围岩并通过对围岩和支护的量测、监控，指导地下工程的设计和施工。

新奥法适用于稳定地层，以利用围岩的自承能力为基点，使围岩成为支护体系的组成部分，为了充分利用围岩的自承能力，要求初期支护具有一定柔度。

目前地铁车站施工的主要工法有明挖法、暗挖法、盖挖法及盾构法。充分利用围岩的自承作用，要求初期支护具有一定刚度，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅和喷锚作为初期支护手段，按照十八字原则进行设计和施工的施工方法，属于（）。

A.明挖法

B.暗挖法

C.盖挖法

D.盾构法

『正确答案』B

（四）盾构法

盾构的基本原理是基于一圆柱形的钢组件沿隧洞轴线被向前推进的同时开挖土壤。

该钢组件始终处于已开挖的安全空间，直到初步或最终隧洞衬砌建成。盾构必须承受周围地层的压力，而且要防止地下水的侵入。

第三节城市轨道交通工程施工主要安全技术

一、车站暗挖施工及安全技术

（一）暗挖车站常见结构形式（表7-2）及选择原则

暗挖地铁车站的结构形式、工程环境条件及暗挖工法三者密切相关。

按照车站不同的结构形式，全暗挖地铁车站可分为单拱式车站、双连拱式车站、三连拱式车站和分离式车站（局部暗挖车站的暗挖段也可做上述分类）等类型，而根据车站层数又分为单层车站、双层车站及多层车站。

表7-2 暗挖车站常见结构形式

暗挖地铁车站的结构形式、工程环境条件及暗挖工法三者密切相关。下列暗挖地铁车站结构形式选择原则的说法中，错误的是（）。

A.在满足功能的前提下，车站的结构形式应尽量紧凑、压缩土建规模，节省造价

B.在车站客流量较大，地质条件较好，地下水可以疏干的情况下，可采用单拱单层结构形式

C.当车站客流量不大，水文地质条件好时，可采用多拱（或单拱多跨）单层结构形式

D.当车站受环境条件限制，线间距不能拉开，岛式站台宽度小于12m时，可采用双拱或单拱结构

『正确答案』B

『答案解析』在车站客流量较大，地质条件较好，地下水可以疏干的情况下，可采用多拱双层结构形式。

（二）暗挖车站工法选择原则

1.安全可行性原则

鉴于暗挖工程的隐蔽性、复杂性和不确定性等突出特点，在选择地铁车站的开挖方法时，必须从施工安全的角度出发，选取可靠的施工工法，尽量降低工程难度和风险，提高工程质量。

同时，由于多数地铁车站周边道路交通繁忙、建筑物密集、地下存在大量管线或构筑物，过大的地面沉降将会给各种地下管线、周围建筑物及地面交通带来严重影响，所以工法选取时亦须考虑周围环境安全，保证将地面沉降控制在允许范围内。

2.工期可控性原则

采用施工条件好、机械化程度高的工法开挖暗挖车站，减少或避免施工中可能遇到的各种困难和障碍，加快车站的修建速度，从而缩短工程的工期，保证地铁线路按期投入使用。

3.经济合理性原则

地下工程的经济性是决定选择开挖方法的重要条件和原则之一，车站开挖方法的经济性表现在不同开挖方法的施工成本即工程造价上。

下列不属于暗挖车站工法选择原则的是（）。

A.安全可行性原则

B.工期可控性原则

C.整体可靠性原则

D.经济合理性原则

『正确答案』C

『答案解析』暗挖车站工法选择原则：

（1）安全可行性原则。首先必须从施工安全的角度出发，选取可靠的施工工法。同时选取时必须考虑周围环境安全，保证将地面沉降控制在允许范围内。

（2）工期可控性原则。采用施工条件好、机械化程度高的工法开挖暗挖车站，减少或避免施工中可能遇到的各种困难和障碍。

（3）经济合理性原则。

（三）暗挖车站常用施工方法

1.PBA法

PBA法是浅埋暗挖法的一种，其中：P指pile桩，B指beam梁，A指arc拱。PBA法多用于修筑侧式和岛式双层地铁车站。

步骤工法

第一步自横通道进洞，施工导洞拱部超前小导管，并注浆加固地层，开挖导洞并施作初期支护，上导洞贯通后，开挖横向导洞。

第二

步

在上导洞内施工挖孔桩、桩顶冠梁及导洞内的扣拱初支第三

步

完成上导洞内回填混凝土施工

第四步施工导洞间初支扣拱超前小导管，并注浆加固地层，采用环形留核心土开挖士体，施工顶拱初期支护及临时竖撑。

第五步初支扣拱贯通后，由车站端头向横通道方向后退，沿车站纵向分段凿除上导洞部分初期支护及临时竖撑，施工顶拱防水层及结构二次衬砌（简称二衬）

第六步顶拱二衬施工完成后，沿车站纵向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至中板下0.5m处，分段施工中板梁及中板，并施工侧墙防水层、保护层及侧墙。

第七

步

分段向下开挖土方至钢支撑处，并及时架设钢支撑

第八步沿车站纵向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底，施工底板防水层及底板，然后施工部分侧墙防水层及侧墙。

第九步沿车站纵向分为若干个施工段拆除钢支撑，在每个施工段内施工结构侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

2）岛式车站PBA法施工步序

步骤工法

第一步自横通道进洞，施工导洞拱部超前小导管，并注浆加固地层，开挖导洞并施作初期支护，上、下纵向导洞贯通后，开挖上下横向导洞。

第二步在边导洞及横导洞内施工条基，在两边上下导洞内施工挖孔桩及桩顶冠梁，并在中间导洞内施工上下导洞间钢管混凝土柱挖孔护筒。

第三步在下层中导洞施工底板梁防水层及结构后，施工钢管混凝土柱，然后在上层中导洞内施工顶拱梁防水层及顶纵梁，并在顶纵梁中预埋钢拉杆。

第四步施工洞室Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ拱顶超前小导管，并注浆加固地层，开挖导洞Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ土体，施工顶拱初期支护

第五步导洞Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ贯通后，由车站端头向横通道方向后退，沿车站纵向分段凿除小导洞部分初期支护结构，施工顶拱防水层及结构二衬，并及时施工钢拉杆。

第六步顶拱二衬施工完成后，沿车站纵向分为若干个施工段，每个施工段分层开挖土体至中板下0.5m处，分段施工中板梁及中板，并施工侧墙防水层、保护层及侧墙。

第七

步

分段向下开挖土方至钢支撑处，并及时架设钢支撑

第八步沿车站纵向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底，施工底板防水层及底板，然后施工部分侧墙防水层及侧墙

第九步沿车站纵向分为若干个施工段拆除钢支撑，在每个施工段内施工结构侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

PBA工法就是在边导洞内施工车站的边桩，在中岛洞内施工梁柱，然后在桩柱体系间进行初支和二衬扣拱，形成车站的顶部结构，并在顶部结构的保护下由上至下逆筑车站结构。PBA法具体施工流程为（）。

A.边桩施工、柱孔开挖—导洞开挖—桩、柱顶梁施工—钢管柱吊装及灌注混凝土—底梁施工—顶部初支及二衬扣拱—站厅层施工—站台层施工

B.边桩施工、柱孔开挖—底梁施工—导洞开挖—钢管柱吊装及灌注混凝土—桩、柱顶梁施工—顶部初支及二衬扣拱—站厅层施工—站台层施工

C.导洞开挖—边桩施工、柱孔开挖—桩、柱顶梁施工—顶部初支及二衬扣拱—底梁施工—钢管柱吊装及灌注混凝土—站厅层施工—站台层施工

D.导洞开挖—边桩施工、柱孔开挖—底梁施工—钢管柱吊装及灌注混凝土—桩、柱顶梁施工—顶部初支及二衬扣拱—站厅层施工—站台层施工

『正确答案』D

『答案解析』PBA工法具体施工流程如下：

导洞开挖—边桩施工、柱孔开挖—底梁施工—钢管柱吊装及灌注混凝土—桩、柱顶梁施工—顶部初支及二衬扣拱—站厅层施工—站台层施工。

2.CRD法（交叉中隔墙法）

CRD法施工步序如图7-3所示。

施工步序：第一步，施作超前支护，注浆加固地层，开挖1号洞室并施作永久及临时初期支护；

第二至第八步，与开挖1号洞室的方法相同，施作超前支护，注浆加固地层，并开挖2～8号洞室，施作初期支护；

第九步，分段拆除底部临时支撑，施作底板及部分下部边墙；

第十步，分段拆除底部临时支撑，施作中板及剩余下部边墙；

第十一步，分段拆除全部临时支撑，施作拱部二衬及上部侧墙，完成车站主体结构。

3.双侧壁导坑法

双侧壁导坑法施工步序如图7-4所示。

步骤工法

第一

步

洞门加固及拱顶超前支护施工完成后，左右错开安全距离（10~15m）施作边导洞1 第二

步

错开安全距离施作导洞2

第三

步

自上而下，施作边导洞3、4、5，各导洞间前后保持安全距离（10～15m）

第四

步

自上而下施工中洞6、7、8

第五步自端头向横通道，按设计长度分段拆除临时中隔壁，施作仰拱防水及防水保护层，及时做好临时中隔壁换撑

第六

步

分段局部破除临时仰拱初支，施作负二层侧墙防水及钢筋第七

步

分段搭设脚手架，施作中板

第八

步

分段破除临时仰拱及中隔壁，及时施作负一层二衬

第九

步

待二衬混凝土达到设计强度后，拆除临时中隔壁及仰拱。

4.中洞法

中洞法施工就是先开挖中间部分，在中洞内施作梁、柱结构，然后再开挖两侧部分，并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。这种施工方法，由于中洞的跨度较大，一般采用CD法、CRD法或双侧壁导坑法等施工方法。

中洞法施工工序复杂，但两侧对称施工，比较容易解决侧压力从中洞转移到梁柱上时产生的不平衡侧压力问题，施工引起的地表下沉较易控制。

该方法在无水、地层相对较好时应用。

施工步序：

中洞法将暗挖隧道的施工步序简单描述为先中洞后侧洞施工，即先将隧道的中部含两柱开挖初支衬砌完毕，然后再进行两侧侧洞开挖初支和衬砌。

中洞初支分成6块，衬砌分4部完成；

侧洞初支分成6块，两边各3块，对称施工，衬砌分侧洞底板和拱墙（含部分拱顶）2部施工。

5.侧洞法

侧洞法施工就是先开挖两侧部分，在侧洞内做梁、柱结构，然后再开挖中间部分，并逐渐将中

洞顶部荷载通过初期支护转移到梁、柱结构上。

这种施工方法，在处理中洞顶部荷载转移时，相对中洞法要困难些。

施工步序：

侧洞法将暗挖隧道的施工步序简单描述为先侧洞后中洞。

即先将隧道的两侧含柱洞开挖初支衬砌完毕，然后再进行中洞的开挖初支衬砌施工。

侧洞初支分12块对称施工，衬砌分4部。中洞初支分3块从上往下施工，衬砌分2部施工，先顶拱后底板。

6.柱洞法

柱洞法施工步序如图7-7所示。

柱洞法施工顺序大体上与中洞法相同，也是先中洞后侧洞，

区别在于柱洞法施工时，首先开挖四个彼此互不连接的导洞，然后施作中洞永久支护结构。

在中洞衬砌的支撑下，开挖侧洞并完成隧道衬砌。

施工步序：

先将隧道的两柱洞开挖初支衬砌完成，然后施作底梁防水及结构、钢管柱和顶梁防水及结构；

第二步，进行中洞初支衬砌施工，并施作二衬扣拱及底板施工；

第三步，施作侧洞初支；

第四步，施作侧洞二衬。

暗挖车站常用施工方法包括PBA法、CRD法、双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法、柱洞法等施工方法。施工中先开挖中间部分，在中洞内施作梁、柱结构，然后再开挖两侧部分，并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上的施工方法，属于（）。

A.PBA法

B.CRD法

C.中洞法

D.侧洞法

『正确答案』C

『答案解析』中洞法施工就是先开挖中间部分，在中洞内施作梁、柱结构，然后再开挖两侧部分，并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。中洞法施工工序复杂，但两侧对称施工，比较容易解决侧压力从中洞转移到梁柱上时产生的不平衡侧压力问题，施工引起的地表下沉交易控制。该方法在无水、地层相对较好时应用。

暗挖车站常用施工方法包括PBA法、CRD法、双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法、柱洞法等施工方法。施工中先开挖两侧部分，在侧洞内施作梁、柱结构，然后再开挖中间部分，并逐渐将中洞顶部荷载通过初期支护转移到梁、柱结构上的施工方法，属于（）。

A.PBA法

B.CRD法

C.中洞法

D.侧洞法

『正确答案』D

『答案解析』侧洞法施工就是先开挖两侧部分，在侧洞内做梁、柱结构，然后再开挖中间部分，并逐渐将中洞顶部荷载通过初期支护转移到梁、柱结构上。这种施工方法，在处理中间顶部荷载转移时，相对中洞法要困难些。

（四）暗挖法施工的主要关键技术

1.PBA法暗挖地铁大跨扣拱关键技术

PBA工法就是在边导洞内施工车站的边桩，在中导洞内施工梁柱，然后在桩柱体系间进行初支和二衬扣拱，形成车站的顶部结构，并在顶部结构的保护下由上至下逆筑车站结构。

具体施工流程如下：

导洞开挖→边桩施工、柱孔开挖→底梁施工→钢管柱吊装及灌注混凝土→桩、柱顶梁施工→顶部初支及二衬扣拱→站厅层施工→站台层施工。

PBA工法的关键是边桩、中柱、纵梁及扣拱体系的形成，后续工作全部在桩柱梁及扣拱体系形成的空间构架下进行。

由于边桩、中柱、纵梁施工全部为洞内作业，扣拱形成要经过多道工序，解决好桩柱梁体系及扣拱形成过程中的受力转换及平衡，确保桩柱梁及扣拱体系施工质量是PBA工法安全顺利完成的关键技术。

1）PBA工法扣拱施工的安全技术难点

（1）大跨度暗挖施工风险高、难度大。

PBA工法施工的车站一般跨度较大，中跨开挖线弧长一般5m左右，边跨开挖线弧长一般为7m 左右，且开挖面半径大，这都增加了开挖的难度。

工程一般为浅埋施工，拱顶覆土浅，尤其是当工作面为细砂层时，自稳性较差，开挖后易坍塌。

一些地铁车站项目位于城市繁华地段，拱顶存在多条管线，是施工中的一大安全隐患。因此扣拱施工中确保众多管线不渗不裂正常安全使用是施工的一大难点。

并且受地面的交通动载扰动较多，开挖过程中易引起顶部（砂层）塌落。

（2）扣拱施工结构受力复杂。

PBA工法施工过程中需经过多次受力转换，其中最主要的受力转换发生在扣拱阶段。

扣拱过程中，先由大断面初支将拱顶破土的竖向荷载传递到围护桩和小导洞以及顶纵梁、钢管柱上，使得围护桩、顶纵梁、钢管柱既要承受竖向压力，又要承受水平推力，拱顶二衬的施工进一步将拱顶压力转换到围护结构和框架结构上。维持受力平衡，保证受力转换顺利完成是扣拱施工安全技术的关键。

（3）初支和二衬的施工节点多。

首先是初支的连接节点多，中跨的格栅连接在两中导洞的拱部格栅上，通过中导洞的初支落在中纵梁上，边跨的格栅一侧落在桩顶冠梁上，一侧落在中导洞的另一侧的拱部格栅上，分别将初支落在围护桩和中纵梁上，处理好数量众多的初支和二衬的施工节点是确保结构工程施工质量和安全的关键。

（4）施工作业面狭小，施工组织困难。

扣拱施工在已经完成的主体明挖段结构内进行，开挖施工的出士、安装格栅、喷混及二衬施工

需要分段拆除小导洞，铺防水板、安装拱部钢筋、搭设拱架、浇筑混凝土等大部分作业是在狭小的施工作业面内完成。由于施工作业面狭小，因此，科学、合理地进行施工组织是保证施工安全顺利进行的关键。

2）PBA工法桩柱梁体系施工原则及安全技术措施

全过程进行信息化管理，加强过程监测，实施动态化施工，根据监控量测、信息反馈、位移反分析来调整支护参数，以此作为安全保证的主要手段。

多个小导洞开挖时，进行工况分析，合理开挖顺序，先施工两侧上导洞，拉开一定距离后，再施工中部下导洞，最后施工中部上导洞，相邻导洞之间错开一定距离施工，减少围岩扰动次数，减小群洞效应，以策安全。

对于地处富水地层的暗挖车站，要加强降水配合工作，做好洞内的散水排放和注浆止水工作，保证无水作业，避免出现局部坍塌或流砂等现象。

扣拱和小导洞拱部开挖前，可以选择辅助工法，如小导管注浆超前加固地层，弧形开挖导坑、留核心土，架设临时支撑、及时喷射混凝土等措施，保证开挖及支护安全。

根据地质条件及导洞工作面大小，做好维护桩精确定位，保证成桩垂直度，钢管柱安装就位并灌注钢筋混凝土后，钢管柱与柱孔之间空隙用细砂填密实。

严格控制相邻小导洞格栅同步情况，从而使扣拱初支格栅能够与小导洞格栅连为一体，小导洞破除喷混凝土前，在小导洞与顶纵梁之间加设临时支撑，顶纵梁设对拉杆，平衡水平推力与竖向压力。

扣拱开挖完成后，及时、快速施作扣拱衬砌，使结构尽早封闭成环。

顶纵梁、底纵梁两侧需预留钢筋与车站其他部位钢筋相连，在导洞狭小的空间可以采用机械连接预留钢筋头，并设置钢板保护防水板免遭破坏。

顶纵梁、底纵梁结构断面较为复杂，且钢筋密度大，灌注条件差，因此要确保混凝土灌注密实，特别是顶纵梁顶部，减少初支和二衬混凝土之间空隙，必要时可以设置预留浇注孔位进行隔孔浇注，并采取纵梁三面同时振捣，同时加强对施工缝的处理。

2.中洞法暗挖地铁车站钢管柱施工技术

1）钢管柱施工的安全技术难点分析

钢管混凝土柱因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质。

钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土处于三向应力状态。三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，其物理性能上发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料。

正是这种结构力学性质的根本变化，决定了钢管混凝土柱的基本性能和特点优于普通的钢筋混凝土柱。

钢管混凝土柱是结构中的主要承载构件，钢管柱混凝土的质量，关系到整个结构的安全与稳定。

因导洞断面较小，受作业空间限制，钢管柱的安装精度和钢管柱混凝土施工的质量较难保证。

导洞内钢管柱的安装精度和钢管柱泪凝土的施工质量是暗挖地铁车站工程的一大安全技术难点2）钢管柱施工原则及措施

（1）前期准备。

对钢管柱的施工，在准备阶段就应该加强安全质量管理与监督检查，熟悉了解钢管柱加工厂家的设备，相关工艺，以便分析在加工钢管柱阶段，什么情况、什么位置容易产生质量问题。

对于较大的钢管柱，可能由于设备、定位画线方法等的限制，施工中发现有些问题，比如圆度、

轴线、牛腿位置、方向等容易出现较大偏差，对今后钢梁安装有很大影响，应作为重点检查对象，派专人跟踪验收，了解加工进度，协调其与工地现场的施工进度，确保以工地的实际情况来安排进场时间及钢管柱进场顺序，避免挤占施工用地，也避免了钢管柱运到现场或安装后发现问题而影响进度。

对重而长的钢管柱，在运输过程中，应对较长的牛腿实施保护，避免运输途中出现变形。施工中采用焊接临时拉结板条的方法，证明是简单可行的，割开后不会因焊缝收缩等原因造成牛腿变形。

（2）吊装。

为便于起吊，钢管柱出厂前应在管顶焊接耳片，位置约在管顶下50mm，耳片中间孔与柱身焊缝长200～250mm，取厚度20～25mm与柱身相同材料钢板，耳片侧面须加焊肋板，以确保在最不利位置起吊时不至侧翻破坏。通过计算与实践，上述耳片从水平吊起20多吨、长20多米钢管柱至垂直时有足够安全性。

钢管柱吊入时须十分谨慎，在现场对限位肋板进行适当切割，切割吊入后，还需要在管身之间插入铁件，减少切割后可能造成的空位，以此保证轴线对齐、圆心重合。同时在设计许可情况下，加工时可适当放大限位结构的配合间隙。

（3）轴线与垂直度校正。

当钢管柱底部轴线对齐后，对其进行调直时，可用2台经纬仪在两个垂直方向沿轴线向上观察管顶轴线，大的偏差靠吊臂调整，用4根钢丝绳拉住管顶，靠兰花扣进行细致调整。

（4）临时支护。

钢管柱的接驳过程中，焊接需要较长的时间，在焊接未完成时，吊钩不能松开，这会明显影响到吊装的速度，同时也影响其他吊装任务。可以考虑对比较长的钢管柱作有效临时支护，尽快脱钩后再继续进行焊接工序，加快吊装速度。

钢管柱在出厂前，在柱身底部、第一层牛腿下方，两个垂直方向各焊两个耳片，间距适当大些，约400mm，这样尽量把支护点提高，也不妨碍其他作业面施工。

下列关于钢管柱施工相关要求的说法中，错误的是（）

A.为便于起吊，钢管柱出厂前应在管顶焊接耳片，位置约在管顶下50mm

B.耳片侧面须加焊肋板，确保在最不利位置起吊时不致侧翻破坏

C.当钢管柱底部轴线对齐后，对其进行调直时，大的偏差靠兰花口调整，由吊臂进行细致调整

D.对比较长的钢管柱做有效临时支护，尽快脱钩后再继续进行焊接工序，加快吊装速度

『正确答案』C

『答案解析』当钢管柱底部轴线对齐后，对其进行调直时，可用2台经纬仪在两个垂直方向沿轴线向上观察管顶轴线，大的偏差靠吊臂调整，用4根钢丝绳拉住管顶，靠兰花口进行细致调整。调垂直后焊接应四周对称均匀进行，避免焊接收缩引起垂直度改变。

3.中洞法暗挖地铁车站顶梁与顶拱施工技术

1）顶纵梁施工技术

顶纵梁即钢管混凝土柱上的纵梁，也是车站主体结构的主要承载结构。纵梁底部钢板通过钢管柱顶部的预埋锚固螺栓与钢管柱连接。

顶梁结构的施工顺序为：

芯梁底板预制→芯梁底板安装→顶部防水层铺设→芯梁部位钢筋绑扎→模板支架施工→混凝土浇筑。

顶纵梁分段施工长度为18m。为使拱部结构与顶纵梁相接的施工缝便于处理，将顶纵梁一次浇筑范围向拱部延伸，其形状如图7-8所示。

顶纵梁即钢管混凝土柱上的纵梁，也是车站主体结构的主要承载结构。纵梁底部钢板通过钢管柱顶部的预埋锚固螺栓与钢管柱连接。中洞法暗挖地铁站顶梁施工顺序为（）。

A.芯梁部位钢筋绑扎—模板支架施工芯梁底板预制—芯梁底板安装—顶部防水层铺设—混凝土浇筑

B.芯梁底板预制—芯梁底板安装—顶部防水层铺设—芯梁部位钢筋绑扎—模板支架施工—混凝土浇筑

C.芯梁部位钢筋绑扎—模板支架施工—芯梁底板安装—顶部防水层铺设—芯梁底板预制—混凝土浇筑

D.芯梁底板预制—顶部防水层铺设—芯梁部位钢筋绑扎—芯梁底板安装—模板支架施工—混凝土浇筑

『正确答案』B

『答案解析』中洞法暗挖地铁站顶梁施工顺序：芯梁底板预制—芯梁底板安装—顶部防水层铺设—芯梁部位钢筋绑扎—模板支架施工—混凝土浇筑。

（1）顶梁底板的制作。

由于顶梁底板的制作精度要求较高，故由专业厂家进行加工制作，运到现场进行安装。

工厂制作部分为钢板裁制、坡口加工、各种连接孔洞及连接板件的加工、角钢及焊钉的焊接。现场工作主要为芯梁与钢管柱的拴接，两片芯梁的俯焊。钢筋的焊接及绑扎，顶芯梁型钢构造如图7-9所示。

（2）顶芯梁底板预制技术要求。

每跨顶芯梁由2片芯梁结合而成，2片芯梁用61mm的钢筋横向连接而成；角钢及钢板下料长度应留有足够的因焊接而引起的收缩量；角钢与钢板焊接后须校验变形，当产生侧向变形垂直弯曲时宜采用压力机冷矫，扭转变形时宜采用加热方法矫正；由于芯梁与钢管柱连接的每片芯梁底均有螺栓孔，为保证螺栓孔的边距正确，应先焊接，待矫正变形后再钻孔。

（3）顶梁底板安装。

钢管柱顶部施工时，准确定位安装钢管柱盖板及精确预埋与顶芯梁连接螺栓，预制加工顶芯梁时，在顶芯梁端部，精确钻设642mm螺栓孔洞，以便运到现场后进行准确安装。

顶芯梁底板从预制厂运到工地现场在钢管柱外侧，用倒链（两端各1个）同时吊起，吊起过程中（2个葫芦）要尽量保持一致，吊装梁底板钢板下严禁站人，梁底钢板基本与钢管柱顶面一致后，迅速在梁底铜板两端及中心处进行支撑。

一般情况下，支撑采用脚手架纵横向步距为0.6m，基本支撑完成后，在梁底钢板位置下进行满堂搭设，脚手架纵横向步距为0.6m，搭设完后脚手架宽度及长度为2.4m×9m，脚手架顶面纵横向采用12cm×12cm方木与顶芯梁接触，方木横向长3.5m，纵向长10m，钢板移动采用人工撬滑方法，横向推移到钢管柱顶面位置处，然后用抄手楔子调整高程。顶纵梁支架布置如图7-11所示。

顶芯梁的混凝土达到强度要求后，中洞拱顶施工前，分段拆除顶部中隔墙，通常分段拆除长度为18m。进行中隔墙拆除时，严格做好监控量测。

拆除到顶部后，用防水砂浆把凸凹不平处涂抹圆顺，铺设防水层。顶拱与顶芯梁连接处拱圈主筋在顶芯梁钢筋施工时，已进行了接茬钢筋的预留，采用正反丝扣型钢筋接驳器或套筒冷挤压机械连接方式。

自制钢拱架及模板体系，特制大块钢模板。在拱顶中央部位纵向每隔1.5m预留混凝土灌注孔，利用输送泵泵送混凝土入模浇筑中部拱顶混凝土。拱部预埋注浆管，结构达到强度后进行回填注浆，保证拱顶密实。中洞拱部模板支架如图7-13所示。

首先在两顶芯梁内侧设置纵向间距3m拉、撑顶芯梁，分担由中部拱跨传递的内侧拱脚受力，确保施工安全后，再施作拱部剩余部分中跨棍凝土衬砌。

为防止边洞开挖引起中洞拱部不平衡受力，需要在顶纵梁上设置钢管，钢管端部设置钢板，钢板通过加强钢筋与天梁内钢筋连接牢固。

4.侧洞法临时中隔壁拆除与二衬施工力系转换控制技术

1）临时中隔壁拆除与二材施工力系转换的安全技术难点分析

对于采用侧洞法修建的复合式衬砌隧道结构，初支受力最危险的时期是为施作二衬而分段拆除

初期支护的临时支撑的过程。

当暗挖车站各个施工部位均己通过监测断面，且监测的各项数据均已稳定时，就要考虑临时支撑的拆除及二衬的施作。

浅埋暗挖法中的初期支护形成了棚架体系，于是在二衬修筑时需要分段拆除临时支撑，临时支撑的拆除将导致结构内的应力重新分布，此过程也是初期支护受力最危险、最不安全的时期。

2）施工原则及措施

暗挖车站二衬时应注意以下几点：

二衬施工前应编制混凝土的浇注方案，制定详细的混凝土供应方式、现场安全质量控制措施、混凝土浇注工艺流程、混凝土施工路线、混凝土灌筑及养护、防止混凝土安全质量通病的措施等，报监理审批后实施。

混凝土灌筑前应对模板（或台车）、钢筋、预埋件、预留孔洞、施工缝、变形缝、止水带等进行检查，清除模板内杂物，隐蔽验收合格后，方可灌筑混凝土。

混凝土灌筑过程中应随时观察模板（或台车）、支撑、防水板、钢筋、预埋件、预留孔洞等情况，发现问题及时处理。

二衬每隔一段距离可以设置一个观察孔（兼做排气孔），当混凝土灌筑时，用以检查混凝土灌筑是否密实，此孔在二衬背后回填注浆时，可作为注浆孔用。

二、区间暗挖施工及安全技术

（一）区间暗挖常用施工方法

区间一般断面较小，可采用全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法和交叉中隔壁法等施工方法。区间暗挖施工主要工法见表7-3。

表7-3 区间暗挖施工主要工法一览表

序号施工工

法

适用条件

1 全断面

法

（1）全断面法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工，适宜人工或机械作业。

（2）全断面法采取自上而下一次开挖成形，沿着隧道断面轮廓开挖，按施工

方案一次进尺并及时进行初期支护。

（3）全断面法的优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承

载拱的形成，工序简便；缺点是对地质条件要求较高，围岩必须有足够的自稳

能力

2 台阶法（1）台阶法适用于土质较好的隧道施工。

（2）台阶法将结构断面分成两个以上部分，即分成上下两个工作面或几个工作面，分步开挖。根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法等。正台阶法能较早使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。

（3）台阶法优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度，灵活多变，适用