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【關鍵詞】地下工程；施工方案；研究
一、地下工程的理論概述
地下工程，是指地面以下土層或巖體中修建各種類型的地下建筑物或結構的工程。它包括：交通運輸方面的地下鐵道、隧道、停車場、通道等；軍事方面和野戰軍事的地下指揮所、通訊樞紐、掩蔽所、軍火庫等；工業與民用方面的地下車間、電站、庫房、商店、人防與市政地下工程；文化、體育、娛樂與生活等方面的聯合建筑體。
自古以來，人類的地下工程活動就一直存在，古人類的墓葬群，鉆井，干旱地區居民的地窖，都是那時候地下工程的一部分，隨著城市的出現，人類的地下排污泄洪管道工程開始作為最普遍的地下工程發展了幾千年。地下工程的大發展始于工業革命，18~19世紀，科學技術的進步及交通的大發展使得人類探索地下世界的能力得到增強，而另一方面人口的急速增加及城市化的加速進行，土地成本上升，這使得城市建設者更多地將地下設施的建設納入城市規劃的范疇內。
城市地下綜合體是指為建設沿三維空間發展的，地面地下連通的，結合交通、商業貯存、娛樂、市政等多用途的大型公共地下建筑。地下綜合體特點是多重功能、空間重疊、設施綜合。地下建筑物可以構筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盤式和房間式的布置，并可建成多層多跨的框架結構。地下建筑物的橫斷面有各種不同形狀。最常見的有圓形、矩形、拱頂直墻（包括厚拱薄墻）、拱頂曲墻、落地拱、穹頂直墻等。地下綜合體的特點是第一可作為有效的防空、防炸設施，形成恒溫恒濕防震防振的環境，并能節約地面建筑占地，但地質條件要求較高，施工困難、投資較高。第二是與巖（土）接觸處必須有襯砌結構。襯砌結構的作用是承受巖（土）層和爆炸等靜力和動力荷載，并防止地下水和潮氣的侵入
二、地下工程的施工的特點
地下工程施工的內容非常豐富，包括施工組織設計，施工技術管理，施工工藝、方案及方法，施工監測和環境保護，所以，依我而見，地下工程的施工特點也是多種多樣的。
與其他工程相比較，地下建筑產品更具有體積巨大、情況復雜、不易分割、難以變更等特性，所以地下建筑工程施工除了一般工程的特點外，還具有以下的特點：
第一、生產具有流動性。一方面，施工單位的生產地點具有移動性；二是，在整個施工過程中工人的設備因施工方位的不同會發生轉移。
第二、產品形式多樣性。因地下工程所處的自然環境和預期用途不同，整個工程的構造、外形和材料選擇也會有不同，并且施工方式必將變化，很難實現按統一標準作業。
第三、采用技術難度大。地下工程經常需要依據建筑結構的特殊情況采取多種施工方式和施工材料，這種交叉施工對物資和設備的要求較大，因而在施工技術和施工組織方面必須具有高水平。
第四、機械化水平較低。目前我國地下建筑施工總體上機械化水平還很低，手工操作的情況普遍存在，
除以上情況以外，地下工程的施工組織設計、施工技術、施工還禮、施工方法等均有各自的特點：
施工組織設計的特點在于其能夠保證重點，統籌安排，信守合同工期，并能科學合理地安排施工程序，經量多的采用新工藝，新材料，新設備和新技術、組織流水施工，合理地使用人力，物力和財力、恰當地安排施工項目，增加有效的施工作業日數，以保證施工的連續和均衡、提高施工技術方案的工業化，機械化水平、采用先進的施工技術和施工管理方法、減少施工臨時設施的投入，合理布置施工總平面圖，節約施工用地和費用。
三、地下工程施工方案的制定方法
如前所述，地下工程施工方案的制定是一個復雜而長期的過程，需要綜合考慮施工風險、經濟投入成本（包括環境生態因素等），還要注意工期、施工條件，成本控制等彈性因素，要因地制宜，合理度量各個因素的作用，所以一個合乎實際兼具經濟環境效益的地下工程方案必須要經過一個嚴格的程序，而這個制定程序將是保證方案質量的最佳制定方法。
具體來說，這個程序要經過這樣幾個階段：
第一、勘探地質條件及周邊環境評測。這個階段必須將施工對象的地質條件摸清楚，對固巖的穩定性要測量準確，合理預測到各項風險因素，并對工程對周邊環境的社會影響做評估。
第二、計算投入成本。根據勘探及評估結果制定經濟投入計劃（成本），計劃的擬定既要全面充分考慮人員、機械、材料等固定成本和工期等彈性成本，對環境生態成本和風險成本有一個預期，也要本著可持續的精神，節約資源，合理預測。
第三、權衡各個因素，決定取舍。有時難以兼顧工程的進程與成本投入等問題的沖突，和不同的方案的選擇問題，這時必須明確本工程的價值目標，充分考量各個因素在工程中的作用，做出正確的判斷。
依照原則制訂地下工程施工方案，必須對施工部署和人員安排做出詳細合理的安排，相信經過這樣一個程序制定出來的地下工程施工方案會是一個合乎實際，兼具經濟效益和社會效益的合理計劃。
地下工程施工的前景十分廣闊，而且由于當今世界人口、資源的壓力，人們拓寬生存空間的思維逐漸從地上發展到地下，隨著人類探索地下空間的實踐不斷深入，未來的建筑世界必定是一個“地下世界”，將來的地下工程施工也將會更加安全、經濟和環保。
參考文獻：
[1]徐明.城市地下空間設計[M].中國建筑工業出版社，2005.120-128
[2]常萬春.國外地下空間開發利用的現狀[M].上海社科院信息研究所.2007.56-63
[3]陸錫明.大都市一體化交通[M].上海.上海科學技術出版社，2003.49-53
關鍵詞：地下工程；施工技術；發展及展望
中圖分類號：TU74文獻標識碼： A
引言
隨著地下空間建設的發展，我國地下工程的項目也在逐漸增加，而且都是大的工程項目。例如，西氣東輸、南水北調及青藏鐵路等重大工程，其中，像隧道工程等在其中不計少數。我國西部屬山區，所以建設中會出現冗長的隧道群。近年來，我國不但在地下隧道有研究，還對海底以及跨江通道等工程項目上也有很多的考察研究。不但如此，我國的空間開發網絡體系大多建在地表以下30m的地方，可見，地下工程在經濟迅速發展的社會將進入到蓬勃發展時期。
一、我國地下工程施工技術發展現狀分析
1、頂管法施工技術
水下長距離頂管施工方法是在地下水位以下直接長距離頂進管道，該施工技術的優點包括：無需在水下開挖土方或挖槽、無需任何降低水位的輔助措施、造價低、施工速度快、降低特殊環境中的施工難度系數等。現階段，水下長距離頂管施工技術在國外多個國家亦得到了廣泛的應用。隨著地下工程施工規模的擴大及施工要求的提高，我國鋼質管道長距離頂進施工方法取得了新的突破，并在實際的工程施工中取得了成功。
2、沉井法施工技術
沉井法施工技術在我國地下工程建設中的應用時間較長，但就現代地下工程建設中，沉井法施工技術的應用范圍依然較廣。沉井法施工技術的優點包括：技術簡單、占地面積小、挖土量少、造價低等。此外，沉井結構可用作地下構筑物的圍護結構，這樣一來，沉井結構的內部空間亦可被利用。鉆吸法沉井新工藝是傳統沉井法施工技術的創新，其由上海隧道工程公司首創。中心島式槽挖法也是基于傳統沉井法發展而來，其亦是由上海隧道工程公司首創。實踐證明，鉆吸法沉井新工藝及中心島式槽挖法在地下工程的應用具有可行性。
3、明挖技術（基挖技術）
隨著我國地下工程數量的增加和規模的擴大，產生了越來越多的深基工程，因而各種基坑維護及開挖技術也逐步被發展個完善起來。從支持技術方面來看，形成了重力式、土釘式、土錨式、支撐式等多種技術；從維護方法方面看形成了簡易圍護墻法、鋼板樁法、木板樁法、鋼管樁法、地下連續法、逆作法等多種方法。在此基礎之上，基坑工程的施工方法、設計方法、計算方法在近年來得到了不斷的創新和完善。近年來，基挖技術的發展呈現規模不斷擴大、深度不斷增加的趨勢，而為了適應城市建設對于地下工程施工技術越來越高的要求，基挖技術的設計及施工水平也相應的向著更高的水平發展[1]。
4、暗挖技術
4.1 盾構法
盾構法在我國始于二十世紀六十年代，如今已經被多次成功地運用到地下工程的施工中，這些地下工程以水工隧道和車行隧道為主。從機械裝備方面來看，盾構機械裝備已經從最初的網格擠壓式盾構、機械式盾構發展到今天的壓平衡盾構以及泥水加壓式平衡盾構法；從隧道襯的設計以及計算機設計的發展階段來看，已經由最初的起步階段，發展為今天的探索和發展階段。
4.2 從礦山法到新奧法
在硬巖的開挖技術方面，我國已經取得了不小的成就，值得一提的是，我國已經擁有世界上最多的山嶺隧道，這說明我國在硬巖開發地下空間這一領域已經達到了世界領先的水平。從設計方法來看，我國的硬巖開發設計方法已經從最初的礦山法發展到今天的新奧法，控制重點也已經從巖體疏散壓力的控制轉移到巖體變形壓力的控制上來，而隨著計算機數值法的運用，我們對巖體的受力形變機理的分析也變得越來越準確；從施工工藝上來說，已經由最初的鉆孔爆破法發展為今天的TMB機施工法，隨著新技術的應用和新設備的開發，硬巖開挖的施工呈現出機械化程度越來越高的發展趨勢。
5、托換技術
在城市的地下空間開發過程中，我們難免遇到新舊設施沖突、空間交叉等問題，托換技術由此應運而生。托換技術的產生，不但有效解決了原有建筑設施與新施工的地下工程之間的矛盾，還實現了對原有建筑設施的地基或者其他需要處理的部分進行加固和修繕。經過多年的實踐探索，我國的已經形成了種類齊全的托換技術，其中包括：基礎擴大托換、預式樁托換、坑式托換、壓入樁托換、樹根樁托換、打入樁或灌注樁托換、錯桿靜壓樁托換、基礎減壓和加強剛度托換、地下鐵道穿越托換、化學加固法托換等等。根據地下工程的具體施工條件和施工要求，選擇或組合不同的托換施工技術，能夠實現對原有建筑設施的保護和對新的地下工程的科學施工[2]。
二、我國地下工程施工技術發展趨勢探究
在我國這樣一個經濟、科技發展迅速的大國，城市地下工程技術是不會趨于落后趨勢的。從我國現有實際情況出發，城市地下工程的主流趨勢是：立足于城市的整體建設和需求，要加大TBM和盾構機的引進、應用和開發。并且站在城市可持續發展的思路上，開發的方向該是降低成本，提高質量，施工速度快，使用壽命長及沒有污染等。除此之外，盾構技術還要在其它各個方面有所提高，像創新，如何省時省力，并且還要提高效率。還要對隧道掘進機和混合型盾構掘進機加大研制開發和利用。通過研發，發現新的功能，并把創新的功能很好地應用到地質條件差的地方去，還要使掘進機向著自動化，高科技的創新化和隨著科技的進步對機器進行智能化的改造。異行斷面盾構掘進機的開發研究，它是地下工程開挖的高科技設備，具有挖掘快、安全經濟等特點，現今有一些雙圓盾構、自由斷面盾構、局部擴大盾構、MMSF盾構等施工技術。采用異形斷面盾構技術能大大的減少開挖面積，減少切削土量等，從而提高了開挖效率和空間的利用率。不但如此，還要加大發展淺埋暗挖技術、沉管技術、沉井技術、非開挖技術，促進中小口徑頂管掘進機的標準化、系列化和推廣應用[3]。還要充分利用信息技術來提高施工技術的水平，對大量的施工信息進行采集分解和分類處理，通過信息技術對施工過程進行調整和優化。施工監測技術也對施工過程有很大的影響，像三“S”技術，對地下施工環境及地表和地下產生位移數據進行監測，然后開發自動監測分析系統；地下空間的仿真模擬實驗，更好地詮釋了地下工程施工技術，通過實驗，積極探索施工時地質與生態環境的相互作用和影響，更好的為地下施工的安全提供依據。通過在這個過程中，對經驗不斷地積累和總結，及時作出相關規范和技術標準的修訂。任何事情都要有一個規章制度，不能胡亂的進行，所以要制定城市地下工程規劃、勘察、設計、施工技術和經濟管理方面的規則，這樣有一定的標準，就可以按照規則來進行；雖然我國的地下工程施工技術在國際上水平很高，仍然要虛心引進、吸收國外的先進管路技術和經驗，對自身進行改造和自主創新。技術不能一蹴而就，要靈活運用，努力適應現在的城市地下工程的變化和發展趨勢，按照牢固樹立和堅持技術可行、安全可靠、經濟合理、環境友好的理念和原則，開發新的、高效的技術，努力實現地下工程施工技術（新材料、新機械、新工藝）及規劃勘察技術、設計計算技術、環境保護技術、安全防災與管理技術等的配套化應用、系列化應用、規范化應用和國際化的應用。
結束語
綜上所述，地下工程施工技術在不斷更新不斷發展的同時，還應該注意施工安全、經濟應用合理和環境保護等問題，從而才能確保地下工程施工達到安全施工，有效利用地下空間逐漸體現出來的巨大經濟效益和社會效益，此外，大自然是人類共同家園，故在施工時要因地質的不同來選擇適宜的施工技術方法，達到不破壞環境的目的。并且，地下工程是一項重大工程，有著廣闊的發展空間，人們要努力開發出新的技術來改變和美化這個世界。
參考文獻：
[1]王夢恕，張成平.城市地下工程建設的事故分析及控制對策[J].建筑科學與工程學報，2008（12）：59．
關鍵詞： 巖爆；安全；特征；處理措施
Abstract:：Rock burst is accumulated elastic deformation energy in rock mass in the underground engineering excavation suddenly released, the hard rock burst and eject or flaking off. The occurrence of rock burst is mainly composed of two factors determine geostress and lithology and rock lithology requirement with good storage performance of brittle rock mass, initial stress conditions of tunnel requirements to high stress levels, and the excavation of the underground space profile shapes, construction blasting method. Analyzed under tranship hub hydropower diversion hole engineering characteristics of rock burst phenomenon, the conditions, types and characteristics of rock burst, puts forward the practical measures of rock burst prevention and governance, make rock burst hazard is reduced to a minimum.
Key words: rock burst; Safety; Characteristic; Treatment measures
中圖分類號：TD23 文獻標識碼：A 文章編號：
0 概 況
下坂地水利樞紐工程位于新疆塔里木河源流葉爾羌河主要支流之一的塔什庫爾干河中下游。樞紐工程地處喀什地區塔什庫爾干縣班迪爾鄉境內，距烏魯木齊市1815km，距喀什市315km，距塔什庫爾干縣45km。
引水發電洞進水口為2級建筑物，引水隧洞為3級建筑物。引水發電洞全長4637m，由進水口、引水洞、調壓室、三部分。0+000--1+400斷面為圓形，洞徑5.2m；洞室圍巖屬Ⅲ類巖體，采用全斷面鋼筋砼襯砌，襯砌厚度0.8m。1+400—4+637為馬蹄形，邊墻采用噴護C20砼襯砌，厚度如下：Ⅱ、Ⅲ類圍巖段0.5m；斷層破碎帶為Ⅴ類圍巖，襯砌厚度1.2m。引水發電洞設計最大流量89.69m3/s。
引水發電洞工程地質條件
洞身穿越角閃黑云二長片麻巖及華力西期片麻狀黑云斜長花崗巖。花崗巖與片麻巖接合帶接觸緊密，蝕變不明顯，局部有10~20cm的黑色蝕變物質，片麻巖進口段產狀220°∠68°，拐點前后走向分別為310°及330°。洞室圍巖以Ⅱ（占68.3%）、Ⅲ（占30.5%）類為主，斷層及斷層影響帶為Ⅴ類（占1.2%）。從整個洞線的巖體來看，洞線方向與巖層走向及主要結構面的夾角為84°(前段)及60°（后段），對洞室穩定較有利，無大的不穩定巖體存在。受斷層影響，部分斷層及斷層影響帶屬極不穩定的Ⅴ類巖體，在施工中應加強支護措施。洞室圍巖最大厚度1400m，屬深埋隧洞。
2 洞室水文地質條件
工程區地下水主要靠季節性融雪補給，地下水以淺循環為主， 0+000～1+240m段，地下水位低于開挖高程，僅局部沿斷層帶，在洞頂部有少量裂隙滲水，滲水量q＝0.1～0.5L/min，開挖初期滲水量較大，后期逐漸減少。1+240～2+585m段，地下水位高于洞頂，沿部分斷層帶及裂隙有滲、滴或流水現象，流量不一，相差較大。反映出基巖裂隙水受上部地表水源補給較近，水量較充分。2+585～4+550m段中的部分洞段地下水位高于開挖高程，沿斷層帶及裂隙滲水明顯，在洞頂部有少量滲水，滲水量q＝0.1～2L/min，滲水量隨時間推移，逐漸變小。
3 引水發電洞巖爆發生條件
巖爆的發生主要由地應力和巖性兩個因素決定，巖性條件要求巖石具有良好儲能性能的彈脆性巖體，隧洞初始應力條件要求達到高應力水平。下坂地引水發電洞主要發生巖性為角閃黑云二長片麻巖，巖層走向330°，傾向SW，傾角60°，洞線與巖層夾角60°，對洞室穩定有利，該段巖體堅硬完整，呈微風化，洞頂圍巖厚度100~1380m，屬深埋隧洞的混合片麻巖段，混合片麻巖屬極硬巖，其彈性能量指數（Wet）和脆性指數（Kr）都高。圍巖埋深大，巖體完整性好，受構造影響輕微，圍巖的初始地應力及隧道開挖后形成的最大切向應力都較高，最大主應力大于30Mpa，屬于高地應力水平，滿足發生巖爆的條件。根據下坂地引水發電洞施工實際調查和實驗室的研究成果，得出下坂地引水發電洞巖爆發生的臨界條件為：
Rc≥16Rt ⑴
Wet≥2.3 ⑵
σθ≥0.28 Rc ⑶
Kv≥0.56⑷
其中：Rc—巖石的單軸抗壓強度，在實驗室實測。
Rt—巖石的單軸抗拉強度，在實驗室實測。
σθ—隧道洞壁最大切向應力，σθ=(3σ1-σ3)。
Kv—巖體的完整性系數，由巖體和巖塊的縱波速計算得到。
4下坂地引水發電洞巖爆的表現特征
根據現場地質編錄，按巖爆的強烈程度可以把巖爆分為輕微、中等和強烈三級，輕微巖爆7段長（總長320為m）多呈零星分布，以破裂剝落為主，中等巖爆4段（總長為230m）呈較大規模連續分布，為彈射型和強烈剝落型，強烈巖爆2段（總長為53m）呈連續分布型，為強烈彈射型，并造成大面積開裂失穩坍塌。
從發生巖爆的巖性來看,14段巖爆中有4段，發生在黑云斜長花崗巖中，其余發生在角閃黑云二長片麻巖中，片麻巖片麻理構造發育。節理不發育至較發育，巖體多成巨塊狀整體結構或大塊狀結構，幾乎所有巖爆段的巖體都呈干燥無水狀態。
從巖爆的垂直埋深來看最大埋深大于1050m，最小埋深300m，在洞室開挖到樁號1+513.8～1+534段，洞頂埋深約300m，發生巖爆。巖爆發生于洞室右壁中下部，為片麻理成薄片狀鼓起破裂后掉落，掉塊厚度0.2～0.5m，掉落后壁面巖體完整性較好，對洞室穩定影響小。在洞室開挖到樁號K+513.8～2+585段埋深大于1050m，初期塌方發生于左側壁及左拱腳，起因于巖爆，發生于開挖后，大塌方前，巖爆聲音沉悶，似悶雷發于巖體深部，間斷有聲響發出，于開挖后約1天，發生第一次塌方，后在處理過程中塌方不斷加大，高度增加，最高處近11m，處理時間長達兩月之久，塌方與巖爆有關。在洞室開挖到樁號K4+090～4+170埋深600m～650m，巖體完整，巖爆沿一組與洞線夾角小的裂隙（產狀185°∠87°）形成塌落，主要發生在右側拱腳以上至洞頂軸線，部分以軸線處為主，一般寬度2～2.5m，深0.5～1.5m，形成人字形長凹槽。2段強烈巖爆發生在1000m，輕微和中等巖爆可發生在300-900m左右埋深。
強烈巖爆多發生在掌子面后方1—2倍洞徑范圍內。此范圍正是開挖后地應力場調整最強烈、地應力高度集中的區域。強烈巖爆發生時間一般在響炮后20分鐘—3小時左右出現，24小時后烈度及頻率開始不同程度降低。其特點是爆落的巖塊多，巖爆坑深、規模大，持續的時間長。因此，這種類型的巖爆在隧道的正常掘進、底部清渣、圍巖支護及出渣等作業都有很大的影響。
5工程防治處理措施
針對隧洞的巖性，埋深，有無地下水等特征、在施工中可能出現巖爆的地段采取積極主動的預防措施和強有力的施工支護，確保巖爆地段的施工安全，將巖爆發生的可能性及巖爆的危害降到最低，使工程順利進展。
5.1 調整施工方法
在洞身開挖爆破時，中等巖爆、強烈巖爆地段采取短進尺（2m/循環）、多循環、弱爆破措施采，采用光面爆破技術，保證開挖洞室輪廓圓順，避免造成局部應力集中而加劇巖爆針對巖爆類型及大小，提前打應力釋放孔或超前摩擦錨桿支護。超前摩擦錨桿采用Φ40鋼管，長度3 m，用三臂液壓臺車施工，安設的位置主要在拱頂及左右邊墻的上部，間距1—1.5 m。在巖爆地段的洞壁上打應力釋放孔，孔徑5cm，孔深2—3m，間距1—1.5m ，以達到減弱巖爆的強度。從而使動壁和掌子面應力降低，使高應力轉移至圍巖深部，既可以起到超前鉆探地質的作用，又可以起到釋放掌子面應力的作用。
5.2 改善圍巖性質
在施工過程中，可采取對工作面附近隧洞巖壁噴水或水鉆來促進圍巖軟化，從而消除或減緩巖爆程度。
5.3 對圍巖進行加強支護
樁號2+550～2+568m段由于巖爆引起的塌方最大高度在11m；對大塌方的處理方式先采用洞段封堵后用水泥砂漿充填塌方空間，然后重新進行洞室開挖。為保證安全，開挖后及時采用鋼拱架支護，拱架間距視實際情況采用0.3～1.0m不等。對洞室兩拱腳各布設了4排φ25系統錨桿，長3米，間距1.5米；拱架兩側各布4排φ25鎖腳錨桿，長3.5米，間距0.5米。在樁號2+568m以后至樁號2+585m段施工中采用短進尺2m/循環，預留2m厚的巖爆處理層，巖爆過后再進行二次擴挖爆破、支護，較好地通過強烈了巖爆段。由于支護得力，開挖方案較得當，巖爆破壞勢頭基本得到控制。安全的通過了巖爆段。
5.4安全措施
在開挖巖爆段，應該給工人配備安全帽，防彈背心。特別是強烈巖爆段要設專人進行觀測，發現險情應及時撤施工人員，等待巖爆結束或變弱，再進入洞內及時支護。
【關鍵詞】：城市；地下工程；特點；地質
中圖分類號：F291.1 文獻標識碼：A 文章編號：
1、前言
目前,一般大城市城區城市建設中以地質體為主體建成(或待建)的工程越來越多且規模越來越大,地下工程數量、規模、深度增加增大,市區內已建成或在建以及擬開發利用的地下空間方面的構筑物主要有：地下公共行走(車)走廊、輕軌、地鐵、過江交通隧道與橋梁、大型地下商場、高層寫字( 住宅)樓、地下停車場、城市管道綜合通道等,使地下空間的開發利用程度得以不斷的提高。由于城市地下空間開發規模逐漸加大加深,其工程擾動現象相當嚴重,隨之而來由工程環境效應引發的工程環境地質災害如地面開裂、地面沉降及對周邊建(構)筑物的影響與破壞、樁基工程施工噪聲擾民、廢漿液(水)污染水土環境、擠土效應(地面房屋開裂等)等問題也逐漸顯現,其重要性已越來越多的被人們所認識。本文結合地下工程的特點，對城市地下工程建設引起或遇到的地面變形、洞室圍巖失穩、地下水環境變異和地質生態環境惡化等環境工程地質問題進行分析,并提出地質問題的預防途徑和措施，以供同行參考。
2、城市地下工程建設誘發的環境地質問題
地下工程主要有隧道工程、沉井工程、基坑工程等,施工工法主要有盾構法、沉井法、頂管法、沉管法、地下連續墻法、礦山法、新奧法等,地下工程在施工中或施工后都會對地質環境產生影響。由于城市地下空間引起的工程環境地質災害具有突發性、潛在性、隱蔽性、社會性等特點，應引起技術人員的高度重視。
2.1、地表移動或變形問題
地下工程建設中，高層建筑的地下室、地下商場和車庫、地下蓄水庫、地下電站和水泵房等，常常要進行深大基坑開挖，開挖深度常常達到12～18m或以上。在開挖基坑過程中，改變了原土體的應力場，必然會導致周圍地層的移動，引起周圍支擋結構的變形破壞、基坑周圍地表沉降、基坑夫穩和基底隆起等問題。
2.2、洞室圍巖失穩問題
地下工程施工影響范圍內的巖土體稱為圍巖。圍巖穩定指一定時間內,在地質力或工程荷載作用下,巖土體不產生破裂或失穩。自穩性較好的圍巖,開挖過程中可以無需支護；自穩性較差的圍巖,施工中會出現坍塌,必須修筑襯砌加以支護。一般情況下,巖土體在自重及殘余地應力作用下,處于初始應力平衡狀態,開挖洞室將會破壞巖體的這種初始平衡,引起圍巖失穩。如頂圍的懸垂與塌落、側圍的突出與滑塌、底圍的鼓脹與隆破、圍巖的縮徑與巖爆等。
地下工程洞室開挖后, 地下形成了自由空間, 原來處于積壓狀態的圍巖, 由于解除束縛, 而向洞室空間松脹變形。當圍巖應力超過了巖土體強度時, 便失
穩破壞, 有的顯著而突然, 有的變形和破壞不易劃分。洞室圍巖的變形與破壞, 是發展的連續過程。彈脆性巖石構成的圍巖, 變形尺寸小, 發展速度快, 肉眼不易察覺, 而一旦失穩, 突然破壞, 其強度、規模和影響都極顯著。彈塑性巖石和塑性土構成的圍巖,變形尺寸大, 甚至堵塞整個洞室空間, 但其發展速度緩慢。
2.3、地下水環境變異問題
地下工程施工常需要采用水泵將施工區的地下水位降低,以疏干工作面, 改變著施工區周圍的地下水的分布。同時巖土體的變形對地下水也產生影響。巖土體是地下水滲流的介質,巖土體的孔隙結構限定地下水的活動場所和運行途徑, 控制著地下水的補給、徑流和排泄條件。巖土體處于一定的地質環境中,存在著地應力、地下水及溫度等。巖土體中地應力的改變(因地下工程施工作用)引起巖土體結構的變化,從而影響巖土體的滲流特性(改變了巖土體的滲透性、滲流邊界條件以及滲透壓力)。巖土體中溫度場的改變也引起地下水流速和滲透壓力的改變。地下水與巖土體同處于地質環境中,在時間和空間域內發生相互的改造作用,使地質環境經受著不斷地調整狀態,當這種調節處于極限狀態時,地質災害將會發生。
2.4、臨近建筑物損壞
工程降水造成地層的沉降,其影響范圍很大。地層沉降可能造成周圍建筑及管線的剪應力增大,致使建筑或管線斷裂。另外由于地質條件的區別或者排水量的不同還可能會造成地層的不均勻沉降,而地層的不均勻沉降亦會造成建筑物的傾斜,影響其正常使用。同時,工程降水造成降水漏斗內外的水頭差,在高水頭差的作用下易于出現滲透變形問題。在滲透水流作用下,土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動,以致流失；隨著土的孔隙不斷擴大,滲透速度不斷增加,較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走,最終導致土體內形成貫通的滲流管道,造成土體塌陷。上述情況中,當地下水的補給遇到建筑物基礎的阻攔時,就會繞過基礎,從而加強了基礎周邊的地下水流量,加快土顆粒的流失速度。基礎周圍土的流失,必將影響基礎及上部建筑物的穩定。
3、城市地下工程環境地質問題的應對措施
本人根據多年的工作經驗，針對上述環境工程地質問題的特點，提出了如下幾方面的應對措施：第一，開展詳盡的工程地質勘察。工程地質勘察資料是地下工程施工的重要依據,通過詳細的工程地質勘察,為設計施工提供需要的參數和指標,確定合理的開挖方案、開挖步驟,如果地下工程建設所涉及勘察資料不詳細、不準確,勢必給支護工程帶來事故隱患；第二，積極采用新技術、新方法。工程實踐證明,采用基坑內降水、坑內側土體加固(化學灌漿、石灰樁加固等)、及時支撐并預加軸力、增加擋墻的入土深度、墻外地層中筑帷幕、坑內降水坑外注水、分步開挖、逆作法施工、信息反饋施工法的采用等,對改善基坑變形、提高其穩定性有重要意義。計算機技術方法應廣泛地應用到地下工程建設中,如進行數據分析與計算、計算機制圖、計算機輔助深基坑設計、信息施工與管理等領域具有十分廣闊的前景；第三，實行科學的降水設計。水是影響基坑工程穩定的重要因素之一,從實際統計資料來看,約有70%的基坑事故與地下水有關,因此,地下工程建設中應特別注意地下水的影響。地下工程建設絕大多數都需要進行人工降低地下水。要降低地下水位, 就要合理地選擇降水方法,在此基礎上進行人工降水的方案設計,以及進行降水方案的水位預測,通過預測進行降水方案的優化, 從而達到最佳的降水方案；第四，推進工程技術時空效應化。在技術規程中,要重視控制基坑變形問題,而運用時空效應規律在軟土地區是一條安全、經濟的技術途徑。為能可靠而合理地利用土體自身在基坑開挖過程中控制土移的潛力而達到保護環境的目的時空效應規律也是十分必要的。
4、結尾
本文主要分析了城市地下工程建設引起或遇到的地面沉降或變形、洞室圍巖失穩、地下水環境變異和臨近建筑物損壞等環境工程地質問題，并根據問題產生的機理，提出了應對措施。地下空間資源正越來越多被開發利用于各種領域,如地鐵、地下街、地下室、地下車庫、等各類地下工程, 已經成為現代城市功能轉入地下的重要載體。這就要求工程技術人員，應該在實踐中不斷學結，接受先進技術，嚴格控制城市地下工程建設誘發環境地質問題，盡最大努力的營造安全環境。
【參考文獻】
[1]《城市環境巖土工程》羅國煜、陳新民、李曉昭等，南京大學出版社,
關鍵詞：地下空間；施工問題；施工管理
中圖分類號： TU71 文獻標識碼： A
工程概況
本工程在某地，工程長度約800米，寬度約50多米，是在鬧市區挖出道路后施工建造商業綜合體工程，地下一～二層，面積約40000m2。道路一頭是火車站，另一頭是汽車客運站，南北兩側大廈與商鋪林立；施工場地狹窄，可供進出的通道口少（東、西、北各一個），場內、場外運輸難（場內運輸靠利用多臺塔吊相互接駁），工效低，環境復雜、影響大，工期控制難，施工安全防護要求高 ，協調量大。
一、深層地下空間的特點
深層地下空間更容易實現工程合理布局和規劃，有利于城市線狀空間的直線化和點狀空間的大規模化。而且，深層地下空間還具有更好的隔音、恒溫、恒濕等性能，能滿足一些文化設施、精密工廠、避難防災等的要求，對改善城市環境、完善城市功能以及防災等具有重要的意義。深層地下空間的建設成本不一定都比淺部地下空間高，這是因為深度較大處，一般堅硬巖體的自穩性更好，減少了工程成本；深層地下空間的開發更有利于工程的直線化，縮短了工程長度；深層地下空間減少了對土地的影響，節減支付給土地所有者的補償費用。
由于地下空間資源的不可再生性，在開發深層地下空間之前，要認真評價其適宜性、安全性、經濟性，既不對已經存在的地面及地下中淺層基礎設施造成破壞，也不影響后續可能的地下空間利用。中淺層地下空間利用與深層地下空間利用要共同發展，對深層地下空間的開發并不意味著放棄中淺層地下空間，二者相輔相成，才能把城市地下空間利用事業推向新的水平，在城市發展中起到更為積極的作用
二、現階段我國地下空間開發出現的基本問題分析
與地面工程相比，地下工程具有無限性、不可逆性等特點。如果盲目開發不但不能解決矛盾，而且會造成城市空間的極大浪費，破壞環境，甚至可能帶來更嚴重的問題，其中比較常見的問題如下：
（1）地下空間在開發過程中規劃協調不到位。現階段，在涉及到一些功能分類細致、綜合性較強的地下城市空間規劃時，我國建筑領域的相關設計規劃專業水平不高，缺乏一定的實際操作經驗，不少功能分區規劃嚴重滯后。而且規劃中缺乏各分系統之間、各個設施之間的科學合理銜接。（2）地下空間開發無序，各行其是。供水、排水系統的搞水管，電力部門的搞電纜，人防部門的搞人防，沒有形成城市的公共信息溝通平臺，這勢必造成地下空間的無序開發與建設，影響了地下空間的綜合利用與發展，本可以利用一項投資產生多種效應的地下資源不能發揮其應有的社會效益和經濟效益。（3）缺少法律依據。在涉及地下空間的管理時，其責任的界限尚未有明確的法律政策性規定。
三、深層地下空間規劃設計關鍵技術
1、深層地下空間施工方案選擇
地下工程的施工方法眾多，主要有明挖法、暗挖法、盾構法、頂管法、沉管法等，在選擇施工方法時，要考慮到場地條件、工程地質和水文地質條件、地面交通狀況，并做一定的技術經濟比較，從而確定最為合理的施工方法。這其中有的并不適合深層地下工程的施工，必須明確每一種施工方法的特點，選擇更加適合深層地下工程的施工方法。由于地下工程的施工方法眾多，在確定地下工程施工方法時，涉及到土力學、巖石力學、流變學、結構力學、鋼筋混凝土結構、鋼結構等多個學科，且實踐性較強，地下工程的施工方法與設計理論又緊密相連。
2、深層地下空間暗挖施工技術
如何研究和改進新奧法及淺埋暗挖法在深層地下工程施工中的使用情況，如何在施工工藝、施工方法上加以改進，形成一套適應于深地層條件下的施工工法值得我們探討。目前在城市地下工程施工中常用的淺埋暗挖法施工技術如在深層中推廣需要解決以下幾個問題：（1）淺埋暗挖法要求在無水條件下施工，對于埋深較淺的地下工程的降水可能要容易解決一些，但是對于埋深為50m以下的深層地下空間來說，需要解決較多的難題；（2）淺埋暗挖法要求施工豎井，深層地下空間的豎井施工同樣需要解決較多的難題；（3）適應于深層條件下的淺埋暗挖法隧洞的初期支護、一次襯砌、二次襯砌施工技術；（4）適應于深層地層條件下的防水施工與回填注漿技術。
3、深層地下空間機械化施工技術
深層地下空間由于埋深較大（地面以下50m），人員的進出不方便，便于采用機械化施工。盾構施工法、頂管施工技術是常用的地下工程機械化施工技術。對于深層地下空間的機械化施工而言，無論是盾構法還是頂管法，除了要從機械本身的性能上提高抗高水土壓力外，還要通過調查地質情況，分析并參考積累的地質數據庫，經過試驗和有限元的分析得出周圍地層的應力與變形特點，從而分析出隧道承受的荷載，決定合適的襯砌類型，并考慮特殊階段的受力情況，選擇適當的深層地下空間機械化施工方法進行施工。
四、完善城市地下空間建設開發的相關對策建議
1、完善地下空間開發利用、管理的法規體系
鑒于目前國家層面上立法不足，北京市應結合具體情況，在不違反國家現有法律的前提下，通過相關政策和地方性法規或規章加以調整、補充和完善。首先制定地下空間的總體法規，包括統籌規劃與管理制度、產權制度、有償使用制度等，必須明確法律責任的歸屬、判斷和執行 ；其次將現有相關法規延伸、銜接至地下，以便處理好與地下空間利用、地鐵規劃建設等方面的關系，減少矛盾或沖突 ；再次應編制相關的《技術規范體系》以規范地下空間建設，確保地下工程施工和運營的安全。
2、創新體制機制
一是成立專責管理部門。借鑒日本、臺灣等地經驗，可以從涉及的市政、規劃、建設、電力、通訊、燃氣、給排水等行政部門抽調人員成立專門的管理部門，還可將各管網產權單位納為成員單位，統籌規劃，統一管理。通過制定規章制度明確管理主體部門的各項職權，賦予其綜合管理、調度和審批權限，明確執法機構，賦予執法、處罰的權力和操作條例。二是建立管網信息共建共享機制。首先，做好現有地下管網的普查工作，從制度上、技術上入手，組織動員各相關單位的有效資源組成專門普查機構，盡可能建立健全北京市各類城市地下管網檔案，保證其真實性，現有條件下確實無法獲取檔案信息的，必須擬定相關制度或規則，以確保在條件成熟或達到的時候可以及時獲取并補充。其次，在不斷匯總數據的過程中，逐步建立起包括儲存、管理、分析、統計、查詢、輸出、更新等功能的地下綜合管網電子信息系統，運用包括 GIS在內的科技手段加強對地下基礎設施的管理。三是加強地下管網的維護與監管。應針對管網建設與管理涉及的各環節，要求各負責部門嚴格按照專項的管理制度及操作守則執行。
3、適時推廣地下綜合管廊
發展地下綜合管廊是未來城市建設的主流思路。北京市應立足于“先新建，后改造”的指導思想，采取“統一規劃，新區先行，老城改造，相機靠攏”的實施原則，在現有綜合管廊試點基礎上，借鑒有關國家、地區的成功經驗，總結問題與教訓，結合本市城建和改造特點，適時推進，逐步擴大覆蓋區域。綜合管廊的規劃和設定都應建立在對城市現狀充分了解及對未來發展合理預測的基礎上，確定合適的建設規模，把握適度超前的原則，以達到改善城市現狀、促進城市發展、控制建設成本的總體目標，從整體到局部，從建設期到運營期，從時間到空間，都必須綜合考慮、逐步深化，并注意各步驟的可操作性。同時，可以從各地試點工程中探索總結，編制出相應的規范和標準，包括工藝技術設計，土建設計技術，管線設計安裝技術措施，綜合管廊檢查、驗收標準和規范等。
結束語
隨著時代的發展，越來越多的活動轉入地下是全世界城市發展的必然趨勢，也是時代賦予人類的契機，人們不光要進行富有時代氣息的高樓大廈、高架橋的建設，更應運用先進的城市規劃理論和科學技術以及綠色空間設計理念進行地下空間的規劃、建設和運營，建設出立體型、生態型的城市。期望我們未來的地下空間是一個功能化、人文化、智能化兼備的綠色空間。
參考文獻
關鍵詞：地下工程；防水工程；病害分析；施工工藝
中圖分類號：TU57+5文獻標識碼： A 文章編號：
引言
地下工程防水相當重要，直接影響著地下工程的正常使用。可地下工程防水與屋面防水有很大差別。處于地下水位以下的地下工程，水的作用是長期的，滲透壓隨埋深而增大，有時地下水含有侵蝕性介質對地下工程危害較大。地下水會通過毛細作用對工程造成危害；而且地下水的浮力，往往會將整個地下工程浮起，造成工程斷裂、嚴重的甚至破壞淹沒。可以說，地下防水工程在工程建設項目中始終是重點和難點，隨著地下工程的增加，地下工程防水的重要性也日益凸顯。地下防水工程施工質量的好與壞也直接影響工程的結構安全和使用工程。
一、地下工程滲漏水病害分析
1.1設計因素
由于對地下水的運動規律認識不足，工程防水標高確定不合理，再加上忽視了上層滯水危害，該設防的未予設防，從而造成工程滲漏。選用的防水方案沒有考慮到當時的使用條件，如果與本工程的結構特點不相適應，也將造成工程滲漏水。如地下通廊的設計中一般只取通廊的橫斷面計算，縱向均為構造配筋。因此長達幾十米的通廊剛度較小，雖然設置了變形縫，但混凝土仍出現環向裂縫而漏水。結構細部防水設計不詳細。如變形縫、后澆帶等細部構造不當，以及選材不妥，使之成為地下工程滲漏水的主要隱患。
1.2施工因素
地基產生不均勻沉降，造成結構斷裂。防水卷材粘接不牢，拐角、留槎接槎處理不好或防水層碰傷等而造成滲漏。變形縫或穿墻管等部位的施工，未認真將橡膠止水帶、塑料止水帶部位進行定位；澆注兩側混凝土時，任意碰撞，形成止水帶偏斜、搭接不良而造成滲漏。回填土質量的好壞對地下工程的防水性能有很大的影響。當回填土不密實時，由于大氣降水和周圍地表水的補給，回填土層就會形成含水量大的上層滯水層。這層滯水對工程產生靜水壓力，如遇防水薄弱環節，則易造成工程滲漏。
二、地下工程防水施工中常見的滲漏原因
目前，出現在地下工程防水施工中的最顯著的問題就是滲漏水。然而，防水施工中的滲漏原因有很多。
（1）防水材料選用不當，且選用的有低質和假冒材料，這是出現滲漏最直接的原因；
（2）主體結構與防水層銜接匹配不合理，由于與工程的主體結構特點不相適應，容易造成工程滲漏水；
（3）處理難度大。主體結構大部分為砼，砼中水泥是結合料，使得施工縫、伸縮縫等不易施工，易造成處理難度大，進而引起滲漏；
（4）施工機具缺乏，手工作業方法單一，一旦遇到防水薄弱環節，就極易造成工程滲漏現象；
（5）施工單位偷工減料，建設單位圖后變更，也成為地下工程防水施工中滲漏水的主要隱患。總的來說，地下工程滲漏水原因很多，但最主要的原因還在于施工人員不精心操作而造成的。在施工中，如果做到精心操作，在此基礎上再采取一些有效地技術措施，那么地下工程的滲漏現象是可以避免的。
三、防水混凝土的材料要求、施工要求
3.1材料要求
水泥品種應按設計選用，其強度等級不低于42.5級，不得使用過期或受潮結塊的水泥。碎石或卵石的粒徑為5～40mm，含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%。砂宜用中砂，含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%。拌制混凝土所用的水應采用不含有害物質的潔凈水。外加劑的技術性能應符合國家或行業標準一等品及以上的質量要求。粉煤灰的級別不應低于二級，摻量不宜大于20%。
3.2施工要求
防水混凝土在運輸后如出現離析，必須進行二次攪拌。當塌落度損失后不能滿足施工要求時，應加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑進行攪拌，嚴禁直接加水。混凝土必須采用高頻機械振搗密實，振搗時間宜為10～30s，以混凝土泛漿和不冒氣泡為準，應避免漏振、欠振和超振。混凝土應連續澆筑，宜少留施工縫。混凝土內部設置的各種鋼筋或綁絲不得接觸模板。固定模板用的螺栓必須穿過結構時，可采用工具式螺栓或螺栓加堵頭，螺栓上應加焊方形止水環。混凝土終凝前應加強抹壓。防水混凝土的養護對其抗滲性能影響較大，因此常溫混凝土澆注完4～6小時內必須澆水養護，3天內每天澆水養護4～6次，3天后每天澆水2～3次，養護時間不少于14天。
四、地下工程防水施工工藝
4.1明水流漏點的處理
明水流漏點的處理應先堵漏，后防水，如果選用厚漿膠乳的防水材料效果會更好。施工方法為：先查看所有漏水點滲水狀況，隨之依次找出滲漏原因；然后取剛性材料，從小的、容易的開始，快速封堵；堵住滲水后再立即做防水封層，以防出現新的漏水點；最后，在防水層未達到實干時，若出現水壓鼓包，要先開包放水，等防水層實干與基面粘結牢固時，再封堵水包漏水點，并補做防水層。總之，處理好明水流漏點，對于地下工程防滲漏來說至關重要。
4.2接縫防水
隧道和地下工程施工縫和變形縫的防水是整個防水工程的關鍵,然而它又恰恰是隧道與地下工程防水絕對的軟肋,是很讓人頭痛的薄弱環節,隧道與地下工程的漏水一般就在這種部位。特別是在凍土地區,兩縫還要受凍融的影響,對防水措施更是嚴峻的考驗。規范對于地下結構的施工縫一般要求采用兩種可靠的復合式防水措施;變形縫一般應該采用中埋式止水帶外加其他兩種可靠的復合式防水措施。不過接縫防水還是重在施工工藝。
(1)在設置防水措施前,須將縫內進行清理,去除浮漿和雜物,并要重新抹漿,做平滑處理。遇水膨脹橡膠止水條應牢固地安裝在縫內。這其間只要有一道工藝做得不好,便會有裂隙,形成滲水通道,造成漏水。
(2)設置的遇水膨脹橡膠條,必須經過緩漲處理。如果操作時受雨淋或清洗水的浸泡,橡膠條在混凝土澆筑之前就已經先行膨脹而失去了膨脹防水的作用。
(3)在填縫時,填縫材料要盡量密實,不要留有空隙。在做兩縫防水作業時,千萬要注意,不要傷及防水混凝土和防水板。
4.3隧道的處理
隧道的處理應兩道設防，具體的施工方法為：第一道：先補堵高噴砂漿層滴水點；接著在砂漿層噴防水涂料，封閉砂漿層裂縫和毛細孔；再采取跟高噴砂漿層一樣的施工方法，在砂漿層表面加噴厚油砂防水層；待油砂防水層達到厚度要求后，在油砂防水層上加一布二涂防滲加強層。第二道：先在第一層找平層噴一道防水涂料；待第一涂基本實干就噴第二道防水涂料，待布面實干就緊接著噴第三道涂料，這時要注意浸透布面，使上下涂料層達到飽和性結合；再待第三道基本實干后加噴第四道防水涂料，隨撒不含土建筑粗砂，最后再防線施工。為能與隧道底板的防滲層連接在一起，做底板防滲或做側墻防滲，必須要預留搭接布頭，以使各道防水連成整體，成全封閉型防水層。總的來說，解決好地下工程防水施工中的滲漏問題，不僅僅需要明水流漏點的處理、施工縫與伸縮縫的處理、隧道的處理等技術措施，還需要增強施工人員的整體素質，加強施工隊伍的“質量第一”的責任心。
結束語
綜合上述，地下防水工程作為建筑結構施工中非常重要的一個環節，通常會對整個建筑結構的穩定及耐久性起著至關重要的作用。因此，工程管理人員都應重視防水的方法和技術的完善，嚴格按照技術規范指導施工班組操作，以保證地下工程防水達到國家行業的規范標準。
參考文獻
[1]國家標準《地下防水工程質量驗收規范》（GB50208-2002）.
[2]國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）.
關鍵詞：盾構機地鐵施工安全施工
前言：近年來，我國的城市地下工程建設可以說是取得了突飛猛進的發展，無論是在施工理論體系上，還是在具體的施工方法上都有了很大的突破，尤其是在先進的施工機械設備的應用上，基本上達到了世界先進水平，本文以盾構機在城市地鐵施工中的應用為例，介紹了城市地鐵工程施工的技術手段和一些常見問題，并根據筆者的實際工作經驗以及對一些相關工程的了解，提出了一些解決這些問題的有效措施。
盾構機在城市地鐵施工中的應用
隨著改革開放進程的不斷加快，近幾年，大規模的城市地鐵建設勢如破竹。這類工程建設往往面臨著規模大、施工環境惡劣，技術復雜等嚴峻問題。面對這些問題，只有采取新的、科學的施工工藝，才能解決了所遇到的難題。城市地鐵建設不可避免遇到樁基托換工程。由于地鐵所經過的地段有些是繁華的商業區，有些受地下管線保護、古文物保護等影響，明挖地鐵車站受到限制，因此，只能采用暗挖法施工。盾構機憑借其各項先進的特點，深受施工人員青睞，它可以很快在地下挖出隧道，這就是盾構機，一種地下鉆探的重型裝備。它具有減少揚塵、噪聲、地下水流失，不影響地面拆遷等優點，盾構機將發揮巨大威力。 根據地下土壤等條件的不同，在盾體的前端將裝上刀盤，刀盤上有很多高強度合金刀頭，能將巖石一點點地掘下來。由計算機控制向前掘進，每掘進一定距離，就用數片鋼筋混凝土管片在四周固定，組成一個內徑近6米的大圓管。機器最前端不斷旋轉的高強度合金刀頭，會依靠圓盤的旋轉力啃掉前方的泥土。并將切削下來的土吃進土艙，再由傳送帶將土送給尾部的卡車。這種設備的應用，無疑給整個施工工程注入了活力，采用三拱兩柱暗挖車站中洞綜合配套施工技術，保證了工程質量和安全，按期完成了施工任務。這種技術適用于圍巖自穩能力較差的地鐵大跨雙層暗挖車站及多連拱等地下停車場、大跨公路、鐵路隧道。施工機械與施工方法的有機結合，正確科學的施工方法會給機械設備一個正確的導向，機械設備能夠完美的執行施工者發出的命令，二者相互配合，會使得整個城市地鐵工程施工事半功倍。
2、軟土地質的地鐵施工
特殊的地址條件會給整個施工帶來很多不便，本文以上海地鐵施工為例，介紹一下在軟土地質上地鐵施工的相應技術及措施。上海屬軟土地質，地下管線設施密集，在上海地下挖隧道建地鐵，曾被形象的稱為“豆腐里打洞”。但隨著近年來工程技術不斷創新，建設經驗不斷積累，上海已成為全國地鐵網絡最發達城市。地鐵作為現代城市的重要交通設施，近年來在國內外得到了快速發展。隨著城市建設高度密集和地下空間深度開發利用，對城市地下工程施工提出了越來越高的要求。地鐵建設不僅要減少對城市地下空間的占有，更要確保工程本身和周邊環境的安全。面對地鐵線路的日益密集，樞紐換乘站大幅增加。與一般的鐵車站相比，樞紐換乘站處于商業、交通、客流集散中心，具有埋設深、跨度大、施工難的特點，有的需要對新的車站預留，對已有車站改建，對運營線路穿越。通過調整護壁泥漿的性能指標，增大泥漿比重，摻入一定量的重晶石，采取盡量加快各工序之間的銜接速度，縮短單幅槽段施工周期等關鍵技術措施，確保地墻施工質量，有效地保護了交叉換乘站。
3、城市地鐵工程安全施工的有效措施
任何工程施工，都要以安全為前提，否則沒有任何意義，安全施工是整個施工工程的頭等大事，只有安全得到保障，才能全心全意的投入到工程建設當中去，據筆者不完全統計，2001年5月至今年2月，廣州、上海、北京等一些發達的城市共發生地鐵施工安全生產事故44例，造成58人死亡。物體打擊、機械傷害、坍塌、中毒、火災等事故是地鐵施工中傷害最大的事故類型。如何降低地鐵施工的風險、有效預防安全事故發生，是包括地鐵施工在內的所有工程建設長期以來一直在困擾的問題，通過建立風險管理專家決策系統等大舉措筑牢地鐵、隧道施工的安全防線。地鐵施工是一項高風險的系統工程，由于施工技術復雜、不可預見的因素多等原因，導致國內地鐵施工安全生產事故時有發生。在地鐵建設過程中，可利用專家決策系統為地鐵設計、施工、監測等方案的評審、項目風險的評估、突發事故的處理等提供強有力的技術支持。針對環境復雜、施工不當、機械設備故障或操作不當等容易引發地鐵施工安全事故的原因，嚴格做好勘測工作、加強第三方監測、加強對機械設備的管理、提高施工人員教育培訓、加強對施工現場危險源的監管等事故預防對策。制定了施工測量、技術交底、技術資料管理、調度等十一個技術管理辦法，編制了多個實施性施工組織設計及安全施組和安全方案，并強化過程控制，加強現場技術管理。積極鼓勵科技人員進行科技創新，查找科技資料，確定攻關課題。通過加強科技管理，保證工程順利進行，從而達到已完工的工程單位工程合格率的大幅提升。
關鍵詞：苦咸水；泥水分層；擴散雙電層；正負電荷；分散劑；PH值
中圖分類號： TQ172 文獻標識碼： A
1引言
護壁泥漿，在地下連續墻、錨碇墻、遮簾樁、灌注樁等地下基礎工程成槽施工中起到液體支撐的作用，通過泥漿的凈水壓力平衡地下水壓力和槽壁土壓力、泥漿向槽壁內土層滲透后改善槽壁土質結構、泥漿在槽壁上形成不透水的泥皮等功能起到維護槽壁穩定的功能，另外泥漿具有懸浮土渣、冷卻鉆具的功能。性能優良、質量穩定的泥漿對地下工程的重要性可見一斑。
2護壁泥漿的組成、形成機理和性能指標
2.1護壁泥漿的組成
護壁泥漿是粘土顆粒(小于2 μm)分散在水中所形成的分散體系，具有表面現象、光學現象、電學現象、動力現象等特殊性質，泥漿主要組成成分為水和膨潤土，另外還要加入一定量的化學處理劑。
⑴水
水是泥漿中的分散相，用于懸浮泥漿中的粘土顆粒。水中含有各種鹽類，主要有鈣、鎂、鈉、鉀的碳酸鹽，重碳酸鹽，硫酸鹽和氯化物。在泥漿制備中用水首選淡水和河水。
⑵膨潤土
膨潤土是泥漿的分散介質，是眾多造漿粘土礦物中的一種。膨潤土是以蒙脫石為主礦物成分的粘土，水化能力強、造漿效率高，所造泥漿是一種帶有電荷的親水膠體，通過顆粒靜電斥力保持穩定的懸浮狀態，具有相對密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、穩定性強、護壁能力高的優點。膨潤土根據蒙脫石所含的可交換陽離子種類、含量及結晶化學性質的不同，分為鈉基、鈣基等膨潤土。工程上常用鈉基和鈣基膨潤土。
⑶外加劑
為增強泥漿中的粘土顆粒分散和水化程度，或使泥漿性能滿足地基狀態和使用條件，通常在泥漿中加入適當的外加劑。泥漿外加劑大體分為分散劑、增粘劑、加重劑、防漏劑、防腐劑、鹽水泥漿劑，常用的外加劑主要為分散劑和增粘劑。
2.2泥漿形成機理
泥漿是粘土顆粒分散在水中所形成的分散體系，片狀粘土顆粒為表層帶負電荷的擴散雙電層和端部帶正電荷的擴散雙電層，粘土顆粒端部正電荷與表層所帶負電荷相比是較少的，整個泥漿顆粒所帶的靜電荷是負的，當粘土懸浮液處于堿性狀態即PH值大于7時，帶正電荷的端部可轉化為負電荷，電位升高，擴散層增厚，粘土顆粒因所帶負電荷而相互排斥，粘土分散，形成穩定泥漿。
2.3泥漿性能指標
表1泥漿性能指標
3苦咸水攪拌泥漿的提出
年初，基礎工程項目部進行曹妃甸煤碼頭起步工程工作船碼頭地下工程的施工，工作船碼頭地下工程包括地連墻、錨碇墻、遮簾樁、灌注樁，水下砼設計方量為20188m3。在地下連續墻、遮簾樁等地下工程施工時，現場未接通淡水水源，不能提供淡水攪拌泥漿，解決泥漿用水有兩個途徑，一是購買淡水，由送水車送水至現場；二是使用地下水代替淡水攪拌泥漿。對費用進行認真核算后，地下苦咸水單價為8元/m3，淡水單價為25元/m3，為降低工程造價、節約成本，同時嘗試苦咸水攪拌泥漿新技術的開發，項目部決定本工程泥漿用水采用地下水，在施工現場打300m深水井，使用潛水泵抽取地下水。
4苦咸水攪拌泥漿的首次接觸
4.1水質情況
首先，取井水送檢測中心進行水質檢驗，水質情況介于海水和淡水之間，鈉離子含量為1832.37mg/L,氯離子含量為2275.4mg/L，PH值為7.41，鈉離子、氯離子含量為淡水規定最大含量的10多倍，是正常淡水含量的200多倍。
4.2苦咸水攪拌泥漿的嘗試與結果
項目部組織試驗人員首先按照首鋼一期工程、首鋼二期工程中泥漿配合比進行試驗，單方泥漿配合比如下：苦咸水1000kg，鈣基膨潤土110kg，純堿3.3kg，淡水：鈣基膨潤土：純堿=1：0.11：0.0033，攪拌后靜置，出現泥水分層情況，表層為苦咸水，底層為粘土顆粒，時間越長，分層情況越嚴重，靜置1d后，膠體率僅為25%左右，粘土顆粒沒有分散在水中，而是全部沉淀下來，根本沒有形成泥漿，不能用于工程上。隨后，試驗人員又按照京唐港30#泊位中泥漿配合比進行試驗，單方泥漿配合比如下：苦咸水1000kg，鈉基膨潤土110kg，羧甲基纖維素0.5kg，淡水：鈉基膨潤土：羧甲基纖維素=1：0.11：0.0005，試驗結果同上一種配合比，泥水嚴重分層，形不成泥漿，不能用于工程上。
4.3泥水分層的原因分析
從泥漿形成機理和苦咸水含鹽量高的特點入手，查閱相關手冊后測定PH值及化學試驗后，分析出苦咸水攪拌泥漿出現泥水嚴重分層的原因：苦咸水中Ca2+、Mg2+離子含量遠遠高于淡水，是淡水含量的上百倍，Ca2+、Mg2+離子濃度增大，交換粘土顆粒端部擴散雙電層的Na+，Na+轉變為Ca2+、Mg2+，電位下降，擴散層變薄，粘土顆粒斥力變小直至聚結，泥漿失去穩定性，即出現泥水分層現象。
5苦咸水攪拌泥漿配合比的試配
得出苦咸水攪拌泥漿出現泥水嚴重分層的原因后，技術人員、試驗人員一同研究解決方案、制定措施，提出三種解決方案，具體如下：
方案一：配比中摻加一定量的分散劑，分散劑采用常用的純堿(化學式為Na2CO3)，分散劑中低價陽離子Na+與有害離子Ca2+、Mg2+置換后，碳酸根離子與Ca2+、Mg2+發生化學反應生成CaCO3、MgCO3后沉淀，使Ca2+、Mg2+惰性化，起到苦咸水的軟化作用；
方案二：配合比中摻入高粘度羧甲基纖維素(CMC，一種高分子化學物),原理是CMC包裹住膨潤土粘土顆粒，具有膠體保護作用，防止鹽分的污染。
方案三：方案一與方案二有機結合，配比中摻加一定量的純堿和高粘度羧甲基纖維素。
根據上述解決方案，技術、試驗人員選用鈣基膨潤土、鈉基膨潤土制定了八種配合比，試配后進行泥漿性能指標檢測，配合比及檢測結果具體見下表：
表2 鈣基膨潤土攪拌泥漿試配配合比
表3 鈉基膨潤土攪拌泥漿試配配合比
通過對上述配合比的對比分析，不難發現，最后一組泥漿的配合比，不僅其性能指標滿足規范規定，而且用量最省，單價最低，因此選定為施工配合比。
6苦咸水攪拌泥漿的應用
在煤碼頭起步工程工作船碼頭地下工程施工中，護壁泥漿采用苦咸水按照試配確定的泥漿配合比拌制泥漿，泥漿性能可靠、質量穩定，各項性能指標滿足規范規定和使用要求，期間共澆注地連墻60段，錨碇墻59段，遮簾樁100根，灌注樁46根，施工期間未發生槽壁坍塌現象。
地連墻、錨碇墻、灌注樁、遮簾樁開挖后進行低應變檢測，全部合格，合格率為100%，也從側面說明了泥漿的質量是可靠的。
7經濟效益和技術成果
【關鍵詞】盾構機；自動控制；現狀；展望
為了滿足社會經濟發展需要，減輕地面交通工程的壓力，我國的地下隧道、巷道等工程量不斷增加。盾構機是地下工程施工中使用的一種重要機械，主要用于隧洞的開挖掘進，在地下工程的施工建設中發揮不可替代的重要作用。地下工程的施工存在著多種不確定的安全威脅因素，如地質環境、施工工況等，為了減少地下施工的安全事故發生，盾構機的發展朝著自動控制的智能化技術方向發展。現今的盾構機已經是集機電技術、液壓技術、信息技術、自動控制技術于一體的綜合性智能化機械設備，不僅能夠對土體進行開挖、切削、輸送支護，而且具有測量導向和糾偏等多種功能。近年來我國大力發展盾構技術，使得盾構機掘進的自動化程度逐漸提高，但是綜合來看我國的盾構機自動控制技術仍然不夠成熟，自動控制還處于人工操作的階段，施工安全問題仍然不能掉以輕心。盾構機要達到高質量、高效率、高安全性的施工，完善實現機器的自動化操作是盾構機發展的方向。
1、盾構機自動控制技術現狀分析
1.1盾構機掘進系統的自動控制
盾構機掘進系統多采用智能的控制方法，20世紀90年代由倉岡豐采用模糊控制理論來控制盾構土壓平衡，但是卻無法保證系統的穩定性。LI等在此基礎上設計了在非線性掘進控制系統中使用模糊免疫自調整PID控制器，提高了土壓的穩定性。隨著不斷的研究和改進，胡珉等采用遺傳算法對盾構機的施工參數進行了優化，制定了優化的控制方案。隨著施虎等人對于盾構機排土的控制分析，對螺旋輸送機的轉速加以控制，促進了盾構機的土壓平衡。隨著智能化專家控制系統的不斷更新，盾構機自動控制系統中引入了自動識別和驅動公路效率的技術，對盾構機的運行和土體掘進時的壓力分布情況的研究，一種盾構機推進系統的自動控制方式產生。根據壓力控制的數學模型，和偏差修正等控制策略，使盾構機的壓力控制和液壓缸的自動控制得以實現。另外胡國良等對排空控制的研究，提出了將PID控制技術在排土控制中使用，實現了螺旋輸送機排土的自動控制。
1.2位姿控制
盾構機的位姿主要通過對推進系統的液壓缸進行控制來實現的。自20世紀80年代 SAKAI等將卡爾曼濾波理論在盾構機的位姿控制方面應用并且建立了控制模型后，國內外的專家和研究人員開始了對盾構機位姿控制的研究。李惠平等根據盾構機控制的特點對模糊控制器的設計提出了“先分后合”方法，更便于調節控制器的性能。之后我國的研究人員在此基礎上進行完善，將LabVIEW在盾構機位姿控制器的設計中加以應用，又通過模糊控制器得出千斤頂糾偏控制量，逐漸實現了盾構機位姿的自動控制。為了使系統具有更好的通用性，能夠在不同的地質條件下穩定運行，MITSUTAKA提出了盾構機推進過程中動態載荷的理論模型，該模型對盾構姿態影響的各個參數所具有的敏感性進行分析，為提高位姿自動控制的精確度發揮了重要作用。
1.3管片的自動拼裝
手工管片拼裝存在很多弊端，實現管片的自動拼裝十分必要。20世紀80年代，日本最先使用了管片自動拼裝的設備，各國開始了管片自動拼裝的研究。國際隧道協會針對隧道管片的拼裝制定了設計準則。趙志杰等對通用管片進行研究，配合盾構設計軸向的特點，通過多環組合的方法對管片的拼裝點位進行選取，并對切向糾偏路線進行制定，開發出虛擬的管片拼裝系統。在日歐等過，已經實現了管片的全自動拼裝，利用機器人動態模型，實現了管片支護和拼裝的全自動控制。
2、盾構機自動控制技術存在的問題和發展趨勢
2.1需建立密封艙壓力動態平衡為目標的控制模型
密封艙的壓力失衡會導致隧洞開挖中發生地面沉降，這是隧洞盾構集中的重點和難點所在。國內外的專家和學者對密封艙的壓力平衡加大了重視力度和研究投入。但是因為對密封艙壓力動態平衡控制還缺乏細致深入的人身，對其的研究和設計也只能以不斷的試驗為途徑，目前還沒有建立起精確的密封艙壓力動態平衡的控制模型，此方面的控制技術還有待于發展。在未來的研究工作中，要著重對此方面的機理進行研究分析，建立以密封艙壓力動態平衡為目標的掘進系統的控制模型，對密封艙的壓力實現自動化控制，從而提高地面沉降控制的精度。
2.2制定掘進系統的協調控制策略
盾構機對土壓的控制通常是采用艙內土壓力值預先設定的方法，在根據實際的施工情況和壓力變化對子系統的施工參數進行一一的調整。各個子系統間的工作模式的是具有一定的獨立性，而且是依靠人為的手工條件。為了對密封艙的壓力實現高度精確的控制，制定子系統間的協調控制策略十分必要。這就需要對子系統間的耦合關系進行分析，對各項控制參數和密封艙壓力間的映射關系進行研究，制定掘進系統的系統控制機制策略。
2.3位姿與動態軌跡的控制
目前對于盾構機的位姿和動態軌跡控制主要是通過操作者進行人工操作或者利用模糊控制策略進行自動化控制，多是憑著經驗來進行控制理論的程序話制定。當遇到陌生或者極其復雜的地質情況，對盾構機的位姿和動態軌跡就很難做到準確的控制。因此，需要對影響盾構機位姿的各種因素進行分析，建立控制模型，并對盾構機在的運動軌跡進行動態規劃，實現位姿和動態軌跡的自動化控制。
2.4控制系統的集成
為了能夠對盾構機的各個子系統進行實時的信息監測和控制，在建立盾構機控制系統時要將機器的性能、功耗、成本等各個因素考慮進去。設計具有高掘進性能、低能量損耗、地質適應性強的集監測、協調、控制于一體的集成化控制系統，這是盾構機發展的大勢所趨。
3、結語
盾構機要實現高效、安全、精準的施工，走全自動化控制的發展道路勢在必行。隨著自動化技術的發展和盾構機結構的不斷優化，盾構機自動化控制也必將不斷的發展和進步。我國要實現盾構機的全自動化控制，還面臨許多難題和調整，這需要廣大專家和研究人員的共同努力，在實際的工作中不斷的探索和研究，克服技術難題，讓盾構機在我國的地下工程中更好的發揮作用。
參考文獻
[1]楊華勇，龔國芳.盾構掘進機發展戰略研究[C].上海國際隧道工程研討會論文集.上海：同濟大學出版社，2011：339～346.
[2]上官子昌，李守巨，孫偉等.盾構機開口率對密封艙土壓力分布影響的數值模擬.鐵道建筑，2010，（12）：60～63.