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摘要：對(duì)目前國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)概況進(jìn)行了介紹，指出了地鐵傳統(tǒng)施工方法存在的問(wèn)題，簡(jiǎn)述了新時(shí)期地鐵施工領(lǐng)域的幾種新技術(shù)，引入了環(huán)保節(jié)約型的工程施工理念，提出了解決施工影響城市環(huán)境問(wèn)題的設(shè)想，為地鐵設(shè)計(jì)和施工人員提供了參考。...

淺議地鐵環(huán)保節(jié)約建設(shè)與施工新技術(shù)

郭劍勇，高  峰，索慧敏

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州730070)

    從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化必須堅(jiān)持走一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的道路。城市地下鐵道的建設(shè)也要向促進(jìn)環(huán)保節(jié)約的可持續(xù)發(fā)展方向邁進(jìn)。

1.國(guó)內(nèi)城市地鐵概況與規(guī)劃

    從1863年英國(guó)倫敦建成世界上第一條地鐵開(kāi)始，地下鐵道的發(fā)展已經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，目前全世界100多座城市開(kāi)通了300多條地鐵線路，總長(zhǎng)度超過(guò)6000 km。地下空間的開(kāi)發(fā)利用尤其是地鐵的建設(shè)運(yùn)營(yíng)，已成為我國(guó)大城市立體化交通、提高運(yùn)行效率的前提。

    北京地鐵始建于1965年7月1日，l969年10月1日第一條地鐵線路建成通車，使北京成為中國(guó)第一個(gè)擁有地鐵的城市。截至2007年，北京地鐵已開(kāi)通的線路包括l號(hào)線、2號(hào)線、13號(hào)線、八通線和5號(hào)線，運(yùn)營(yíng)線路總里程l42 km，共有93座運(yùn)營(yíng)車站。其中，1號(hào)線全長(zhǎng)31．04 km，23座運(yùn)營(yíng)車站；2號(hào)線全長(zhǎng)23．61 km，18座運(yùn)營(yíng)車站；l3號(hào)線全長(zhǎng)40．85 km。16座運(yùn)營(yíng)車站；八通線全長(zhǎng)18．9 km，13座運(yùn)營(yíng)車站；5號(hào)線全長(zhǎng)27．6 km，23座運(yùn)營(yíng)車站。北京地鐵目前日客運(yùn)量達(dá)150萬(wàn)人次左右。

    上海軌道交通建設(shè)始于l990年初。截至2006年底，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)145 km，車站總計(jì)95座，線網(wǎng)規(guī)模位列全國(guó)之首。全年運(yùn)送乘客6．49億人次，日均客運(yùn)量178．4萬(wàn)人次，占全市公共交通客運(yùn)總量的l3％左右。

    廣州市地鐵起步較晚，地鐵l號(hào)線于1993年12月28日才破土動(dòng)工，具有世界先進(jìn)水平的I號(hào)線于1999年6月28日全線開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)，2003年12月28日，2號(hào)線全線開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)。從2004年開(kāi)始，廣州地鐵每年將平均開(kāi)通35 km，預(yù)計(jì)2010年3號(hào)線、4號(hào)線、5號(hào)線、6號(hào)線、8號(hào)線全部開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，總長(zhǎng)為200 km。廣州地鐵的遠(yuǎn)期規(guī)劃長(zhǎng)度是600 km。此外，深圳市的軌道網(wǎng)規(guī)劃則提出，未來(lái)25年將建365 km地鐵、輕軌，共需投資約1200億元。而南京也已經(jīng)規(guī)劃好了6條地鐵，最終整個(gè)城市的軌道交通線路總長(zhǎng)度將達(dá)300 km。目前，我國(guó)已建、在建和已規(guī)劃地鐵項(xiàng)目的城市還有成都、沈陽(yáng)、西安、杭州、武漢、蘇州、哈爾濱、長(zhǎng)春、重慶、佛山、寧波、長(zhǎng)沙、無(wú)錫、鄭州、青島、東莞、合肥、南昌、濟(jì)南、福州、廈門、常州和澳門。

2.推廣環(huán)保節(jié)約型地鐵施工技術(shù)

    2.1傳統(tǒng)施工技術(shù)

    傳統(tǒng)地鐵開(kāi)挖施工技術(shù)的特點(diǎn)不再贅述，參見(jiàn)表1。

    表1傳統(tǒng)地鐵開(kāi)挖施工法特點(diǎn)

    2.2新技術(shù)概述

    我國(guó)地鐵隧道建設(shè)已有近40年的歷史，隨著2008年奧運(yùn)會(huì)的到來(lái)，要求工程人員進(jìn)一步發(fā)展環(huán)保型節(jié)約型的地下工程施工技術(shù)，為城市地鐵隧道施工開(kāi)拓新的途徑。

    (1)現(xiàn)代非開(kāi)挖施工技術(shù)。該技術(shù)從發(fā)達(dá)國(guó)家興起，由巖土鉆探技術(shù)衍生并逐漸發(fā)展成熟。它是指在不開(kāi)挖地表的情況下，利用地質(zhì)工程的技術(shù)手段，鋪設(shè)各種地下公用設(shè)施的一種高科技實(shí)用環(huán)保新技術(shù)。傳統(tǒng)的開(kāi)挖施工技術(shù)對(duì)居民的正常生活秩序有很大的干擾，這表現(xiàn)在對(duì)交通、環(huán)境、周邊建筑基礎(chǔ)的破壞和不良影響，尤其是開(kāi)挖施工技術(shù)帶來(lái)的大量塵土?xí)�給環(huán)境和居民健康造成極大的損害。非開(kāi)挖施工在地表不開(kāi)槽的情況下施工，不會(huì)阻斷交通，也不會(huì)破壞綠地、植被等居民生活工作的周邊環(huán)境，當(dāng)然也就不會(huì)影響商店、醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序。非開(kāi)挖施工技術(shù)的應(yīng)用具有環(huán)境上的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在減少了挖槽處回填地的挖出材料，減少了對(duì)交通的干擾和延遲。與傳統(tǒng)的挖路施工方法相比，非開(kāi)挖施工技術(shù)具有社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高等優(yōu)點(diǎn)。由于人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)空  前提高，非開(kāi)挖技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)將極具潛力。

    (2)地層凍結(jié)工法。該法是一種封水性好、強(qiáng)度高、復(fù)原  性好的環(huán)保型施工技術(shù)，在我國(guó)礦山鑿井領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)  用。該技術(shù)在隧道周圍布置水平凍結(jié)孔，并在凍結(jié)孔中循環(huán)  低溫鹽水，使凍結(jié)孔附近的含水地層結(jié)冰，形成強(qiáng)度高、封閉性好的凍結(jié)帷幕，然后在凍結(jié)帷幕的保護(hù)下運(yùn)用礦山法進(jìn)行  隧道開(kāi)挖與構(gòu)筑施工。凍結(jié)帷幕起到封閉地下水和臨時(shí)支  護(hù)作用，解決了隧道在淺埋暗挖施工中遇到的特殊土層和上覆地面條件限制問(wèn)題。隨著工藝的改進(jìn)及主材市場(chǎng)價(jià)格低成本趨勢(shì)，地層凍結(jié)工法在地下工程中逐漸顯現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力，是解決城市水資源浪費(fèi)、環(huán)境污染和交通干擾的一種新技術(shù)。 

    (3)擴(kuò)徑盾構(gòu)施工技術(shù)。擴(kuò)徑盾構(gòu)施工法是在對(duì)原有盾  構(gòu)隧道上的部分區(qū)間進(jìn)行直徑擴(kuò)展，以滿足修建地鐵車站和  安裝其他設(shè)備之需要。施工時(shí)，先依次撤除原有部分襯砌和  挖去部分圍巖，修建能夠設(shè)置擴(kuò)徑盾構(gòu)機(jī)的空間作為其出發(fā)基地。隨著襯砌的撤除，原有隧道的結(jié)構(gòu)，作用荷載和應(yīng)力將發(fā)生變化，所以必須在原有隧道開(kāi)孔部及附近采取加固措施。擴(kuò)徑盾構(gòu)在撤除襯砌后的空間里組裝完成后便可進(jìn)行掘進(jìn)，使得盾構(gòu)技術(shù)的效率、精度和安全性都大大提高。 

    (4)球體盾構(gòu)施工技術(shù)。此施工法又稱直角方向連續(xù)掘進(jìn)施工法。主要是在難以保證盾構(gòu)豎井的用地或需要進(jìn)行直角轉(zhuǎn)彎時(shí)進(jìn)行使用。球體盾構(gòu)的施工方法分為縱一橫和橫一橫施工兩種。盾構(gòu)機(jī)的刀盤部分設(shè)計(jì)為球體，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)向。縱一橫方向連續(xù)掘進(jìn)施工是從地面開(kāi)始連續(xù)沿直角方向向下開(kāi)挖到達(dá)預(yù)定位置后，進(jìn)行轉(zhuǎn)向，然后實(shí)施橫向隧道施工的方法。采用這種方法可以省略修建盾構(gòu)豎井，節(jié)省工程建設(shè)資源。

    (5)同步激光自動(dòng)測(cè)量導(dǎo)向技術(shù)。目前在國(guó)內(nèi)盾構(gòu)隧道主要是采用人工測(cè)量，測(cè)量工作量大，影響施工進(jìn)度，而且無(wú)法實(shí)時(shí)獲知盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)和偏差，因此施工控制困難。國(guó)際上盾構(gòu)機(jī)以及TBM的施工導(dǎo)向系統(tǒng)主要有ZED、SLS—T、 GYRD系統(tǒng)。激光導(dǎo)向系統(tǒng)能實(shí)時(shí)反映盾構(gòu)機(jī)的位置和偏差，及時(shí)指導(dǎo)施工，技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)單，導(dǎo)向精度高，可提高施工速度，降低工程造價(jià)，節(jié)省工程資源。

3.展望

    發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)發(fā)地下空間的歷史表明，當(dāng)各國(guó)人均國(guó)民生產(chǎn)總值(GDP)達(dá)到500美元以后，就進(jìn)入開(kāi)發(fā)利用地下空間階段；人均國(guó)民生產(chǎn)總值超過(guò)3000美元，開(kāi)發(fā)利用地下空間達(dá)到高潮。2006年，中國(guó)人均GDP超過(guò)2000美元，北京、上海等一些城市人均GDP達(dá)到歷史新高，逐步形成地下空問(wèn)開(kāi)發(fā)熱潮。地下鐵道的建設(shè)將是我國(guó)21世紀(jì)城市地下空間開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。十一五規(guī)劃明確提出，到2010年單位GDP能耗比十五期間降低20％，減少資源、能源消耗和環(huán)境污染，以盡可能低的資源、能源和環(huán)境代價(jià)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化地鐵施工，將引領(lǐng)我國(guó)城市地下鐵道交通建設(shè)事業(yè)步入環(huán)保型節(jié)約型的全新階段。

參考文獻(xiàn)

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[2]徐坤甲．江源．非開(kāi)挖技術(shù)及其在北京地鐵施工建設(shè)中的應(yīng)用[J]．科技導(dǎo)報(bào)，2004(10)．

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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