临近地铁隧道的深基坑开挖分析（地铁隧道埋深）
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地铁隧道施工过程中常见地质问题与解决方法
在城市中修建地下铁道，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大，因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施工设备、环保和工期要求等因素，全面比较后确定。
1明挖法
明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺序施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。
明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。
明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土
2盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。
在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。
2.1盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。
2.2盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。
如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。
2.3盖挖半逆作法
盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。3暗挖法
暗挖法是在特定条件下，不挖开地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛，因此，本文着重介绍这两种方法。
3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，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，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 围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控，指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出 来的，如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。
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。施工中区间隧道常用的开挖方法是台 阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。
地下铁道是在城市区域内施工，对地表沉降的控制要求比较严格，所以更要强调地层的预支护和预加固，所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、 管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字。
3.2盾构法修建地铁隧道
盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构(shield )是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可 以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。 盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应 用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下 水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。
盾构法的主要优点:除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循 环进行，施T易于管理，施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大 的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。
工程实例:北京地铁五号线即采用了盾构法施工地铁五号线是一条贯穿北京市中心的南北向地下交通大动脉。南起丰台区宋家庄，向北经蒲黄榆、祟文门、东单、东 四、雍和宫止于昌平区太平庄北站，全长27.7 km。由于该路段地上大型建筑物密集，交通流量大，地下管网复杂，为减少对城市经济和市民生活的影响，经专家论证，决定在雍和宫至北新桥约700 m长的试验段率先采用盾构施工方法。该盾构为大直径土压平衡盾构机。
4沉管法
沉管法是将隧道管段分段预制，分段两端设临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。
沉管隧道对地基要求较低，特别适用于软土地基、河床或海岸较浅，易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小，包括连接段在内的隧道线路总长较 采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方，选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业，彼此干扰相对较 少，并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点，在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道，沉管法称为最经济的水下穿越方案。
按照管身材料，沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多，而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。
沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。
上程实例:广州珠江隧道是我国第一条公路与地铁合用的越江隧道，公路隧道全长1 238.5 m。河中段隧道埋置在河床下.不影响水面通航，河中沉管段全长457 m。该沉管为多孔矩形钢筋混凝土结构，其中包括两个双车道机动车孔、一个地铁孔、一个电缆管廊。沉管断面为典型矩形断面，外形尺寸为33 mx7.956 m(宽x高)，底板厚1.2 m、顶板厚1.0 m，两外侧墙分别为0.7 m和0.55 m、最长管节的混凝土量达12 000砰。管段的基底坐落在河床的风化花岗岩层上。开槽时采用了炸礁施工。基础处理采用灌砂法。
5混合法
可以根据地铁隧道的实际情况，在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用，称其为混合法。
工程实例:北京地铁东四站位于朝阳门内大街与东四南大街交叉日上，处于繁华的市中心，有多路公交车经过。车站主体顺东四南大街，呈南北走向，东四南大街规 划道路红线宽70 m，现状路宽为22 m，朝内大街已改造完，道路红线宽60 m，两方向客流均衡，交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街，呈东西走向，在此站换乘。本车站两端为明挖段，结构形式为3层三跨框架结构;中间为暗挖段， 结构形式为单层三拱两柱结构。车站总长度197 m，暗挖段长为96.80 m，明挖段长为100. 20m。
随着我国地下铁道建设事业的发展，原有的施工技术不断地发展与提高的同时，新的施工方法也被应用到施工当中，施工技术水平得到不断提升，其中有些施工技术 已经达到世界先进水平。另外，由于城市交通流量的增加导致城市道路已拥挤不堪，加上城市环境的要求越来越严格，城市内封路施工已不现实了。因此，暗挖技 术，如盾构法、浅埋暗挖法将是今后研究和实践的主攻方向。
地铁隧道施工工序
采用明挖法，先挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺序施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。 明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。
由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。
在城市中修建地下铁道，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大，因此各自所采用的施工方法也不尽相同。
扩展资料
盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及周围土体不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而不扰动周围土体而修筑隧道的方法。盾构机的所谓”盾“是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护周围土体的盾构钢壳，所谓“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。盾构法施工是一个非常复杂的工程过程，它对周围环境的影响与施工技术环节密切相关。
参考资料来源：知网—小间距地铁区间隧道施工工序模拟分析
地铁隧道是如何挖掘？
噪音、灰尘、泥土、热量、高强度的震动和冲击，这些所有的情况都是在采矿和隧道工程中最常见的工作环境？不得不说，以往挖掘隧道的方式，显得有些“粗暴”，是通过爆破的方式，炸出一个隧道来，这种方式存在很多缺点，不仅炸出的山体较为不规律，并且需要人们经常去处理落石，若是处理不当，就很可能会因爆炸造成一系列伤亡，如此看来，的确十分危险，90年代，为了修建西康公路，在打隧道的时候，国内从德国进口了两台盾构机，每台价格为1亿美元，德国为了防止泄密，在做维修与服务之际看都不让看。
2002年，中国基建开始全面发力，此时，人们发现了一个事实，也就是中国所需要的盾构机比全球的存量还要多，于是，我国只能自己开始研究建造，同年，中国正式成立了研发团队，2008年，中国第一台拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机研发成功，即中铁一号下线，自此，“洋盾构”一统天下的格局终于被打破，国产盾构机很快完成了从“追赶者”到“引领者”的角色转变，作为盾构机领域的主力军，中国中铁更是一马当先。
盾构产品累计订单超过1000台，出厂盾构安全顺利掘进里程累计超过2000公里，产品远销新加坡、阿联酋、意大利、法国等21个国家和地区，市场占有率连续八年中国第一。
2017年、2018年、2019年连续三年居世界第一，2015年，国产首台铁路大直径盾构机下线，不仅拥有完全自主知识产权，更是打破了国外近一个世纪的技术垄断，一路逆袭，到今天，中国盾构机占据了国内90%和海外70%的市场份额，盾构机的暴利时代也被彻底终结，日本现在最先进的盾构机，售价也只敢标到500万美元，直接下跌了20倍，总的来说，地铁对我们来说并不陌生，很多城市都有地铁，很多人也都乘坐过地铁，但你知道地铁是如何挖掘的吗？
地铁一般修建的方法都是采用盾构法，这种方法普遍离不开的一个神器，就是上文中提到的“盾构机”，这是一个神奇的庞然大物，重达好几百吨，是挖掘地铁的能手，可能小伙伴们并不了解盾构机技术，它是采用一个体型较为庞大的钻机，通过刀盘切削平面与拼装管片交替进行，在利用液压千斤顶的推动下向前移动，正因在刀头上拥有一个传感器，如果机器温度过高，它就会向中央传递警告信号，大大提高了安全性，当前世界最大的盾构机，是位于日本的“贝莎”，直径17.5米，长度约为110米，最为惊人的莫过于它的重量，足足重达7000吨，可见这个盾构机的庞大。
如果说牛顿发现万有引力，可归功于一个苹果，那么，发明盾构机的最初灵感，则来源于一只虫子，18世纪初，法国一位工程师发现，一种蛀虫（船蛆）在船的木板钻孔道时，会分泌液体涂在孔壁上形成坚硬的保护壳，用以抵抗木板潮湿后的膨胀以防被压扁，这位工程师由此发现了盾构法隧道的原理，并在英国注册了专利，现在的盾构机集光、机、电、液、传感、信息技术与一体，可以自动化完成开挖、削土、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等很多功能，它有着蛇一样的身形，蜗牛般的速度。
然而，穿山掘地对它来说竟如同砍瓜切菜，有人说，正是因为有了它，地铁挖掘才能如此顺利，中国的地铁里程数已经是世界第一，这是一件自豪的事情，如果你对地铁挖掘感到好奇，不妨去广州地铁博物馆看看，那里有很多关于地铁的历史、演变历程，以及全世界地铁标志，还有1：1比例的盾构机模型，可以真正见识到地铁挖掘的过程。
一般来说，这类机器的重量在500吨左右，其长度有80米，每次进行操作时，需要在隧道的开始和末尾的两端挖好基坑，然后这一机器会依据着隧道的方面工作起来以此前进，在对土壤进行挖掘的时候，还可以对混泥土的环管片进行贴固，通常来说，这一机器的强大外层还可以对没有修建好的隧道起到一个支撑的作用，更具有安全性，它不但不会对平时拥挤的路面造成影响，也不会在操作中对众多管线有所影响，它具备的优点除了拥有很高的自动化以及速度快、效率高之外，还大量地节省了人力，而且这样的机器操作完全不会受到天气的影响。
你知道吗？9月7日，珠江三角洲水资源配置工程盾构机“粤海2号”在A2标项目工作井顺利始发，标志着这项国务院部署的172项节水供水重大水利工程之一、粤港澳大湾区标志性项目，正式开启了“穿山越江”施工新阶段，据介绍，粤海2号盾构机将承担3508米的掘进任务。
主要下穿1260米断层裂隙发育的大金山、宽约831米的西江，是珠三角水资源配置工程全线唯一既穿山又越江的盾构区间，粤海2号盾构机总长105米，整机重量达680吨，装机总功率2900千瓦，刀盘直径6.32米，相当于2层楼高，不仅可以直面工程全线盾构埋深最深达120米的挑战，还可以啃下最大强度达160MPa的弱风化花岗片麻岩的“硬骨头”，同时还可克服西江复杂的水文地质条件难题，怎么样，这款“打洞神器”，是不是超级赞？
基坑开挖时与相邻建筑基础相邻如何开挖及防护措施措施
1、基坑开挖时与相邻建筑基础相邻的开挖方法：
（1）、两基础均为J-7独立基础，采用间隔分段施工法，并加围护桩支护。
（2）、为了减少对邻近建筑的影响，采取（4000×2400）基坑土方分成4次开挖，3次浇筑，分段施工、围护桩支护。
（3）、尺寸为4000×2400，为了减少施工时对建筑物基础影响，先用木桩或椎108钢管桩（4米长，一头作尖）齐排压入土中，入土深度约3.5m，压入土中的竖向排桩中心间距为300mm，长6000mm，将一排竖向工字钢用20槽钢横向水平连接保持整体性，连接方式采用焊接或螺栓连接。
（4）、两侧施工完后，再用20工字钢做水平横（对）撑，连接方式采用焊接，横（对）撑水平间距1200mm，围护支撑施工完后，开始挖土。
2、基坑开挖时与相邻建筑基础相邻的防治措施：
（1）、压密灌浆加固方法：
压密灌浆的加固方法主要就是利用浓浆置换和压密土这一方法。
先采用注浆法加固土体，待到土体容重增大后，孔隙比减小后，就会发现土体抗剪强度、压缩模量和无侧限抗压强度均有较大幅度的提高，比原先增加几倍到十几倍。
采取此种措施后，建筑物在很短时间内即有所回升，不均匀沉降相对减小，而且房屋原有的斜拉张裂缝和承重墙顶部的横张裂缝均有不同程度的弥合，满足了用户的要求。
一般而言采取的措施顺序如下：
a、加固部位：根据经验，降水影响范围为60m，开挖影响范围约为48m，并且当建筑物的基础在垂直于基坑开挖边缘这一方向上的刚度较弱时，建筑物的水平拉伸将成为建筑物损坏的主要原因，故靠基坑一侧出现多处裂缝，加固土层为杂填土层。
b、加固顺序：从外围开始给杂填土层注浆，深度接近基坑开挖深度。
c、注浆材料：选用普通硅酸盐水泥，注浆压力：浅部注浆终压为500一l000kPa，深部终压为1600-2000kPa。
d、扩散半径尺值可根据理论公式计算，有效影响半径工程依据现场灌浆试验结合工程经验确定。
e、注浆孔的布置:注浆孔分两排，第一排垂直孔，第二排倾斜孔，斜孔紧贴建筑物基础施工。
首先施工垂直孔，注入浆液在地层中形成一道垂直幕墙，以阻止地基土土体的侧向变形及斜孔浆液外侧渗流，再通过倾斜注浆孔向地基下层注入浆液，以改善地基土力学性能指标。
f、注浆量及水灰比：根据现场试验，水灰比定为l：l，渗入适量水玻璃(3%)；注浆量可由公式推算：Q=1000 。
其中Q是注浆量(L)，V是土体积(m3)是土的孔隙率，K是经验系数(0.3-0.5)取0.5，施工中确保每米注入水泥量不小于80kg。
（2）、采取防护措施。
加固固然重要，但是在实施过程中的采取一些减少地表沉降的措施更有现实性。
根据实践经验，采取分层分段开挖，地下连续结构等效果比较明显。值得注意的是基坑施工时间不宜过长，整体施工粗精得力，工程才能够顺利完工。
（3）、确定降水井数量。
降水量的多少势必会对深坑基坑产生分裂等影响，要及时根据各个地层的情况，实施有效的降水方法，以及建立可行的降水井，保证深基坑的稳定性。
（4）、其他预防措施：
正因为影响深基坑的因素各种各样，造成基坑的变形以至于建筑物塌陷，以及周边建筑物开裂等情况，在采取以上三种措施的时候，还要注意采取一些应急措施。
当发现基坑变形的时候，或者出现一些危险情形比如说当时的环境局限性时，就要果断处理，以底板分块施工或者是增加斜支撑等方式来解决这样的矛盾。
即使周边环境不出现过多问题，在深基坑开挖时也要注意及时将主动的土压力降低，可以采取墙后卸土的方式。
一旦周边环境有局限性时，就要用草袋等压在坑内底角的被动区。如果在深基坑开挖的时候。，遇上流砂严重的情况，就要不断地往坑里面填水，以保证安全性。
a、基坑的开挖与土地之间有着必然的联系，若要保证土体的形状以及保证土体的稳定性，就必需要进行适宜的基坑支护设计。
b、基坑周边建筑物沉降实测数据收集是很重要的工作，它为合理的基坑支护设计及准确的预测分析周边建筑沉降提供了数值依据。
c、影响基坑周边建筑沉降的原因多种多样，如支护桩布置情况、距基坑距离、时间效应、压密注浆等，基坑支护设计中一定要合理把握，以期达到更好的支护效果。
扩展资料：
基坑开挖是设置管井井点降水，以利开挖人员和机械作业及土体装卸运输。
顶层6.0m以内用长臂挖掘机开挖，开挖过程中坑内用小型装载机配合，将远离挖机的土方推至挖机的工作范围内。
基坑开挖包括接触网支柱坑、钢柱基础坑、拉线坑开挖等，根据开挖方式可以分为人工开挖和机械开挖。
开挖方法
基坑开挖方法因基坑土质不同而不同，根据经验，按路基土质类型，基坑开挖方法有以下几种：
1、硬土类包括土夹石、硬土、砂岩、风化石等，这类土质密实，自结合力强，可采用坑的办法开挖基坑，非雨季人工开挖不会塌方，不需坑壁支撑防护。
2、碎石类包括石夹土、碎石、填方土等，这类土质自结合力不均匀，稳同性较差，适应于挖小坑、局部支撑的方法。
3、流沙、高水位土质类宜采用钢筋混凝土防护圈进行施丁，类似沉井法，采用此法可节省木材，经济、可靠，便于施工。
4、坚石、次坚石类采用控制爆破法。当采用法兰盘支柱时，只需按要求钻孔灌注锚栓。
5、机械开挖基坑是使用机械化操作、利用旋转钻头来开挖基坑，相对于上述传统的人工开挖基坑，机械开挖速度快，规格统一，对路基密实度影响小。机械开挖在土壤中有较大石块或施工机械不便到达时，使用受限。
参考资料
百度百科-基坑开挖
