馬建華

1.中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2.遼寧省巖土與地下空間工程技術(shù)研究中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000

1 城市地下空間工程及施工特點(diǎn)

城市地下工程極為復(fù)雜，往往涉及諸多學(xué)科理論和技術(shù)的交叉應(yīng)用。城市地下工程特點(diǎn)在于需要地下工程理論廣泛應(yīng)用與軟弱底層以及高度復(fù)雜環(huán)境，所以體現(xiàn)了地下工程經(jīng)驗(yàn)性的特征，另外，還會(huì)受到軟土層施工影響和制約。同時(shí)，城市地下工程的地質(zhì)環(huán)境較為惡劣，存在諸多不確定性以及復(fù)雜性因素，而地面和地下建筑物分布較密集，導(dǎo)致整個(gè)地下空間施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較大。以勘察階段為例，伴隨勘察規(guī)模以及基坑深度的增加，水位埋藏淺以及多個(gè)透水層共同形成的水文地質(zhì)條件會(huì)影響整個(gè)基坑開(kāi)挖進(jìn)度，一旦進(jìn)入基坑開(kāi)挖環(huán)節(jié)，還容易引發(fā)周邊環(huán)境的變化，使得地基土體形成形態(tài)變化，對(duì)地下管線(xiàn)以及建筑物造成負(fù)面影響，從而給整個(gè)地下空間施工帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。需要注意的是，施工工藝和施工組織是否科學(xué)、合理，都會(huì)支護(hù)體系的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。如果施工并未既定標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)程開(kāi)展，容易引發(fā)鉆探結(jié)構(gòu)變位以及變形的情況，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)體系失穩(wěn)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。所以在基坑工程深度以及面積增加的背景下，需要深基坑開(kāi)挖設(shè)計(jì)理論以及施工體系作為支撐，這樣才能進(jìn)一步提升地下空間施工技術(shù)和水平。

2 地下工程主要施工技術(shù)

經(jīng)多年發(fā)展，地下工程施工技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，逐漸形成了諸多施工技術(shù)以及方法體系，例如明（暗）挖法、盾構(gòu)法以及沉管法等。

2.1 明挖法

明挖法又被稱(chēng)為基坑開(kāi)挖技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于施工流程簡(jiǎn)單、安全，同時(shí)還具有經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，而其劣勢(shì)在于給周?chē)h(huán)境會(huì)帶來(lái)明顯影響。當(dāng)工程地面開(kāi)闊或者地下地址條件較好，宜采用明挖法的施工技術(shù)，此外，明挖法還通常被用于深基坑工程，由此還建立了多種類(lèi)的基坑圍護(hù)開(kāi)挖技術(shù)體系。

2.2 逆作法

逆作法主要指的是將地下結(jié)構(gòu)本身視為擋墻和支撐體系，由上往下逐步開(kāi)挖進(jìn)而建立地下結(jié)構(gòu)體系的施工策略。由此可見(jiàn)，這一方式與傳統(tǒng)先支檔后開(kāi)挖的流程具有明顯區(qū)別，因此在工程上將這種反向作業(yè)流程稱(chēng)為逆作法。具體而言，逆作法的基本原理在于將結(jié)構(gòu)本體視為支撐。由于剛度強(qiáng)，防止支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體形變，這是逆作法的突出優(yōu)勢(shì)。另外，由于逆作法會(huì)預(yù)先建立臨時(shí)立柱和立柱樁，所以需要增加相應(yīng)的費(fèi)用，同時(shí)還注重混凝土的澆灌順序，這在一定程度上造成施工不便。

2.3 暗挖法

暗挖法主要應(yīng)用于地表下面，其突出優(yōu)勢(shì)在于減少了施工對(duì)周?chē)用裆畹挠绊?，然而這一施工技術(shù)造價(jià)較高，這是其最大劣勢(shì)，具體而言，暗挖法主要包括三種工法，分別為新奧法、淺埋暗挖法以及管幕法等。

2.4 沉井法

沉井法又可稱(chēng)為沉箱鑿井法，作為一類(lèi)特殊的施工技術(shù)，該方法主要應(yīng)用在豎井建筑中，這是因?yàn)檫@一施工環(huán)境具有含水底層極不穩(wěn)定，所以在實(shí)際施工過(guò)程中，需要在井筒位置提前修建部分井筒，其底部有刃腳，利用井筒自重以及外力使其不斷下沉，隨機(jī)將其內(nèi)部的巖石挖出。

2.5 盾構(gòu)法

盾構(gòu)隧道施工法需要借助盾構(gòu)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)在控制開(kāi)挖面和圍巖的同時(shí)，避免出現(xiàn)坍塌破壞穩(wěn)定性的情形，此外還能有效推進(jìn)隧道掘進(jìn)工作，利用此法掘進(jìn)隧道的過(guò)程中，通過(guò)機(jī)內(nèi)拼裝管片達(dá)到壁后注漿的目的，由此可見(jiàn)，盾構(gòu)隧道施工法最大程度維持圍巖的原有形態(tài)。盾構(gòu)在適用范圍上具有明顯優(yōu)勢(shì)，在隧道掘進(jìn)時(shí)能夠在縱長(zhǎng)的地下結(jié)構(gòu)中開(kāi)展施工，有助于覆蓋淺層，同時(shí)防止含地下水的地層出現(xiàn)斷裂甚至沉陷情形。

2.6 頂管法

頂管法指的是借助液壓千斤頂?shù)仍O(shè)備具有牽引功能的機(jī)械或者設(shè)備，將頂管工作井視為承壓壁，在對(duì)地層土體進(jìn)行開(kāi)挖的同時(shí)，沿著預(yù)設(shè)完成的隧道根據(jù)設(shè)計(jì)路徑逐段前進(jìn)的施工技術(shù)，這類(lèi)施工技術(shù)主要應(yīng)用于在道路施工或者鐵道施工時(shí)出現(xiàn)障礙物的情形，其本質(zhì)也是暗挖式施工方法

2.7 沉管法

沉管法又被稱(chēng)為預(yù)制管段沉放法，指的是在船塢內(nèi)部搭建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，隨后將其置于水中浮運(yùn)，沉埋到既定位置，形成水下工程，這種施工技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，例如增強(qiáng)了整個(gè)隧道施工的質(zhì)量，并且工程造價(jià)偏低，所用的工期較短保證了各個(gè)施工環(huán)節(jié)的安全性，同時(shí)這類(lèi)方法還能最大程度利用斷面空間，其顯著缺點(diǎn)在于對(duì)施工技術(shù)具有極高要求。

3 巖土工程師面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

當(dāng)前我國(guó)正處于程式化發(fā)展的重要時(shí)期，在土地資源萎縮以及環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)峻的大背景下，充分利用城市地下空間對(duì)于提升城市整體形象以及緩解交通具有重要意義，借助地下空間的挖掘和利用還能進(jìn)一步提升地面環(huán)境質(zhì)量，因此對(duì)巖土工程師而言，該領(lǐng)域發(fā)展前景極為廣闊［1］。需要注意的是，地下空間工程具有高度的復(fù)雜性特征，涉及諸多規(guī)劃以及管理等領(lǐng)域，作為土木建筑工程的重要分支，針對(duì)地下工程的規(guī)劃以及施工，需要充分利用諸多學(xué)科知識(shí)和理論，例如工程力學(xué)、建筑材料以及工程機(jī)械等，同時(shí)還對(duì)從業(yè)人員的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力提出更高要求.另外，施工環(huán)境容易受到地質(zhì)環(huán)境以及水文條件的影響，其工程難度較大，并且施工工期較長(zhǎng)，這給巖土工程師的綜合素養(yǎng)提出更大挑戰(zhàn)。地下空間工程具有一定的特殊性以及復(fù)雜性，會(huì)給巖土工程師的實(shí)際工作造成較大挑戰(zhàn)。