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摘要：對目前國內地鐵建設概況進行了介紹，指出了地鐵傳統(tǒng)施工方法存在的問題，簡述了新時期地鐵施工領域的幾種新技術，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)境問題的設想，為地鐵設計和施工人員提供了參考。...

淺議地鐵環(huán)保節(jié)約建設與施工新技術

郭劍勇，高  峰，索慧敏

(蘭州交通大學土木工程學院，甘肅蘭州730070)

    從長遠來看，我國實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化必須堅持走一條科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的道路。城市地下鐵道的建設也要向促進環(huán)保節(jié)約的可持續(xù)發(fā)展方向邁進。

1.國內城市地鐵概況與規(guī)劃

    從1863年英國倫敦建成世界上第一條地鐵開始，地下鐵道的發(fā)展已經(jīng)歷了相當長的一段時間，目前全世界100多座城市開通了300多條地鐵線路，總長度超過6000 km。地下空間的開發(fā)利用尤其是地鐵的建設運營，已成為我國大城市立體化交通、提高運行效率的前提。

    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，使北京成為中國第一個擁有地鐵的城市。截至2007年，北京地鐵已開通的線路包括l號線、2號線、13號線、八通線和5號線，運營線路總里程l42 km，共有93座運營車站。其中，1號線全長31．04 km，23座運營車站；2號線全長23．61 km，18座運營車站；l3號線全長40．85 km。16座運營車站；八通線全長18．9 km，13座運營車站；5號線全長27．6 km，23座運營車站。北京地鐵目前日客運量達150萬人次左右。

    上海軌道交通建設始于l990年初。截至2006年底，運營線路總長145 km，車站總計95座，線網(wǎng)規(guī)模位列全國之首。全年運送乘客6．49億人次，日均客運量178．4萬人次，占全市公共交通客運總量的l3％左右。

    廣州市地鐵起步較晚，地鐵l號線于1993年12月28日才破土動工，具有世界先進水平的I號線于1999年6月28日全線開通試運營，2003年12月28日，2號線全線開通試運營。從2004年開始，廣州地鐵每年將平均開通35 km，預計2010年3號線、4號線、5號線、6號線、8號線全部開通運營，總長為200 km。廣州地鐵的遠期規(guī)劃長度是600 km。此外，深圳市的軌道網(wǎng)規(guī)劃則提出，未來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，最終整個城市的軌道交通線路總長度將達300 km。目前，我國已建、在建和已規(guī)劃地鐵項目的城市還有成都、沈陽、西安、杭州、武漢、蘇州、哈爾濱、長春、重慶、佛山、寧波、長沙、無錫、鄭州、青島、東莞、合肥、南昌、濟南、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

    2.1傳統(tǒng)施工技術

    傳統(tǒng)地鐵開挖施工技術的特點不再贅述，參見表1。

    表1傳統(tǒng)地鐵開挖施工法特點

    2.2新技術概述

    我國地鐵隧道建設已有近40年的歷史，隨著2008年奧運會的到來，要求工程人員進一步發(fā)展環(huán)保型節(jié)約型的地下工程施工技術，為城市地鐵隧道施工開拓新的途徑。

    (1)現(xiàn)代非開挖施工技術。該技術從發(fā)達國家興起，由巖土鉆探技術衍生并逐漸發(fā)展成熟。它是指在不開挖地表的情況下，利用地質工程的技術手段，鋪設各種地下公用設施的一種高科技實用環(huán)保新技術。傳統(tǒng)的開挖施工技術對居民的正常生活秩序有很大的干擾，這表現(xiàn)在對交通、環(huán)境、周邊建筑基礎的破壞和不良影響，尤其是開挖施工技術帶來的大量塵土會給環(huán)境和居民健康造成極大的損害。非開挖施工在地表不開槽的情況下施工，不會阻斷交通，也不會破壞綠地、植被等居民生活工作的周邊環(huán)境，當然也就不會影響商店、醫(yī)院、學校和居民的正常生活和工作秩序。非開挖施工技術的應用具有環(huán)境上的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在減少了挖槽處回填地的挖出材料，減少了對交通的干擾和延遲。與傳統(tǒng)的挖路施工方法相比，非開挖施工技術具有社會效益和經(jīng)濟效益顯著提高等優(yōu)點。由于人們對生態(tài)環(huán)境的保護意識空  前提高，非開挖技術的應用與開發(fā)將極具潛力。

    (2)地層凍結工法。該法是一種封水性好、強度高、復原  性好的環(huán)保型施工技術，在我國礦山鑿井領域得到廣泛應  用。該技術在隧道周圍布置水平凍結孔，并在凍結孔中循環(huán)  低溫鹽水，使凍結孔附近的含水地層結冰，形成強度高、封閉性好的凍結帷幕，然后在凍結帷幕的保護下運用礦山法進行  隧道開挖與構筑施工。凍結帷幕起到封閉地下水和臨時支  護作用，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題。隨著工藝的改進及主材市場價格低成本趨勢，地層凍結工法在地下工程中逐漸顯現(xiàn)競爭力，是解決城市水資源浪費、環(huán)境污染和交通干擾的一種新技術。 

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

    (4)球體盾構施工技術。此施工法又稱直角方向連續(xù)掘進施工法。主要是在難以保證盾構豎井的用地或需要進行直角轉彎時進行使用。球體盾構的施工方法分為縱一橫和橫一橫施工兩種。盾構機的刀盤部分設計為球體，可以進行轉向。縱一橫方向連續(xù)掘進施工是從地面開始連續(xù)沿直角方向向下開挖到達預定位置后，進行轉向，然后實施橫向隧道施工的方法。采用這種方法可以省略修建盾構豎井，節(jié)省工程建設資源。

    (5)同步激光自動測量導向技術。目前在國內盾構隧道主要是采用人工測量，測量工作量大，影響施工進度，而且無法實時獲知盾構機的姿態(tài)和偏差，因此施工控制困難。國際上盾構機以及TBM的施工導向系統(tǒng)主要有ZED、SLS—T、 GYRD系統(tǒng)。激光導向系統(tǒng)能實時反映盾構機的位置和偏差，及時指導施工，技術成熟，操作簡單，導向精度高，可提高施工速度，降低工程造價，節(jié)省工程資源。

3.展望

    發(fā)達國家開發(fā)地下空間的歷史表明，當各國人均國民生產(chǎn)總值(GDP)達到500美元以后，就進入開發(fā)利用地下空間階段；人均國民生產(chǎn)總值超過3000美元，開發(fā)利用地下空間達到高潮。2006年，中國人均GDP超過2000美元，北京、上海等一些城市人均GDP達到歷史新高，逐步形成地下空問開發(fā)熱潮。地下鐵道的建設將是我國21世紀城市地下空間開發(fā)的重點。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，實現(xiàn)科學化地鐵施工，將引領我國城市地下鐵道交通建設事業(yè)步入環(huán)保型節(jié)約型的全新階段。

參考文獻

[1]李大建．廣州地鐵超長水平凍結施工設計[J]．都市快軌交通， 2007，20(2)．

[2]徐坤甲．江源．非開挖技術及其在北京地鐵施工建設中的應用[J]．科技導報，2004(10)．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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