地下空间工程的施工方法的研究与应用

地下空间工程的施工方法的研究与应用

1田长玲2武建梅3李歧桂

1、3、山东三箭建设工程管理有限公司2、山东三箭资产投资管理有限公司

摘要:城市地下空间开发利用已成为我国城市建设和改造的重要组成部分,是完善城市功能、改善城市环境的重要手段。随着经济发展和城市建设,各大城市已经进入地下空间大规模有序开发和利用的阶段。本文首先分析了城市地下空间工程施工方法的现状,然后重点介绍了应用于不同领域的施工方法,主要从地下连续墙施工法、沉井法、盾构法和沉管法几个方面进行阐述,最后就地下空间工程施工方法的发展趋势进行了探讨,可供同行参考。

关键词:地下空间;施工方法;发展趋势;

前言

随着城市化进程的加快,城市建设快速发展,城市规模不断扩大,城市人口急剧膨胀,许多城市都不同程度地出现了建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、基础设施落后、生态失衡、环境恶化等城市病,给人们居住生活带来很大影响,也制约城市经济与社会的进一步发展,成为我国现代城市可持续发展的障碍。在这样的背景下,我国城市地下空间发展由九十年代前的人防工程建设转变到九十年代以“城市可持续发展”为目标的地下空间开发利用的发展战略上来。这时,地下工程的建设显得尤为重要。结合不同的工程特点不断进行创新是地下空间施工技术得以提高的根本。本文以下应用较多的地下空间工程施工方法,并提出了其综合发展的方向,以期能给予地下工程施工一些启发,并在此基础上积极推广应用新的工艺,更重要的是在应用的基础上不断创新,使我国的地下空间工程施工不断迈上新台阶。

一、地下空间施工方法分析

地下空间常年恒温恒湿,以车站为枢纽,通过地下步行街将它们串联起来,在功能互相兼容的情况下组成娱乐、休闲的综合体,从整体上改变了城市的空间结构,有一定的成效。地下施工技术经过不断的创新和探索,已经逐渐成熟和规范。目前,主要有以下几种施工技术:

1、地下连续墙施工法。地下连续墙是在深基础的施工中发展起来的一种施工方法。它是以专用的挖槽设备,沿着深基础或地下建筑的周围,采用触变泥浆护壁,按设计的宽度、长度和深度开挖沟槽,待槽段形成后,在槽内设置钢筋笼,采用导管法浇筑混凝土,筑成一个单元槽段的混凝土墙体。依次继续挖槽、浇筑施工,并将单元墙体逐个连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙,以作为防渗、挡土、承重的地下墙体结构。近年来地下连续墙施工方法广泛应用于地铁车站、高层建筑地下室、地下车库、地下变电站等深基坑工程,并已向着深层和大型化工程发展。

2、沉井法。沉井法是在地下建筑物设计位置上,预制好底部带刃脚的一段井筒,在其掩护下,随着井内的掘进和出土,井筒靠其自重克服井壁与土层间的侧面阻力和刃脚下的正面阻力而下沉,随着井筒下沉,在地面相应接长井壁,如此周而复始,直至沉至设计深度的一种超前支护施工方法,它的特点是不需要大开挖,占地面积小,不需要特殊专用设备,操作简便,投资省,且稳定可靠,在各类地下空间工程中既可作结构,又可作围护结构,其内部空间可得到充分利用。

3、盾构法。盾构法是城市地下隧道施工的主要手段,盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状钢筒结构的掩护下,完成挖掘、出土、隧道支护等工作,它的最大特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称作护盾的钢结构的掩护下完成的,可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷。与传统的隧道掘进技术相比,盾构法施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、进度快等优点。在发达国家盾构法施工的隧道已占隧道总量的90%以上,盾构法在我国起步较晚,但近年发展较快,盾构掘进机制造和应用始于20世纪60年代,但随着我国的经济建设规模及速度加快,尤其近年随着国内城市轨道交通系统的不断完善,地下铁路的隧洞成型施工中盾构施工技术得到越来越广泛的应用。目前,在地铁建设过程中,盾构法以其城市地下隧道建设的优势性从而占据了多数施工段。可以说盾构法在我国地下隧道建设中已得到广泛的应用。

4、沉管法。沉管法是在水底建造隧道的一种施工方法。其施工顺序是预先制作隧道管段,管段两端用临时封墙密闭,待达到设计强度后托运到隧道设计位置;此时,在设计位置上已预先进行了沟槽浚挖,设置了临时支座,然后沉放管段,待沉放完毕后,进行管段水下连接,并拆除封墙,使各节管段连通成为整体的隧道,而后进行覆土回填,再进行内部装饰和设备安装,以完成隧道。沉管隧道具有对地质条件适应性强、覆盖层薄,断面利用率高,防水可靠,施工周期短等优点。

5、冷冻法

冷冻法是通过在埋入的钢管中加入盐水,使其周围冻结,形成一个保护层,保证地层稳定的同时也起到了隔水的效果,在我国地下工程施工过程中,很多煤矿井筒的建设以及地铁施工中大多采用这种方法。

二、分析地下空间的发展应用

随着我国经济、科学技术水平发展、城市化水平的提高及城市可持续发展战略的贯彻,开发利用地下空间越来越表现出巨大效益和潜力,我国地下空间开发利用必将向现代化、国际化、科学化的方向发展。

1、综合开发利用的趋势地下空间开发利用不再只满足某一单项功能,而是将立足于城市的整体建设与功能要求,是多项城市功能的整合共容,如满足交通、商业、供给与环境等的大型综合体。同时,也不再是一种空间形态的孤立,而是由点、线、面、体等多种形态的空间灵活组合贯通的有机的、丰富的空间整体。

2、开发技术的发展我国目前的地下空间开发技术已接近或处于世界先进水平,但涉及到一些关键辅助设备等技术,如机具技术、计算机与电气控制技术、自动化技术等等,与世界先进水平还有大的差距,会影响到地下空间开发的规模与成本,随着对引进技术的消化吸收和加大研制开发的投入,将会逐步缩小这些差距。

3、环境要求和环境控制将被更加重视将来建成的城市地下空间设施会更加舒适、更加美观。同时,将更多地从环境保护、城市景观保护和历史文物保护的角度开发利用城市地下空间。

4、法律与管理维护越来越完善不仅具有完备的法规、政策及管理措施和先进的维护技术水平,还将形成一整套推动地下空间综合开发利用的实体和管理部门。

三、结语

在我国随着我国城市化进程的不断发展、进步,人民的物质生活水平的不断提高,城市出现了用房拥挤的情况,开发地下工程已成为城市发展壮大的必然,也是一个城市发展的亮点。由于世界范围内能源及其他原材料的短缺,尤其是人类居住、交通、环境的矛盾日益突出,使人们对于土地的开发逐渐由地面转入对地下空间的开发和利用。因此,国际上一种普遍流行的观点就是19世纪是桥梁的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,21世纪则是地下空间的世纪。城市地下空间的开发利用主要是依托地下工程建设进行的,主要解决的应当是交通系统、市政公用设施系统、防空防灾系统和能源及物资储备系统等。城市地下空间的开发利用对于保护和改善城市环境、节约土地资源、缓解城市交通拥挤、建设城市地下市政管线公用隧道、治理和降低城市污染、消除垃圾围城现象、加强国防及防灾减灾能力等方面,都具有十分重要的理论和现实意义。

参考文献:

[1]刘影,姚用.地下空间开发利用是缓解城市矛盾的重要指向[J].山西建筑,2007

[2]朗爱芳.地下空间、资源的开发与利用[J].理论科学,2008

[3]张希黔,周敬,张利.我国地下空间施工新技术综述[J].施工技术,2006

[4]曹飞,刘伟庆.我国地下工程建设标准化现状分析与探讨[J].建筑经济,2008

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