摘要：總結了近年來我國一批大型基礎設施建設工程，如青藏鐵路、深圳地鐵、上海跨江隧道等地下工程施工中所采用的新工藝和新技術。

　　關鍵詞：地下工程；凍土；水下工程；隧道；施工技術

　　青藏鐵路的開工建設和順利實施，為解決高原凍土區(qū)地下工程的施工提供了良好的試驗基礎；同時，城市地鐵工程的建設也對解決復雜城市地質環(huán)境條件下地下工程施工提出了新的挑戰(zhàn)；而大型橋梁、跨江隧道和海上設施的建設使水下的地下工程施工面臨更高的技術要求。一系列大型基礎設施的建設并完工極大地促進了地下工程施工技術水平，及時總結和完善這些地下工程施工新工藝和其他技術成果將為今后的地下工程施工提供良好的技術支持和保證，對推動我國地下工程的施工帶來巨大的促進作用。本文結合近年來我國一些大型基礎設施建設工程，如青藏鐵路、深圳地鐵、上�？缃�隧道等施工過程中取得的地下工程施工技術成果，對新工藝進行介紹，以便為今后類似工程的施工提供借鑒。

　　1、凍土區(qū)地下工程施工新工藝

　　青藏鐵路格爾木至拉薩段全長1100多km，穿越世界海拔最高、有世界屋脊之稱、施工條件惡劣的青藏高原。在高海拔多年凍土區(qū)修建鐵路在世界上也是第1次，無成熟的施工經驗，技術含量高。

　　1.1多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝其關鍵工藝是減少施工過程產生的各種熱量，如鉆孔的摩擦熱、回填料的熱量、灌注樁混凝土的水化熱等，避免樁周地基土溫度場急劇變化，引起樁周地基土一定范圍升溫和融化。同時由于凍土區(qū)有季節(jié)的變化，表層的季節(jié)融化層隨季節(jié)的變化將產生凍脹力，消除這些凍脹力也是鉆孔灌注樁的一個重點。

　　為減少施工熱量對凍土區(qū)的影響，盡快形成新的熱平衡狀態(tài)，多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁樁身混凝土澆筑后，須經過一個階段的熱交換過程后方可進行承臺以上部分施工，一般熱交換的時間為60d，60d后方可認為樁基已基本穩(wěn)定。

　　樁基在使用過程中由于凍土季節(jié)的變化將產生凍脹力。根據凍脹力作用于基礎表面的部位和方向，可劃分為3種：切向凍脹力、水平凍脹力和法向凍脹力。水平凍脹力相互抵消，對工程造成破壞的主要是凍脹產生的切向力和法向力。在工程建設中，采取以下措施可以防止樁基礎凍脹：

　�、贋楸苊鈽痘�礎受到法向凍脹力，將樁基礎嵌入多年凍土天然上限以下一定深度；

　�、趯�鋼制擴筒埋入多年凍土上限以下至少0.5m，護筒內徑比樁徑大10cm，并于護筒外圍涂渣油，成樁后不拆除護筒，減少外表面的親水程度；

　�、郾M量采用高樁承臺，凍脹嚴重地區(qū)采用鉆孔擴底樁；

　�、茉谧o筒外側、低樁承臺底部采用渣油拌制粗顆粒土回填。以上措施能有效地減小切向凍脹力，降低凍土對護筒的上拔凍脹力；

　�、葶@孔采用旋挖鉆機干法成孔保證孔位置正確和鉆孔的垂直度；

　�、薏捎玫蜏卦鐝娔途没炷�土，避免了混凝土低溫澆筑帶來的強度增長慢的問題。

　　1.2多年凍土隧道施工工藝高原多年凍土隧道工程施工可借鑒的經驗較少，其核心在于盡量減少氣溫升高對凍土的影響，避免凍土融化壓縮下沉和凍脹力造成施工災害和運營隱患。

　　凍土的抗壓強度很高，其極限抗壓強度甚至與混凝土相當。凍土融化后的抗壓強度急劇降低，所形成的熱融沉陷和下一個寒季的凍脹作用常常造成工程建筑物失穩(wěn)而難以修復。

　　含水的松散巖石和土體，溫度降低到0℃時，伴隨有冰體的產生，這是凍結狀態(tài)的主要標志。水結成冰時，體積增加約9%，使土體發(fā)生凍脹。土凍結時不僅原位置的水凍結成冰，而且在滲透力（抽吸力）作用下，水分將從未凍區(qū)向凍結鋒面轉移并在那里凍結成冰，使土的凍脹更加強烈。

　　土在凍結過程中由于水變冰體積增大，并引起水分遷移、析冰、凍脹、土骨架位移，因而改變土的結構。在融化過程則必然伴隨著土顆粒的位移，充填冰融化排出的空間，產生融化固結，從而引起局部地面的向下運動，即熱融沉陷（熱融下沉）。

　　為避免隧道施工中熱融沉陷，凍土隧道施工的關鍵工藝是作好保溫措施。

　　隧道保溫施工工藝主要包括：優(yōu)選寒季施工明洞及洞口工程，開挖施工時增設遮陽保溫棚，阻隔太陽輻射能量對凍土的影響。正洞采用弱爆破及光面爆破技術減少對凍土的擾動和超欠挖，開挖后清除拱（墻）夾層散碎冰塊，迅速噴混凝土封閉巖面；采用有軌運輸減少洞內廢氣污染，減少通風次數和風量；暖季采用夜間放炮通風和冷風機通風等措施將洞內掌子面溫度控制在5℃以下，盡量縮小洞室開挖斷面外的凍土融化圈。隧道全長全斷面鋪設“防水層保溫板防水層”，阻隔隧道竣工后洞內溫度變化對凍土的擾動，確保運營安全。

　　影響土體凍脹的主要因素是土體類型、含水狀況和凍結條件。凍土學家經過長期的試驗證明：粗顆粒土凍脹小甚至不凍脹，而細顆粒土一般凍脹較大。土體含水量大則凍脹嚴重，當土體含水量小于某一值時，土的凍脹率為零。為防止凍脹對明洞及洞口工程結構的影響，將明洞及洞口仰坡周邊凍脹影響范圍內的富冰凍土、飽冰凍土和含土冰層挖除，用粗顆粒土換填，嚴格控制粗顆粒土的含水量，換填后作好防排水設施。

　　工程實例：青藏鐵路風火山多年凍土隧道全長1338m，是世界上海拔最高的凍土隧道，多年凍土上限1～1.8m，凍土層厚達100～150m。洞身全部位于凍土之中。在施工過程中充分把握凍土的工程性質，采用注漿管棚、注漿錨桿、洞內光面爆破等開挖技術并綜合運用粗顆粒土換填明洞覆蓋層，全長、全斷面設置多重保溫層，以及保溫、控溫、供氧、噴射混凝土、信息監(jiān)控等多項技術，盡量縮小凍土融化圈，使凍土隧道重建新的熱量平衡系統(tǒng)，滿足了安全、優(yōu)質、高效的建設要求。

　　此外凍土區(qū)防溫措施還有傾填片石通風路基施工工藝，高溫細粒土鋪設保溫板路基施工技術，高溫細粒土熱棒路基施工技術等，這些措施都可以大大減少路基承載后對凍土的熱融影響。

　　2、地鐵和過江隧道施工新工藝

　　隨著我國城市化快速發(fā)展，大城市的交通壓力日益增大，大規(guī)模的城市地鐵建設勢成必然。對于沿江規(guī)劃的城市過江隧道的建設也越來越多。這類工程建設往往規(guī)模大，施工環(huán)境惡劣，施工技術復雜，下面簡單介紹幾種施工新工藝。

　　2.1地鐵施工中的樁基托換技術地鐵建設中不可避免遇到樁基托換工程。深圳地鐵百貨廣場大軸力樁基托換技術研究，解決了大軸力樁基托換的主要關鍵技術問題，豐富了樁基托換工程的施工工藝。

　　樁基托換形式是我國托換技術應用的常見形式。樁基托換的核心技術在于新樁和舊樁荷載的轉換，要求在轉換過程中托換結構和新樁的變形限制在上部結構允許范圍內。針對上述變形的控制，托換的機制可分為主動和被動托換。主動托換主要是在舊樁截樁之前，對新樁和托換結構加載，消除部分新樁和托換結構的變形，使得托換后樁和結構的變形限制在允許范圍內。該技術應用于大軸力、結構物對變形要求嚴的情況。被動托換是在舊樁切除過程中，將荷載傳遞到新樁，托換后的樁和結構變形難以控制，該技術適用于小噸位和對結構變形控制不嚴的情況。深圳地鐵國貿老街區(qū)間百貨廣場大廈樁基托換工程具有托換樁多（6根）、軸力大（18000kN）、樁徑大（2000mm）、地質條件差、地下水頭高、托換位置深（地下2層）、使用環(huán)境復雜（中間穿越地鐵，振動影響）等特點，目前國內外尚無類似大軸力托換施工經驗（國外日本類似托換最大軸力8750kN，國內5900kN）可借鑒。

　　深圳地鐵一期工程線路由于受走向及最小半徑（Rmin=300m）等條件限制，必須從百貨廣場大廈裙樓下穿越。由此產生樁基礎托換問題。百貨廣場主樓22層，裙樓9層，地下室3層，為框梁剪力墻結構，基礎為獨立樁基端承樁。樁端持力層（強風化層）承載力標準值2700kPa，樁身直徑最大2000mm的人工挖孔樁（C25），根據樓層估算托換樁最大設計軸力約18900kN.區(qū)間隧道通過百貨廣場、深南東路、華中酒店，由于暗挖隧道位置及其上部建筑物的影響，部分樁在隧道內或緊靠隧道，須托換百貨廣場9層裙樓樁6根（樁徑2000mm，樁基持力層均在隧道結構面以下基巖），最大軸力18000kN。根據百貨廣場的結構、基礎形式及操作空間，百貨廣場樁基托換采用梁式托換結構柱的形式，托換新樁采用人工挖孔樁，整個托換工程在地下3層室內進行。

　　根據高層結構變形要求，裙樓樁基采用主動托換。托換時，在托換梁和新樁之間設置加載千斤頂，利用千斤頂加載，使上部結構有微量頂升位移，同時使新樁的大部分沉降位移在頂升時預壓完成，從而通過主動加載實現作用在原結構樁上的荷載經托換大梁轉移至新樁上，且原樁（柱）頂升值和新樁沉降也得到有效控制。截樁在開鑿人工孔至托換梁底下后逐步進行。截樁后隧道暗挖、襯砌變形穩(wěn)定后（期間千斤頂裝置及時調整），托換梁與新樁連接形成永久結構，托換完成。樁基托換及隧道施工全過程都實行嚴格的全過程監(jiān)控、量測，確保了結構安全。