城市地下巖土工程是巖土工程的一部分，是城市可持續(xù)發(fā)展，特別是我國(guó)大城市可持續(xù)發(fā)展所面臨的諸多問(wèn)題之一，更是擺在巖石力學(xué)工作者面前的新課題和新任務(wù)。
1 城市地下巖土工程是新世紀(jì)城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)城市化水平正在快速提高，從年的.%提高到年末的.9%。城市化水平的提高標(biāo)志著城市工程建設(shè)的飛速發(fā)展。但是，我國(guó)城市建設(shè)基本上沿用“攤大餅”的粗放發(fā)展模式，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)不應(yīng)有的損失。主要是：
(1)城市范圍無(wú)限制地外延擴(kuò)展，耕地?fù)p失嚴(yán)重。據(jù)衛(wèi)星遙感資料判斷和測(cè)算，～年間，全國(guó)個(gè)特大城市城區(qū)實(shí)際占地規(guī)模擴(kuò)大.2%，有的城市占地成倍增長(zhǎng)。另?yè)?jù)預(yù)測(cè)，至年，我國(guó)城市總數(shù)將從年的座增加到1 座，其結(jié)果是占用了大量耕地。到下世紀(jì)中葉，我國(guó)城市化水平將提高到%左右，這意味著城市人口將比年增加7億多人，按每個(gè)城市人口用地 m2計(jì)，將占用耕地1億多畝。土地問(wèn)題是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，城市人口急劇增長(zhǎng)與地域規(guī)模的限制已成為城市發(fā)展的突出矛盾，城市 發(fā)展非走節(jié)約土地的集約化發(fā)展模式不可。
(2)城市人口密度大，形成了所謂的“城市綜合癥”。首先表現(xiàn)在城市交通阻塞，行車速度緩慢。例如北京市干道的平均車速比年前降低%以上，且正以年遞減2 km/h的速度持續(xù)下降。上海、北京每公里道路的汽車擁有量相應(yīng)為輛與輛，為發(fā)達(dá)國(guó)家大城市相應(yīng)擁有量的1倍及至數(shù)倍。其次是，由于城市基礎(chǔ)設(shè)施落后于城市面積的擴(kuò)展和城市人口的增長(zhǎng)，造成城市環(huán)境的惡化。當(dāng)前我國(guó)城市環(huán)境形勢(shì)日趨嚴(yán)重，大氣污染日趨加劇，全國(guó)多座城市大氣質(zhì)量達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的不到1%，酸雨面積超過(guò)國(guó)土面積的%，重慶等城市尤為嚴(yán)重；城市污水%未經(jīng)處理排入江河；城市地下水受到污染；垃圾圍城現(xiàn)象普遍；噪聲污染普遍超標(biāo)，建筑空間擁擠，城市綠地減少，生態(tài)惡化。
(3)城市總體抗災(zāi)抗毀能力偏低。在城市總體規(guī)劃中，除防洪、防空外，目前尚缺少綜合防災(zāi)的內(nèi)容，城市基礎(chǔ)設(shè)施的防災(zāi)措施處于空白。為了克服這方面的弊端，解決城市人口、環(huán)境、資源三大危機(jī)，醫(yī)治“城市綜合癥”，實(shí)施城市可持續(xù)發(fā)展，世界發(fā)達(dá)國(guó)家都在把地下空間作為新的國(guó)土資源，開(kāi)發(fā)利用城市地下空間，成為越來(lái)越受到重視的城市建設(shè)指導(dǎo)方針和發(fā)展方向。
城市功能空間能轉(zhuǎn)入和宜轉(zhuǎn)入地下的領(lǐng)域是很廣闊的，包括商業(yè)、交通、部分市政設(shè)施、文化娛樂(lè)休閑、部分工業(yè)生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、防災(zāi)(避難)和救災(zāi)空間等。充分利用地下空間是城市立體化開(kāi)發(fā)的最重要組成部分。它可以達(dá)到擴(kuò)大空間容量、提高開(kāi)發(fā)集約度、消除步車混雜、交通順暢、商業(yè)更加繁榮，地面綠地增加，環(huán)境優(yōu)美開(kāi)敞，購(gòu)物與休閑，娛樂(lè)相互交融的多功能效果，與向城市上空發(fā)展的模式相比，是一種更為合理的發(fā)展模式。
向地下要土地、要空間已成為城市建設(shè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，顯示了無(wú)比的優(yōu)越性。我國(guó)及國(guó)外大城市的地下商業(yè)城(街)、地下車庫(kù)、地下影劇院、地下鐵道、地下人防系統(tǒng)，是眾所周知的城市地下工程。有的國(guó)家已開(kāi)始實(shí)施和計(jì)劃采用地下污水收集和處理設(shè)施、地下垃圾處理廠、地下超導(dǎo)磁直接儲(chǔ)存電能、地下供熱供冷系統(tǒng)、地下多功能公用隧道(共同溝)以及具有抗災(zāi)功能的地下空間系統(tǒng)。它們是未來(lái)城市建設(shè)的發(fā)展方向。
2 城市地下巖土工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)
眾所周知，地下巖土工程是一個(gè)具有悠久歷史的領(lǐng)域。可以說(shuō)自有人類以來(lái)就有巖土工程，特別是進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以后巖土工程處處存在，但是城市巖土工程，除了傳統(tǒng)的地面房層工程外，地下巖土工程卻是隨著現(xiàn)代城市的興起而發(fā)展的。經(jīng)過(guò)最近幾十年的實(shí)踐，無(wú)論從設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備和工藝，還是理論、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，都已達(dá)到相當(dāng)高的水平，特別是深埋地下巖石工程，更是達(dá)到了較成熟的程度。
但是，城市地下巖土工程卻具有與一般巖土工程不同的特點(diǎn)，主要是：多數(shù)埋深較淺。地面建筑、交通設(shè)施密集，地下管線多，開(kāi)挖造成的影響大，地質(zhì)條件復(fù)雜，多以土體為主，常有膨脹土、沙層、地下水，尤其是沿海沿江城市，淤土、軟土的開(kāi)挖難度更大。因此，城市地下巖土工程存在許多需要解決的特殊問(wèn)題。主要是：
(1)淺埋、超淺埋暗挖施工技術(shù)。城市地下工程的埋深，不僅直接影響工程造價(jià)，而且關(guān)系到工程使用方便與否，因此，城市地下工程一般埋深較淺。在淺埋、特別是超淺埋的條件下，地下工程需要穿越建筑物和線路、街道，地面保護(hù)成為施工技術(shù)中的首要問(wèn)題。
(2)復(fù)雜、惡劣環(huán)境下的開(kāi)挖技術(shù)。諸如流砂層、膨脹土、高壓縮性軟土淤土、風(fēng)化破碎巖石、高濃度瓦斯地層、大涌水、硫化氫、巖溶、高應(yīng)力、地下管線、地面大車流量、大型載重車多、建筑物密集等等，都是地下巖土工程施工中的難題。
(3)大斷面隧道開(kāi)挖、支護(hù)技術(shù)。主要是地鐵車站及商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、廳、室，其跨度尺寸達(dá) m以上。
(4)開(kāi)挖影響控制技術(shù)。隨著工程埋深的減小，開(kāi)挖對(duì)地面的影響越來(lái)越大，在超淺埋條件下，開(kāi)挖影響的控制與開(kāi)挖方式、施工工藝、支護(hù)方法等眾多因素有關(guān)，是地下工程施工中最為復(fù)雜的問(wèn)題。
3 城市地下巖土工程的開(kāi)挖技術(shù)及其適應(yīng)條件
我國(guó)城市地下工程建設(shè)起步較晚，隨著人防、地鐵、地下商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、影劇院等大量工程的建設(shè)，特別是近年來(lái)的工程實(shí)踐，城市地下空間開(kāi)挖技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展和提高。我國(guó)城市地下隧道及井孔工程先后采用了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等，這些技術(shù)有的已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
3.1 明挖法
明挖法具有施工簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，城市地下隧道式工程發(fā)展初期都把它作為首選的開(kāi)挖技術(shù)。其缺點(diǎn)是對(duì)周圍環(huán)境的影響較大。
明挖法的關(guān)鍵工序是：降低地下水位，邊坡支護(hù)，土方開(kāi)挖，結(jié)構(gòu)施工及防水工程等。其中邊坡支護(hù)是確保安全施工的關(guān)鍵技術(shù)。主要有：
(1)放坡開(kāi)挖技術(shù)。適用于地面開(kāi)闊和地下地質(zhì)條件較好的情況?；討?yīng)自上而下分層、分段依次開(kāi)挖，隨挖隨刷邊坡，必要時(shí)采用水泥粘土護(hù)坡。
(2)型鋼支護(hù)技術(shù)。一般使用單排工字鋼或鋼板樁，基坑較深時(shí)可采用雙排樁，由拉桿或連梁連結(jié)共同受力，也可采用多層鋼橫撐支護(hù)或單層、多層錨桿與型鋼共同形成支護(hù)結(jié)構(gòu)。
(3)連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)。一般采用鋼絲繩和液壓抓斗成槽，也可采用多頭鉆和切削輪式設(shè)備成槽。連續(xù)墻不僅能承受較大載荷，同時(shí)具有隔水效果，適用于軟土和松散含水地層。
(4)混凝土灌注樁支護(hù)技術(shù)。一般有人工挖孔或機(jī)械鉆孔兩種方式。鉆孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成樁。支護(hù)可采用雙排樁加混凝土連梁，還可用樁加橫撐或錨桿形成受力體系。
(5)土釘墻支護(hù)技術(shù)。在原位土體中用機(jī)械鉆孔或洛陽(yáng)鏟人工成孔，加入較密間距排列的鋼筋或鋼管，外注水泥砂漿或注漿，并噴射混凝土，使土體、鋼筋、噴射混凝土板面結(jié)合成土釘支護(hù)體系。
(6)錨桿(索)支護(hù)技術(shù)。在孔內(nèi)放入鋼筋或鋼索后注漿，達(dá)到強(qiáng)度后與樁墻進(jìn)行拉錨，并加預(yù)應(yīng)力錨固后共同受力，適用于高邊坡及受載大的場(chǎng)所。
(7)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)支撐支護(hù)方法。依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算在不同開(kāi)挖位置上灌注混凝土內(nèi)支撐體系和安裝鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系，與灌注樁或連續(xù)墻形成一個(gè)框架支護(hù)體系，承受側(cè)向土壓力，內(nèi)支撐體系在做結(jié)構(gòu)時(shí)要拆除。適用于高層建筑物密集區(qū)和軟弱淤泥地層。
3.2 暗挖法
適用于城市中不能采用明挖法施工的地方，亦適用于松散層及含水松散層地層。
一般應(yīng)按照“新奧法”原理設(shè)計(jì)和施工，采用較強(qiáng)的初期支護(hù)，先注漿后開(kāi)挖的方法。施工原則是：“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”。一般用～ mm鋼管超前棚頂導(dǎo)管，然后注入水泥或化學(xué)漿，形成“結(jié)石體”，以增強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力。每次開(kāi)挖進(jìn)尺0. m左右，先進(jìn)行環(huán)狀開(kāi)挖，留核心土，預(yù)噴5～8 cm混凝土，架拱架和鋼筋網(wǎng)，再噴～ cm混凝土，形成初期支護(hù)，做防水層后再做二次襯砌。
暗挖法有單拱單跨和多拱多跨暗挖施工技術(shù)。北京地鐵西單車站為多拱多跨。也有三連拱、四連拱、五連拱地鐵車站、公路隧道和地下商場(chǎng)。北京天外天地下商場(chǎng)為五連拱結(jié)構(gòu)。還有平直墻暗挖施工技術(shù)。國(guó)際上傳統(tǒng)的暗挖法其頂部都是拱形結(jié)構(gòu)，我國(guó)創(chuàng)造出平頂直墻超淺埋暗挖施工技術(shù)，如北京長(zhǎng)安街過(guò)街道。
在巖石中進(jìn)行暗挖施工時(shí)，一般采用鉆爆法。為了保護(hù)圍巖的自承能力，普遍采用光面爆破技術(shù)。為了減少對(duì)地面的振動(dòng)影響，還采用微差爆破及合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù)等減振技術(shù)。
3.3 蓋挖法
指的是邊坡支護(hù)為連續(xù)墻、混凝土灌注樁，其上為蓋板所構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)，并在其保護(hù)下開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工的方法。它具有快速、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，是較明挖法對(duì)環(huán)境影響少，較暗挖法成本低的一種方法。適于市區(qū)高層建筑密集區(qū)。
蓋挖法可分為由淺而深地逐層開(kāi)挖、逐層做結(jié)構(gòu)的蓋挖逆作法以及依次開(kāi)挖至底后再做結(jié)構(gòu)的正作法兩種。前者適用于地質(zhì)條件復(fù)雜、開(kāi)挖斷面大的情況，后者反之。
3.4 盾構(gòu)法
指的是全斷面推動(dòng)園筒狀鋼盾構(gòu)進(jìn)行開(kāi)挖的方法。施工方法有人工、半機(jī)械及全機(jī)械化多種。盾構(gòu)由液壓千斤頂推進(jìn)。用盾構(gòu)法能完成直徑幾十厘米至十多米尺寸的隧道，以及雙聯(lián)、三聯(lián)和四聯(lián)盾構(gòu)的大型工程。它適于穩(wěn)定和不穩(wěn)定松散含水地層。
從施工技術(shù)上看，盾構(gòu)法有泥水盾構(gòu)法、土壓平衡法(可控制地面沉降)、開(kāi)敞式機(jī)械化盾構(gòu)、氣壓盾構(gòu)、插刀盾構(gòu)及混合盾構(gòu)等多種。在巖石地層中，也可采用隧道掘進(jìn)機(jī)(巖石盾構(gòu))。
此外，國(guó)內(nèi)外還開(kāi)發(fā)了稱為“地老鼠”的非開(kāi)挖技術(shù)，包括導(dǎo)向鉆進(jìn)、定向鉆進(jìn)、沖擊矛、夯管、水平頂管及螺旋鉆等。我國(guó)首都機(jī)場(chǎng)跑道下采用這種方法完成一次頂進(jìn)? mm、壁厚8 mm、長(zhǎng) m作為安裝通訊電纜用的鋼管。我國(guó)最長(zhǎng)鋪管長(zhǎng)度可達(dá) m，最大鋪管直徑 mm，鋪設(shè)設(shè)備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
3.5 凍結(jié)法
地層凍結(jié)法是采用人工制冷固結(jié)不穩(wěn)定松散砂土地層或軟巖地層，并隔斷地下水的施工方法。在擬開(kāi)鑿的地下工程周圍鉆鑿一定數(shù)量的凍結(jié)孔，通過(guò)凍結(jié)管中的供液管，循環(huán)由制冷設(shè)備提供的低溫鹽水，使地層局部形成不透水且有一定強(qiáng)度能抵抗地壓的凍結(jié)壁，并在其保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖施工，工程完工后，凍結(jié)壁融化，地層巖土恢復(fù)原狀。此法適用于松散含水地層，已在煤礦廣泛采用。上海地鐵1#線、2#線的聯(lián)結(jié)通道及泵站、上海楊樹(shù)浦水廠泵站基坑、北京地鐵大北窯區(qū)間隧道等復(fù)雜高難地段，均用此法獲得成功，并首次試成水平凍結(jié)技術(shù)及液氮快速凍結(jié)技術(shù)。
3.6 沉管(箱)法
沉管(箱)法是采用將事先預(yù)制的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，焊封頭部鋼板、然后放水浮運(yùn)沉入到設(shè)計(jì)的位置來(lái)建造水下巖土工程的方法。國(guó)外及我國(guó)煤礦均有大量施工實(shí)例。廣州珠江隧道采用了這種方法。適于修建過(guò)江、過(guò)海隧道的水中部分及淺表土層中的豎井施工。
3.7 鉆井法
鉆井法是一種用途廣泛、技術(shù)先進(jìn)的巖土井、孔施工方法，其全部開(kāi)挖工程在地面操作，工人不需“入地”，勞動(dòng)強(qiáng)度小，它是通過(guò)專門的大直徑鉆機(jī)(我國(guó)最大鉆井直徑9.3 m)驅(qū)動(dòng)鉆桿及鉆頭鉆進(jìn)，泥漿護(hù)壁，壓氣排渣，井壁漂浮下沉，壁后充填固井等工序，一次超前鉆進(jìn)，分級(jí)擴(kuò)孔成井。我國(guó)煤礦已成功采用此法完成個(gè)深井井筒。此外還有由下而上施工的反井鉆進(jìn)技術(shù)。鉆井法在我國(guó)礦山、鐵路、交通、國(guó)防、水電等復(fù)雜及水下巖土工程中得到成功應(yīng)用。
3.8 注漿法
注漿法指的是通過(guò)注漿設(shè)備以選定的注漿工藝?yán)勉@孔進(jìn)行巖土加固的一種施工技術(shù)。它早就被廣泛應(yīng)用。根據(jù)注漿材料不同有單液和雙液注漿，水泥注漿、粘土水泥和化學(xué)材料注漿；根據(jù)注漿機(jī)具不同有重力注漿和壓力注漿，有滲透注漿和噴射注漿等。
近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高壓噴射注漿法，在巖土工程的加固和治水中更是發(fā)揮了獨(dú)特作用，例如高壓旋噴樁法、高壓定噴墻法以及水平旋噴法。三重管高壓旋噴樁法在上海地鐵1#線的施工中，對(duì)淤泥地層進(jìn)行帷幕堵水、防滲加固，效果十分理想。高壓旋噴樁與灌注樁結(jié)合法在高層建筑地基基坑護(hù)坡工程中更是得到廣泛應(yīng)用。
4 城市地下巖土工程中的開(kāi)挖影響及環(huán)境保護(hù)
城市地下巖土工程中的開(kāi)挖影響指的是開(kāi)挖引起的圍巖移動(dòng)與地面沉降，不包括其它擾民影響。地下開(kāi)挖必然會(huì)在其周圍巖土體中引起位移與變形。由于開(kāi)挖深度小，其影響必然要波及到地面上，但由于開(kāi)挖寬度有限，其影響也是可以控制的。影響的程度與范圍，取決于眾多因素。對(duì)于淺理、超淺埋隧道式開(kāi)挖工程，主要取決于開(kāi)挖方式、斷面跨度、導(dǎo)坑形式、機(jī)具、支護(hù)方式與時(shí)機(jī)、構(gòu)件剛度、回填、地面載荷(動(dòng)、靜載)、巖土體性質(zhì)及地下水抽排等。
據(jù)實(shí)測(cè)研究，隧道式開(kāi)挖引起的地面沉降，其橫剖面一般呈盆狀，大體上用可概率積分曲線來(lái)描述。
對(duì)于淺埋和超淺埋隧道式開(kāi)挖引起的地面沉降，其最大下沉值大致由開(kāi)挖空間支護(hù)前的下沉、地下水抽排引起的下沉以及開(kāi)挖空間支護(hù)后的下沉等構(gòu)成。這些下沉可通過(guò)采取一定的減沉措施減少到最小程度。從北京、上海和廣州等城市的地鐵施工實(shí)例結(jié)果看，北京地鐵“復(fù)—八線”兩側(cè)高大建筑物累計(jì)下沉量最大僅為2.5 mm，北京地鐵西單車站正上方累計(jì)地表最大下沉量也未超過(guò) mm；廣州地鐵有一段隧道橫穿市區(qū)主干道天河路，隧道頂距路面7 m，地層為飽含水細(xì)砂層，地下密布有供水管、污水管及電纜線，地面晝夜車流量約萬(wàn)輛，還有載重～ t大型集裝箱運(yùn)輸車快速通過(guò)。開(kāi)挖后，據(jù)對(duì)個(gè)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)，最大下沉為.7 mm，低于國(guó)際上地面沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外淺埋開(kāi)挖實(shí)踐，地面減沉的措施有：
(1)圍巖預(yù)加固。為了加固軟弱和松散巖、土體，一般采取導(dǎo)坑或全斷面預(yù)注漿。對(duì)于軟弱或破碎巖體，采用單液或雙液壓力預(yù)注漿；對(duì)于松散土體，采用單液或雙液高壓旋噴預(yù)注漿。
(2)強(qiáng)力支護(hù)。包括預(yù)支護(hù)、提高支護(hù)構(gòu)件剛度及壁后充填等。預(yù)支護(hù)有管棚和插板兩種方法。管棚鉆孔深度受導(dǎo)坑尺寸限制，可兼作注漿管，適用條件廣泛。插板需用千斤頂頂進(jìn)，具有防水效果，但不能用于卵石地層。及時(shí)支護(hù)可以有效減少支護(hù)前的下沉。鎖腳錨管是用于分步支護(hù)構(gòu)件基礎(chǔ)的穩(wěn)定，為下部開(kāi)挖與支護(hù)安裝創(chuàng)造良好條件，減少上部支護(hù)構(gòu)件的沉降。提高支護(hù)構(gòu)件剛度可以減少支護(hù)后的下沉。壁后充填是減少支護(hù)構(gòu)造與巖土體之間空隙的有效措施，在一次支護(hù)和二次支護(hù)后采用小導(dǎo)管注漿法進(jìn)行充填。
(3)分步開(kāi)挖，及時(shí)支護(hù)。實(shí)踐證明，分步開(kāi)挖、及時(shí)支護(hù)可以有效地減少圍巖及地面下沉。例如北京長(zhǎng)安街過(guò)街道，跨度大(開(kāi)挖跨度.6 m)、超淺埋(表土厚度僅0.6～1.0 m)、有動(dòng)載、地下管線多，為了減少地面下沉，采用“中洞法”分步施工，地面下沉減到 mm，效果良好。
(4)降水—回灌技術(shù)，是治理地下水和減少地面下沉的有效方法，已在北京地鐵施工中推廣應(yīng)用。一般是“淺抽深灌”或“前抽后灌”。據(jù)北京地鐵“復(fù)—八線”實(shí)測(cè)，采用此法后其兩側(cè)高大建筑物下沉未超過(guò)2.5 mm。
值得研究的是，近年來(lái)我國(guó)試驗(yàn)成功的“高水速凝材料”，具有快速固結(jié)含水砂層的性能。如能在地下工程中進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于阻隔地下水滲入施工空間，將具有良好的應(yīng)用前景。
5 國(guó)外地下巖土工程開(kāi)挖技術(shù)的新進(jìn)展
(1)全過(guò)程機(jī)械化。從護(hù)坡、土方開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)施工，包括暗挖法施工的拱架安裝、噴射混凝土、泥漿配制和處理等工序的機(jī)械化，同時(shí)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，從而保證了施工安全、快速施工和優(yōu)良的工程質(zhì)量。
(2)盾構(gòu)法得到較大發(fā)展。近年內(nèi)英、美、法、日等國(guó)大量采用盾構(gòu)施工技術(shù)，日本已生產(chǎn)盾構(gòu)近萬(wàn)臺(tái)，用于地鐵、鐵路、公路，水工及管網(wǎng)施工，已出現(xiàn)雙聯(lián)、三聯(lián)、四聯(lián)盾構(gòu)，能完成三跨地鐵車站，開(kāi)挖寬度達(dá) m。日本正設(shè)想設(shè)計(jì)直徑 m的盾構(gòu)，在地下建造人造太陽(yáng)和住宅區(qū)。
(3)微型盾構(gòu)和非開(kāi)挖技術(shù)已廣泛應(yīng)用。主要用于建造各種直徑的雨、污水、自來(lái)水管道和電纜管道。微型盾構(gòu)就是直徑2 m以下的盾構(gòu)。刀盤掘進(jìn)，遙控和衛(wèi)星定位控制方向和坡度，然后安裝管片。非開(kāi)挖技術(shù)就是采用微型鉆機(jī)，通過(guò)切割輪成孔，退回鉆桿后安裝管線或電纜。
(4)預(yù)砌塊法施工技術(shù)。拱圈是在土方開(kāi)挖后采用拼裝機(jī)安裝，管片上留有注漿孔，襯砌拼裝完成后，由注漿孔向壁后注漿，堵塞空隙，增強(qiáng)圍巖與襯砌的共同作用。法國(guó)用此法施工的最大單拱跨度達(dá). m。
(5)預(yù)切槽法施工技術(shù)。意、法等國(guó)制造了一種地層預(yù)切槽機(jī)，采用鏈條沿拱圈將地層切割出一條寬 cm，長(zhǎng)4～5 m的槽縫，然后向槽縫內(nèi)噴射混凝土，并在其保護(hù)下開(kāi)挖土方，做防水層及二次襯砌，形成隧道。
(6)頂管大管棚法。修建地鐵車站時(shí)，在頂管內(nèi)灌混凝土，形成大管棚，再在其保護(hù)下進(jìn)行暗挖施工。
(7)微氣壓暗挖法。就是在具有1個(gè)大氣壓以下的壓縮空氣環(huán)境下，按照“新奧法”原理進(jìn)行施工。優(yōu)點(diǎn)是可以排出地下水，保證工作面干燥；由于氣壓存在，可減少地面沉降；還可降低襯砌成本。
(8)數(shù)字化掘進(jìn)，又稱計(jì)算機(jī)化掘進(jìn)(Data drilling，Computerised drilling)，應(yīng)用于硬巖工程的開(kāi)挖。在數(shù)字化掘進(jìn)時(shí)，鉆桿的推進(jìn)是程序化的，從一個(gè)洞到另一個(gè)洞也是自動(dòng)的。掘進(jìn)機(jī)手可以同時(shí)管理3套鉆桿，其作用是監(jiān)督鉆桿的運(yùn)動(dòng)，必要時(shí)予以調(diào)整。孔位、孔深和掘進(jìn)序列預(yù)先已在掘進(jìn)機(jī)的計(jì)算機(jī)軟件中安排，掘進(jìn)方向由激光束控制，實(shí)現(xiàn)了孔的嚴(yán)格定位，從而可以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工藝的最優(yōu)化以及曲線隧道的掘進(jìn)。數(shù)字化掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是：控制隧道掘進(jìn)的超挖；實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)方案的優(yōu)化；消除了工作面上的人工測(cè)量。
作者簡(jiǎn)介 劉天泉 教授，院士，年生，年畢業(yè)于波蘭克拉科夫礦冶學(xué)院采礦系，獲碩士學(xué)位，年起至今，在煤炭科學(xué)研究總院從事地下開(kāi)挖影響理論與控制技術(shù)研究工作。地址：北京市和平里煤炭科學(xué)研究總院，郵碼：。
作者單位：劉天泉（中國(guó)工程院院士，煤炭科學(xué)研究總院）
錢七虎（中國(guó)工程院院士，總參軍事科學(xué)技術(shù)委員會(huì)）
參 考 文 獻(xiàn)
1 城市地下空間開(kāi)發(fā)利用設(shè)計(jì)與施工技術(shù).中國(guó)建筑科學(xué)研究院，(8)
2 錢七虎.可持續(xù)城市化與地下空間開(kāi)發(fā)利用.世界科技研究與發(fā)展，()
3 邵根大.北京地下鐵路建設(shè)中最新的技術(shù)進(jìn)步.北京地鐵建設(shè)，(5)
4 侯景巖等.北京地鐵工程降水—回灌技術(shù)研究.北京地鐵建設(shè)，(4)
5 洪伯潛等.地下工程特殊施工技術(shù).能源與礦業(yè)工程學(xué)部學(xué)術(shù)報(bào)告匯編，
6 傅同雷.從廣州地鐵施設(shè)中探求防止地面下沉的方法.北京地鐵建設(shè)，(3)
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