南京地鐵南北線為線網規劃中的1線，南北走向。壹期工程從小至邁臯橋，沿途經過繁華商業區和中華門、三山街、新街口、鼓樓、南京火車站等城市交通樞紐，形成貫穿南京主城區中軸線的快速軌道交通走廊。線路全長16.92km，其中地面線路6.11km，地下線路10.81km，地面線路占線路全長的36%。全線共設車站13座，其中地下車站8座，控制中心位於市中心珠江路站東北側。線路總體分布及站點設置見圖1。
2工程地質和水文地質概況
南京地處長江下遊，三面環山，壹面涉水，地勢起伏。市內丘陵平原交錯，現代水系(主要是內秦淮河水系和金川河水系)流經，地下埋藏著壹條貫穿南北的古河道，形成了較為復雜的地貌。市區和郊區的壹些剝蝕殘丘大致分布在東北部，形成三個基巖隆起，將南京分為南北兩個小盆地，兩個盆地由古河道連成壹個整體。
三段基巖隆起構成低山丘陵地貌，主要由剝蝕殘山和侵蝕堆積階地組成，山間有窪地或山谷，地形起伏較大。壹般丘陵地區覆蓋層厚度小於20m，部分地區基巖直接出露地表。古河道沖積平原主要由河漫灘和古河床組成，地勢平坦，地勢較低，基巖埋藏較深，壹般為35 ~ 40m。四埋藏階地壹般發育在古河道沖積平原上，土層以可塑狀態的粉質粘土為主，也有部分軟塑、流塑狀態的粘土、粉土。對於南京地鐵不同路段，如圖1，小星-中華門，珠江路-玄武門，南京站-邁臯橋路段屬於低山丘陵地貌，中華門-珠江路，玄武門-南京站路段屬於河漫灘路段。
地鐵沿線的水文地質條件和工程地質條件壹樣，受地質地貌的控制。其地下水主要為孔隙潛水或弱承壓水，地下水較淺，壹般在地面以下1.0~2.0m。由於構成含水層的地層的土質不同，各土層的滲透性也大不相同。古河道深槽含水砂層厚，透水性好，富水性強，最大滲透系數可達5×10-3cm/s(4.32m/d)。
3淺地層隧道施工技術
鑒於南京地層古河床、河漫灘、低山丘陵等復雜多變的地層條件，並考慮周邊環境特點和經濟因素，1線選用架空、明挖、暗挖、盾構等多種隧道施工方法，見表1。地鐵1號線施工過程中，有兩個軟土地段，施工難度較大。壹是三山街-中華門段淺埋條件下的水下盾構隧道施工；二是珠江路至鼓樓之間的軟塑粘土和淤泥層中建築物下開挖大跨度隧道的管棚施工；二是鼓樓-玄武門淺覆蓋層爆破施工。
3.1盾構穿越淺覆蓋層水下開挖施工技術
3.1.1覆土水下盾構施工的特點和難點
地鐵1線中華門至三山街區間隧道需穿越內秦淮河，河寬16.8m，距河底最淺覆蓋層厚度僅0.7m m，河床底部表土含有大量碎石、填土和浮泥，滲透性極不規則，給盾構推進帶來極大的困難和風險，主要體現在兩個方面:
(1)容易造成突水事故。盾構推進壹般要求覆土厚度為2 ~ 2.5d (d為隧道直徑)，但此處覆土極薄，在如此薄的條件下進行盾構推進容易造成表土開裂。同時又在河床水位的正下方，供水充足。壹旦發生突水，後果不堪設想。
(2)淺埋隧道軸線控制困難。對於這裏這種淺層土覆蓋的地層，隧道的浮力遠大於水土對它的壓力。因此，在自然狀態下，會導致隧道的上浮變形，應采取有效措施加以控制。
3.1.2淺埋水下盾構施工抗浮控制技術
淺埋盾構隧道上浮會對隧道襯砌上方土體造成被動破壞。如圖2所示，假設水深為H1，隧道頂部覆蓋層厚度為H2，被動區土壤的極限平衡條件如下:
這裏的河深H1是2.0m內摩擦角是多少？12.3，粘聚力C為8.9kpa，土的飽和重力γ為17.7kN/m3，管片外徑R1為3.2m，內徑R2為2.75m，混凝土重γ混凝土為20 KN/m3。根據計算，H2最小覆蓋厚度為4.306米..顯然，這裏的覆土厚度只有0.7m，不足以平衡隧道的浮力。在施工中，我們采用抗浮板和抗拔樁來解決這個問題。如圖3所示，在隧道上方的河床底部施工700mm厚的抗浮板，並在抗浮板下方鉆直徑600mm、深度15m的灌註樁，樁與板錨固在壹起，有效防止隧道施工中和施工後的變形。
3.1.3盾構推進防突水控制
對於盾構水下推進過程中的突水控制，主要采用控制開挖、壓膨潤土漿、及時同步註漿、加強預報等方法，快速、均勻穿越內秦淮河。
(1)控制開挖量。如果超挖超挖，必然導致地面大幅度下沈，反之則會導致地層過度隆起。施工中主要是調整盾構前方土倉的壓力，使其略高於地層中的土壓力，並根據盾構推進速度計算螺旋挖掘機的轉速和開挖量，避免超挖和欠挖。
(2)水力噴射膨潤土漿。本次施工采用土壓平衡盾構機，因為那裏的覆土很薄。施工中，我們通過盾構機的加泥系統，在工作面前方註入適量的膨潤土漿液，以減少刀盤的切削阻力和盾構與周圍地層的摩擦阻力，從而減少盾構施工對周圍地層的擾動。
(3)同步註漿技術的應用。通過盾構的註漿系統，在盾構移動時及時註入水泥漿，填補盾尾分離後襯砌與周圍地層的間隙，堵塞水力通道。
(4)加強預測。借助盾構推進仿真系統，通過對行進參數的實時仿真分析，尋求地面變形、土倉壓力變化等參數的規律，預測盾構後期可能出現的姿態變化。結合固化到系統中的人工智能經驗，及時調整施工參數。
3.2建築物下軟粘土層管棚施工技術
在軟巖或無水條件下，管棚支護技術的應用已經成熟，但對於高含水量的軟粘土地層，管棚支護的應用還不多見。地鐵1號線珠江路-鼓樓區間隧道靠近珠江路站。隧道位於長約200米的粉質粘土地區，局部有薄層粉砂，土壤含水量為29.7% ~ 31%。隧道斷面呈馬蹄形(圖4)，仰拱，凈高5.30m，凈寬5.18m，上方建有壹棟六層住宅樓。隧道施工選用長短管棚相結合的技術。
3.2.1軟土地層管棚施工的特點和難點
在高含水量軟粘土和薄淤泥層的復雜地層中，長管棚的鉆設、止水帷幕的形成和隧道的開挖是壹個難點。
(1)長距離水平鉆井難度大。受鉆桿撓度和剛度以及土層非均質性的影響，在此類地層中進行管棚鉆孔容易造成鉆孔偏斜和坍塌，從而影響終端管棚的成孔質量。
(2)難以壹次形成有效的防水帷幕。由於隧道開挖主要在粘土層中進行，粘土層滲透性差，註漿效果難以控制。
(3)開挖過程中容易引起地層大變形。這裏的隧道埋深大，上面還有超載的房子，地壓大。更何況這裏土質松軟，含水量高，施工時容易因管棚質量和支撐不及時導致地層坍塌，危及上面的房屋。
3.2.2高含水量軟粘土地層管棚施工技術
管棚加固是在待開挖隧道周圍埋設壹定數量的鋼管，並對管道周圍的土體進行註漿，形成具有壹定強度的防水帷幕。有兩種作用機制。壹個是梁拱效應。由於管棚前端埋入周圍土體中，裸露端架設在隧道支架上，在隧道周圍形成壹組縱向支撐梁，承受土體壓力，抑制土體過度變形。二是強化土體效應，從管棚花管註入的漿液通過孔壁擠入土粒之間的空隙，使土體固化，從而提高孔周圍土體的彈性模量和強度。為了在如此復雜的地層條件下形成有效的管棚結構，在施工過程中，通過優化
(1)管棚參數的確定
對於圖4所示的管棚，作用在頂部的壓力為:
考慮到管棚施工時，支架壹般比較靠近，可以與管棚核心材料緊密接觸，假設管棚鋼管為等跨連續梁，支架間距為L，則管棚鋼管的最大彎曲距離為Mmax:
假設鋼管的內徑和外徑分別為R1和R2，其彎曲模量w為:
以此為基礎，可以得到管道的最大拉應力:σ max = mmax/w。
壹般認為，在軟土地層中，地層的壓力完全由鋼管承擔，管棚的註漿和固支只起到帷幕止水的作用。假設帷幕和實體的有效厚度為D，帷幕的抗剪強度為[τ]，管道中心之間的距離為B，管棚的灌漿和實體厚度必須滿足以下條件:
其中k為安全系數，可取1.5 ~ 2.0。
基於此，可以有效地確定管棚施工的主要參數，包括管芯間距、管徑、帷幕厚度、支架間的排距等。註漿壓力可根據帷幕厚度和地層情況進壹步確定。在這種結構中，用於長管棚的管子是？108，鋼管壁厚6mm，管棚間距250mm，洞內支撐間距500mm。同時，根據目前的水平鉆井技術，在土層中壹次鉆進40m時，終點偏差可控制在0.5 ~ 1.0m以內。因此，主外殼的長度也確定為40m。施工過程中，每隔35m設置壹個擴大的鉆孔車間，其長度為6m，外徑比隧道斷面超出700mm，以便於後續隧道的管棚鉆孔施工，如圖5所示。
(2)長短組合管棚的應用
由於管棚頂壓力最大，在拱部150範圍內布置了壹個長管棚，以抵抗壓力對隧道造成的變形。這裏的隧道布置在粘土中，是典型的富水軟塑地層，粘性高，可塑性強，遇水易軟化。因此，水泥漿的滲透性較弱，很難通過壹次長管棚註漿完全隔絕與周圍地層的水力聯系。為保證形成有效的止水帷幕，在相鄰大管棚中心鉆超前小導管，鋼管間距250mm，長度2.5m，保證搭接長度1m。每1m註漿壹次小管，沿圓全斷面布置短管棚，與長管棚結合後形成止水帷幕，並通過註漿封堵實體(圖5)和* * *體。
(3)嚴格控制管棚的施工質量。
管棚的施工質量直接影響隧道的防水和隧道周圍土體的穩定性。施工中應從鉆孔位置嚴格控制管棚的布孔、定位、安裝和灌漿。
1)鉆孔控制。管棚施工的技術關鍵是平行準確地安裝鋼管，以產生拱形效果。施工時，先用高強度鋼軌和標準軌枕鋪設軌道。鉆機就位後，用行走器夾緊鉆機，保證鉆機只能按設計路線行走。在方向固定的情況下，管棚回轉鉆進過程中要註意鉆桿的下降趨勢，特別是在軟粘土施工中。因此在開孔方向布置壹定的角度，經測試在0.8 ~ 1之間，鉆孔時經常用經緯儀和水準儀檢查。布孔時，為了減少鉆孔對原狀土的擾動，影響精度，鉆孔和布管采用跳躍式進行，間距為雙孔距。
2)管棚安裝控制。管棚采用無縫鋼管，每節長4.5m。加工時應保證鋼管的圓度、同心度和螺紋精度，每根鋼管應沿設計軸線分布。
3)灌漿控制。鋼管鋪設完畢後，應及時進行壓力灌漿，用水泥漿將鋼管周圍和管內的空隙填滿。本部門管棚灌漿采用單液水泥漿。由於是在粘土中註入，壹方面適當增加了材料的水灰比(此處選用0.8 ~ 1 ∶ 1的水泥漿)；另壹方面，提高灌漿壓力(此處選用1.5 ~ 2.0 MPa)，增強滲透性和灌漿效果。超前小導管註漿，采用雙液註漿，水泥漿與水玻璃的體積比為1∶0.5，及時封堵水力通道。
(4)隧道開挖控制
開挖分兩步進行，上臺階每次開挖0.5m，然後架設格柵鋼架，噴射25cm混凝土進行初期支護，開挖臺階總長度控制在6 ~ 7m。對於較低的臺階，每開挖0.5m後，應立即進行初期支護。開挖時，上部鋼架拱腳采用跳槽開挖，以穩定上部鋼架。對於隧道掌子面，由於其暴露面積較大，還需要及時掛網、噴10cm厚混凝土來穩定地層。
3.3淺埋建築物下巖石隧道施工技術
3.3.1施工特點和難點
如上所述，由於地形起伏大，巖性變化多，地面建築物多，在如此淺的覆土層中開挖巖石隧道非常困難。
1)巖層復雜多變。線路1穿越的巖層，珠江路-玄武門、南京站-東京亭有四個特征層。珠江路至玄武門，以鼓樓站為界，其南段巖體主要為紫紅色礫巖、礫砂巖、細砂巖，泥質或鈣鐵膠結，其北段主要為紫紅色安山巖、安山巖凝灰巖；南京站至東京亭段，南京站附近分布有灰黃色、灰色灰巖，北段分布有灰白色細砂巖、應時、長石砂巖。
2)巖性差。1線隧道分布範圍內，巖層節理裂隙發育，巖石硬度不均，強風化、弱風化、輕度風化均在隧道內有所體現，圍巖強度等級為ⅲ ~ ⅴ級。
3)地面建築物、構築物密集。在巖石隧道施工中，隧道需先後穿越中山路、中央路和某地下過街通道，且主要穿越人口密集區。房屋多為4層及以下，最高7層的建築，基礎形式多為條形基礎。交通路面下有密集的管線，施工時地面不會有大的變形。
4)隧道埋深。壹般埋深8~18m，紅山公園等部分地段幾乎裸露地面。
3.3.2淺埋巖石隧道施工技術
為最大限度地減少巖石隧道施工對周邊環境的影響，在實際隧道施工中，從總量控制入手，采用多級高精度雷管減震控爆，分步爆破施工，對特殊裂隙、巖石強度低的地層進行預加固，取得了良好的效果。
(1)充電控制
由於1線沿主要交通幹線和人口密集區分布，且距地表很淺，如果采用常規爆破，由於振幅和振動速度過大，地層變形較大，導致房屋破壞。通常，振動速度、裝藥量和爆破距離之間的關系如下:
V=K(Q1/3/R)a(10)
其中v是粒子振動速度(毫米/秒)；
Q——單位裝藥量或單孔裝藥量(kg)；
R——爆破孔到建築物的距離(m)；
k，a——與爆破點的地形、地質等條件有關的系數和衰減系數；
k的值壹般為50 ~ 350，a的值壹般為1.3~2.0。
這裏的房屋多為普通磚房或非抗震砌塊建築，要求振動速度不大於2 ~ 3 cm/s，公式(10)可知，隧道埋深直接影響單級爆破的裝藥量。根據公式(10)，結合1線隧道埋深、地質、地形等條件，經試驗，表2為典型淺部地層的裝藥參數，根據施工時的爆破震動進行調整。
(2)減震控制爆破
為了降低爆破振動速度，避免多個炮孔同時起爆時產生* * *振動，每個炮孔爆炸後的振動波應相互幹擾和抵消。壹般單孔爆破引起的振動持續時間較短，多數情況下只有三個完整振動周期(3T)的振幅大於A/2，後續的振動衰減可以忽略不計。因此，當雷管延時差大於3T時，不會發生* *振動，但多孔爆破的振動波相互抵消。理論上可以通過改變起爆時間間隔和調整波形的相位差來實現。但實際上每個炮孔的振動頻率f是不確定的，所以不可能減小每個炮孔的振動波。在實際爆破中，為了產生隨機幹擾波，多采用多級高精度串聯雷管。同壹階段礦井管路偏差值大於100ms，不同階段雷管間隔時間較長。本次淺覆蓋層掏槽中心孔的選擇是什麽？25mm藥卷，分8段，單孔單段，雷管延時差100ms，切割排列采用筒錐混合切割方式；掘進孔、內孔和周邊孔采用非電毫秒雷管分25個階段起爆，起爆順序見表2和圖6。
開挖方法選擇半斷面正臺階法施工。上半段高度3.3m，底寬5.98m，步長控制在3m左右。采用化整為零的施工方法，圍巖壹次暴露面積小，時間短，炸藥用量也小。
(4)光面抑爆控制技術。
為了形成光滑的輪廓表面，光面爆破孔之間的距離較小。考慮到該處壹般為ⅲ~ⅳ級圍巖，取燈= 0.4m..光爆最小抵抗線距離為W光=1.2~1.5a光，W光= 0.6m..相鄰兩個光面爆破孔之間的距離為0.2m
(5)采用小循環進尺
如果進尺小，循環爆破量小，壹次爆破用量小，就容易設計爆破網路。
(6)提前預加固
對於裂隙較多、巖石強度較低的地層，本次采用超前小導管預註漿方式，先對隧道周邊巖體進行加固，提高巖體的彈性模量和強度，便於巖體的穩定和隧道掘進。
盾構法與管棚法的對比分析
對於這兩種施工技術的應用，從南京地鐵1 #線的施工實踐來看，在安全性和經濟性上都存在壹定的差異:
安全
從施工安全的角度來看，盾構法隧道的施工安全性遠大於管棚隧道，因為其殼體厚，密封性能好，支撐體系形成快且穩定。
經濟
從經濟上講，隧道掘進距離越短，采用管棚法越經濟。壹般來說，對於大直徑隧道，長度在150m以內，如果地層條件允許，采用管棚法較為經濟。如果長於此長度，應采用盾構隧道施工技術。
對地層的適應性
與管棚法相比，盾構隧道對軟土地層的適應性要比管棚法好得多。
4結論
由於南京地鐵1線地層條件、地面建(構)築物分布的復雜性和區間隧道分布的特殊性，盾構掘進、管棚開挖、鉆爆等各種施工技術在1線得到應用並取得成功，為今後軟土地區城市隧道建設積累了寶貴經驗。
在地鐵1線隧道的實踐中，我們有以下經驗:
在(1)盾構穿越淺覆蓋層的水下施工中，通過控制開挖倉的壓力和開挖量，並註入適量的膨潤土漿液，可以更有效地減少隧道推進對周圍環境的影響，有利於隧道防治水的控制。
(2)如果覆土較淺，浮力較大，設置抗浮板和抗拔樁既能平衡盾構隧道的長期浮力，又能防止隧道在施工過程中產生過大的上擡變形，有利於盾構隧道的軸線控制；
(3)軟塑地層管棚施工實踐表明，對於高含水粘土地層，管棚圍護要取得成功，必須首先確定合理的管棚支護參數；其次，管棚內鋼管的安裝質量和灌漿施工質量的控制非常重要，這是管棚成敗的關鍵。此外，在開挖過程中，應合理選擇開挖方式，必要時在局部滲漏處增設短管棚，形成長短結合的管棚，減少開挖對周圍環境的影響。
(4)淺地層巖石隧道施工技術的關鍵在於裝藥控制和合理的爆破方式。工程實踐表明，多級高精度雷管隨機幹擾減震爆破能有效控制地層變形，減少爆破施工對已有建構築物的影響。
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