青藏鐵路的開工建設(shè)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(chǔ)；同時，城市地鐵工程的建設(shè)也對解決復(fù)雜城市地質(zhì)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(shè)施的建設(shè)使水下的地下工程施工面臨更高的技術(shù)要求。一系列大型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)并完工極大地促進了地下工程施工技術(shù)水平，及時總結(jié)和完善這些地下工程施工新工藝和其他技術(shù)成果將為今后的地下工程施工提供良好的技術(shù)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(jié)合近年來我國一些大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，如青藏鐵路、深圳地鐵、上?？缃淼赖仁┕み^程中取得的地下工程施工技術(shù)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1100km多，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(jīng)驗，技術(shù)含量高。
　　1.1 多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝
　　其關(guān)鍵工藝是減少施工過程產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)生凍脹力。根據(jù)凍脹力作用于基礎(chǔ)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(見圖1)。水平凍脹力相互抵消，對工程造成破壞的主要是凍脹產(chǎn)生的切向力和法向力。在工程建設(shè)中，采取以下措施可以防止樁基礎(chǔ)凍脹：①為避免樁基礎(chǔ)受到法向凍脹力，將樁基礎(chǔ)嵌入多年凍土天然上限以下一定深度；②將鋼制擴筒埋入多年凍土上限以下至少0.5m，護筒內(nèi)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；③盡量采用高樁承臺，凍脹嚴重地區(qū)采用鉆孔擴底樁；④在護筒外側(cè)、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(見圖2)；⑤鉆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；⑥采用低溫早強耐久混凝土，避免了混凝土低溫澆筑帶來的強度增長慢的問題。

圖1：作用于樁基礎(chǔ)的凍脹力

圖2：鉆孔灌注樁防凍脹示意圖

　　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(jīng)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(zāi)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(dāng)。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(fù)。
　　含水的松散巖石和土體，溫度降低到0℃時，伴隨有冰體的產(chǎn)生，這是凍結(jié)狀態(tài)的主要標志。水結(jié)成冰時，體積增加約9%，使土體發(fā)生凍脹。土凍結(jié)時不僅原位置的水凍結(jié)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(jié)鋒面轉(zhuǎn)移并在那里凍結(jié)成冰，使土的凍脹更加強烈。
　　土在凍結(jié)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(jié)構(gòu)。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(chǎn)生融化固結(jié)，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(guān)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(shè)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(shù)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(nèi)廢氣污染，減少通風(fēng)次數(shù)和風(fēng)量；暖季采用夜間放炮通風(fēng)和冷風(fēng)機通風(fēng)等措施將洞內(nèi)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(shè)“防水層+保溫板+防水層”，阻隔隧道竣工后洞內(nèi)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(jié)條件。凍土學(xué)家經(jīng)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(dāng)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(jié)構(gòu)的影響，將明洞及洞口仰坡周邊凍脹影響范圍內(nèi)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(shè)施。
　　工程實例：青藏鐵路風(fēng)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