地铁工程监理人员质量安全培训教材

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地铁工程不仅技术复杂，而且建设环境也十分复杂。包括：地下水文地质环境、地 下管网环境、地下建筑物环境、地面交通环境、周边的环境等。施工难度大，特别需要 工程风险管理。 2.控制标准严 区间隧道采用浅埋暗挖法和盾构法修建，大部分在城市干道下或构筑物下修建，且 穿越河流、铁路及多种地下管线等，为确保地面不发生过量沉降和坍塌，确保建筑物， 道路、铁路、河流及地下管线等安全，沉降控制标准严。 3.防水标准高 地铁工程结构防水涉及工程使用寿命及运营安全，地铁工程交付运营后，一旦发生 渗漏水，后果十分严重，不仅腐蚀钢轨扣件、危及行车安全、降低结构物使用寿命，而 且破坏了站容、站貌，站台积水还会摔伤乘客。因此，必须加强工程防水设计与施工管 理，严把材料质量关、施工工艺关、检查验收关。 4．协调内容多 地铁涉及专业多、项目多、环节多、接口多，对于土建工程施工阶段要与设备安装 等环节密切配合，要预埋好各种管线及预埋件、预留好孔洞．组织协调难度大。 (三)地铁工程常用施工方法 地铁工程基本作业包括降水，开挖、支护、防水和衬砌等技术。 降水技术是确保地下工程在无水情况下作业施工所采取的技术措施。实施降水施 工，必须按当地政府建设主管部门耍求的规程或文件严格控制实施。 支护技术是为了地下工程开挖的安全，一般分为临时支护和永久支护两类；形式上 有木支撑、钢支撑、格栅支撑，锚杆、喷射混凝土及其组台等。 衬砌技术有现浇混凝土和预制棍凝土两类。 根据开挖方式的不同，地下工程可以分为不同的施工方法。开挖方法主要根据施工 范围内的工程地质和水文地质勘探资料工程埋置深度、结构形状和规模、使用功能、工 期要求、周围环境及交通等情况进行技术、经济综合比较后确定。 目前，我国地铁工程采用的施阿工方法主要包括明挖法和暗挖法，暗挖法即包括传 统矿山法(钻爆法)、新奥法、浅埋暗挖法；盾构法和沉管法等。 1.明挖法 明挖法是指由地面挖开的基坑中修筑隧道的方法。主要施工工序为拆除和恢复道 路、土石方开挖和运输、降水、钢筋混凝土结构制作、结构防水、地基加固和监测等。 (1)明挖法的种类 明挖法包括敞口开挖法、盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。围护结构采用 的手段包括地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、SMW工法桩、工字钢桩、加木背板 和钢板桩围堰等。 由于明挖方式存在占用场地大，较长时间的隔断地面交通，挖方量及填方量大等不 利因素，故采用半明挖方式，即盖挖法。 1)盖挖顺作法。在地面修筑维持地面交通的临时路面及其支撑后，自上而下分层开 挖土方至坑底设计标高，再自下而上分层修筑结构。
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建筑设备安装与一般房屋建筑工程类似，但需要考虑地铁工程的特点，如给排水系 统需要与城市市政管网相衔接等。这里主要介绍轨道交通系统设备。 通信系统；主要分为专用通信和公务通信两大类。为满足城市地铁安全、高效运营 的需要，地铁建立有安全可靠的、独立的、能传送语言、文字、数据、图像等信息的综 合业务数字网。其中包括：传输交换、专业电话、无线通信、电视监视、遥控遥测、有 线广播、列车广播、时钟、自动电话、直通电话会议、办公管理自动化和集中监测等子 系统。 信号系统：城市地铁信号系统一般采用列车自动控制系统(ATC)，主要由列车自动 监控子系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)和射车自动运行子系统(ATO)组成。 ATC系统是负责调整和监督轨道交通列车运行，以保证系统安全高效的自动控制系 统。其设备应技术先进、性能可靠、操作简便、维修方便，并具有成熟的运用经验，系 统必须保证每日24h连续工作。 ATS子系统由控制中心、车站和车辆段ATS设备组成；ATP于系统是保证列车运行安 全的系统；ATO子系统是自动控制列车运行的设备，应确保工作状态正确。 供电系统由两大部分组成，一部分为外部电源，即城市电网；一部分为地铁内部供 电系统， 即通常所说的供电系统， 包括三部分， 即变电所、 牵引供电系统和变配电系统。 主变电所由城市电网的变电站引入1 10kV独立电源，主变电站内设主变压器，城市 地铁内部由35kV电压组成一个独立的供电网络， 该网络向沿线各牵引降压混合变电所和 车站降压变电所以两路电源供电。 牵引供电系统包括牵引变电所与牵引网。一般由3 5kV供电线路组成独立供电网络， 该供电网络以双回路馈电电缆向所有混合变电所及降压变电所供电。 牵引网系统由接触 网和回流网组成，接触网为正极，回流线为负极，并分别通过上网电缆和回流电缆与牵 引变电所连接，电压等级与馈电方式是牵引网供电制式中的关键。 接触网(或三轨)主要应满足城市地铁电气条件、线路条件、气候条件、悬挂类型、 限界要求等电力监控中心)及传输通道。主站应设在控制中心大楼内。子站(执行端)设 在运行条件，并保证机车的正常取流。直流1 500V采用架空接触网、直流750V有采用架 空接触网的， 也有采用接触轨的。 国际 《地铁直流牵引供电系统》 规定， 电压在直流1500V 及以上的接触网宜采用架空接触网型式。 变配电系统包括降压变电所与动力照明配电系统，主要是供应全线运营用电、各系 统用电、办公和照明用电等。 电力监控(SCADA)系统：采用微机远动装置，主机对主变电所、牵引降压变电所、 混合变电所、车站降压变电所等实行集中监视、控制和测量，其具备遥控功能、遥信功 能、遥测功能、遥调功能。包括主站(各变电所，通道与通信合用光缆传输。 屏蔽门／安全门系统：安装于地铁沿线车站站台边缘，用以提高运营安全系数、改 善乘客候车环境、 节约运营成本的一套机电一体化的机电设备系统。 屏蔽门系统作为站 台公共区与轨道列车之间的可控通道， 其功能是列车进站时配合列车车门动作打开或关 闭滑动门，为乘客提供上下列车的通道。 (二)地铁工程的特点 地铁建设规模大，投资高、周期较长、技术复杂，对工程质量的要求高，是土建及 机电设备复杂的综合性系统工程。地铁工程具有如下特点： 1.工程风险大
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目前采用的辅助工法主要有： (1)降水(和回灌) 有井管降水、真空降水、电渗降水等。北京及北方地区多采用基坑外地面深井降水 和回灌，也有采用洞内轻型井点降水；上海及南方地区则多采用基坑内井管降水，也有 采用真空或电渗降水的。 (2)注浆 在浅埋暗挖法施工中，当围岩的自稳能力在l 2h以内，甚至没有自稳能力时，为了 稳定工作面，确保安全施工，需要进行注浆加固地层，以防坍陷沉或结构止水。注浆方 式主要有软土分层注浆、小导管注浆、TSS管注浆、帷幕注浆等，注浆材料有普通水泥、 超细水泥、水泥水玻璃、改性冰玻璃、化学浆等。 (3)高压旋喷或搅拌加固 高压旋喷注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管插入土层的预定深度后，以20MPa左右的 高压喷射流强力冲击，破坏土体，使浆液与土搅拌混合，经过凝结固化后，便使土中形 成固结体。 高压旋喷主要用于地层加固，适用于有水软弱地层，对于砂类土、流塑黏性土、黄 土和淤泥等常规注浆难以堵水加固的地层等。 如采用浅埋暗挖法或矿山法施工的隧道局 部特别软弱的地层或有重要建、 构筑物需要特殊保护时采用， 盾构法隧道的始发和到达 端头常用高压旋喷或搅拌加固， 联络通道也常用此法加固地层。 近年来也开发了隧道内 施作的水平旋喷或搅拌加固技术。 (4)钢管棚 用于暗挖隧道的超前加固， 布置于隧道的拱部周边， 常用的规格主要有： 42mm直径、 4～6m长,108/159mm直径、20～40m长，前者采用风镐顶进，后者则用钻机施作。近几年 来，也有采用300～600mm直径的钢管棚，采用定向钻或夯锤施作。管栅一般都要进行注 浆，以获得更好的地层加固效果。 (5)锚索或土钉 预应力锚索主要用于基坑维护结构的稳定．以便提供较大的基坑内作业空间。 (6)冷冻法 它是利用人工制冷技术，在地下开挖体周围需加固的含水软弱地层中钻孔铺管，安 装冻结器，然后利用压缩机提供冷气，通过低温盐水在冻结器中循环，带走地层热量， 使地层中的水结冰，将天然岩土变为冻土，形成完整性好、强度高、不透水的临时加固 体，从而达到加固地层、隔绝地下水与地下工程联系的目的。冷冻法主要用于止水和加 固地层，多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层 的止水与加固，既可用于各类不稳定土层，又可用于含水丰富的裂隙岩层，在涌水量较 大的流沙层中，更能显示出冻结法的优越性。 冻结法可采用的类型有三种， 即水平、 垂直和倾斜。 浅埋隧道多采用水平冻结为主， 工作竖井或盾构出人口的施工，可采用垂直或倾斜冻结。 不同的施工方法具有不同的适用条件， 应综合分析各种施工方法对地质条件的适应 性、对周边环境的影响，以及综合分析其安全性、经济性和工期导求等。 不同施工方法的工程风险是不同的。一般说来，对于明挖法施工，主要有基坑支撑 失稳、断桩、管涌等工程风险；对于暗挖法施工，主要有洞内塌方、地面沉陷、涌水等 工程风险；对于盾构法施工，主要有盾构机故障停机、换刀、俯仰、蛇形、泥水压力过
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2)盖挖逆作法。开挖地面修筑结构顶板及其竖向支撑后，在顶板的下面自上而下分 层开挖土方分层修筑结构。 3)盖挖半逆作法。类似于逆作法，其区别仅在于车站顶板完成及恢复路面后．向下 挖土至设计标高后先建筑底板，再依次向上逐层建筑侧墙、楼板．在半逆作法施工中， 一般都必须设置横撑并施加预应力。 (2)明挖法的特点及适用范围 明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易于保证工程质量和工程造价低等优 点。明挖法一般用于车站施工，车站结构施工对地下构筑物、地下管线及地面交通影响 不明显，具备明挖施工场地条件的车站，宜采用明挖顺作法施工；盖挖法适用于松散的 地质条件下及隧道处于地下水位以上时。 当隧道处于地下水位线以下时， 需附加施工排 水设施。地面交通需要尽快恢复时，宜采用盖挖顺作法、盖挖逆作法或盖挖半逆作法施 工。盖挖法的缺点是盖板上不允许留过多的竖井，故后继开挖的土方，需要采取水平运 输，工期较长，作业空间小。与基坑开挖、支挡开挖相比，费用高。 2．传统矿山法(钻爆法)、新奥法和浅埋暗挖法 传统矿山法是指用钻眼爆破修筑隧道的暗挖施工方法。 新奥法的基本思想是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用， 采用锚杆 和喷射混凝土为主要支护手段。及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过 围岩和支护的测量、监控来指导工程的设计施工。 浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和 软弱破碎岩层施工而提出来的，具有灵话多变、适用复杂多变的地层及隧道断面结构， 设备简单、不干扰交通及周边环境的特点，目前已成功应用于北京、广州、南京和深圳 等巳建成或在建的地铁工程。 浅埋暗挖法大多应用于第四纪软弱地层中的地下工程，设计思想可以概括为“管超 前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”。初期支护必须从上向下施 工，二次模筑衬砌必须通过变位量测，当结构基本稳定时，才能施工，而且必须从下向 上进行施工，决不允许先拱后墙施工。 3．盾构法 盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削 土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道 的施工方法。盾构法施工的内容包括盾构的始发和到达、盾构的掘进、衬砌、压浆和防 水等。 盾构机主要有五部分组成：壳体、排土系统、推土系统、村砌拼装系统和辅助注浆 系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成，并与外壳钢板连成一体；排 土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器、皮带传送机、泥浆运输电瓶车 等部分组成。 盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点。 4．沉管法 在水底预先挖好沟槽，将陆地上特殊场地预制的适当长度的管段浮运到沉放现场， 顺序地沉放到沟槽中并进行连接，然后回填覆盖成的隧道。主要用于跨越江、河、湖、 海的隧道。 5．辅助工法
目录
第一章地铁工程概述
第一节地铁基本知识
地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。线路通常设在地下 隧道内， 也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。 国际隧道协会将地铁 定义为轴重较重、单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。 地铁具有运量大、速度快、污染小、能耗低、占地省的特点，是缓解现代城市人多、 车多带来的交通拥挤、交通环境污染严重两大难题的必由之路，但其也有投资规模大、 建设周期长、投资回报慢、赢利水平低等不足，是一个城市有史以来最大的公益性基础 设施，同时也是现代化城市的象征。 (一)地铁的组成 地铁主要由土建和设备两大部分构成。其中，土建部分又分为车站、区间隧道、轨 道、路基以及车辆段和综合基地等；设备部分包括建筑设备和轨道交通系统设备安装。 建筑设备是指建筑电气、暖卫、通风、电梯和自动扶梯、消防系统．人防系统、防灾报 警(FAS)系统、设备监控(BAS)系统工程。轨道交通系统设备是指通信系统、信号系统、 供电系统、电力监控(SCADA)、屏蔽门／安全门系统、自动售检票系统旅客信息系统等。 此外，还有车辆系统、控制中心。 1．土建部分 地铁车站由车站主体(站台，站厅，生产、生活用房)、出入口及通道(乘客进行地 面和地下换乘的必经之路)、通风道及地面通风亭(一般布置在车站的两头端部)等三大 部分组成。车站主体是列车在线路上的停车点，其作用是供乘客集散候车、换车及上下 车。 它又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。 出入口及通道是供乘客进、 出车站的建筑设施。 通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站具有一个舒适的地下环 境。 区间隧道是连接两个地下车站之间的建筑物，包括行车隧道、渡线、折返线、地下 存车线、联络线以及其他附属建筑物。其施工方法分为明挖法、矿山法(钻爆法、新奥 法)、浅埋暗挖法、盾构法和特殊方法等类型。 轨道是指路基面或结构面以上的线路部分，是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道 岔和其他附属设备等组成的构筑物。 根据环境保护对地铁沿线不同地段的减振、 降噪要 求，轨道应采用相应的减振轨道结构。并具有良好的绝缘性。 路基是指按照线路位置和一定技术要求修筑的带状构筑物， 一般位于地下隧道通往 地面车辆段或停车场的线路上， 包括路堤、 路堑和附属结构。 路基工程作为土工结构物， 必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。 车辆段是指具有配属车辆以及承担车辆的运用管理、整备保养、检查工作和承担较 高级别的车辆检修任务的基本生产单位。 综合基地是为保证轨道交通正常运营而设立的 综合维修中心、物资总库、培训中心和必要的生活设施场所。车辆段及综台基地的土建 工程包括路基工程、道路及广场工程、房屋工程等。 2.设备部分