地铁结构与设计读书报告

《地铁结构与设计》课程读书报告题目：地铁车站施工工法及基坑支护姓名：专业：学号：2016年 7月8号地铁车站施工工法及基坑支护伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展，城市的规模也不断的增大，城市人口流量的增加，交通状况不断恶化，建设城市轨道交通成为解决大城市交通拥堵的有效措施。

近年来我国一些大城市相继建设了城市地铁，并将进一步以建成城市轨道交通网络为目标而加快建设步伐。

城市地铁深基坑常处在各类建筑密集地区，周围环境复杂，施工难度大。

因此，要保证施工顺利进行，就要加强基坑开挖与围护结构施工技术的控制。

本文以理论与实例结合分析了地铁车站施工工法及基坑支护技术，希望能够对实际的施工提供指导。

一、地铁车站施工工法地铁车站的施工方法的选择不仅要满足地铁工程本身的使用功能，同时也要满足合理开发利用地上、地下有效空间的要求，并考虑由于施工给周围环境带来的不良影响。

其施工方法的选择是否合理，对线路埋深、车站结构型式、工期及土建工程造价等具有极大的影响，直接影响到全线的社会效益、经济效益和环保效益。

地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法。

1、明挖法明挖法施工系指从地面向下开挖至基坑底面后，再自下而上浇注车站结构，然后回填土方，恢复路面。

明挖法施工具有以下特点：1)施工安全，质量容易保证。

2)结合地面工程改造及开发，其综合工程造价优势显著。

3)施工作业面开阔，有利于提高工效、缩短工期。

4)施工降、排水容易。

结构防水简单，质量可靠。

5)施工期间对周围环境或道路交通影响大，且易受到气象条件的影响。

6)基坑较深时，须采取措施防止基坑变形及其周围地面沉降。

明挖顺作法一般适用于地面有条件敞口开挖，且有足够施工场地的情况。

当站位设在现状道路范围外，或站位设在现状道路下，但施工允许暂时中断交通或结合地面拆迁及道路拓宽，使地面交通客流得以疏散时，就有可能采用明挖法施工。

当车站位于十字交通道路下时，为减少与车站垂直方向道路的影响，也可纵向分段施工，此时，前后施工段之间需设置临时封堵墙。

在施工过程中，常会碰到一些不可预见或者临时发现而且难以改移的地下管线通过明挖区域，此时需要采取一些悬吊或者临时保护的措施，出现此种情况往往要消耗较多的时间和精力去处理，对施工也会带来较大的不便，在设计时应引起重视2、盖挖法盖挖法是利用围护结构和支撑体系，在较繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路而交通，在其下进行车站施工工法。

根据工程实际情况具体可分为以下几种方法：(1) 盖挖顺作法盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。

依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。

最后，视需要拆除挡土结构外露部分并恢复道路。

在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。

其特点为：1)封闭道路时间比较短暂，而且允许分段实施，一旦路面先期恢复（或盖挖系统完成后），后续施工对地面交通几乎不再产生影响。

2)盖挖系统的存在，使得工程造价较高；而且挖土是在顶部封闭（或半封闭的）状态下进行，大型机械应用受到限制，施工工期较明挖法长。

(2) 盖挖逆作法盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。

随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。

顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。

以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。

如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。

其特点为：1)对周围环境的干扰时间较短，对防止地面沉降及对周围建筑物和地下管线的保护具有良好的效果。

2)结构的主要受力构件常兼有临时结构和永久结构的双重功能。

3)盖挖逆作法需设置中间竖向临时支承系统，与侧墙共同承受结构封底前的竖向载荷。

4)对地下连续墙、中间支承柱与底板、楼盖的连接节点需进行处理。

5)本工法的施工难度、施工工期及土建造价均属中等水平。

盖挖顺作法对路面干扰较盖挖逆作法小，通过合理组织车行路线，可以保证施工期间路面的交通，车站防水质量也较盖挖逆筑法好。

当车站位于现状道路或跨越路口，或处于比较繁华而狭窄的街道下，无明挖条件，但允许短时间中断交通或局部交通改移时，可采用盖挖法施工。

3、暗挖法当车站通过繁忙交通地段，或因其它原因不允许封闭路面交通或车站位于较完整的岩石地层且地下水不发育时，可采用暗挖法施工。

设计时，应对车站结构的设计方案和施工方法的可行性进行论证，经技术经济比较后确定。

暗挖法已广为采用的有盾构法、顶管法、矿山法等。

盾构法是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和注浆充填盾尾间隙等主要作业都在盾构保护下进行，并通过控制开挖面压力、盾尾注浆等措施控制地面沉降，是工艺技术要求较高、综合性较强的一种施工方法，主要适用于各类软土地层和软岩地层，尤其适用于市区地铁和水底隧道。

盾构法施工车站因设备费较高，目前在国内尚未应用。

顶管法主要适用于车站下穿营业铁路线时，为保证铁路的安全运营，将铁路路基一侧预制好的钢筋混凝土箱形框架，采用高压油泵带动油压千斤顶，并借助于预先修好的后背支承，顶入铁路路基内，成为与铁路立交的地下车站。

由于地铁车站框架断面尺寸较大，在既有铁路下顶进风险较大，且铁路管理部门一般不同意用这种方案在既有铁路站场下修建地铁站，因此国内尚未有此类车站。

矿山法施工应遵循新奥法原理，即在监控信息的指导下，根据地层的自稳能力适量开挖，及时施加喷射混凝土衬砌，根据需要增加锚杆、钢筋网、钢架、二次衬砌等支护衬砌措施，使衬砌与围岩共同作用，形成支护体系，使洞室保持稳定。

为提高开挖地层的自稳能力，或加大一次开挖尺度，且使工作面土体的有一定的自稳时间，足以进行必要的初期支护作业，常常采用辅助工程措施对地层实施预加固，如冻结法、注浆法、深层水泥搅拌桩（或旋喷桩）法、水平水泥搅拌桩（或旋喷桩）法、管棚法等。

矿山法车站主要适用于施工时不允许干扰地面交通，或因埋深过大，或拆迁过多，采用明、盖挖施工非常不经济时。

在埋深较大、硬质围岩时，矿山法车站有较好的适应性。

在第四系的松散地层中用矿山法修建地铁车站时，必须与明、盖挖方案进行全面比较，经过充分论证后采用。

对饱和软土地层无法疏干地下水，或者即便进行预加固和预处理，开挖后的自稳性仍很差时，可视为不适合采用矿山法施工。

暗挖法施工方案的选择还应考虑整个车站施工组织部署的需要、不同隧道断面间的过渡、邻近隧道施工的相互影响、施工工期的要求等因素。

利用监控量测获得的信息指导施工，是矿山法施工中必不可少的一个组成部分。

根据拱顶沉降、洞周收敛等主要监测数据反馈，判断施工方法及支护结构的合理性，并据此调整支护参数和施工方法，以期达到安全、经济、快捷的施工效应。

表1 三种施工方法的综合比较根据上表，从功能要求、技术难度、施工质量及经济性等方面出发，明挖法最优，盖挖法次之，暗挖法再次之。

明挖法主要缺点是对路面交通影响比较大，而鉴于功能要求、造价和工期等对能否发挥修建地铁的社会效益和经济效益起决定作用，而施工期间对环境的影响只是一种短期效应，所以浅埋地铁车站仍首选明挖法施工。

二、地铁车站基坑支护1、地铁车站深基坑施工概述在地铁车站施工过程中，深基坑开挖属于重点内容，是项目能否顺利进行的关键。

不同国家的地铁深基坑施工标准具有一定的差异性。

通常情况下，开挖深度在6m以下，基本上能够保证施工的安全性；若深度超过6.1m，就可能会出现土力学问题。

因此，多数欧美国家将6.1m作为判别地铁深基坑的临界值。

我国施工验收相关准则对地铁深基坑深度并未作出明确要求，通常认为地铁开挖深度超过5m，即可视为深基坑。

从特点上来看，地铁深基坑施工具有较强的综合性，同时地铁深基坑施工受环境因素影响程度较大，具备区域性特点。

因此，实际施工过程中，需要对气候、地质及水文条件等进行综合性考量，拟建具有可行性的方案，以保证施工顺畅进行。

地铁车站深基坑工程特点。

基坑周围环境复杂。

车站多设置在人口稠密、建筑物密集地段，紧靠重要市政道路，周边地下管线密集，深基坑工程施工宜引起周边构筑物和地下管线沉降，尤其对陈旧的浅基础建筑影响更大。

地质条件复杂。

地铁工程线路较长、车站深度较深，会面临多种不同的地质情况。

基坑越挖越深。

目前国内一线城市的地铁规划已成网，随着线路的增多，地下3~4层已很寻施工场地狭小。

较多车站由于施工场地狭小，不允许放坡大开挖，车站深基坑施工对支护施工质量要求较高。

2、车站深基坑支护变形机理地铁车站深基坑开挖过程是一个不断卸掉载荷的过程，坑内的土体不断被挖出，使其自重应力不断地被释放，导致基坑变形。

基坑变形分为：基坑底部土体隆起、地表沉降、墙体侧移。

(1) 基坑底部隆起基坑开挖引起自重应力导致基坑坑底向上回弹，支护结构对土体进行挤压，导致基坑隆起，改变了原始七体的应力状态。

在开挖基坑的初期。

由于开挖深度不是很大，坑底土体在卸荷后发生垂直隆起，围护墙也被抬高，中间隆起高度璺大于两侧，但是不是影响围护墙体的侧向变形。

随着开挖深度不断加大，基坑坑底就会产生塑性隆起。

基坑周围也会形成塑性区，同时伴随着沉降。

两侧的隆起高度逐渐超过中间的。

(2) 地表沉降随着开挖深度不断加大。

基坑周围的土体塑性区也不断扩大。

土体不断向基坑坑底移动。

导致固护墙体后产生地层沉降。

地表沉降发生在墙体入土深度不人的软弱层时，强抵触具有较大的水平位移和地表沉降。

地表沉降发生在墙体入土深度较大的刚性层时，墙体的变位与粱的变形相似。

(3) 墙体侧移墙体发生水平侧移是由基坑隆起引起墙体两侧产生压力差导致。

围护结构墙体的变形从水平方向影响基坑外围土体的应力状态，从而使地层移动。

周围地层移动的原肉是由墙体变形造成的。

墙体外侧发生地层损失的同时地表也在沉降，并且周围塑性区不断扩张，从而加快了墙外土体向坑内移动和坑内土体的隆起。

基坑开挖初期．还没有设置支撑的时候，墙顶位移表现最大，向基坑的水平方向位移，随着开挖深度的加大，其刚性墙体依旧向水平方向位移。

但是柔性培体的位移就不断地向基坑外移动。

3、地铁车站基坑支护设计要点对基坑支护形式进行科学选择是支护设计首先面临的问题，需要设计人员从地铁结构所处地理位置的地质条件出发，对周边建筑物的保护等级和工程造价的经济性等方面深入考量。

基坑支护具有完整的结构性和体系性，必须满足变形可控和稳定性要求，也就是行业规范内常用的极限状态（负荷能力的极限和正常使用的极限）下的防护需求。