地铁车站明挖施工技术

（2） 盖挖顺作
（3）盖挖逆作
三、支护结构和地下水控制施工
三、支护结构和地下水控制施工
施工准备工作 支护结构施工 地下水控制施工
1、施工准备工作
（1）施工场地：施工场地三通一平准备工作； （2）施工方案：机具选择、施工组织、专项施工方案等； （3）施工测量：测量放线，应经有一定资质的单位复核； （4）周边环境调查：地下管线、周边建构筑物等。
必须超灌50cm 每5根不得少于一组砼块
桩身完整性检测不少于 桩总数的30%
旋 挖 钻 机 施 工 工 艺 流 程
支护桩施工注意事项
重点：在保证支护结构主体施工质量的基础上，采取一切 可能措施减少其桩位和垂直度偏差。
措施： 1、选择合适的施工机械。 2、测量放线要准确，并做好保护措施。 3、施工机械垂直度校准是关键。
降水措施
降水措施常用井点降水。井点类型有单(多)层轻 型井点、管井井点。
为了使基坑开挖过程中基坑周围地下水位下降较 小，以避免地下水位下降对周围建筑物和地下管 线的影响，有时需设置回灌井点。
管井降水施工工序
钻孔 清孔 下滤管及井管
井壁回填粗砂及封井口
洗井 试抽
正式抽水
水位等施工监测 降水管井构造及施工顺序
孔径±5mm 孔深+300 垂直度＜0.3%
材质检验 主筋间距±10mm 箍筋间距±20 mm 钢筋笼直径±10 mm 钢筋笼长度±30 mm 保护层厚度±10 mm
笼顶标高偏差±50 笼体安放方向应正确
制 泥 浆
钢 筋 制 作源自文库
钻孔灌注桩施工工艺流程
桩位放线
下导管
人工探孔
测沉渣
钻机就位 桩孔钻进
安放隔水球 商砼
（2）受气候、气象条件变化影响大：在寒冷地区或大风、大雾、 雨、雪、冰冻天气，明挖法施工比较困难，容易出现险情。
（3）对环境影响校大：明挖法施工带来的噪声、粉尘、污水、振 动等对环境影响比较大。此外，由于降水作业，可能引起地下 水位下降、地面沉降、建筑物倾斜及地下管线破坏。
（4） 易发生基坑整体失稳破坏：在不良地质和复杂环境中，一旦 设计或施工不当，会发生边坡滑移或基坑整体失稳，可能造成 重大人员伤亡和灾害。
2009-5-15
广州地铁3号线
中毒
3人中毒死亡，2人送医院。
2010-7-14 2013-12-30
2009-9-23 2013-5-23
北京地铁M15号线顺 义站
武汉地铁四号线二期 汉阳王家湾站
天津地铁3号线解放北 路站
西安地铁三号线工地
物体打击 （钢支撑脱落）
2人被砸死亡、8人受伤。
基坑坍塌 未发生人员伤亡
设备系统自动化集成；控制标准严格。
2、管理风险
参建单位数量多、专业多、项目多、环节多、接口多，作 业时空交叉，组织协调量大；
工程与周边社区居民、与工程周边环境的权属与管理单位 的利益攸关、关系密切，沟通协调难度大；
有经验的管理和技术力量不足：参建队伍水平参差不齐等
工期风险：工期压力大、施工周期长
成本与投资风险：BT项目、PPP项目等
地铁车站明挖施工技术
第一部分 地铁车站明挖施工技术 第二部分 地铁车站明挖施工事故案例 第三部分 经验与建议
六、主体结构施工
第一部分 地铁车站明挖施工技术
一、序言
二、地铁车站明挖施工概述 三、支护结构和地下水控制施工 四、土方开挖及支撑体系施工 五、结构防水施工 六、主体结构施工
一、序 言
1、前言
① 概念：
车站等的基坑从地面往下挖，一直挖到基坑底；从 基底的垫层逐渐的往上施作混凝土结构，直至顶板。
② 一般程序：
支护结构→降水 →基坑开挖并架设支撑→处理基坑
底→逐层向上施作防水及混凝土结构→回填
③明挖顺作法施工工艺流程
人工探孔
开挖上部土方
施工支护 结构
架设第一道 支撑
施工冠梁及挡 土墙
随撑随挖， 开挖至明挖 基底
浇注砼
清孔 成孔检测
检测
钢筋笼吊放
验收
导管直径200～250mm 导 管 底 距 孔 底 300 ～ 500mm 导管埋入砼深度2～3m
沉渣厚度≤150mm
宜用中粗砂 骨料粒径≯40mm 坍落度160～210mm 水泥用量≮320Kg/m3 碱含量≯3Kg/m3 氯离子含量≯0.15% 运载时间≯90分
明挖法施工的基本要求
基坑的稳定安全 — 支护结构体系与合理土方开挖
周边环境的安全 — 道路；建（构）筑物；地下管线等
主体结构的质量 — 混凝土质量（内在、外观）与防水
工期与成本控制
3、明挖法分类
明挖法可分为 ： （1）明挖顺 作 盖挖顺作 盖挖逆作
明挖地下车站横剖面图
（1）明挖顺作工法
明挖顺作工法是地铁车站工程最常用的施工方法。
下钢筋笼及接头
灌注水下混凝土
地下连续墙成槽机械
抓斗式
钻挖式（多头钻） 铣削式（铣削钻）
地下连续墙施工工序
地下连续墙 施工工艺流程
地下连续墙 质量控制要点
（2）钻孔灌注桩施工
支护桩的特点：
1、桩位精度要求高 2、桩的垂直度要求高 3、桩承受侧压力不同于普通的垂直受力，桩的保 护层不同将很大影响桩的受力状态，特别是桩径较小时 对桩的影响更大。 4、由于土方开挖的时效性，桩两侧钢筋处在不同 的时间受力状态一直在改变。
竖向隔渗：可采用钢筋混凝土地下连续墙、SMW 水泥土连续墙、 TRD工法、咬合桩、高压旋喷、 深层搅拌等；
水平隔渗：可采用高压旋喷、双液灌浆等。 防渗措施可与支护结构（或地下主体工程）统一
考虑，如采用地下连续墙、SMW工法、 TRD工法、 咬合桩、水泥土重力式挡墙等
（1） 竖向止水帷幕 A、深层搅拌法水泥止水帷幕 深层搅拌法水泥土止水帷幕视土层条件可采用一排、两排或 数排水泥搅拌桩相互搭接形成，相互搭接100～300mm。 适用于粘土、淤泥质土、粉土、粉砂等地基。
一般形式有二种：单独形成止水帷幕， 采用单排旋喷桩相互搭接形成，或采用 摆喷法形成；与排桩共同形成止水帷幕。
高压旋喷桩止水帷幕
(2)水平向止水帷幕 水平向止水帷幕
(3)降水施工
降水目的 降水设计与施工是地下工程技术及安全的重要
环节，它的主要目标是通过降水，在基坑土方开 挖过程中，使地下水位保持在基坑底以下0.5～ 1.0m。若有承压水，应使深部承压水不致引起坑 底突涌破坏。在降、排水过程中应不影响邻近建 筑物及地下管线的正常使用。
图4降－水井施工管工艺井 流程图工艺流程图
四、土方开挖及支撑体系施工
基坑开挖条件节点验收内容
1 施工现场已完成设计、勘察交底； 2 基坑支护设计和施工方案通过评审（审查），专家
评审（审查）意见已予落实并回复； 3 基坑开挖的施组已经审批（施工企业技术负责人及
总监），并组织了各方讨论，向管理层和作业层进 行了交底，监理细则已编制审批和交底； 4 支护结构及冠梁已完成，满足设计强度要求； 5 地基处理已完成，经检测符合设计要求； 6 立柱桩已完成； 7 降水已满足设计施工工况； 8 施工现场坑外排水措施已落实；
2、支护结构施工
基坑开挖过程中，用于支护周边土体，抵抗外部荷载， 消除地下水流影响，并使基坑及周边环境保持相对稳定的结 构统称为支护结构，主要分为支护体系和支撑体系。
支护体系主要有地下连续墙、混凝土灌注桩、型钢水泥土 搅拌桩（SMW工法桩）、TRD工法、咬合桩、土钉墙、钢板 桩、挡土墙、搅拌桩、旋喷桩等。
2、城市轨道交通工程特点
(一) 社会各界关注度高
民生工程 投资大 建设规模大 工期长 大运能系统，对后期运营安全影响大等
（二）工程风险高
地铁工程是集房建、市政、桥梁、铁路等为一体的综合项目。
1、技术风险
工程环境复杂——地质环境复杂、周边环境复杂、自然环 境复杂、社会环境复杂； 工程技术复杂——土建工程“深、大、险”，安全风险高 （由于变形超限、涌水、涌砂、坍塌等致使结构破坏； 因沉降超限等引起的周边建（构）筑物损坏。）
第一道支撑 第二道支撑 第三道支撑
第四道支撑
施工地下二 层中板
施工地下三 层中板
侧墙达到设 计强度后， 进行倒撑
拆除第三道支 撑，施工地下 二层侧墙
拆除第四道支 撑，施工地下 三层侧墙
施工结构底板 及部分侧墙
施工结构顶板
拆除剩余支撑， 施做防水层后， 回填顶板土方
拆除第二道支 撑，施工地下 一层侧墙
2007-3-28
北京地铁10号线苏州 街车站东南出入口
基坑坍塌
6名施工工人被埋身亡，并在地面形成 面积约20m2、深约7m的塌坑。
2008-4-1 2008-11-15
深圳地铁3号线荷坳段 杭州地铁1号线湘湖站
桥墩浇筑混凝土 施工模板坍塌
3人被埋死亡、2人受伤。
基坑坍塌
21人 死 亡 、 24人 受 伤 （ 其 中 4人 重 伤），直接经济损失约4961万元。
（三）事故社会影响大
易发生安全事故，特别是易发生影响周边环境的工程事 故，经济损失和社会负面影响严重；
社会、媒体高度关注，地铁工程安全性成为公众舆论的 关注焦点。
事故时间
事故地点
事故类型
伤亡及直接经济损失
2003-7-1
上海地铁4号线浦东南 路至南浦大桥区间隧
道
涌水坍塌
地面塌陷及建（构）物倾斜、倒塌， 直接经济损失1.5亿元。
（4）在拆迁量小的情况下，工程造价较低：明挖法和矿山法、盾 构法相比，人员投人相对较少，设备相对简单，施工效率相对 较高，在拆迁量小的情况下，造价较低。
2、明挖法的优缺点
缺点
（1）拆迁工作量大，扰民大，影响交通：在城市采用明挖法施工， 一般情况下，需要拆迁建筑物、改移管线和树木，必要时进行 交通管制。
优点
（1）便于设计：明挖法边坡支护结构、支撑和锚固体系受力比较 明确，便于选择合理的设计方案和参数。
（2）便于快速施工：一般情况下，明挖法的施工场地比较开阔， 工作面较多，可以组织大量人员、设备、材料、机具等进行快 速施工。
（3）便于控制施工安全、质量和进度：明挖法的施工工序和作业 面大部分可以直接观察和检查，施工项目便于检测，安全隐患 便于发现，安全措施便于制订和落实，应急抢险救援场地条件 比较好，因此施工的安全、质量和进度容易控制。
深层搅拌法水泥土桩止水帷幕
B、高压旋喷桩止水帷幕
旋喷桩止水帷幕是由高压喷射注浆法施 工形成，它是利用钻机把带有喷嘴的注 浆管钻进至土层的预定位置后，以高压 设备使浆液或水成为20～40MPa的高压 射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体， 同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将 浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后， 在土中形成一个固结体。基本工艺类型 有：单管法、二重管法 、三重管法和 多重管法四种。
城市轨道交通按运能范围、车辆类型及主要技术特 征可分为有轨电车、地下铁道（地铁）、轻轨道交 通、市郊铁路、单轨道交通、新交通系统、磁悬浮 交通七类。
若按线路架设方式，可分为地下、高架和地面； 地铁车站通常由车站主体（站台、站厅、设备用房、
生活用房），出人口及通道，通风道及地面通风亭 等三大部分组成。
支撑体系主要有水平支撑、锚索等。
基坑支护结构
钢板桩 SMW墙
灌注桩 地下连续墙
（1） 地下连续墙
导墙 成槽 清孔
地下连续墙施工关键点：导墙(车站主体)测量定 位；护壁泥浆的配置质量；钢筋笼制作纵、横向桁 架筋和吊点的设置、关键点焊接质量和数量；抓斗 成槽质量控制与验收；清孔质量控制与验收；相邻 槽段地墙接头刷壁；钢筋笼起吊与安装；水下混凝 土灌注。
9 已调查基坑周围需保护的建（构）筑物、管线等现有状况， 以及能承受变形的能力，并且制订好切实可行的保护措施；
区间盾构隧道涌 水坍塌
伤亡不详
暗挖隧道塌方事 故
造成5名施工人员被埋压遇难。
二、地铁车站明挖施工概述
１、明挖施工概述
地铁车站施工常用的三种方法：明挖法、盖挖法、 暗挖法，其中以明挖法施工最为普遍。
明挖法是在一定支护体系的保护下开挖基坑，然后 在基坑内施作地下工程主体结构的施工方法。
2、明挖法的优缺点
4、混凝土灌注过程应严密组织。
5、对于成孔过程中的塌孔以及砼浇筑过程中断桩等现象 应提前做好应急措施，以免造成事故。
桩间网喷混凝土施工 为确保土坡稳定，每开挖一层土方后对坡表面采用挂网喷锚护坡
（挂网）
明挖车站基坑冠梁施工工艺
3、地下水控制施工
地下水控制包括：止水、降水体系和排水措施。 隔渗止水方法
纵向偏差±50mm 横向偏差+30mm 桩 顶 标 高 偏 差 +30/50mm
膨润土7～10% 粘度18～28秒 含砂率＜4% PH值7～9
钻压5～25KPa 转速20～50转/分 泵排量140～180m3/h
泥浆比重1.15～1.25 含砂率≤4%～8% 沉渣厚度≤150 （ 锥 形 测 锤 重 ≮ 1Kg ）