城市地铁车站施工(暗挖、盖挖、明挖)

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城市地铁施工概论


轨道交通作为城市重大的公益性基础设施工程,近年来正飞速发展。修建地 铁常用的浅埋暗挖技术、明挖、盖挖及盾构,均根据不同的地理环境和水文、地质 条件被普遍采用,并不断取得技术进步。本文只是对这些工法作一次系统梳理,同 时针对施工现场经常出现的一些关键技术提出对策。
第一章
一、概述

快速覆盖,缩短中断交通的时间; 自上而下由顶板、中隔板及水平支撑,刚度大,在一个相对安全环境里作 业; 占地少,回填量小;可分层施工,也可分左右两幅施工,交通道改灵活; 不受季节影响,无冬施要求,低噪音,少扰民; 设备简单,不需大型设备,操作空间大,操作环境相对好。

三、盖挖逆作法的施工步骤: 简言之,其施工步骤为:一柱、二盖、三板、四墙、五底。
二、浅埋暗挖与“新奥法”(NATM) “新奥法”的核心是以维护和利用围岩的自承能力为基点,使围岩成为支护体系 的组成部分,支护在与围岩共同变形中承受的是形变应力,因此要求初期支护有一 定柔度以利用和充分发挥围岩的自承能力。而作用于浅埋隧道上的地层压力是覆盖 层的全部或部分土柱重,其地层压力和支护的刚柔度关联不大,从减少地表沉陷的 城市要求角度出发,还要求初期支护有一定刚度。设计时并没有充分考虑利用围岩 的自承能力。这正是浅埋暗挖技术与“新奥法”的不同点。 但是,浅埋暗挖技术仍然遵循了“新奥法”施工的大部分原则,如以锚喷作为 初期支护手段;尽量减少围岩扰动,要求周边圆顺避免棱角突变处应力集中;初支 与围岩密贴;量测信息反馈指导设计施工等。
钻孔注泥浆
供水 循环池 沉淀池
泥浆循环
废浆排弃
拼装导管检查导 管 坍落度测试土 商品砼运输 商品砼生产
250
4400
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3920
3920
300
14950 第四步 左侧壁下导坑开挖超过15m,开始右侧壁上导坑台阶法开挖,留核心土,初期支护
14950 第五步 右侧壁上导坑开挖超过15m,开始右侧壁下导坑台阶法开挖,初期支护
350 701200
临时支护
14950 第九步 中上导坑台阶法开挖,留核心土,初期支护
350
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3501000 12250
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350
14950 第十步 中洞顶板防水层,立中洞顶板支架、模板、中洞顶板二次衬砌
第二章 地铁车站盖挖法逆作施工
一、概述 先施作车站周边围护桩和结构主体桩柱,然后将结构盖板置于桩(围护桩)、 柱(钢管柱或混凝土柱)之上,自上而下完成土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌 的施工方法,谓之盖挖逆作法。
二、盖挖逆作法的施工特点 盖挖逆作法是在明挖内支撑基坑基础上发展起来的。施工过程中不 需设置临时支撑, 而是借助结构顶板、中隔板自身的水平刚度和抗压强 度,实现对基坑围护桩(墙)的支护作用。其工法特点是:
Ⅳ Ⅻ
9 1

Ⅺ Ⅱ 9
Ⅹ Ⅷ Ⅷ

图14 柱洞法施工顺序图
1、台阶法开挖柱洞(包括初期支护和施工支护);Ⅱ、底纵梁、中柱、顶纵梁;3、中洞上台阶开挖;Ⅳ、 中洞拱部;5、用台阶法开挖中洞楼板以上部分;Ⅵ、中洞楼板;7、中洞其它部分开挖;Ⅷ、中洞底板; 9、台阶开挖左右洞;Ⅹ、左右洞底板;Ⅺ、左右洞部分边墙和楼板;Ⅻ、左右洞其余边墙和拱部。
三、浅埋暗挖技术的特点
浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑,还必须辅之与其他配套技术,如地层加 固、降水等。从工程条件出发,还必须熟悉在不同条件下的马头门开挖,断面变化地 高(诸如扩大爬高转弯等)开挖,由明挖进入暗挖的破桩,分部开挖完成 自下而上 的二次衬砌前的“托梁换柱”以实现“力的转换”以确保安全等诸多关键技术。 浅埋暗挖的另一个特点是十分讲究施工方法的选择,尤其是地铁车站多跨结构和 大跨结构。一个合理的机构型式和正确的施工方法能起到事半功倍的作用。
3.中洞法
Ⅳ Ⅷ Ⅷ
5 Ⅶ
1
5 Ⅶ Ⅲ
Ⅳ Ⅱ 图13 中洞法施工顺序图

1、用CRD法开挖中洞(包括初期支护和施工支护);Ⅱ、中洞底板底纵梁;Ⅲ、钢管柱、楼 板;Ⅳ、柱顶纵梁和中洞拱部;5、用台阶法开挖左、右洞;Ⅵ、左右洞底板;Ⅶ、左右洞部分边 墙和楼板;Ⅷ、左右洞其余边墙和拱部。
4.柱洞法
Ⅳ Ⅻ 3 9 1 5 Ⅵ Ⅱ 9 7
城市地下工程浅埋暗挖技术
在城市软弱围岩地层中,在浅埋条件下修建地下工程,以改造地质条件为 前提,以控制地表沉降为重点,以格栅(或其他钢结构)和锚喷作为初期支护手 段,遵循“新奥法”大部分原理,按照“十八字”原则(即管超前、严注浆、短 开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工,谓之城市地下工程浅 埋暗挖技术。

(5)、双侧壁导坑法
图2 开挖顺序示意图法
3.台阶法施工 台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法,而且是实现其它施工方法的重要手段。当开 挖断面较高时可进行多台阶施工,每层台阶的高度常用3.5~4.5m,或以人站立方便操作选
择台阶高度。台阶长度的选择参见图3示:
图3 台阶长度
进行台阶开挖时的辅助施工方法 ① 环状开挖留核心土并设锁脚锚管
七问:天天都量测,然而你重视分析量测成果吗?即时采取对策吗? 八问:二次衬砌的保护层有何作用?迎水面的保护层也重要吗? 九问:正台阶分层开挖,台阶有坡度吗? 十问:初支背后和二衬背后都注浆吗?何时注浆?注什么浆液? 十一问:二衬导墙是怎么回事?为什么要与仰拱同时浇注?
十二问:你在乎竖井周边堆土的荷载和动载影响吗?
14950 第十一步 拆除支架体系、模板,中洞下导坑开挖
70 1200 350
14950 第十二步 中洞底板防水层保护层,底板防水层,中洞底板二次衬砌,拆除支架模板形成闭合框架
六、城市地铁车站暗挖施工
1.侧洞法
Ⅶ Ⅴ 6 1 8 Ⅸ 1 Ⅴ
Ⅳ Ⅱ 10 Ⅱ

Ⅲ Ⅺ 图11 侧洞法施工顺序图

1、CRD法开挖左、右洞包括初支和施工支护;Ⅱ、柱底纵梁和钢管柱;Ⅲ、左右洞底板; Ⅳ、分边墙和左、右洞楼板;Ⅴ、左、右洞其余边墙和拱部; 6、中洞上台阶环形开挖;Ⅶ、中洞拱部; 8、中洞楼板以上土方开挖;Ⅸ、中洞楼板;10、中洞其余部份开挖;Ⅺ、中洞底板。
四、盖挖逆作法的关键技术
五、盖挖逆作实施过程容易被忽略的几个问题
第三章 地铁明Байду номын сангаас施工
一、概述
城市地铁车站、区间及相关配套的风道、出入口、行车线等工程,只要条件 许可,应优先考虑采用明挖施工。因为不论从施工的难易程度、工程造价、工期、风险 等考虑,明挖法都有明显优势。 明挖法是在以桩锚体系、桩撑体系及土钉墙作为围护结构,进行土方开挖和
四、常用的单跨隧道浅埋暗挖方法
1.开挖方法选择 根据开挖断面大小,在一般条件下有如图1所示的开挖方法。
开挖宽12m
台阶开挖法 CD法
单跨隧道(洞)
开挖宽1216m
CRD法
PBA法
开挖宽1622m
双侧壁导坑法
2.施工顺序 各种施工方法的施工顺序如图2所示
(1)、台阶法
(2)、

(3)、

(4)、
14950 第三步 左侧壁上导坑开挖进尺超过15m,开始左侧壁下导坑台阶法开挖,留核心土,初期支护
350
350
350
3600
3600
3600
350
4400
200
250
脚 3根锁
锚杆
长3m 250
1000
200 8420 200 8420 2020
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4400 临时支护
350
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5.分离岛式车站施工方法
七、浅埋暗挖二十问
一问:“十八字方针”是什么? 二问:超前小导管注浆的作用是什么?
三问:关于地下水的问题,在地下工程施工中,“成也是水,败也是水”的含义是什么?
四问:初支格栅节点螺栓,都能拧紧吗?拧不紧怎么办? 五问:上半断面台阶有多长?何时封闭成环? 六问:工程周边管网调查清楚了吗?有何对策?
2. PBA法
Ⅵ 1 4 Ⅱ Ⅷ 9 1 Ⅺ Ⅱ 1
Ⅴ 1 Ⅷ Ⅱ
Ⅵ 1 3 7 9 4 Ⅷ 9 Ⅺ 1 Ⅱ
1

1
1

1

1

1
图12
法施工顺序图
1、上下导坑错开距离开挖(包括初支);Ⅱ、孔桩开挖、底纵桩、中柱边桩、顶纵梁;3、 中洞上台阶开挖(包括初支);4、左右洞上台阶开挖(包括初支);Ⅴ、中洞拱部衬砌;Ⅵ、 侧洞拱部衬砌;7、楼板以上土体开挖;Ⅷ、楼板浇砼;9、剩余部分土体开挖;Ⅹ、底板及 底部边墙衬砌;Ⅺ、站台板浇筑。
第三步:开挖基坑,施作浅基坑保护墙,开挖 至顶板底面标高处
第四步:施作结构顶板,顶梁,敷设顶板防水 层
第五步:回填顶板覆土,恢复地面交通,开挖 基坑至中楼板底面标高处
第六步:施作中楼板、纵梁及内衬墙,继续开 挖基坑至基坑底设计标高处
第七步:施作底板垫层,防水层,底板及纵梁, 施作内衬墙,完成主体结构
十三问:开马头门有什么原则?

1
Ⅰ Ⅰ
2

Ⅱ--Ⅱ
1
2 3 4
Ⅰ--Ⅰ
竖井马头门施工顺序图
1、马头门加固环 2、超前管棚 3、上半断面开挖 4、下半断面开挖
十四问:大断面采用CRD或双侧壁导坑施工,完成初次支护后,是采用分部二衬还 是使用台车进行全断面衬砌? 十五问:掌子面都需要封闭吗? 十六问:为什么坍方、冒顶、流沙、涌水多出现在风道或出入口、人防段换乘通道地段? 十七问:任何地质条件都必须采用小导管超前予注浆吗? 十八问:双连拱区间隧道如何施工? 十九问:如何实现暗挖隧道的机械化施工? 二十问:请谈谈暗挖隧道的通风方式
350 350
1900
1000
2400
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14950 第六步 左侧壁底板防水层保护层、底板防水层,二次衬砌
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1100350
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1100350
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200 1700
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350
8420
4.CD法和CRD法(中隔墙法和交叉中隔墙法)
CD、CRD法施工效果对比
施工方法 CD CRD 地表总沉陷(mm) 地表沉降最大化倾斜率 77~84 26~30 6‰ 2.3‰ 侧向水平位移(mm) 20 9
CRD工法施工实例
5.PBA法
6.双侧壁导坑法
双侧壁导坑法工程实例
五、单跨隧道分部开挖完成及进行二次衬砌应遵循的原则
350
1900
60 200 1700
350
4400 临时支护
3根锁 脚锚 杆长 250
3m
8420
350
4400
3600 200
350
250
8420
8420
2020
14950 第一步 密排小导管施工,注浆加固前方土体
14950 第二步 左侧壁上导坑台阶法开挖,留核心土,初期支护
350
1900
临时支护
1-1
锁脚锚管
1-1 1-2
1-2
2
2
图4 上台阶环状开挖
②下台阶除可一次开挖外,根据地质条件又可分别选用图5所示的开挖方法:
(一)左、右错进
(二)先挖核心土 图5 下台阶开挖方法
(三)留核心土
③初次支护背后注浆 ④特殊不良地质条件在上台阶的底部设临时仰拱,或者在上台阶的拱顶下设 临时立柱,有利于减少围岩的收敛和拱顶的下沉。
主体结构施作。其主体结构多为两层或多层框架式结构型式。
.明挖车站框架式结构图
二、前期准备工作
三、围护结构
(一)钻孔灌注桩
1、钻孔灌注桩施工流程
平整场地 加工护筒 施工准备 测量定位 沉埋护筒
钻机就位
测量钻孔深度、斜度、 直径 钢筋笼制作 吊装钢筋笼 设隔水装置 设溜槽和漏斗斗 钻进 清孔 测量沉碴厚度 钢筋笼就位 二次清孔 灌水下混土 混凝土养生 起拔护筒 凿除桩头、施工冠梁 图2.钻孔桩施工流程图
4400
250
5350
250
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350
8420
临时支护
8420 350
300
350 701200
14950 第七步 左侧壁拆除横向临时支护,立侧墙与顶板模板,支架体系,侧墙与顶板防水层,侧墙与顶板二次衬砌
350 701200
1000
2400
14950 第八步 右侧壁底板防水层保护层,底板,侧墙与顶板防水层,二次衬砌同左侧壁
中间立柱 (钢管柱)
钻孔灌注桩
中间立柱 (钢管柱)
钻孔灌注桩
柱下桩基 钻孔灌注桩
柱下桩基 钻孔灌注桩
第一步:占用半幅路面,施做基坑维护结构,中 间立柱下桩基及中间立柱
第二步:占用半幅路面,施做另一侧基坑维护结 构,中间立柱下桩基及中间立柱
第三步:开挖基坑,施作浅基坑保护墙,开挖 至顶板底面标高处
第四步:施作结构顶板,顶梁,敷设顶板防水 层
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