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1、地铁工程主要施工方法2018/8/9主要内容一、概述二、明挖法三、盖挖法四、浅埋暗挖法五、盾构法六、辅助工法七、施工监测八、结束语一、概述1. 轨道交通（含地铁、轻轨等）是解决城市交 通的重要工具。2. 轨道交通具有快捷、大运营、污染小等优点 ，但造价高、占用空间大、养护和维护费用高 ，综合比较前者大于后者。3. 近年来，我国轨道交通进入大发展时期，北 京、上海、广州等城市每年以40公里的速度快 速建设。地铁与轻轨的区别有人以为，在地面以下行驶的叫地铁，在地面高架上行驶 的就是轻轨；还有人以为，轻轨铁路的钢轨重量比地铁轻，这 两种认识都是错误的。那么地铁和轻轨的区别到底在哪里呢? 其实，无论是
2、轻轨还是地铁，都可以建在地下、地面 或高架桥上，二者的主要区别是单向最大高峰每小时客流量的 区别。地铁的铁路能适应的单向最大高峰客流量每小时为 3 万- 6 万人次，轻轨铁路能适应单向最大高峰客流量为每小时 1-3 万人次。轻轨与地铁的钢轨无轻重之分。大载客量的地铁车厢 ，一般的额定载客量为每辆 310 人，超员为 410 人，编组采用 每列 6 辆；中等载客量的轻轨铁路车厢，一般的额定载客量为 202 人，超员 224 人，编组采用每列 2-4 辆，轻轨铁路可以根 据地形的变化而灵活变更运行轨道，有的建在地面，有的驶入 地下，有的建成高架，具有投资省、见效快、适用范围广等优 点。 4. 地铁
3、建设具有一定的风险：地下修建、工程地质与水文地质条件复杂多变，未知因素多。地上、地下环境复杂，地面交通、临近建（构）筑物、地下管线等都构成施工风险。技术、理论还不完善，还需要靠工程经验和现场监测，及时反馈，灵活调整施工参数，采取信息化施工。5. 地铁是一项综合技术：一条地铁线路由车站、区间隧道及车辆场等组成。地铁工程包括土建、轨道、通风、排水、机电、环控等各种保障系统。地铁工程土建施工方法主要有：明挖法、盖挖法、暗挖法及盾构法，此外还有高架型式、地面建筑等。因此，地铁工程是集房建、深基坑、隧道、高架桥、市政道路、管线等的综合工程。二、明挖法1. 选择原则：具有交通导改条件，对现况交通影响较小。
4、地上、地下建（构）筑物拆迁量少。总之，明挖法较经济、施工速度快、质量好、风险小，具有明挖条件的地铁工程宜尽量采用。2. 围护结构：北京地区地铁基坑围护结构型式主要有：1围护桩+内支撑支护体系围护桩可采用：人工挖孔桩、钻孔灌注桩等；内支撑可采用：钢管或型钢格构件桩间处理：挂网喷射砼、搅拌桩、旋喷l钻孔灌注桩施工流程开钻前验收安装钢筋笼清 孔放线定桩位埋设护筒制作护筒桩位校核 钻机就位钻机成孔二次清孔下入灌注导管水下砼浇注配备钻探设备终孔验收测孔底沉渣制作优质泥浆制作钢筋笼监理工程师签认配备灌注导管设 置 泥 浆 循 环 系 统混凝土输送商 品 砼设置隔水塞施工准备l凿桩头施做冠梁及水平钢腰梁l架
5、设钢支撑及施加预应力l分层开挖土方，桩间喷射混凝土l基坑宽度大于25m，一般钢支撑中间增加临时支柱2围护桩+外拉锚支护体系 对于开挖宽度较大的基坑，设临时支柱会降低 土方开挖速度，且对结构和防水施工不利，此时可采 取预应力锚索。3土钉墙或土钉墙与围护桩组成联合支护体系土钉墙设计坡度一般1：0.3 ；土钉层距一般1.5m、间距 1.52.0m；坡面铺设 6150150mm钢筋网， 然后喷射810cm砼洛阳铲成孔l土钉墙施工（按土钉层距分层开挖土方）机械成孔4其他支护型式 上述支护型式在有地下水时，应采取降水措施 。为保护水资源，可采取围护止水措施，包括地 下连续墙、灌注桩桩间旋喷桩、咬合桩等。地
6、下连续墙施工l地下连续墙施工工艺流程3. 主体结构与防水施工：基坑土方落底后，自下而上施做主体结构与防水。明挖法车站示意图（双层三跨车站）明挖法车站施工步骤示意图（双层三跨车站）4. 明挖施工安全控制要点：u控制超载，做好排水；u腰梁连续，背后填实；u施工监测，三级管理；u随挖随撑，严禁超挖 ；u遇水及排，防止塌方 ；u旁站监理，确保质量 。三、盖挖法1. 选择原则：交通繁忙，且可短期封闭。建（构）筑物变形控制要求严格。2. 盖挖法分类：盖挖逆作法盖挖半逆作法盖挖顺作法铺盖法3. 盖挖顺作法施工流程：盖挖顺作法车站施工步骤示意图（双层三跨车站）4. 盖挖逆作法施工流程：盖挖逆作法车站施工步骤示
7、意图（双层三跨车站）5.盖挖法施工关键技术：支护结构沉降控制；中柱（桩）定位与施工；顶板及中板保护下的土方开挖；边墙二衬施工；防水施工。6.盖挖法施工安全控制要点：基本要求同明挖法 ；分层开挖中支护体系的稳定；站台层开挖：增加临时支撑，分条分幅开挖。四、浅埋暗挖法1. 基本原理：浅埋暗挖法是基于岩石隧道新奥法（NATM）的基本原 理，针对城市地下工程的特点，于80年代在北京地铁第 四纪软土中开创出的新方法 。隧道开挖前，采取辅助 土体加固技术，提高地层自稳能力；隧道开挖时，利用 围岩短暂自稳能力适时封闭支护，使围岩与支护体共同 作用，承担土层与施工期内的全部荷载；最后，在初期 支护保护下施做防
8、水和二衬砼，形成复合衬砌 结构， 承担使用荷载的这样一种综合施工技术。浅埋暗挖法理论源于新奥法，但强调预支护，及 时支护，控制地面沉降，保证施工和地面地下建筑物的 安全。2. 基本原则：十八字方针无水开挖（降水或止水）l1）管超前：指采用超前导管注浆防护，实际上就是采用超 前预加固支护的各种手段，提高工作面的稳定性，防止围岩 松弛和坍塌；l2）严注浆：在超前预支护后，立即进行压注水泥砂浆或其 它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定 强度的结构体，以增强围岩的自稳能力；l3）短开挖：即限制1次进尺的长度，减少对围岩的松弛；l4）强支护：在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须十分 牢固
9、，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形；l5）快封闭：在台阶法施工中，如上台阶过长时，变形增加 较快，为及时控制围岩松弛，必须采用临时仰拱封闭，开挖 1环，封闭1环，提高初期支护的承载能力；l6）勤量测：对隧道施工过程进行经常性的量测，掌握施工 动态，及时反馈，是浅埋暗挖法施工成败的关键。3. 开挖方法：根据不同断面和地质条件选择相应的施工方法 1正台阶法第一步：拱部超前注浆小导管施工第一步：拱部超前注浆小导管施工第二步：上断面环形开挖留核第二步：上断面环形开挖留核心土心土第三步：下断面开挖第三步：下断面开挖第四步：铺设防水板，由下至上第四步：铺设防水板，由下至上模筑二衬模筑二衬2中隔壁法（C
10、D法）第一步：左上断面开挖第一步：左上断面开挖第二步：左下断面开挖第二步：左下断面开挖第三步：右上断面开挖第三步：右上断面开挖第四步：右下断面开挖第四步：右下断面开挖第五步：隧道仰拱防水层第五步：隧道仰拱防水层铺设及模筑二衬铺设及模筑二衬第六步：满铺防水层，隧第六步：满铺防水层，隧 道拱墙二次衬砌道拱墙二次衬砌3交叉中隔壁法（CRD法）4双侧壁导坑法（眼镜法）第一步第二步第三步第四步第五步第六步5侧洞法第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步6中洞法6洞柱法（1）6洞柱法（2）五、盾构法1.盾构法盾构法是一种完全使用机械修建隧道的施工方法。盾构是一种既能承受围岩压力，又能在地层中自动
11、前进的，以圆筒形为主的隧道工程机械，它一边掘 进一边出土，同时安装衬砌（结构）的施工机械设 备。现代化盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体 ，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、 测量导向纠偏等功能。盾构外形图之一（胸板式刀盘）盾构外形图之二（辐条式刀盘）l 盾构机的组成盾构机由三部分组成切口环：切削土层；支承环：主要设备舱、千斤顶、出土器；盾尾：衬砌安装及注浆。l 盾构机的构造l 盾构机的种类盾构机全敞开式 手掘式半机械式机械式半开敞式挤压挤压 式密封式泥水式土压压 式土压压式 泥土加压压式手掘式盾构机手掘式盾构机的正面是开敞的，通常设置防止开挖顶面 坍塌的活动前檐及上承千斤顶、工作
12、面千斤顶及挡土千斤 顶。开挖采用铁锹、镐、碎石机等开挖工具人工进行。这种盾构机适应的土质是自稳性强的洪基层压实的砂 、砂砾、固结粉砂和粘土。对于开挖面不能自稳的冲击层 软弱砂层、粉砂和粘土，施工时必须采用稳定开挖面的辅 助施工法。半机械式盾构机半机械式盾构进行开挖及装运石渣都采用专用机械，配备 液压铲土机、臂式刀盘等挖掘机械和皮带运输机等出渣机械 ，或配备具有开挖与出渣双重功能的机械以图省力。为防止开挖面顶部坍塌，盾构机安装了活动前檐、半月形千斤顶。这种盾构机适用于以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂和粘土 为主的土质。也可用于软土层，但必须同时采用压气施工法或降低地下水位、改良地基等辅助措施。半机械
13、式 盾构机机械式盾构机机械式盾构机前面装备有旋转式刀盘，增大了盾构机的挖掘能力。 开挖的土砂通过旋转铲斗和斜槽 装 入皮带运送机。由于围岩开挖和排 土可以连续进行，缩短了工期，减 少了作业人员。这种盾构适用的土质与半机械式、 半机械式盾构机适用的一样。 挤压式盾构机挤压式盾构机是在开挖面的稍后方设置隔墙，在隔墙上设置孔口面积可调的排土口。盾构机正面贯入围岩向前推进，使贯入部位土砂流动，由孔口部位绞出，进行排土。开挖面的稳定是靠调节孔口大小和排土阻力，使千斤顶推力和开挖面土压达到平衡来实现。这种盾构机适用于自稳性差、流动性很大的软粘土和粉砂质围岩，而不适用于含砂率高的围岩和硬质地层。挤压式盾构机
14、l 盾构机的选择根据地质条件选择不同类型的盾构机械。当前地铁使用盾构机主要为加泥式或土压平衡式 ，也有采用泥水式盾构的；盾构机在有水地层中不需降水也能进行推进。2. 盾构法施工概貌 施工步骤：建始发井在井内安装盾构机推进、同时出土及安装管片同步注浆（防止地层沉降及固定管片）进入接收井及拆除盾构机 施工框图掘削壁后注浆拼装管片排土掘削土搬出掘削土処理場外搬出管片搬入管片保管贴防水材坑内搬入管片搬送盾构法施工概貌图3.盾构的始发和接收 第一、盾构施工，必须设置盾构始发井和接收井。 第二、地铁区间长度超过600m规范规定必须设置联络通道，用以安全疏散人员。 第三、始发井、接收井及联络通道施工采用基坑
15、支护和矿山法施工技术。盾构施工人员必须重视和熟悉。l盾构的始发井和接收 井处于始发状 态的盾构机盾构竖 井盾构始发台l盾构始发盾构反力台入口的 垫衬l l盾构始发井与接收井端头地层加固盾构始发井与接收井端头地层加固加固的目的：防止地表沉陷，控制掌子面稳定，防止地下水 涌入。加固范围及要求：控制K=10-8mm/s，R=0.50.8Mpa。根 据洞口围岩的水、土侧压力及盾构推进方向，隧道进出洞端 头地层加固范围为：始发井长度6-8m，接收井长度4-6m， 宽12m，具体范围为：沿隧道轴线方向自混凝土灌注桩外皮 开始往外，隧道两侧各3m，隧道上部3.5m，隧道底部以下 1.95m，如下图。加固方法
16、：在盾构机始发及到达洞口时对封门的拆除会使工 作面处于开放状态，如处理不当，会引起周围围岩的坍塌， 甚至会造成土体涌入盾构工作井中，造成极大的损失和危害 。另外，为了保持盾构机刚进入土体中时，机头盾尾具有相 同的刚度，保持良好的初始掘进姿态，均须进行隧道端头洞 口的加固工作。平 面 图 剖 面 图 地层加固范围4.管片及防水管片宽1.2m、1.5m， 每环6块l管片的储存及搬运管片搬运台车管片的拼装图K管片为避免应 力集中应 错缝拼装用螺栓将管 片连接管片的自动拼装管片的密封材料充填材料防水5. 盾构掘进 管片拼装； 控制盾构姿态；推进力保持土压；控制出土量；同步注浆。 6. 注浆 同步注浆；二次注浆。 控制地层沉降，保护建（构）筑物。7. 联络通道施工管片拆除时（钢管片）做好临时支
