地铁土建施工关键技术.ppt

地铁土建施工关键技术,地铁土建施工关键技术,一、施工准备与设计,二、围护结构施工,三、坑内加固与桩基础施工,四、降水施工技术,五、施工监控量测,六、基坑开挖,七、砼与钢支撑,八、结构施工与防水,九、附属结构施工,十、联络通道施工,目 录,点击添加标题,二、围护结构施工, 1、地下连续墙 2、钻孔咬合桩 3、SMW工法桩 4、钻孔排桩+止水帷幕 5、放坡和挡土墙 6、桩锚围护结构,围护结构施工分类,1、地下连续墙施工,连续墙施工流程, 导墙的作用有防止地表土体坍塌、为槽段施工导向和用作机械设备的支撑平台。 导墙一定要坐在密实的原状土上,垂直度一定要保证。,导墙施工, 1、为了保证槽壁的稳定，要连续不断地向沟槽中供给新鲜泥浆， 2、泥浆的配置、循环和处理是地下连续墙施工的重要环节， 3、清槽应在清槽换浆前进行，先采用撩抓法清底，而后采用导管吸泥浆， 4、循环清底，确保清槽质量。,泥浆配制、循环和处理,连续墙成槽示意图,地下连续墙成槽施工, 采用100T吊车整体吊装入槽，起吊扁担用I40工字钢。 吊点中心对准槽段中心，然后钢筋笼垂直缓慢入槽。,钢筋笼的制作和吊放,钢筋笼的制作和吊放,钢筋笼的制作和吊放,水下混凝土灌注, 开挖后，应保持混凝土连续灌注，槽中混凝土不断均匀上升； 导管下端始终保持埋入混凝土中1.5米； 导管向上提升中，绝对禁止将导管拔出混凝土面； 为保证混凝土的流动性，塌落度保持在1822cm,混凝土灌注示意图,锁口管顶拔,在混凝土浇筑3.54小时开始拔高10cm，以后每隔2030分钟拔动一次，其幅度不大于30cm，并观察锁口管的下沉待混凝土浇筑结束后68小时，根据顶端混凝土的凝结状态，全部拔出。地墙接缝刷洗最为关键，避免夹泥和开叉产生管涌。,咬合桩-相邻混凝土排桩间部分咬合（圆周相嵌），并于后序次施工的桩内置入钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的整体连续挡土支护结构。由于其特点为桩间的相互咬合，故称为咬合桩。 全套管灌注桩机(又称磨桩机)是一种机械性能好、成孔深、孔径大、振动小、噪音低、无需泥浆护壁，适应各种不同类型土层、能够进行嵌岩作业，成桩质量稳定的现场灌注桩施工机械。它所采用的成桩施工方法（全套管施工法），是跟管取土钻进法，即用该机的液压摇动装置并辅以加压，使钢套管反复边作圆周摇动边压入，从而较大幅度地减少钢套管与土层间的摩阻力，同时锤式抓斗不间断取土，如此钻至设计深度；续后测定孔深，放入钢筋笼，按适宜的工艺要求灌注供即可成桩。,2、钻孔咬合桩施工,1,2,3,全套管灌注桩机(又称磨桩机)是一种机械性能好、成孔深、孔径大、振动小、噪音低、无需泥浆护壁，适应各种不同类型土层、能够进行嵌岩作业，成桩质量稳定的现场灌注桩施工机械。,成桩施工方法用该机的液压摇动装置并辅以加压，使钢套管反复边作圆周摇动边压入，较大幅度地减少钢套管与土层间的摩阻力，同时锤式抓斗不间断取土，如此钻至设计深度。,与采用泥浆的钻孔及干作业灌注桩的施工方法相比的优势：噪音影响较低、避免了孔壁坍塌、可克服地下障碍、成桩尺寸易于控制、可明确分清土层、无泥浆污染环境、需桩端嵌岩时，可采用十字冲锤进行冲击钻进。,4,咬合桩施工工艺介绍,场地平整,施放桩位（导向槽）,磨桩机就位对中,压入第一节套管,校核垂直度,抓斗取土、套管钻进,测量孔深,清除虚土,放入导管（安装钢筋笼）,灌注砼、逐次拔管,测定砼面,磨桩机移位,咬合桩成桩工艺,导向槽施工 （砼强度为C20）,钻机冲抓取土,旋挖钻机配合施工,灌注砼施工,导管振捣砼施工,拆卸套管,开挖效果图（大连中合项目）,SMW是Soil Mixing Wall的缩写，SMW工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，就是利用特殊多轴搅拌钻机在原地层中切削土体,同时钻机前端低压注入水泥浆液,与切碎土体充分混合形成止水性较好的水泥土柱列式挡墙。并在墙体中插入加强芯材的一种新型地下施工技术。 内插芯材一般为H型钢，支护完后可以将型钢拔出重复利用。 主要用途：基坑支护，止水,3、SMW工法,利用多轴型长螺旋钻孔机在土壤中钻孔，达到预定深度后，边提钻边从钻头端部注入适合不同工程连续墙的水泥浆，将其与原土壤进行搅拌，在原位置上建成一段土壤水泥墙。然后再进行第二段墙施工，使相邻的土壤水泥墙彼此有重合段，连续重叠搭接施工即可做成地下连续墙。同时根据不同需要，插入工字钢，在水泥土混合体未结硬前插入H 型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体，作深开挖基础维护或止水之用。,SMW工法更详细解释,SMW 工法特点,SMW 工法优点,（1）防水性好； （2）施工深度大； （3）挡土性能好； （4）施工费用低廉。,SMW 工法与通常的地下连续墙工法和钢板桩工法等工法相比，有以下优点。 （1）产生残土少，无泥浆二次污染 （2）工期缩短； （3）低振动、低噪声。,SMW工法特点和优点,SMW工法1976年在日本问世，约占全日本各种工法地下围护结构的80%。 国内最早工程实例是1993年至1994年上海和南京的两个基坑围护工程。当时没有做到型钢的回收利用，造价基本与钻孔灌注桩持平。 目前该工法主要应用于我国东南沿海地区的软土深基坑围护中，并逐步向内地推广。在上海、南京、杭州等地较流行，武汉也已开始使用。 鉴于它的各项优点（后叙），相信SMW工法迟早会流行，市场前景广阔。值得关注！,SMW工法发展,施工工艺流程,三轴搅拌桩机就位 成墙钻进及搅拌 同时压浆注入,插入型钢,在型钢顶部浇筑钢筋砼冠梁 （在型钢与混凝土接触处必须采用纸板等材料隔开，方便后期的型钢拔出）,安装钢支撑 （期间施加预应力）,钢支撑上钢格构柱,基坑土方开挖期间,钢支撑体系安装完毕,型钢拔出,应用效果图,当基坑开挖深度较大、或开挖基坑附近建筑物或地下管线对变形控制有较严格的要求或地下水位高于基坑底面时，考虑到施工稳定性的保证、变形控制、施工降水等要求，采用非重力式支护措施，即采用排桩加止水帷幕以及地下连续墙的支护结构形式。 支护墙体的作用是挡土和挡水，同时将主动土压力传到支撑或拉锚系统以及被动区土体上。,4、排桩+止水帷幕,由桩排式围护墙或连续墙组成的围护墙、支撑体系、防渗结构所构成的防水挡土体系。,排桩墙支护体系,放坡是指土方工程在施工过程中，普通土（一类二类）挖深超过1米，有些省市为1.2米，坚土（三类土）和四类土挖深超过1.5米，有些省市为1.5米和2米，为了防止土壁崩塌，保持边避稳定 需要加大挖土上口宽度，使挖土面保持一定坡度。 土钉支护亦称锚喷支护，就是逐层开挖基坑，逐层布置排列较密的土钉（钢筋），强化边坡土体，并在坡面铺设钢筋网，喷射混凝土。相应的支护体称为土钉墙，它由被加固的土体、放置在土体中的土钉与喷射混凝土面板三个紧密结合的部分组成。土钉是其最主要的构件，英文名叫Soil Nailing，它的设置有打入法，旋入法，以及先钻孔、后置入、再灌浆三种方法。,5、放坡和土钉墙,土钉墙施工工艺,三、坑内加固与桩基础施工,基坑加固是指用旋喷法或深层搅拌法加固地基。原理是利用高压射流切削土壤，旋喷浆液(水泥浆、水玻璃、丙凝等)，搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。,基坑加固法： 1、深层搅拌桩 2、SMW工法桩 3、高压旋喷桩 4、袖阀管注浆,1、深层搅拌桩,深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，下沉至设计深度后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆与软粘土强制拌和，待搅拌机提升到地面时再原位下沉提升搅拌一次，使浆土均匀混合形成水泥土桩。,深层搅拌桩施工工艺流程图,2、SMW工法桩,是深层搅拌桩的一项新工艺，以多轴型钻掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌，各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。,清除钻头上的余泥,形成一道地下连续墙,型钢补强材,导沟,三轴型钻掘搅拌机,水泥浆液,钻杆,3、 高压旋喷桩,是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，同时将旋转的钻杆徐徐提升，浆液与土体在高压射流作用下充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。,高压旋喷桩施工,旋喷法施工流程图,喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，可分别获得柱状、壁状和块状加固体。,高压旋喷施工示意图,高压旋喷设备及机具,滑撬式旋喷钻机 履带式旋喷钻机 高压注浆泵,单重管喷具 双重管喷具 三重管喷具 灰浆搅拌机,泥浆泵,旋喷法可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。,高压旋喷工程钻机,GZB-40C型 高压注浆泵,柱状旋喷桩 加固地基,钻孔灌注桩施工,常见分类 螺旋成孔，主要用于北方，地下水位较深 泥浆护壁水下钻孔灌注桩（简称水钻孔） 冲击钻孔桩,常见钻孔灌注桩分类,干作业,湿作业,干作业成孔灌注桩,适用范围：适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度820m、成孔直径300600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。,成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。,长螺旋钻机成孔施工 长螺旋钻机钻头,长螺旋钻机成孔近景,正循环回转钻机,成孔时泥浆由钻杆内部注入,从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。,钻孔灌注桩施工,步履式正反循环 冲击钻机,反循环回转钻机,成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。,GW-40型 全液压钻机,GW-35B型钻机,FGZ反循环 回转钻机,水下浇灌砼,1 安放导管 2 导管就位 3 料斗贮料,4 连续浇注 5 提升导管,泥浆护壁 成孔的缺 点：施工 现场环境 污染严重,四、降水施工技术,降水类型,轻型井点,轻型井点设备 轻型井点设备包括：滤管、井管、集水总管、连接管、水泵和动力装置。,滤管：进水设备，通常采用长11.5m，直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12 19mm的滤孔。骨架外面包以两层孔径不同的生丝布或塑料布滤网。在骨架与滤网之间用塑料管或梯形钢丝隔开，塑料管沿骨架绕成螺旋形。滤网外再绕一层粗钢丝保护网。 井点管：直径38mm或51mm、长57m的无缝钢管，井点管上端用弯管与总管相连。 集水总管：直径100127mm的无缝钢管，每段长4m，其上装有与井点管连接的短接头，间距0.8或1.2m。 抽水设备：根据水泵及动力设备不同，有干式真空泵、射流泵及隔膜泵等，其抽吸深度与总管负荷有关。其抽吸深度为57m，最大负荷长度分别为100m和120m。,轻型井点构造,喷射井点,喷射井点为深层降水，其一层井点可把地下水位降低820m，甚至超过20m。,电渗井点,电渗井点是在降水井点管的内侧打入金属棒（钢筋、钢管等），连以导线。以便井点管为阴极，金属棒为阳极，通入直流电后，土料自阴极向阳极移动，称为电泳现象，使土体固结；地下水自阳极向阴极移动，称电渗现象，使软土地基易于排水。,管井井点,管井井点是围绕开挖的基坑每隔一定距离（2050m）设置一个管井，每个管井单独用一台水泵（离心泵、潜水泵）进行抽水，以降低地下水位，适用于渗透系数较大（K=20200m/d）、地下水量大的土层中。,深井井点,真空深井井点由井管和滤管组成，并单独配备一台电机和一台真空泵。开动后达到一定的真空度，则可达到深层降水的目的。适用于渗透系数较小的粘性土或淤泥质粘性土。 施工程序：钻孔清孔沉管安装真空泵及电机 注意事项：由于井管较长，挖土至一定深度后，自由端较长，井管应与附近的支护结构相连，并予以固定。在挖土过程中，要注意保护深井泵，避免挖土机碰撞。 每台泵的降水服务范围约200 m2 。,车站深基坑本体稳定性监测 围护墙体水平位移监测 围护墙顶垂直水平位移监测 支撑轴力监测 坑外地下水位监测 基坑外土压力监测,坑底隆起对环境影响的监测 邻近建筑物垂直位移监测 地下管线垂直、水平位移监测 基坑外地表垂直位移监测,五、工程施工监测,监测的主要内容,监测任务三个阶段 施工期间安全监测 治理工程防治效果监测 运行期监测三部分内容,监测的目的 通过监测，了解变形情况、稳定程度、预测其变形的趋势，并及时反馈，以跟踪和控制施工进程。对原有的设计与施工组织的改进提供最直接的依据，对可能出现的险情及时发出报警信号，以便调整有关施工工艺和步骤，避免恶性事故的发生。做到信息化施工，以期取得最佳的经济效益。,监测的目的和任务,监测信息反馈与报警,监测信息反馈 在正常情况下监测实行月报制度，每月将监测数据和分析结论提交给业主、监理，在有异常情况下及时提交报告给业主、监理。 当监测数据出现异常时，立即查找原因，并根据监测数据立即进行反分析加以核查，并将结果及时提交给相关部门。 监测报警 每次测量数据均采用计算机软件及时处理，并进行比较，若发现监测期间内累计变形量和阶段变形量达到一定数值时，应视为异常情况。 监测期间出现异常情况或险情时，监测人员应立即报警，通知业主、监理及相关部门。,开挖原则： 采取分层、分段、分块、对称开挖土方； 按规范要求进行纵向放坡，严禁掏挖,尽量缩短围护结构暴露时间； 土方开挖两段时立即跟上基础垫层的施工，并形成底层支撑；,分层、分段、分块开挖纵向放坡示意图,地铁车站施工方法与分类,一：明挖方法 明挖顺做 二：盖挖法 1.盖挖顺做 2.盖挖逆做 3.半盖挖顺做 三：暗挖法（矿山法）, 车站降水井、格构柱影响范围内的土方主要采用人工开挖； 每层、每段土方按先东、西分块的顺序开挖； 每一侧土方开挖完成后及时进行钢支撑中心点放样并焊接支撑托架； 各层土方之间留设一定宽度的开挖平台，开挖平台按3%设单侧坡以利于排水，排水坡为向基底一侧； 根据车站地质条件，纵向放坡坡顶至坡脚总放坡坡度在1:3.5，分层之间局部放坡坡度不陡于1：1.5。,土方开挖注意事项,七、砼支撑和钢支撑,支撑结构施工,砼支撑,钢支撑,1、砼支撑施工流程,定位放灰线,夯实找平,支地模,弹中线,绑扎钢筋,浇捣混凝土,支侧模,养护至设计强度,下层土方开挖,支撑施工及完成实例,底模均使用整块模板,已完成支撑，混凝土表观质量合格,吹除清理栈桥梁底垃圾,模板缝黏贴胶带进行处理,栈桥梁钢筋安装、间距、绑扎符合要求,支撑施工及完成实例,支撑成品尺寸及表观质量合格,2、钢支撑架设及拆除,基坑开挖到位后及时进行 支撑放样工作，在其上准确 放出支撑定位十字线，为支 撑架设作好准备。,随挖随支撑，限时安装钢管 支撑，做好基坑排水，减少坑底 的暴露时间，并及时安装钢支 撑并准确施加预应力；,第一道钢支撑在基坑开挖前抽槽埋设， 第二层及其下面各层均分小段开挖和支 撑。每小段在8小时以内安装2根钢支撑 并加好预应力，此施工参数在实际施工 中不断