隧道、地铁工程施工关键技术集锦.doc

隧道 隧道 地铁工程施工关键技术地铁工程施工关键技术集锦集锦 xxx xxx 局内部培训资料局内部培训资料 二二 八年十月八年十月 目目 录录 1 1 概述概述 2 2 地下车站施工关键技术地下车站施工关键技术 2 12 1 地下车站施工技术方法分类地下车站施工技术方法分类 2 22 2 地铁车站明挖施工关键技术地铁车站明挖施工关键技术 2 2 1 明挖顺作法 2 2 2 敞口放坡基坑施工 2 2 3 具有围护结构的基坑施工 2 2 4 基坑围护结构的支撑体系 2 2 5 基坑围护结构设计 2 2 6 基坑开挖与回填 2 2 7 明挖车站主体结构施工 2 2 8 明挖车站基坑开挖安全管理 2 32 3 暗挖车站施工关键技术暗挖车站施工关键技术 2 3 1 超前小导管施工技术 2 3 2 管棚法施工技术 2 3 3 砂浆锚杆施工技术 2 3 4 格栅钢架施工技术 2 3 5 挂网喷砼施工工艺 2 3 6 二次模注钢筋砼施工技术 2 3 7 塑料防水板无钉孔铺设施工工艺 2 42 4 盖挖车站施工关键技术盖挖车站施工关键技术 2 4 1 盖挖法概述 2 4 2 盖挖顺作法 2 4 3 盖挖逆作法 2 4 4 盖挖半逆作法 2 4 5 盖挖桩基础施工 2 4 6 盖挖逆筑法施工及验收注意事项 2 52 5 异型盾构车站施工关键技术异型盾构车站施工关键技术 3 3 地铁隧道施工关键技术地铁隧道施工关键技术 3 13 1 地铁隧道施工技术概述地铁隧道施工技术概述 3 3 1 1 隧道施工方法概要 3 1 2 地层情况与施工方法的关系 3 1 3 辅助施工法 3 1 4 其他技术 3 23 2 施工方法的选择施工方法的选择 3 2 1 隧道结构物施工法的选择 3 2 2 平面结构物施工法的选择 3 33 3 地铁隧道主要施工技术地铁隧道主要施工技术 3 3 1 盾构法施工 3 3 2 矿山法施工技术 3 3 3 个别形状隧道施工实例 3 43 4 隧道信息化施工技术隧道信息化施工技术 4 1 1 概概 述述 城市地铁作为现代化交通工具 是城市现代化的重要标志和窗口 世界各大 城市以及我国主要和重要城市也正在积极规划和筹建城市地铁 地下铁道 以 它的快速 正点 安全 舒适 大适量 低能耗 小污染的优点越来越为城市 居民所青睐 可望成为 21 世纪城市公共交通的主要工具 中国是世界上最大的 发展中国家 地下铁道起步较晚 但发展较快 除京 津 沪 穗 港约有 150km 地铁正在运营之外 京 津 沪 穗 青岛 南京 深圳 重庆 沈阳 等城市已基本落实投资 并正在设计和施工中地铁和轻轨交通线达 135 5km 按上海市最新修订的轨道交通网络 上海将建设 562km 轨道交通线 其中有 11 条地下铁道线约 385km 21 世纪地下铁道在我国的发展前景是十分广阔的 地 下铁道工程是集土建 机械 电气 车辆 自动控制 通讯 环境控制等多个 学科门类的复杂的系统工程 因此造价高 施工周期长 风险大 常使发展中 国家望而却步 也制约了地铁的发展 开发新施工机具 采取先进的施工工艺 运用信息化科学化的管理模式 可以减少施工风险 降低工程造价 对于加快 我国的地铁建设是有重要意义的 所以 随着城市地铁工程建设任务的剧增 这就要求我们工程技术人员 特别 是工程经济管理设计人员 必须迅速适应城市地铁建设事业的快速发展 尽快掌 握城市地铁勘测设计和施工等技术 以便在其激烈的竞争中更好的占领城市地铁 设计市场 并在今后的城市地铁工程建设中把好投资控制关 充分发挥投资效益 为降低城市地铁投资及节约建设资金贡献自己的聪明才智 2 2 地下车站施工关键技术地下车站施工关键技术 2 12 1 地下车站施工技术方法分类地下车站施工技术方法分类 序号序号施工方法施工方法环境场地要求环境场地要求优点优点缺点缺点发展方向发展方向 1明挖法浅埋车站有宽敞的施 工场地 如京 津沪 穗 进度快造价低便于大 型机械化施工 破坏污染环境 影响市区居民 生活风险大 1 开发大型导板式开凿机 深 层地下连续墙 桩排墙施工技 术 2 预应力钢支撑技术 3 地 面变形监控技术 2矿山法坚硬岩土介质 地下 水位低 地面影响小 造价低进度慢 劳动 强度高风险大 1 多臂钻孔台车 自动装药引 爆装置 2 光面爆破喷锚支护 监控数据反馈指导设计和施工 方法 3 分断面开挖 眼镜工法 4 大型土方机械 3暗挖法土体进行冻结 注浆 深层搅拌 管棚法加 地面干扰小 造价低地下作业风险 大 机械化程 1 发展可靠的浅地层地基处理 技术 2 小型灵活的地下开挖机 5 固 浅埋车站 如北 京 度低械 3 可靠的临时支护措施和机 具 4盖挖法市区浅埋地铁车站 如上海地铁 1 2 号 线淮海路 南京路 北京地铁车站等 占用的产地时间短 对地面干扰小安全 施工程序复杂 交叉作业 施 工条件差 1 建立合理的施工管理网络 交叉施工 流水作业 2 地下小 型施工机具 3 作为永久衬砌支 护的地下连续墙 钻孔桩柱施 工质量控制和托换技术 5逆作法 半 逆作法 车站上面有高层建筑 埋深较深 如上海地 铁新闸路站 占用场地时间短对地 面干扰小安全 施工工序复杂 交叉作业施工 条件差 1 建立合理的施工管理网络 交叉施工 流水作业 2 地下小 型施工机具 3 作为永久衬砌支 护的地下连续墙 钻孔桩柱施 工质量控制和托换技术 6异型盾构法 或凿岩法 市区埋深较深的车站 线路交汇换乘下层车 站 不影响地面的生活运 营 安全 机械化程 度高 机械复杂 造 价高 安装操 作难度大 1 开发研制国产大型三心圆 割圆异型盾构 2 开发新型衬砌 支护材料和施工技术 2 22 2 地铁车站明挖施工关键技术地铁车站明挖施工关键技术 明挖法是修建地下铁道的常用施工方法 具有施工作业面多 速度快 工 期短 易保证工程质量 工程造价低等优点 因此 在地面交通和环境条件允 许的地方应尽可能采用 按其主体结构的施作颊序 明挖法又可分为 明挖顺 作法 盖挖顾作法 盖挖逆作法 盖挖半逆作法等 后三种方法又可统称为明 挖覆盖施工法 明挖车站施工的时候 可以将两个风道作为施工通道 两个通风竖井是与 地面联系的出入口 施工进场后 通常先开挖施工竖井位置的探槽 来调查和 确认竖井附近地下管线情况 然后进行竖井和风道开挖支护 竖井风道开挖完 成后即进行竖井和风道的衬砌施工 然后再破口进入车站的中洞 进行挖支 一般明挖车站的施工顺序为 地下连续墙 基坑降水 基坑开挖支护 垫 层 接地网 抗拔桩 防水层 底板钢筋混凝土 侧墙防水 侧墙钢筋混凝 土 中间梁 板 柱 顶板钢筋混凝土 顶板防水层 回填土 目前国内大部分的地铁车站都是采用明挖法施工 下面简要的介绍明挖车站施工的关键技术 其中明挖车站的围护部分见后 面的相关章节见 2 1 2 1 明挖顺作法明挖顺作法 明挖顺作法是先从地表面向下开挖基坑至设计标高 然后在基坑内的预定 位置由下而上地建造主体结构及其防水措施 最后回境土并依复路面 见图 6 2 1 明挖顾作法施工中的基抗可以分为 敞口放坡基坑和有围护结构的基境 两类 在这两类基坑施工中 又采用不同的维护基坑边坡稳定的技术措施和围 护结构 如下所示 图 2 1 明挖法顺筑法施工顺序图 在选择基坑类型时应根据隧道所处位置 隧道埋深 工程地质和水文地质 条件 因地制宜地确定 若基坑所处地面空旷 周围无建筑物或建筑物间距很 大 地面有足够空地能满足施工需要 又不影响周围环境 则采用敞口放坡基 坑施工是可取的 因为这种基坑施工简单 速度快 噪音小 无需做图护结构 如果因场地限制 基坑放坡坡度稍哇于规范规定时 则可采用适当的挡土结构 如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支挡 即使如此 该方法的造价仍然是较低 的 如果基抗很深 地质条件差 地下水位高 特别是又处于城市霓华的市区 筑物密集 交通繁忙 无足够空地满足施工需要 没有条件采用敝口放坡基坑 用有围护结构的基坑 2 2 2 2 敞口放坡基坑施工敞口放坡基坑施工 采用敞口放坡基坑法修建地下铁道路记时 保证基坑边城的稳定是非常重 要的 否则 一旦边坡坍塌 不但地基受到震动 殿响承载力 而且也影肉周 围地下皆线 地面建筑物和交通安全 1 1 影响基坑边坡稳定的因素 影响基坑边坡稳定的因素 基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素 当基坑边坡土体中的剪应 力大于土体的抗剪强度时 边坡就会失稳坍塌 其次施工不当也会造成边境失 稳 7 2 2 基坑边坡的确定 基坑边坡的确定 确定基坑边坡坡度有 3 种方法 计算法 图解法和查表法 3 3 基底处理 基底处理 当土方开挖至基底高程以上 30cm 时 采用人工开挖并找平 以免扰动基底 土体 局部超挖处必须用砂 碎石或素砼回填 挖至基底后 及时设置好排水 沟 集水井 排除基坑内积水并进行接地网施工及设置纵 横盲沟 然后及时 浇筑砼垫层 防止基底隆起 2 3 2 3 具有围护结构的基坑施工具有围护结构的基坑施工 由上述可知 目前 地下铁道明挖基坑所采用的围护结构种类很多 其施 工方法 工艺和所用的施工机械也各异 因此 应根据基杭深度 工程地质和 水文地质条件 地面环境条件等 特别要考虑到城市施工这一特点 经综合比 较后确定 1 1 工字钢桩围护结构 工字钢桩围护结构 作为基坑围护结构主体的工字钢 一般采用 50 55 和 60 的大型工字钢 基坑开挖前 在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线逐根打入地下 桩间距一 般为 1 0m 一 1 2m 2 2 钢板桩围护结构 钢板桩围护结构 钢板桩强度高 桩与桩之间的连接器密 用水效果好 可多次例用 如上 海 天津等地修建地下铁道时 在地下水较高的基坑中采用较多 北京地铁一 期工程在本掘地过河段也曾采用过 钢板桩常用断面型式 多为 u 形或 z 形 我国地下铁道施工中多用 u 形钢板桩 其沉放和拔除方法 使用的机械均与工 字钢桩相同 但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰 双层钢板校园堰及屏幕 等 由于地下铁道施工时基坑较深 为保证其垂直度又方便施工 并使其能封 闭合拢 多采用屏幕式构造 3 3 钻孔灌注桩围护结构 钻孔灌注桩围护结构 钻孔灌注桩一船采用机械成孔 地下铁道明挖基坑中所用的成孔机械 多 为壕旋钻机和冲击式钻机 正反循环钻机 由于采用泥浆护壁成孔 故成孔时 噪声低 适于城区施工 在地下铁道基坑和高层建筑探基坑施工中得到广泛应 用 4 4 挖孔灌注桩围护结构 挖孔灌注桩围护结构 挖孔灌注桩又称人工挖孔桩 因其具有应用灵活 无机械噪音和泥浆污染 易调整纠偏和控制精度 对施工场地和机具设备要求不裔和造价便宜等优 8 点 而被广泛堰用于基坑的围护结构和建筑物基础 2 2 42 2 4 基坑围护结构的支撑体系基坑围护结构的支撑体系 我国修建地下铁道的明挖法施工中 基坑工字钢桩 钢板桩 钢筋混凝土灌 注桩以及地下连续墙等围护结构 多采用横撑或锚杆加以支控 区间较窄基坑的横撑 一般采用型钢加焊缀板制成 而车站或较宽基坑的 横撑 常采用多节串联并且两端长短可以调整 使用灵活的 600 mm 以上的 钢管以及钢格架 当采用横撑比较困难而地质条件又允许时 也可采用土层锚 杆代替横撑 纵向腰梁 横撑 钳杆 应根据受力经过计算加以确定 并事先进行设计 1 1 腰梁 横撑及锚杆位置的确定 腰梁 横撑及锚杆位置的确定 柱列式地下连续墙和支护桩顶部 一般均采用现浇幅梁将其连结为一整体 而工字钢桩 钢板桩 通常随基坑土方开挖 在其 2m 3m 处设置第一道横撑 为防止锚杆拉应力对土层及地下管线产生不良影响 一般第一道锚杆设置在距 地面以下 4m 处 其它备层横撑及锚杆位置应根据受力经计算确定 井在基坑 土方开挖过程中 随挖随设置 因为主体结构 特别是车站结构 埋置深 结构高 基坑图护结构贸设置 多道横撑或锚杆 由于结构完成后 还要拆除腰梁 横撑和锚头等 所以基坑 围护结构的横撑 锚杆和腰梁的设计 必须与主体结构施工步骤紧密结合 除 主体结构顶面以上的横撑底面考虑至结构顶板距离不小于 100 cm 以利结构顶 板施工外 其它各层横撑尚应考虑在结构施作到每一部位后如何拆除的问题 以利横撑和腰梁的使用并保证施工安全和工程质量 2 2 土层锚杆 土层锚杆 基坑面积很大而且采用横撑较困难时 采用钳杆支撑则更能显示出其优越 性 但在地层软弱而松散时 则锚杆设置较为复杂和困难 土层钻杆设计时应进行承载力 截面积和稳定性等方面的计算 土层锚杆 由锚头 锚杆和锚固体 3 部分组成 目前我国地下铁道明挖基坑围护结构的锚 杆杆体多采用钢筋或钢铰线 2 2 52 2 5 基坑围护结构设计基坑围护结构设计 正如以上所述 基坑围护结构种类很多 作用也各异 其设计程序和方法 也各不相同 例如盖挖逆作法中的围护结构就必须结合主体一并研究 这里仅 介绍作为挡土用的围护结构的设计方法 第一必须了解现场的工程地质和水文 地质条件及地貌状况 从而决定结构设计中应采取的结构构造 第二 再根据 围护结构的用要求 制订结构内力分析模型和施工顾序 即决定结构截面尺寸 9 结构各构件之间的连接方式 基坑开挖程序 模攘或锚扦间距 刚度 预加应 力大小 横攘或锚杆架设和主体结构挠注时拆除横撑的顺序 第三 进行结构 内力分析 第四 根据墙项位移值调整预加应力 再进行结构内力分析 直到 墙顶位移满足要求为止 第五 优化施工程序 并进行最终的结构内力分析和 配筋设计 2 2 62 2 6 基坑开挖与回填基坑开挖与回填 1 1 基坑监控量测 基坑监控量测 地下铁道处于城市 同时又临近建筑物和交通要道 为确保施工安全 对 于支护桩 工字钢桩 钢板桩 钢筋混疆土支护桩 地下连续堵和土钉墙等支 护的基坑 在墙体上应设置观测点 观测水平和横向位移 并绘出时间 位移 曲线 如需要 还可进行土压力和结构应力测试 以获得综合资料 2 2 基坑土方开挖 基坑土方开挖 基坑开挖应具备的条件 1 已拟定出开挖实施方案 2 基坑内地下水位己降至开挖面以下 0 5m 3 弃 存 土地点已经落实 4 地下管线已经改移或恳吊完毕 5 运输道路及行走路线已经确定并取得了有关部门同意和认可 6 现场拆迁已完成 场地清理干净 排除地面水并做好测量工作 7 施工机械 车辆已维修保养好 3 3 基坑回填 基坑回填 基坑回填前 应选好土料 以砂性土为宜 清理基底 做好质量控制的准 备工作等 基坑应分层并从低处开始逐层回境并压实 基坑边坡与主体结构之间狭窄 之处 应采用人工回填 地下管线处应从两侧用细土均匀回填 特殊部位处理 好后 再采用机械进行大面积回填 为确保回填密实度 在回场过程中 应根 据规定进行密实度检查 合格后方可回填上层土 2 2 72 2 7 明挖车站主体结构施工明挖车站主体结构施工 1 1 防水层施工 防水层施工 我国明挖法施工的地下铁道隧道结构 其防水为两道防线 第一道为隧道 结构本身的防水混凝土 第二为外贴卷材防水层 2 2 钢筋工程 钢筋工程 地下铁道工程位于城市施工 场地狭窄 因此 钢筋一般采用工厂加工好 10 后运至现场安装 地下铁道区间隧道结构断面形式统一 因此 北京地下铁道 一 二期工程 大量采用了点焊钢筋骨架 减少了现场绑扎工作量 减经了劳 动强度 保证了工程质量 工厂加工钢筋及骨架 均按规范和设计要求进行 出厂前并进行检查验收 合格后才能运往施工现场进行绑扎安装 若施工中采用套简冷挤压 电碴压力焊等施工技术连接钢筋 要按相应的 规范规定施工 以确保工程质量 钢筋绑扎完 均应进行隐蔽工程检查 合格后方可进行下道工序 3 3 模板工程 模板工程 明挖地下铁道隧道为钢筋混凝土框架结构 表面积大 模板用员多 做好 模板设计工作是十分重要的 为保证钢筋混凝土质量 应尽量采用钢模板或胶质疆合板 有条件的地段 可采用模板台车 但在地下铁道结构特别是车站 通风道和车站出入口等处 预埋件较多 应考虑采用钢木模板的结合 以利预埋件的固定和穿出 4 4 混凝土工程 混凝土工程 地下铁道隧道结构的材料 配合比 搅拌 运输和混凝土灌注等均应符合 防水混凝土工程的要求 地下铁道处于城市范围施工 其混凝土大多数为商品 混凝土 采用搅拌站集中生产 搅拌车运送 输送泵车输送至浇注地点 2 2 82 2 8 明挖车站基坑开挖安全管理明挖车站基坑开挖安全管理 1 1 设计与工况结合要点 设计与工况结合要点 地铁车站地下墙基坑工程 是由坑内土体加固和降水 挖土 支撑和内衬 结构等工程组成 其中挖土和支撑是影响深基坑施工的不安全源 是工程成败 的关键工序 是深基坑工程风险阶段 在 基坑开挖方案 中应结合工程的特 点 重点 确定风险点 制定相应的技术措施或应急预案 控制风险的出现 2 2 挖前检查要点 挖前检查要点 1 必须查清工程所处的工程地质条件及水文地质条件 是否有暗浜 流 砂 承压水层等不良地质 2 必须查清基坑周边环境 建 构 筑物的结构类型 层数 基础 埋 深及土部结构形状 地下管线的管类 规格 分布 暗浜和废弃人防及管线的 距离和大小 道路的距离和车流 地表水的汇流和排疏情况等对地基开挖有影 响的情况 3 检查坑内或坑外土体加固的土体强度 检测结果是否达到设计要求 地下墙墙趾注浆加固是否已完 地下墙顶圈梁 围檩砼令期是否到 4 检查坑内降水井点数量 降水时间和降水深度是否已符合施组要求 11 坑周边地面排水沟是否通畅 防止地面雨水倒流或回渗坑内 当坑底下有承压 水时 抗坑底隆起的防治措施是否落实 5 需就地保护的房屋或管线的保护措施是否落实 是否确实可靠有效 必要时须征得各业主方的同意 监护人员是否落实 监测初读数是否已出 6 根据施组确定的挖运和吊装机械是否进场 须经特种设备检测所检验 的设备是否通过检验了 完好的备用排水水泵是否进现场了 7 弃土点是否落实 雨天进出是否可靠 到弃土点的途径手续是否办妥 如有条件 在场内 或附近 备一块能临时储存一天出土量的堆场以应急 8 支撑是否进场 数量和钢管及配件等经检查是否符合要求 9 各项监测的测点是否都已布设 初读数 二次以上的平均值 是否已 出报表 10 应编制好 施工组织设计 并得到上机技术负责人的审批 并加盖 公章 和经现场监理组的审核 其中的 基坑开挖方案 或作业指导书 必须 向全体施工人员进行二级施工技术交底 交底双方应办签认手续 要使全体施 工人员对基坑开挖有一个风险意识 有一个尽快建立平衡的概念 11 确定建立了每天下 开挖任务单 和填写 挖土支撑记录表 的制 度 以及有经常结合 监测报告 和 记录表 进行分析 不断地紧凑工序衔 接 优化施工参数 控制基坑变形的检查制度 12 施工和监理单位对上述先决条件 10 11 和必要条件 1 9 经 严格和认真的逐一检查 以满足组织均衡快速施工条件 各项工作就绪后监理 才可对施工单位提交的 开工报告 签证 允许正式开挖施工 3 3 挖土要点 挖土要点 1 施组中应按设计诱导缝或施工缝分段开挖 按设计确定的支撑道数 和标高分层 再根据放坡需要定出平台长 呈台阶式进行施工 形成由若干 平台和层坡组成的总坡 并注上段 层 小段的编号如 3 8 即 段三层 第 8 小段 和支撑编号等 这些都应画出纵横剖面图示意 为每天下 开挖 任务单 用 2 小段长度在第一层和第二层必须以二根支撑 一幅地墙 为一单元 通常为 6m 第三层一下可以一根支撑为一个单元 通常为 3m 根据支撑和挖 运能力 可以一单元也可二单元的组合为一小段进行编号 必须严格坚持先支撑后挖土的原则 即不论在任何情况下都必须做到只有将 支撑安装就位和加力后 才可挖下一小段的土 平台的标高在支撑地下 20cm 30cm 不宜过大 当周边保护对象对沉降控制要求很高时 应采用挖 槽设撑法施工 3 层与层之间设平台 平台长可由几个小段组成 二平台之间的层坡 当机械挖土时可陡立 一旦挖妥即修成 1 0 5 0 75 坡 才可设撑 采用人 12 工挖土在降水较好时可保持 1 1 坡下进行 当降水不好不能人工挖土 基坑 的纵向总坡要按土的性质经边坡稳定性验算 才能定出安全坡度 纵向放坡 要小于这安全坡度 在降水好时一般在 1 2 5 3 为宜 修坡必须坡自顶向 下铲 切忌掏坡脚 4 在挖最后一层土时要注意严禁超挖 当机械挖土至坑底标高上 20cm 30cm 的土时 一律改用人工挖土 不扰动坑底原状土 如超挖不准用 土回填 用砂或筑垫层时补平 5 一小段的挖土顺序 应遵循先挖坑中部再挖坑边 先挖哪一侧视坑 边环境而定 有保护对象的一侧最后挖 6 端头井挖土宜采用盆式 应先挖进入标准段口部支撑的土 再挖两 角部斜撑处的土 7 随挖土清除地墙上的附土和凿毛墙面的同时 应对地墙墙身或接缝 的渗漏水进行及时封堵 尤其要十分小心处在粉性土深度的渗漏 要抓紧随 挖土随跟踪封堵 以防流砂出现 危及环境安全 8 挖土要有专人指挥 严禁抓斗碰撞支撑和井点管 9 坑底不允许积水 为及时排除下雨的水 随挖土在坡底层应设置 0 8m 0 8m 的集水井 坡顶处应设高 30cm 的挡水土堤 层平台修成 1 3 排水 坡或挖树枝状水沟 坡顶和坑内禁设横截沟 沿地下墙边禁设纵向沟 10 以单元组成的小段的土方 根据挖运能力定出合理的时限 一般各层 土的小段土方在 6 8 小时内可完 包括修坡 随即在 4 7 小时内安装好该小 段内的支撑 包括加力 在 6 10 小时内设好斜撑 当该小段处在重点保护对 象影响范围内 时限应很短 11 要严格按结构施工端紧紧地抓住 三快 尤其是坑底前一层的土和 坑底层的土 要不准间断地快速连续的挖和撑 30cm 层人工挖土和素砼垫层标 高等质量不合要求 待雨停后 再凿去重浇垫层 以保证坑底土不被软化 要严格按设计结构段 逐段开挖 不宜出现连续四段在挖土和支撑 也即 分层分小段呈踏步式台阶 要控制在三个结构段内 以减少有撑基坑暴露时间 过长 严禁在支撑上堆土或压石 更不能在支撑上铺走道板 停挖机和吊机或过 汽车 坑边不能堆置土方或支撑物等 12 坑内土体中如有暗浜或废除的管线和人防残留设施 要采用可靠措 施排除 预防贮水渗流到土层或坑内 甚至发生土坡被冲的突发性事故 开挖过程中要经常检查井点降水的效果 能在开挖前降至设计深度最好 如不能 则降水深度应超前 保证土体在开挖前应 3 5m 以排水固结 当坑外 观察水位比原来地下水位下降 0 5m 时要分析原因 采取措施 13 在复杂地层中降水 降水前要查清含水层和不透水层地层相有无缺 13 失或连通 尤其要注意砂层和已填埋河道等复杂地层 应对降水影响范围的环 境条件加强观测 包括流量观测 坑内外地下水位观测 地面沉降及裂缝观测 基坑周边不准设排水沟 且坑边环形施工便道 应筑成坑边高的单向坡道 使施工水 雨水随坡流入远离坑边的施工现场的排水系统 14 当遇雨季或台风暴雨时 应落实好坑内外的排水措施 并随时保持 完善和通畅 严防地面雨水倒流或回渗坑内 坑内进行积极的抽排水外 还须 使纵向土坡小于 1 3 并做好必要的破面保护 如盖上塑料膜等 或暂停挖 土待雨停排水完 在继续施工 15 基坑开挖至标高 要观察基底土体的回弹情况 并组织坑基隐蔽工 程验收 检查标高和坑底超欠挖情况 不准有水 有木块 竹排 草袋等杂物 验收手续办完抓紧垫层砼浇筑 16 当基坑内有深浅在 2m 以内的部位时 一般应先深后浅 如加固和降 水较好 可在挖到浅部位后浇垫层砼 继续将深部位挖到标高即浇该部位垫层 砼 两部位的底板一起浇筑 4 4 支撑要点 支撑要点 1 支撑架设得及时和可靠 时克服风险的核心 支撑要紧随挖土 当任 务单确定的小段土挖完 支撑架设人员即到现场设撑 监理旁站 并作好记录 2 挖土前需配齐开挖段所需合格的支撑头 垫块 螺栓等配件即埋入侧 墙内的支撑垫座和斜撑支座等 以及施加预应力的油泵装置等器材 严防因缺 少支撑条件二延误支撑的及时性 因配件不合格而影响支撑的有效性 可靠性 支撑安装前按基坑宽要进行预拼接 配置的总长度要使活络头伸缩段伸出长 度控制在 20cm 以内 并要检查支撑同心度和支撑各部的焊缝质量 凡不符要求 的坚决不用 3 要配选 或加工 好合适和合格的传力垫块 凡出项契形块契入深度 不过支撑轴心的 或出现契形块斜率不合的或传力块气割后为刨平的 都认为 是造成支撑不可靠有效的因素 要避免 4 当小段土方挖完即按设计位置测定支撑两端与围护墙接触点 复制预 配支撑与墙面接触密贴 不准产生偏斜而导致偏心受压 为确保轴心传力 最 好能在支撑承压端板中部焊一块 200mm 200mm 20mm 的传力垫块 如出现空隙 应使用快凝早强细石砼填实 5 支撑托架和斜撑支座的焊接长度和高度要检查 尤其是斜撑因剪力大 与预埋铁板的焊接的斜撑支座 必须双面焊接 满足抗剪要求 6 钢支撑就位后必须及时按设计要求施加轴心预应力 考虑应力损失 14 可比设计定的值增 5 10 当地墙变形较大出现预应力损失 尤其在位移值 超出报警值 速率或累计值 时 应附加预应力至设计值 如需超过设计值 须征得设计同意 7 钢管支撑接头法采用螺栓连接 拼接时螺栓必须拧紧 当支撑加上预 应力后 螺栓会松动 因此必须进行复拧 8 第一道支撑必须及时 严禁拖延 不使围护墙顶部因悬臂而变形过大 并在支撑两端设有可靠的吊挂措施 以防围护墙变形及挖土或吊物撞击而产生 脱落 9 当支撑安装位置 遇地墙上的砼鼓包 即组织力量凿除 如鼓包面积 大 应先凿支撑部位的 待支撑就位后再凿除余下的砼 如遇上占孔桩桩头 也应先凿影响支撑就位部位的 待安装后再凿其余部分 总之要使支撑尽快撑 上 10 为保证支撑的稳定 再基坑中设立柱桩 联系梁和支撑抱箍 要定时 测量立柱的回弹并及时调节联系梁与支撑间的木锲 11 对施工预应力油泵装置尤其是压力表要确保完好 如有异常应及时校 验 12 钢支撑安装允许偏差应符合相关规定 13 从车站施工实践告诉我们 钢管支撑改用钢筋砼撑 工程的施工工期 要延长 费用要增加 但稳固 基坑变形大为减小 对环境保护有利 通常第 一道支撑或第一 第二道撑改为砼撑 也可与永久结构结合起来筑 如称半逆 作的框架梁 当然这些变动要取得设计的同意并出图 5 5 监控要点 监控要点 1 开挖前应作出系统的监测方案 包括监测项目 测点布置 监测方法 监控报警值 监测频率 报告制度等 要保证设计基坑变形控制保扩等级不低 于二级的要求 2 施工过程中应按设计要求建立严格的监测网 对施工全过程实施监测 以指导施工 确保安全 监测项目一般应有 围护结构位移 基坑周边房屋和 管线及坑外地表沉降 坑底隆起 支撑轴力等 3 监测项目在基坑开挖前应测得初始值 且应是不少于两次平行测得的 平均值 4 变形速率围护结构位移一般一级控制在 2mm 天 二级 3mm 天 管 线根据管线要求定 当变形速率超过时应加密监测频率 当有事故征兆时 应 连续监测 监测报告随增加频率走 侧后半小时内出快报 5 为确保监测提交的数据真实可靠 监测使用仪器和测量元件必须在使 用 安装 前进行检校 以保证测量精度 测量时应定人 定仪器 以减少人 为的误差 成果报表必须经过自检和专人检核 当数据出现异常时 应查找原 15 因 在确认无误后 方可提交有关各方 6 对关键部位 重点保护房建与管线等 的测点和形变值 累计或速率 变化较大的测点 要绘制变化曲线表以供分析 7 现场各方管理人员都必须每天阅读当日 监测报表 及时指导施工 每周监理和监测单位要作与工况相应的分析报告 当出现报警值 速率或累计 值 监理要组织分析讨论 提出对策意见 8 及时收集 分析监测信息 当数据出现异常 要组织专题分析会 动 态的优化施工参数 甚至施工方案 达到信息化施工的目的 2 32 3 暗挖车站施工关键技术暗挖车站施工关键技术 地铁暗挖车站施工涉及到超前小导管注浆加固技术 大管棚施工 砂浆锚 杆施工 格栅钢架施工 挂网喷混凝土施工 二次模注钢筋混凝土施工 塑料 防水板无钉孔铺设施工 钢管混凝土柱施工等 大跨暗挖车站常用的施工方法 有 中洞法 侧洞法 pba 法 中洞法车站施工实例示意图 中洞车站常用施工步骤中洞车站常用施工步骤 步 骤结构开挖分布图说 明 1 a 区拱 部超前小导 管施工 2 区开挖 3 区正洞 初期支护 临时中隔壁 及临时仰拱 施工 3a 加设临 时 i20 支撑 16 打入锁脚锚 管 2 4 区开挖 5 区临时 中隔壁及临 时仰拱施工 5a 接长临 时工字钢支 撑 打入锁 脚锚管 3 6 区开挖 7 区正洞 初期支护 临时中隔壁 施工 7a 接长临 时钢支撑 打入锁脚锚 杆 步 骤结构开挖分布图说 明 17 4 8 区开挖 9 区正洞 初期支护 临时中隔壁 施工 9a 接长临 时钢支撑 使中间钢支 撑成为一个 整体 5 10 分段拆 除临时钢支 撑 11 分段进 行底梁及仰 拱衬砌 衬 砌长度依据 围岩监控情 况而定 一 般 8 10m 预 留钢管柱接 口 用楔子 将仰拱与侧 18 壁的间隙顶 紧 6 12 在柱位 处将临时仰 拱破洞 13 施工钢 管柱至中梁 底部 步 骤结构开挖分布图说 明 7 14 施工中 梁及部分中 板 长度依 监控量测施 工情况而定 8 15 在柱位 处 将临时 仰拱破洞 施工上段钢 柱至顶梁底 部 19 9 16 分段施 工顶梁 衬 砌长度依监 控量测情况 而定 必要 时先施工柱 子处的顶梁 形成支点后 再将顶梁接 长为一个整 体 17 用楔子 将拱部衬砌 与侧壁间的 间隙顶紧 步 骤结构开挖分布图说 明 10 18 区拱 部超前小导 管施工 19 区对 称开挖 20 区正 洞初期支护 20 临时仰拱施 工 打入锁 脚锚管 11 21 区拱 部超前小导 管施工 22 区对 称开挖 23 区正 洞初期支护 临时仰拱施 工 打入锁 脚锚管 12 24 区对 称开挖 25 区正 洞初期支护 临时仰拱施 工 及锁脚 锚管施工 步 骤结构开挖分布图说 明 13 26 区对 21 称开挖 27 区正 洞初期支护 临时仰拱施 工 14 28 跳槽拆 除 区临时 支护 29 施工 区仰拱二衬 砼 22 15 30 跳槽拆 除 区临时 支护 31 施工 区边墙二衬 砼 步 骤结构开挖分布图说 明 16 32 跳槽拆 除 区临时 支护 33 施工 区边墙二衬 及中板砼 23 17 34 跳槽拆 除 区临时 支护 35 区拱 部二衬砼施 工 车站二 衬封闭 18 36 车站附 属结构施作 内部装修 2 3 12 3 1 超前小导管施工技术超前小导管施工技术 一 工艺要求 一 小导管采用的钢管应顺直 其不插入围岩的部分可不钻孔 二 小导管如锤击打入时 尾部补强 前端加工成尖锥形 三 小导管安装前将工作面封闭严密 牢固 清理干净 并测放出钻设 位置方可施工 四 采用钻孔施工时 其孔眼深度应大于导管长度 采用锤击或钻机顶 入时 其顶入长度不应小于管长的 90 五 小导管注浆浆液必须充满钢管及周围的空隙并密实 其注浆量和压 力根据试验确定 二 机械设备 超前小导管施工采用的机械设备有 全站仪 凿岩机 注浆机 三 施工安排 小导管施工在工作面初喷完成且格栅钢架架立完成后 初期支护喷射砼施 工前施作 施工时 小导管以格栅钢架为支点 从格栅钢架中间穿过 尾部可 与格栅钢架焊接以增加稳定性 四 施工工艺流程及工艺流程图 24 施工准备 测量布孔 钻孔 清孔 顶入钢管 封端止浆 小导管注浆 效果检查 结束 浆液配合比选定小导管制作 双液注浆机 一 工艺流程 1 施工准备 工作面封闭 清理干净 检查钻孔机具 注浆机是否正常 注浆机注浆前 应进行压水试验 检查设备是否正常 管路连接是否正确 2 小导管制作 小导管采用热轧无缝钢管 长度 规格按设计要求选用 钢管一端呈尖头 形 另一端焊上铁箍 注浆孔沿管壁呈梅花形布设 间距 100 150mm 3 浆液配合比选定 浆液按设计要求选用 浆液配合比需经试验确定并报监理工程师审定 测量布孔 按设计要求的位置 环向间距用全站仪测量布孔 并用红油漆对各个 孔位进行标记 4 钻孔 钻孔采用凿岩机 钻头对准孔位标记 调整钻杆 按设计外插角施钻 钻 孔直径比钢管直径大 3 5mm 钻孔深度达到设计后 停止施钻将钻头 钻杆拔 出 5 清孔直至管内不再有积水 积粉及岩碴 6 顶入钢管 将钢管前端插入孔内人工锤击顶入 顶入长度不小于钢管长度的 90 7 封端止浆 钢管安设完成后用塑胶泥封堵孔口及周围裂缝 在钢管附近及工作面喷射砼 以防浆 液从工作面外冒 8 注浆 浆液按配合比配制 注浆采用注浆机注浆 9 效果检查 注浆过程中随时观察注浆压力及注浆排浆量的变化 分析注浆情况 防止 堵管 跑浆 漏浆 做好注浆记录 以便分析注浆效果 注浆不合格应补浆 10 注浆结束 当注浆量和注浆压力达到设计注浆量和设计终压时结束注浆 二 工艺流程图 图 2 2 25 图 2 2 超前小导管施工工艺流程图 五 施工控制要点 一 钻孔时要控制好外插角 钻孔深度 小导管顶入长度不小于管长的 90 小导管的纵向搭接长度不小于设计 二 钢管安设完成后孔口及周围裂缝要封堵好 钢管附近及工作面要喷射 砼 以防浆液从工作面外冒 三 注浆过程中随时观察注浆压力及注浆排浆量的变化 分析注浆情况 注浆中途停止超过 30min 应清洗注浆管路 防止堵管 发生串孔跑浆时应先将 跑浆孔堵塞 等轮到该孔注浆时拔出堵塞物 将孔内清洗干净再重新注浆 发 生漏浆时应将漏浆部位的裂隙用塑胶泥封堵 再喷射砼封堵牢固后再继续注浆 四 注浆过程中要控制注浆压力 当注浆量和注浆压力达到设计注浆量和 设计终压时结束注浆 小导管安设方式一般地段采用钻孔顶入 特殊地段采用插管顶入方式 小 导管安设完成后先封端止浆再进行注浆 小导管长度 规格 环向间距 相邻 两循环小导管纵向间距按设计要求进行 小导管纵向搭接长度不小于设计要求 这是开挖单线区间隧道所常用的方法 注浆小导管采用 38mm 一 50mm 的焊 接钢管制成 导管沿上半断面周围轮廓线布置 间距 0 2m 0 3m 仰角控制在 10 度一 15 度 图 2 3 26 图 2 3 小导管注浆施工示意 注浆小导管管头为 25 度一 30 度的锥体 管长 3m 3 5m 其中端头花管长 2 0 m 一 2 5m 花管部分钻有 6mm 一 10mm 孔眼 每排 4 个孔 交叉排列 间距 10cm 一 20cm 左右 注浆小导管用风钻打入 注浆材料及配比应根据地质条件和施工要求 通过现场试验确定 水泥浆 或水泥水玻璃浆材 主要使用在渗透系数大于 10 4cm s 的填土层 砂土层和 夹砂的粘性土层 对于大于 10 4cm s 的细砂层可采用化学浆材 聚胺酯类 丙 烯酰胺类 在北京砂性土中曾采用水泥水玻璃双液浆 水灰比控制在 0 8 l 一 1 1 水玻璃浓度 35be 一 40be 水泥浆与水玻璃的体积比为 1 0 6 1 1 凝胶时间在 1min 左右 经过注浆 在浆液扩散范围内 砂石均被胶结 7d 抗压强度可达 5mpa 一 15mfa 在隧道轮廓线以外 形成一个厚 0 6m 1 2m 的硬壳 提高了施工安全条件 减少厂地表沉降 方便了初期支护的锚杆喷射 混凝土施工作业 5m 左右的长孔布置 6 11 个 5m 左右的短孔布置 6 7 个 见图 2 4 并采 用闲孔注浆的方法 水泥浆的配合比及注浆压力通过现场试验确定 其工艺流 程 见图 2 5 27 图 2 4 开挖面深孔注浆孔布置示意 图 2 5 深孔注浆工艺流程框图 2 3 22 3 2 管棚法施工技术管棚法施工技术 管棚法或称伞拱法 是地下结构工程超前支护技术 管棚法的实质是在拟 开挖的地下隧道或结构工程的衬砌供围隐埋弧线上 预先钻孔并安设惯性力矩 较大的厚壁钢管 起临时超前支护作用 防止土层坍塌和地表下沉 以保证掘 进与后续文护工艺安全运作 在交通繁忙的城市公路 铁路或建筑物下修建横 惯隧道或车站等结构工程时 由于地面荷裁很大 为防止地表下沉影响正常生 产应用采用超前支撑技术使地下隧道或洞室工程顺利实施暗挖掘技术 管棚施 工技术亦适用于地下工程特殊或困难地段 当遇到流塑状软岩地层或岩涪严重 流泥地段 管棚结合围岩顿注浆可成为有效的施工方法 一 管棚的布置形式一 管棚的布置形式 管棚的形状要根据地下隧道或洞室形状及工程条件来确定 常见的几种布 量形式如图 2 6 图 2 6 管棚的形状 a 帽子形 b 正方形 c 一字形 d 半圆形 一字形布置适用于洞室跨度不大 仅上部土层易坍塌的地段 门形布置适 28 用于大型洞室工程上部土层不稳定地段 半圆拱形适用于地铁 地下隧道土层 不稳定段 正方形布置适用于大型洞室工程松软土层段 一 工艺要求一 工艺要求 一 大管棚采用的钢管应顺直 其不插入围岩的部分可不钻孔 二 大管棚采用的钢管纵向连接丝扣长度不小于 150mm 管箍长 200mm 并均采用厚壁钢管制作 三 大管棚安装前将工作面封闭严密 牢固 清理干净 并测放出钻设 位置方可施工 四 大管棚钻孔的外插角允许偏差为 5 钻孔由高孔位向低孔位进行 钻孔孔径比钢管直径大 30 40mm 五 遇卡钻 坍孔时注浆后重钻 六 钻孔合格后及时安装钢管 其接长时连接必须牢固 七 大管棚注浆浆液必须充满钢管及周围的空隙并密实 其注浆量和压 力根据试验确定 二 机械设备二 机械设备 大管棚施工采用的机械有 全站仪 管棚钻机 注浆机 三 施工工艺流程及工艺流程图三 施工工艺流程及工艺流程图 一 工艺流程 1 施工准备 工作面封闭 清理干净 检查钻孔机具 注浆机是否正常 注浆机注浆 前应进行压水试验 检查设备是否正常 管路连接是否正确 大管棚制作 大管棚采用热轧无缝钢管 长度 规格按设计要求选用 除在末端的钢管有一 端加工成尖头形外 其它钢管两端均加工成丝扣 浆液配合比选定 浆液按设计要求选用 浆液配合比需经试验确定并报监理工程师审定 2 测量布孔 按设计要求的位置 环向间距用全站仪测量布孔 并用红油漆对各个孔位 进行标记 3 钻机就位 固定钻机就位 为防止在钻孔过程中钻机偏移要支撑牢固 钻头对准孔位 标记 调整钻杆 按设计外插角施钻 边钻孔边顶入钢管 刚开始施工时钻速 要低 钻深 20cm 后转入正常钻速 第一根钻杆外露 30 40cm 时停止钻进 用两 根管钳人工卡紧钻杆 注意不得卡丝扣 钻机低速反钻 脱开钻杆 钢管连接 套与钢管脱离 人工装入第二根钻杆 并在钻杆前端安装好连接套 钻机低速 送到第一节钻杆尾部 方向对准后联成一体 人工安装第二节钢管 低速钻进 29 施工准备 测量布孔 钻机就位 固定 钻孔 分节顶入钢管 封端止浆 浆液配合比选定大管棚制作 双液注浆机 使其对准第一节钢管端部 严格控制角度 人工持钳进行钢管连接 使两节钢 管在连接套处联成一体 按此安装后续钻杆加长钢管直到钻孔深度达到设计深 度 钢管长度达到设计长度 停止施钻将钻头 钻杆退出 4 封端止浆 钢管安设完成后用塑胶泥封堵孔口及周围裂缝 在钢管附近及工作面喷射 砼 以防浆液从工作面外冒 5 注浆 浆液按配合比配制 采用注浆机注浆 注浆过程中根据地质情况控制注浆 压力 6 效果检查 注浆过程中随时观察注浆压力及注浆排浆量的变化 分析注浆情况 防止 堵管 跑浆 漏浆 做好注浆记录 以便分析注浆效果 7 注浆结束 当注浆量和注浆压力达到设计注浆量和设计终压时结束注浆 二 工艺流程图 图 2 7 30 大管棚注浆 效果检查 结束 图 2 7 管棚施工工艺流程图 四 管棚施工四 管棚施工 管棚法施工的主要工序包括 开挖工作室 钻孔 安装管棚 管棚钢管注 浆以及掘砌施工等 1 开挖工作室 在采用管棚法施工的地下隧道或旧室的开端开挖工作室 以设立管棚推进 基地和钻限施工空间 工作室的开挖尺寸应根据钻机和钢管推进机的规格确定 一般要超出隧道或洞室轮廓线外 0 5 1 0m 开挖工作室采用普通施工方法 但 加台支护 一般需设受力钢支架 2 钻孔 管棚钻孔基本为水平钻进 孔径根据棚管直径确定 一般比设计的棚管直 径大 20 30mm 以便于顶进 钻机选型由 次钻孔深度和孔径决定 国内目前多 采用地质钻机 架立钻机时 应精确核定孔位 使钻杆轴线与管枷设计轴线吻合以保证姑 孔不产生位移和倾斜 钻孔过程中须及时纠斜 若钻孔不合格 应采用注浆法 封堵 重新布孔补钻 3 安装管棚 根据钻孔深度大小可选用适宜的安装钢管技术 对于坍孔严重地段 可直 接将管棚钢管钻入 使钻孔与安装一次完成 一般对于孔长小于 15m 的短孔 可用人工安装或用卷扬机顶进 深孔则用钻机顶进 在顶进过程中 必须用测 斜仪严格控制上仰角度 一殷为 1 度 2 度 接长管棚钢管时 接头要采用厚壁 管箍 上满丝扣 确保连接可靠 4 管棚钢管注浆 钢管就位后 可用水泥砂浆或水泥一水玻璃浆进行管内注桨充填 一般 以浆液注满钢管为止 当围岩或土层松软破碎时 可在管栅钢管上事先钻小孔 使浆液能扩散至钢管周围 为了增加管棚强度 可于钢管内加钢筋笼后再注浆 31 管棚钢管内注浆用泵灌注 钻孔封堵口设有进料孔和出气孔 浆液由出 气孔流出时 说明管内已注满 应停止压注 5 掘砌施工 掘砌施工在管棚注浆结束 4 8 小时后方可进行 用管棚法施工的地下隧道 或地铁断面都比较大 所处地段的岩土层软弱破碎 多选用单侧壁导洞或双侧 壁导洞掘进技术 由机械开挖或人工与机械混合法开挖 以尽量减小对围岩的 扰动 目前施工多选用小功率 小尺寸的小型挖掘机或单臂掘进机 图 2 8 为单例臂导碉法开挖顺序示意图 开挖时 工作面 与 的距离应 保持在 4 6m 间 不应过大 工作面 与 间要大于 10m 以确保施工安全 通常采用的装碴运输方案 图 2 8 单侧壁导洞法 图 2 9 上 下台阶不平等作业 1 手推车 2 s 50 单臀掘进机 3 反铲挖掘机 用于仰拱开挖 置于其他设备另侧 4 皮带运输机 5 出渣矿车 6 电平车 碴土皮带运输机倒入碴车 由电平车牵引运出 图 2 10 为一般管棚施工 的隧道结构图 钢拱架作初期支护 须具有较大的支护强度和刚度 以承受因 开挖引起的松动压力 钢架纵向间距一般不大于 1 2m 两钢架之间应设置直径 32 20 一 22mm 的钢撑杆 钢架设置好后 应及时喷射混凝土 管棚钢管和钢撑的 间隙为 15 25cm 填塞固定之 通常在混凝土喷层外敷设防水层后再进行二次 模筑衬砌 二次模筑衬须在围岩和初次支护变形基本稳定后进行 混凝土衬砌 厚 35 45cm 每次施作衬砌长度 6 一 12m 可用模板台车施工 强度达到 2 5mpa 后方可脱模 图 2 10 管棚施工隧道支护结构 管棚 管内灌注水泥砂浆 2 混凝土喷层 3 洞拱 4 防水层 5 混凝土支护 五 施工控制要点五 施工控制要点 一 钻孔时外插角允许偏差为 5 钻孔深度应大于管棚长度 大管棚 顶入长度不小于管长的 90 遇卡钻 坍孔时应注浆后重钻 二 钢管安设完成后孔口及周围裂缝要封堵好 钢管附近及工作面要喷 射砼 以防浆液从工作面外冒 三 注浆过程中随时观察注浆压力及注浆排浆量的变化 分析注浆情况 注浆中途停止超过 30min 应清洗注浆管路 防止堵管 发生串孔跑浆时应先将 跑浆孔堵塞 等轮到该孔注浆时拔出堵塞物 将孔内清洗干净再重新注浆 发 生漏浆时应将漏浆部位的裂隙用塑胶泥封堵 再喷射砼封堵牢固后再继续注浆 四