城市地下铁道施工介绍.ppt

二一一年四月，城市地铁工程技术、城市地铁工程介绍纲要、国内城市轨道交通概况和发展前景地铁主要施工方法介绍长春轻轨假皇居站工程概况介绍(二)工程概况介绍(二)工程概况介绍和技术介绍，一、国内城市轨道交通概况和发展前景，随着我国经济建设的迅速发展和综合国力的增强，城市规模也将增大，城市人口流量为了改善交通环境，采取了各种措施，其中建设地铁得到普遍认可。 目前世界上许多主要大城市都比较成熟，具有完善的轨道交通系统。 部分城市轨道交通量占城市交通量的50%以上，达到70%以上。 中国城市轨道交通在城市客车运输量中所占比例最高的是上海，2007年底仅占23%。 在需求方面，我国城市多数存在乘车困难问题。 每个特大城市每天的旅客运输量突破100万人，但在一般的大城市，旅客主流道高峰时需要运输13万名乘客，这样巨大的旅客运输任务，大多数城市只能用汽车和电车承担，因此在旅客高峰时，乘客密度达到每平方米10-12人从城市效率来说，目前由于道路数量有限，汽车数量急剧增加，普通地面交通存在比较严重的拥堵现象，很多特大城市和大城市中心城市在高峰时的行驶速度在每小时10公里以下。 2008年，全国私家车拥有量达到3501万辆，民用车拥有量达到5099万辆，其中多数在城市行驶。 根据国际大城市汽车保有量饱和标准300万400万辆，北京、上海等大城市汽车保有量已接近饱和状态。 从能源消耗和污染状况来看，轨道交通能源低，污染少。 随着工业化和城市化的迅速推进，能源需求激增，城市能源供求矛盾日益突出。 轨道交通运输力大，运行快，一次运输量比汽车多得多。 据统计，每百公里的人均能源消耗量，公共汽车占乘用车的8.4%，轨道交通占乘用车的5%，轨道交通工具的能源消耗量比公共汽车节约了30公里，比乘用车节约了2131公里。 人均CO2排放量，轨道交通占轿车的21.7%。 因此，轨道交通更有效地利用能源。 目前，中国轨道交通建设是以地下线为中心的地铁工程，每公里成本在5亿元左右，高架线工程每公里成本在1.5-2.5亿元左右。 2010年地铁建设投资最大的是环渤海地区，其次是长三角、珠三角。 2011年至2015年投资最高的地区依然是渤海地区，其次是珠三角，投资比例为21%，投资额为2120.17亿元，长江三角洲比例为19%。 环渤海投资额高的主要原因是单价高。 总体来说，渤海、珠三角、长江三角地铁建设总投资最高，2010-2015总投资约7556亿元。 从技术上看，地铁建设困难，技术含量高，经验要求多。 隧道开挖过程中要控制很多技术指标。 而且在地铁建设过程中，可能会发生很多意外情况，丰富的经验对处理意外情况尤其有益，也有利于工程的顺利开展和进展速度。 从资金来看，地铁建设投入大，从事地铁建设的公司资本金在1亿元以上。 地铁建设行业固定资产投入，从事隧道开挖的企业盾构机价值高，一台盾构机价格在2500万-6000万左右。 因此，没有足够的资金力量就不可能进入该行业，目前主要的地铁施工企业是国有企业，民营企业极少。 国家发改委基础产业司2010年3月表示，全国有33个城市计划建设地铁。2020年全国规划地铁总行驶距离达到6100公里，2010年至2015年地铁建设投资计划总额达到11568亿元，是2010年的5.93倍。 中金公司最近的报告更新了上述数目。 据该报告统计，中国已有36个城市报告了城市轨道交通建设规划，2009年至2020年，城市轨道交通新营业距离达到6560公里。 到2020年，全国城市轨道交通累计营业距离将达到7395公里。 按每公里5亿元的成本计算，2009-2020年城市轨道交通投入3.3万亿元，年均2700亿元，中国城市轨道交通建设将迎来黄金十年。 地铁市场在未来几年发展迅速，前景广阔，我们也应该争取这个市场的地位。 二、地铁的主要施工方法是在城市建设地铁，其施工方法受地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机械及资金条件等因素的影响较大，因此施工方法各不相同。 施工方法的选择应根据工程性质、规模、地质和水文条件以及地下障碍物、施工设备、环境保护和工期要求等因素，经过全面的技术经济比较确定。 地铁施工方法主要有以下几种：地铁施工的主要施工方法1、明挖法2、复挖法3、暗挖法4、沉管法5、混合法1、明挖法明挖法从上挖土石方至设计海拔后，从基础向上施工，完成隧道本体结构，最后填埋基坑或恢复地面的施工方法。 明挖法是各国地铁工程的优先方法，在地面交通和环境许可的地方通常采用明挖法施工。 浅埋地铁站和区间隧道常采用明挖法，明挖法施工是深基坑工程技术。 地铁工程一般位于建筑物密集的城市，深基坑施工的主要技术难点是基坑周围原状土的保护、地表沉降防止和减少对现有建筑物的影响。 钻井法的优点是施工技术简单、快速、经济、经常被列为优先方案。 但其缺点也很明显，例如交通阻断时间长，噪音和振动等对环境造成的影响。 明挖法施工程序一般可分为四大股：、保养结构施工、内挖、工程结构施工、管道恢复和霸土，图1 .2、盖挖法自地挖到一定深度后封顶，其馀下部工程在封顶屋面下施工。 主体的结构可以是顺作也可以是逆作。 在城市繁忙地带建设地铁站时，占有道路，多影响交通，地铁站设在主干道上，交通不能中断，需要确保一定的交通量要求时，可以采用挖掘法。 2.1开盖顺序法2.2开盖逆法2.3开盖逆法、2.1开盖顺序法开盖顺序法在地表作业完成后，将定型预制板结构(包括纵、横梁和道路面板)放在挡土结构上维持交通，向下反复开挖和横杆直至设计海拔。 依次从下到上，施工主体的构造和防水措施，填土恢复管道，埋设新的管道。 最后，必要时拆除上部结构的露出部分，恢复道路。 施工顺序如图2 .一般在道路交通无法长期中断的状况下建设车站主体时，可以考虑采用盖挖顺序。 2.2开盖逆风法开盖逆风法首先是使地面朝下，建立基坑的维护结构和中间桩柱，与开盖顺序法一样，基坑的维护结构多采用地下连续壁和帷幕桩，中间支撑多利用本体结构本身的中间支柱降低工程成本。 之后，将表层土体挖掘到本体构造顶板的地面水平，可以将未挖掘的土体作为土型打设顶板。 顶板为强力横梁，可防止基坑内维修结构变形，填土后恢复道路，恢复交通。之后的工作全部在顶板霸盖下进行，即从上向下挖掘主体结构建设到底板，如图3所示，挖掘面积大、霸土浅、建筑物沿周围过于接近时，为了尽量防止挖掘基坑引起的建筑物下沉，或者尽快恢复路面交通2.3盖挖半逆风法与逆风法的区别仅在于顶板完成恢复路面后，将土挖至设计标高后，打设底板，依次向上打设侧壁、地板。 在半逆法施工中，一般要设置横梁，加预应力。 图4.3、暗挖法暗挖法主要为挖掘法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法等。 其中，特别是浅埋暗挖法和盾构法得到广泛应用。 3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)3.2盾构法、3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)浅埋暗挖法松动地层新奥法施工，新奥法利用围岩自承能力和钻井面空间约束作用，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段加固围岩，约束围岩松弛和变形，监测围岩和支护浅埋暗挖法为埋深浅、松动不稳定土层和弱破碎岩层施工提出了建议。 浅埋暗挖法施工技术特点：通过围岩变形涉及地表刚性支护和地层改良的试验段指导设计和施工。 浅埋暗挖法施工隧道，应根据工程特点、围岩状况、环境要求及施工单位自身条件等，选择合适的挖掘方法和挖掘方法。 施工中区间隧道常用的挖掘方法多采用阶梯法、CRD施工法、眼镜施工法等城市地铁车站、地下停车场等跨隧道的孔桩法、侧孔法、中孔法等施工方法施工。 地铁在城市施工，对地表沉降控制要求严格，强调地层预支护和预支护，采用的工艺有先行小导管预注浆、钻井面深孔注浆、管架先行支护。 浅埋暗挖法施工技术可归纳为“管先行、严重浇注、短挖、强支护、快速封闭、勤测”18个字母，其工艺流程为图5.3.2盾构法建设地铁隧道盾构法施工为盾构施工机械在地下暗挖隧道。 盾构(shield )是一种支撑地层压力，可在地层中推进的可动钢筒结构。 钢筒的前端设置有支撑土体的装置和挖掘装置，钢筒的中段安装有必要的千斤顶，可以在钢筒的尾部组装预制毂和隧道衬砌环。 护罩每走一环的距离，护罩尾部的保护下安装衬砌，在衬砌环周围的间隙压入水泥砂浆，防止隧道和地面下沉。 护罩推进的反作用力由衬垫环承担。 在盾构施工前建立竖井，在竖井内设置盾构，将盾构挖出的土体从竖井通道送到地面。 屏蔽法按屏蔽截面形状分为圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。 圆形抵抗地层中土的压力和水的压力，衬砌组装简单，可采用通用部件，更换容易，应用广泛的挖掘方式手动挖掘盾构， 根据可分为半机械挖掘式和机械挖掘式三种护罩的前部结构，护罩可分为开胸式和闭胸式两种，通过排除地下水和稳定挖掘面的方式，护罩可分为人工井点降水、泥水加压、土压平衡式、局部气压护罩、全气压护罩等。盾构法的主要优点：除竖井工程外，施工作业在地下进行，不影响地面交通，可减少噪音和振动对邻近居民影响的盾构推进、出土、衬砌等主要工程循环进行，施工易于管理， 施工者过少数量少河不影响航运的施工不受风雨等气候条件影响的地质条件差，在地下水位高处建设深隧道，盾构法具有较高的技术经济优势。 施工工序如图6所示。 4、沉管法沉管法预制隧道管段，段两端设置暂时止水头部，然后悬浮在隧道轴线上，沉入预挖沟槽，完成管段间的水下连接，去除暂时止水头部，填埋基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，形成完整的水下通道。 沉管隧道对地基要求低，特别是软土地基、河床或海岸浅，适合水上疏浚设施挖基础沟的工程特点。 因其埋深小，包括连接段的隧道线路全长明显短于暗挖法和盾构法建造的隧道。 沉管截面形状圆形，选择灵活。 基槽开挖、管段预制板、浮沉放和内部铺装等各工序可以平行作业，相互干扰较少，管段预制板的质量控制容易。 基于上述优点，在大江、大河等广阔水域构筑隧道，沉管法成为最经济的水下横断方案。 根据管体材料的不同，沉管隧道分为钢壳沉管隧道(可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馒头混凝土沉管隧道。 钢壳沉管隧道多在北美采用，钢筋混凝土沉管隧道多在欧亚采用。 沉管隧道施工的主要工程：管节预制、基础沟挖掘、管段浮运与沉放、对接作业、装修、5、混合法根据地铁隧道的实际情况，在地铁隧道施工过程中并用以上两种或两种以上的方法，称为混合法。 以上介绍了地铁工程常用的几种方法，下面结合长春轻轨假皇居站工程介绍了地铁明挖站工程常用的施工技术及主要控制点。 三、长春轻轨模拟皇居站工程施工方法介绍(一)工程概况介绍模拟皇居站是轻轨三期工程地下隧道段地下站之一，是长春城市轨道3号线和4号线的换乘站，3号线和4号线在站内平行，南北走向。 傀儡宫殿的站长为163.6m。 东边有一条长图线，西边是假宫。 车站主体和站台区间结构按照明挖顺序施工。 围护结构采用钻孔灌注桩与钢支撑相结合的形式，桩间土钉网受混凝土保护。 车站入口坑深20.05米，出口坑深17.55米，采用了10001200钻孔灌注桩，出入口和通道坑深10.2米，采用了6001000钻孔灌注桩。 本工程所在地的地质情况为自上而下为人工杂填土、粉质粘土、粗砂层、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩。 桩身直径1m、桩身间隔1.2m、桩身设计桩身直径0.6m、螺距0.4m、环保桩身完成后施工冠梁、冠梁以钻孔桩为一体，形成封闭框架。 详图，(2)阻力桩和格构柱：地铁站应考虑阻力桩。 计算车站结构阻力桩结果不能满足要求的，应设置阻力桩。 通常是钻孔灌注桩，抗拔桩在挖基坑前应施工。 一般地铁站宽，支撑长细比过大，支撑结构不能满足要求，应在中部设置支撑节点，减小长细比，保证支撑钢度。 格构造柱的形式如图所示，(3)基坑降水施工是深基坑施工的重要内容，井点降水的作用是保证挖掘时的无水作业，对土体有加固作用，保证挖掘土体的稳定。 降水深度小于设计基坑底面，必须满足被动区土体阻力要求，防止降水引起围护桩外地面沉降。 应该要求配置井点过滤管的深度和水位观测孔。降水从挖掘前的20日开始，在挖掘土体时受到相当大的排水固结。 深基坑降水大部分采用井点降水。 以下对井点降水的施工进行介绍。 假皇居站降水井设计间隔7m，井深27m，管径0.8m，用2英寸潜水泵抽水。 基坑内降水系统使用注意事项： a、假皇居站基坑内抽水必须在车站主体钻孔灌注桩和旋喷灌注桩形成封闭止水结构后，在基坑内土间挖孔前23周开始降水b .降水系统设置完毕后，在进行试抽的基坑施工时，要注意排水对策， 施工中车站地下水位维持在基坑底面0.5m以下，进行挖掘干燥工程的c、井点完全废除应在顶板霸土之后。 d .考虑到降水的施工成本，基坑内降水最好保持土间挖掘与本体结构施工的同步性。 井壁采用无砂水泥管，全孔下加入400无砂水泥管，井口下部滤水管外包100目尼龙网，地下3.0m范