地下铁道施工方法的选择

1、 1地下铁道施工方法的选择及对周围环境的影响主讲：刘主讲：刘 勇勇 博士教授博士教授 2第一部分 施工方法的选择第二部分施工对周围环境的影响 3第一部分LOGO第4页一一施工方法分类施工方法分类 地铁隧道施工方法选择主要受工程地质、水文地质、地形地貌、沿线环境的要求、施工单位的技术水平、施工进度、经济条件等因素限制。 明挖法盖挖法矿山法新奥法盾构法沉管法掘进机法顶进法LOGO第5页 1、方法概述二二明挖法明挖法开挖基坑修筑衬砌回填土石恢复路面LOGO第6页二二明挖法明挖法明挖顺作法施工步骤明挖顺作法施工步骤(a)基坑围护(b)开挖及第一道撑(c)开挖(d) 结构施工(e) 埋设物放置(g) 恢

2、复路面(f) 回填演示演示LOGO第7页2、分类二二明挖法明挖法边坡面不加支护的基坑无围护结构的基坑 喷混凝土面和锚杆护坡基坑有围护结构的基坑钢板桩围护基坑 钢筋混凝土钻孔灌注桩围护工字钢桩围护基坑 人工挖孔桩围护基坑地下连续墙围护基坑土钉墙围护基坑深层搅拌桩围护基坑明挖法基坑类型 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。LOGO第8页在城市地下工程采用明挖法施工时，为了防止塌方，保证施工安全，在基坑(槽)开挖深度超过一定限度时，土壁应做成有斜率的边坡，以保证土坡的稳定。工程中常称为放坡。3 3敞口放坡基坑敞口放坡基坑LOGO第9页4 4具有围护

3、结构的基坑具有围护结构的基坑分湿法(喷浆)及干法(喷粉) 。施工过程大致可分为：(1)桩架定位及保证垂直度 (2)预搅下沉 (3)制备水泥浆 (4)提升、喷浆并搅拌 (5)重复搅拌或重复喷浆 (6)移位1深层搅拌桩 LOGO第10页桩架定位预搅下沉12LOGO第11页下沉至底并压浆喷浆搅拌上升34LOGO第12页喷浆搅拌上升重复搅拌下沉56LOGO第13页重复搅拌下沉重复搅拌上升78LOGO第14页成桩移机，重复前面过程910LOGO第15页 排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩、工字钢桩或钢板桩等。 排桩支护结构可分为：柱列式排桩支护，连续排桩支护，组合式排桩支护三种。(

4、1)柱列式排桩支护：当边坡土质较好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏的钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡。 2 2排桩支护排桩支护LOGO第16页(2)连续排桩支护 ：在软土中支挡桩应该连续密排。 开挖侧树根桩或注浆2 2排桩支护排桩支护LOGO第17页bU形2b(3)组合式排桩支护:在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注桩排桩与水泥土桩防渗墙组合的。 开挖侧2 2排桩支护排桩支护LOGO第18页(1)板桩常用的板桩类型有钢板桩和钢筋砼板桩。 钢板桩 截面形式：U形、Z形和直腹板式。 优 点：板桩材料质量可靠，在软弱土层中施工速度快，施工也较简单，并且有较好的挡水性，临时性结构的钢板桩可拔出多

5、次重复使用，降低成本。2 2排桩支护排桩支护LOGO第19页2 2排桩支护排桩支护U形Z形LOGO第20页2 2排桩支护排桩支护LOGO第21页2 2排桩支护排桩支护LOGO第22页2 2排桩支护排桩支护LOGO第23页工字钢腰梁横撑桩槽钢橡木楔横撑支撑角钢楔衬木木条桩2 2排桩支护排桩支护(2)工字钢桩LOGO第24页桩的排列方式一般为一根素混凝土桩(A桩)和一根钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置，A桩采用超缓凝型混凝土(缓凝时间视施工需要而定)，B桩采用普通混凝土。先施工A桩，在A桩初凝前施工B桩，并利用套管钻机的切割能力切掉A桩相交部分的混凝土，使B桩嵌入A桩，形成相互咬合。AABBDd钻孔咬

6、合桩平面示意图3 3钻孔咬合桩钻孔咬合桩LOGO第25页(1)施工方法采用三轴或多轴型旋转搅拌钻孔，一边钻进一边由钻头向外喷出水泥固化剂，经与地基土反复搅拌形成均一的水泥土混合体，并在其接硬前插入涂满“减摩剂”的型钢作为加劲材料，待水泥土硬化后便成为具有一定强度和刚度的基坑围护结构。 4 4SMWSMW桩桩LOGO第26页LOGO第27页LOGO第28页LOGO第29页LOGO第30页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工1、施工方法简述LOGO第31页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工1.成槽成槽2.放入接头管放入接头管3.放入钢筋笼放入钢筋笼4.浇筑混凝土浇筑混凝土5.拔管成墙拔管成墙动画演示

7、开挖沟槽放入接头管下放钢筋笼水下浇注砼拔出接头管形成一个单元墙段泥浆护壁钢筋笼制作修筑导墙LOGO第32页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第33页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第34页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第35页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第36页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第37页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第38页5 5地下连续墙施工地下连续墙施工LOGO第39页 土钉和锚杆有相似之处，但是作用机理却不同。除锚固段外，锚杆沿全长受到同样的拉力，并将这些拉力通过锚座传给面部的挡土墙或桩。但土钉受力沿其长是不

8、均匀的，土钉支护中的混凝土面层不属主要受力构件。土钉间距小而数量多，锚杆间距大而数量少。沿钉长拉力分布T0面层主动区抗力区土钉土钉土压分布墙锚杆锚杆6 6土钉墙围护结构土钉墙围护结构LOGO第40页二二明挖法明挖法5、优点施工方法简单，技术成熟。 工程进度快，工作面大， 便于机械和大量劳动力投 入，根据需要可以分段同 时作业。浅埋时工程造价和运营费 用均较低，且能耗较少。LOGO第41页二二明挖法明挖法 6、缺点外界气象条件对施工影响较大。 施工对城市地面交通和居民的正常生活有较大影响，且易造成噪音、粉尘及废弃泥浆等的污染。需要拆除工程影响范围内的建筑物和地下管线。 在饱和的软土地层中，深基坑

9、开挖引起的地面沉降较难控制，且坑内土坡的纵向稳定成为威胁工程安全的重大问题。LOGO第42页第一部分第一部分 施工方法选择施工方法选择二二明挖法明挖法LOGO第43页二二明挖法明挖法7、适用范围 敞口明挖适用于地面开阔，周围建筑物稀少，地质条件好，土质稳定且在基坑周围无较大荷载，对基坑周围的位移和沉降无严格要求的情况。 具有围护结构的明挖适用于施工场地狭窄，土质自立性较差，地层松软，地下水丰富，建筑物密集的地区。LOGO第44页第一部分第一部分 施工方法选择施工方法选择三三盖挖法盖挖法 1、方法概述修筑边墙开挖顶部土体修筑顶盖回填并恢复路面开挖下部土体修筑底板及内部结构LOGO第45页第一部分

10、第一部分 施工方法选择施工方法选择三三 盖挖法盖挖法 2、优点简化施工程序，降低工程造价。可靠近地面建筑物的基础施工。占地宽度比一般明挖法小，且无振动和噪音。可最大限度地减少地面交通的干扰。可免去或减少施工时的水平支撑系统。在松软地层中修建地下多层建筑物的好方法。LOGO第46页第一部分第一部分 施工方法选择施工方法选择三三 盖挖法盖挖法 3、缺点施工工序复杂，交叉作业多。出土不方便。板墙柱接头多，防水困难。工效低，速度慢。结构完成前，中间立柱承受荷载有限。LOGO第47页第一部分第一部分 施工方法选择施工方法选择三三 盖挖法盖挖法 4、分类盖挖顺作法盖挖逆作法盖挖半逆作法顺作与逆作组合盖挖与

11、暗挖组合盖挖与盾构组合LOGO第48页 早期的盖挖法是在支护基坑的钢桩上架设钢梁、铺设临时路面维持地面交通。开挖到基坑底后，浇筑底板至浇筑顶板的盖挖顺作法。 后来大多使用盖挖逆作法，用刚度更大的围护结构取代了钢桩，用结构顶板作为路面系统和支撑，结构施作顺序是自上而下挖土后浇筑侧墙楼板至底板完成。也有采用盖挖半逆作法。一一概述概述LOGO第49页一一概述概述施工期间的地面施工期间的地面处理处理部分或全部占用地面；分条施工临时路面和结构顶板，维持部分交通；夜间施工、白天恢复交通。LOGO第50页二二盖挖顺作法施工盖挖顺作法施工步骤步骤1构筑连续墙和中间支撑桩构筑连续墙和中间支撑桩步骤步骤3构筑连续

12、墙及覆盖板构筑连续墙及覆盖板步骤步骤4开挖及支撑安装开挖及支撑安装步骤步骤2构筑中间支撑桩构筑中间支撑桩LOGO第51页二二盖挖顺作法施工盖挖顺作法施工构筑构筑底板底板步骤步骤5步骤步骤6构筑侧墙、柱及楼板构筑侧墙、柱及楼板步骤步骤7步骤步骤8构筑侧墙及顶板构筑侧墙及顶板构筑内部结构及路面恢复构筑内部结构及路面恢复LOGO第52页 如果开挖面较大、覆土较浅、沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起邻近建筑物沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构时，可采用盖挖逆作法施工。回弹量。 三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工LOGO第53页三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工构筑顶板构筑顶板步骤

13、步骤3回填土，恢复路面回填土，恢复路面步骤步骤4构筑围护结构构筑围护结构步骤步骤1构筑主体结构中间桩柱构筑主体结构中间桩柱步骤步骤2LOGO第54页三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工开挖下层土开挖下层土步骤步骤7构筑下层主体结构构筑下层主体结构步骤步骤8构筑上层结构构筑上层结构步骤步骤6开挖中层土开挖中层土步骤步骤5LOGO第55页防水层防水层挖孔桩挖孔桩钢管柱钢管柱天安门东站施工方法天安门东站施工方法三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工应用实例应用实例LOGO第56页优点优点围护结构变形减少，减少了临时支撑的工程量，提高了工程施工的安全性，也减少了对周边环境的影响。地下、地上结构施工可以并行，缩短

14、了整个工程的工期。减少了开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工LOGO第57页缺点缺点需要设临时立柱和立柱桩，增加了施工费用，且由于支撑为建筑结构本身，自重大，为防止不均匀沉降，要求立柱具有足够的承载力。为便于出土，需要在顶板处设置临时出土口，因此需对顶板采取加强措施。地下结构的土方开挖和结构施工在顶板覆盖下进行，因此大型施工机械难于展开，降低了施工效率。混凝土的浇注在逆作施工的各个阶段都有先后之分，这不仅给施工带来不便，而且给结构的稳定性及结构防水带来一些问题。三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工LOGO第58页适用条件适用条件(1)大平面地下工程(2)大深度的地下

15、工程(3)复杂结构地下工程(4)周边状况苛刻，对环境要求较高(5)作业空间狭小(6)工期要求紧迫(7)要求尽快恢复地面交通的工程。施工的难点施工的难点节点的连接形式、节点连接的操作程序 三三盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工LOGO第59页 类似逆作法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先修筑底板，再依次序向上逐层建筑侧墙、楼板。 在半逆作法中，一般必须设置横撑并施加预应力。四四盖挖半逆作法施工盖挖半逆作法施工LOGO第60页四四盖挖半逆作法施工盖挖半逆作法施工步骤步骤3打设中间桩、临时性挡土打设中间桩、临时性挡土设备及构筑顶板设备及构筑顶板()步骤步骤4构筑连续墙及顶板构筑连续

16、墙及顶板()步骤步骤1构筑连续墙构筑连续墙 中间支撑桩中间支撑桩及临时性挡土设备及临时性挡土设备步骤步骤2构筑顶板构筑顶板()LOGO第61页四四盖挖半逆作法施工盖挖半逆作法施工步骤步骤5依序向下开挖及逐层依序向下开挖及逐层安装水平支撑安装水平支撑步骤步骤6向下开挖、构筑底板向下开挖、构筑底板步骤步骤8构筑侧墙及内部之构筑侧墙及内部之其余结构物其余结构物步骤步骤7构筑侧墙、柱及楼板构筑侧墙、柱及楼板LOGO第62页三三 盖挖法盖挖法适用范围 适用于施工地段交通繁忙，要求阻断交通时间短，多用于松软地层中修建地下多层建筑物。LOGO第63页四四新奥法及浅埋暗挖法新奥法及浅埋暗挖法 1、方法概述超前

17、支护(必要时)钻爆、小型机械或人工开挖钢架、喷锚联合支护防水层模筑混凝土LOGO第64页第一部分第一部分 施工方法选择施工方法选择四四 新奥法及浅埋暗挖法新奥法及浅埋暗挖法2、优点 对地面干扰小，工程投资也相对较小。3、缺点 不方便机械化作业，工人劳动强度高，工作条件恶劣，风险大。LOGO第65页第一部分第一部分 施工方法选择施工方法选择四四 新奥法及浅埋暗挖法新奥法及浅埋暗挖法 4、分类全断面法台阶法中隔壁法交叉中隔壁法双侧壁导坑法洞桩法中洞法LOGO第66页LOGO第67页全断面法LOGO第68页台阶法LOGO第69页台阶法LOGO第70页中隔壁法LOGO第71页交叉中隔壁法LOGO第72页双侧壁导坑法LOGO第73页洞桩法LOGO第74页中洞法LOGO第75页LOGO第76页LOGO第77页LOGO第78页“浅