地下铁道施工方法的选择

1地下铁道施工方法的选择及对周围环境的影响主讲：刘勇博士教授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地铁施工方法选择第一部分第4页一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第5页

1、方法概述二明挖法开挖基坑修筑衬砌回填土石恢复路面第6页二明挖法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)恢复路面(f)回填演示第7页2、分类二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。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敞口放坡基坑第9页4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．深层搅拌桩第10页桩架定位预搅下沉12第11页下沉至底并压浆喷浆搅拌上升34第12页喷浆搅拌上升重复搅拌下沉56第13页重复搅拌下沉重复搅拌上升78第14页成桩移机，重复前面过程910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。(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排桩支护第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排桩支护第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排桩支护第18页(1)板桩常用的板桩类型有钢板桩和钢筋砼板桩。①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次重复使用，降低成本。

2排桩支护第19页2排桩支护U形Z形第20页2排桩支护第21页2排桩支护第22页2排桩支护第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排桩支护(2)工字钢桩第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钻孔咬合桩平面示意图3钻孔咬合桩第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。密插三插二二插一4SMW桩第26页第27页第28页第29页第30页5地下连续墙施工1、施工方法简述第31页5地下连续墙施工1.成槽2.放入接头管3.放入钢筋笼4.浇筑混凝土5.拔管成墙动画演示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第32页5地下连续墙施工第33页5地下连续墙施工第34页5地下连续墙施工第35页5地下连续墙施工第36页5地下连续墙施工第37页5地下连续墙施工第38页5地下连续墙施工第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土钉墙围护结构第40页二明挖法5、优点①施工方法简单，技术成熟。②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。③浅埋时工程造价和运营费

用均较低，且能耗较少。第41页二明挖法6、缺点①外界气象条件对施工影响较大。②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。

③需要拆除工程影响范围内的建筑物和地下管线。④在饱和的软土地层中，深基坑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。第42页第一部分施工方法选择二明挖法第43页二明挖法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。第44页第一部分施工方法选择三盖挖法

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第45页第一部分施工方法选择三盖挖法2、优点①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。②占地宽度比一般明挖法小，且无振动和噪音。③可最大限度地减少地面交通的干扰。④可免去或减少施工时的水平支撑系统。⑤在松软地层中修建地下多层建筑物的好方法。第46页第一部分施工方法选择三盖挖法3、缺点①施工工序复杂，交叉作业多。 ②出土不方便。

③板墙柱接头多，防水困难。 ④工效低，速度慢。⑤结构完成前，中间立柱承受荷载有限。第47页第一部分施工方法选择三盖挖法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暗挖组合盖挖与盾构组合第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。

一概述第49页一概述施工期间的地面处理①部分或全部占用地面；②分条施工临时路面和结构顶板，维持部分交通；③夜间施工、白天恢复交通。第50页二盖挖顺作法施工步骤1构筑连续墙和中间支撑桩步骤3构筑连续墙及覆盖板步骤4开挖及支撑安装步骤2构筑中间支撑桩第51页二盖挖顺作法施工构筑底板步骤5步骤6构筑侧墙、柱及楼板步骤7步骤8构筑侧墙及顶板构筑内部结构及路面恢复第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。三盖挖逆作法施工第53页三盖挖逆作法施工构筑顶板步骤3回填土，恢复路面步骤4构筑围护结构步骤1构筑主体结构中间桩柱步骤2第54页三盖挖逆作法施工开挖下层土步骤7构筑下层主体结构步骤8构筑上层结构步骤6开挖中层土步骤5第55页防水层挖孔桩钢管柱天安门东站施工方法三盖挖逆作法施工应用实例第56页优点①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。②地下、地上结构施工可以并行，缩短了整个工程的工期。③减少了开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基三盖挖逆作法施工第57页缺点①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。②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。③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。④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。三盖挖逆作法施工第58页适用条件(1)大平面地下工程(2)大深度的地下工程(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。施工的难点节点的连接形式、节点连接的操作程序三盖挖逆作法施工第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。四盖挖半逆作法施工第60页四盖挖半逆作法施工步骤3打设中间桩、临时性挡土设备及构筑顶板(Ⅱ)步骤4构筑连续墙及顶板(Ⅲ)步骤1构筑连续墙中间支撑桩及临时性挡土设备步骤2构筑顶板(Ⅰ)第61页四盖挖半逆作法施工步骤5依序向下开挖及逐层安装水平支撑步骤6向下开挖、构筑底板步骤8构筑侧墙及内部之其余结构物步骤7构筑侧墙、柱及楼板第62页三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。第63页四新奥法及浅埋暗挖法

1、方法概述超前支护(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第64页第一部分施工方法选择四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。第65页第一部分施工方法选择四新奥法及浅埋暗挖法