高职院校轻轨与地铁施工技术教案03浅埋暗挖法修建地铁隧道

项目三浅埋暗挖法修建地铁隧道

一、项目名称浅埋暗挖法修建北京地铁5号线磁器口车站及区间隧道二、能力目标具有施工方法选择、施工方案的制定和地铁隧道施工能力。三、项目施工工序超前支护→土体开挖→初期支护→施作防水层→二次支护四、项目和施工方法简介1．工程概况本合同段工程包括天坛东门站～磁器口站区间和磁器口车站，起始里程K4+983.6，终止里程K6+159.19，长度1175.59m。区间的施工范围为K4+983.6～K5+979.19，长995.59m。根据通风要求，在区间两端距车站30m左右各设有两个面积15m2的迂回风道，总面积30m2；在隧道中间(对应的右线K5+430里程处)设运营期的联络通道并与排水泵房合建，施工期间兼作施工通道；车站为双层岛式三拱两柱结构，出入口通道为单拱直墙断面；风道为马蹄形双层断面。车站地下一层为站厅层，预留通道实现与七号线换乘，地下二层为站台层。车站全长180m，宽21.87m，高14.933m。车站主体覆土深度为9.8～10.3m；出入口通道覆土深度约为11.8～12.4m。2．施工方法简介

浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾构法不适应的条件下，浅埋暗挖法既可作为独立的施工方法，如北京西单地铁站完全以此方法建成；它也可以与其他施工方法综合使用，如天安门西站、王府井站、东单站则是用浅埋暗挖法与盖挖法相结合的方法修建的。浅埋暗挖法与其他施工法有很强的兼容性。目前浅埋暗挖法已有自己全套设计、施工理论，作为一种方法已被国内外所采用。浅埋暗挖法作为建设部命名的国家级工法，不仅在地铁修建中显示了它的优越性，它在地下停车场、地下街道、地下商业街及市政地下管网的建设中注入了前所未有的活力，为现代城市地下空间的开发做出了贡献。

五、任务分解任务1超前支护在地铁隧道的应用（2课时）；任务2台阶法开挖在地铁隧道的应用（2课时）；任务3分部开挖法修建地铁隧道（2课时）；任务4初期支护在地铁隧道的应用（2课时）；任务5防水层施作在地铁隧道的应用（4课时）；任务6二次支护在地铁隧道的应用（2课时）；任务7地铁隧道开挖监控量测（2课时）。

六、授课教案授课课题任务1超前支护在地铁隧道的应用授课班级授课时间2课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有使用超前支护方法进行地铁隧道地层加固的能力（1）了解注浆机选择（2）熟悉导管的安设方案（3）熟悉小导管注浆方法（4）掌握导管的制作（5）掌握注浆过程中异常情况处理重点小导管注浆方法难点注浆过程中异常情况处理方法能力训练任务及案例子任务1根据之前问题的结论和工程资料，分组讨论：导管布置方案子任务2结合工程资料完成实验子任务3分组讨论：超前小导管注浆施工步骤子任务4以小组为单位，结合实例讨论注浆过程中异常情况处理参考资料北京地铁磁器口车站及区间施工方案《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002教学设计教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知本次课程：超前支护在北京地铁5号线磁器口车站及区间隧道的应用教学的目的：学生具有使用超前支护的方法进行地铁隧道的地层加固的能力。工程概况简介：在浅埋暗挖施工方法中使用超前小导管注浆是确保土体稳定的基本条件。讲授﹝口述、设问﹞课件个别回答10分钟引入给定施工背景，小组讨论：（1）根据岩体情况验算﹝判断﹞开挖前是否需要超前支护以保证开挖时土体稳定。（2）如何理解“管超前、严注浆”在本工程中的实际应用。展示启发提问讨论课件、板书小组讨论代表发言互相点评5分钟操练（1）根据之前问题的结论和工程资料，分组讨论：导管布置方案。（2）结合工程资料完成实验：导管的制作：导管采用φ32mm水煤气管制成，先将钢管截成长2.5m或3.0m，一端做成尖锥形，另一端焊上φ6mm钢筋制成的箍。在距头部1.0～1.5m以下每隔8cm，交叉钻φ5mm～φ8mm的孔。任务驱动、启发、引导课件、板书分组实验15分钟深化分组讨论：超前小导管注浆施工步骤任务驱动法板书分组讨论25分钟归纳归纳实例并总结：超前支护施工工艺在教师引导下学生先总结，教师再总结课件、板书小组讨论代表发言5分钟训练训练项目：以小组为单位，结合实例讨论注浆过程中异常情况处理。（1）工作面漏浆：注浆过程中，当压力稍微升高，浆液便从孔口及工作面漏出，其原因是喷混凝土不严，或混凝土没达到强度要求。处理方法是不喷混凝土，用棉纱或塑胶泥填塞裂缝，在喷混凝土2～4小时后再进行注浆。（2）工作面后部洞室漏浆：注浆时，浆液易从工作面后边已完成的一次支护的地方漏出，其原因是工作面与后部的喷混凝土层之间有空隙，而且北京地铁隧道土质多松散砂层，所以浆液很容易跑到工作面后部。处理方法是注浆前，后面的初期支护一定要做好，保证喷混凝土质量，在初期支护背后采用回填注浆，封堵喷混凝土层与地层之间的空隙。（3）注浆时，压力上升过快，在未达到设计注浆量80%时已达到设计压力。处理方法是：开始升压时，延长浆液凝胶时间，尽量多进浆；无法进浆后，可在该孔周围再补打一孔，重新注浆，或增加邻近两孔的距离。任务驱动、启发、引导课件、板书小组讨论代表发言23分钟总结重点：水泥浆液制作；导管制作；注浆过程异常情况的处理讲授、提问课件、板书个别回答5分钟课业布置超前支护中水泥浆液的配置2分钟

效果评价：本次任务采用多种教学手段和方法，学生在动手和讨论中能够很好的完成职业能力目标，

具备制定隧道开挖前对地层加固方案的能力。授课课题任务2台阶法开挖在地铁隧道的应用授课班级授课时间2课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有台阶法开挖地铁隧道的（1）熟悉台阶法适用范围能力（2）掌握隧道通风方案的制定（3）掌握台阶法开挖工艺（4）掌握开挖时注意事项重点台阶法施工适用范围难点台阶法开挖工艺及开挖注意事项能力训练任务及案例子任务1结合案例中地质水文情况、工程进度、工程周围环境确定北京地铁五号线磁器口车站及区间隧道开挖方法子任务2案例中区间隧道施工工序子任务3施工工序中的关键工序子任务4开挖注意事项参考资料北京地铁五号线磁器口车站及区间隧道施工方案《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ46-88《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999教学设计教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知本次课程：全断面法和台阶法在北京地铁五号线磁器口车站和区间隧道开挖过程中的应用。教学目的：学生具有运用全断面法和台阶法开挖地铁隧道的能力。全断面法和台阶法开挖施工工序及开挖过程注意事项。讲授﹝口述、设问﹞课件演示个别回答5分钟引入（1）地层加固后结合案例中工程实际情况如何确定隧道开挖方法？（2）隧道开挖过程中空气中成分有哪些？课件展示、启发提问讨论课件、板书小组讨论代表发言互相点评10分钟操练根据之前问题结论，结合案例中地质水文情况，工程进度，工程周围环境确定北京地铁五号线磁器口的区间隧道开挖方法任务驱动法课件、板书分组讨论20分钟深化分组讨论案例中区间隧道施工工序任务驱动、启发、引导课件、板书分组讨论25分钟归纳归纳实例并总结：施工工序中的关键工序在教师引导下学生先总结，教师再总结。课件、板书小组讨论代表发言5分钟训练训练项目：以小组为单位，结合实例讨论：之前确定的开挖方法在开挖时的注意事项。任务驱动、启发、引导课件、板书小组讨论代表发言20分钟总结重点：台阶法开挖工艺及开挖时注意事项讲授、提问课件、板书个别回答3分钟课业布置制定全断面法与台阶法结合开挖地铁隧道施工方案记录2分钟

效果评价：本次任务采用多种教学手段和方法，学生在动手和讨论中能够很好的完成职业能力目标培养。授课课题任务3分部开挖法修建地铁隧道授课班级授课时间2课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有应用分部开挖法开挖地铁隧道的能力（1）熟悉分部开挖法适用范围（2）掌握分部开挖法开挖工艺（3）掌握开挖时注意事项（4）熟悉隧道开挖过程中的通风方案重点分部开挖法适用范围难点分部开挖法施工工序及开挖时注意事项能力训练任务及案例子任务1结合案例中地质水文情况，工程进度，工程周围环境确定北京地铁磁器口车站和菜市口车站的隧道开挖方法子任务2案例中隧道开挖施工工序子任务3开挖注意事项子任务4隧道开挖过程中的通风方案参考资料北京地铁磁器口车站施工方案北京菜市口车站隧道施工方案《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999教学设计教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知本次课程：分部开挖法在北京地铁五号线磁器口车站隧道开挖过程中的应用。教学目的：学生会使用分部开挖法开挖地铁隧道，掌握分部开挖法开挖施工工序及开挖过程注意事项。讲授﹝口述、设问﹞课件演示个别回答5分钟引入地层加固后结合案例中工程实际情况如何确定隧道开挖方法？展示、启发、提问讨论课件、板书小组讨论代表发言互相点评8分钟操练根据之前问题结论，结合案例中地质水文情况，工程进度，工程周围环境确定北京地铁五号线磁器口车站风道的隧道开挖方法任务驱动、启发、引导课件、板书分组讨论15分钟深化分组讨论案例中区间隧道施工工序任务驱动、启发、引导课件、板书分组讨论20分钟归纳归纳实例并总结：施工工序中的关键工序在教师引导下学生先总结，教师再总结。课件、板书小组讨论代表发言5分钟训练训练项目：分部开挖法开挖时注意事项任务驱动、启发、引导课件、板书小组讨论代表发言25分钟总结重点：隧道开挖过程中的通风工作讲授、提问课件、板书个别回答7分钟课业布置隧道开挖过程中的测量控制方案记录5分钟

效果评价：本次任务采用多种教学手段和方法，学生在动手和讨论中能够很好的完成职业能力目标培养。授课课题任务4初期支护在地铁隧道的应用授课班级授课时间2课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有结合案例中工程实际情况会进行初期支护施工的能力（1）了解全长粘结式锚杆技术（2）熟悉混合喷射混凝土支护技术（3）熟悉端头锚固式锚杆支护技术（4）掌握干喷潮喷混凝土支护技术（5）掌握湿喷混凝土支护技术（6）了解混合式锚杆支护技术重点混合喷射混凝土施工技术；干喷混凝土施工难点湿喷混凝土支护施工能力训练任务及案例子任务1结合案例中地质水文情况，工程进度，施工方法环境确定北京地铁五号线磁器口车站及区间隧道的初期支护方案子任务2分组讨论初期支护方案实施时注意事项子任务3归纳实例并总结：锚杆支护技术方法和喷射混凝土支护技术方法的优缺点子任务4以小组为单位动手训练：混凝土拌合物性能实验。子任务5训练项目：以小组为单位，按设计方案制作钢筋格栅拱架参考资料北京地铁磁器口车站及区间隧道施工方案《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001教学设计教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知本次课程：初期支护在北京地铁磁器口车站及区间隧道实际工程中的应用教学目的：学生结合案例中工程实际情况会制定初期支护方案，锚杆支护技术方法，喷射混凝土支护技术方法。讲授﹝口述、设问﹞课件演示个别回答5分钟引入（1）地铁隧道在开挖完成闭合断面后，判断（演算）隧道是否稳定？（2）浅埋暗挖法施工常用的初期支护方法是什么？展示、启发提问讨论课件、板书小组讨论代表发言互相点评10分钟操练根据之前问题结论，结合案例中地质水文情况，工程进度，施工方法环境确定北京地铁五号线磁器口区间的初期支护方案。任务驱动、启发、引导课件、板书分组实验15分钟深化分组讨论初期支护方案实施时注意事项任务驱动、启发、引导课件、板书分组讨论25分钟归纳归纳实例并总结：（1）锚杆支护技术方法（2）喷射混凝土支护技术方法的优缺点在教师引导下学生先总结，教师再总结。板书小组讨论代表发言5分钟训练训练项目：（1）以小组为单位，动手训练：混凝土拌合物性能实验。（2）以小组为单位，按设计方案制作钢筋格栅拱架。教师示范板书分组实验20分钟总结重点：干喷、潮喷混凝土支护技术湿喷混凝土支护技术讲授、提问课件、板书个别回答5分钟课业布置使用锚杆拉力计，测锚杆拉力（在实训室完成）课件记录5分钟

效果评价：本次任务采用多种教学手段和方法，学生在动手和讨论中很好的实现了职业能力目标的培养。授课课题任务5防水层施作在地铁隧道的应用授课班级授课时间4课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有隧道结构防水施工的能力（1）了解防水等级要求（2）了解隧道防水原则（3）熟悉防水材料性能（4）掌握地铁隧道施工防水材料的使用方法（5）掌握主体结构关键部位的防水施作方法重点隧道防水原则难点主体结构关键部位的防水施作能力训练任务及案例子任务1根据之前问题的结论和工程资料讨论：区间隧道标准断面的结构防水施工子任务2分组讨论防水具体技术要求子任务3现场学习施工缝变形缝穿墙管件位置的防水施作参考资料北京地铁磁器口车站及区间隧道施工方案《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999《地下工程防水技术规范》GB50108-2001教学设计教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知本次课程：防水层施作在北京地铁磁器口车站和区间隧道中的应用教学目的：使学生具有隧道结构防水施工的能力。讲授﹝口述、设问﹞课件演示个别回答5分钟引入（1）地铁工程中的关键工程是什么？（2）地铁隧道防水设计原则是否和公路铁路隧道防水设计原则相同？展示、启发提问讨论课件、板书小组讨论代表发言互相点评10分钟操练根据之前问题的结论和工程资料讨论：区间隧道标准断面的结构防水施工方案。任务驱动法课件、板书小组讨论25分钟深化分组讨论：（1）防水板施工的注意事项（2）防水具体技术要求展示、启发提问讨论课件、板书小组讨论25分钟归纳归纳实例并总结：铺设防水板施工工艺流程在教师引导下学生先总结，教师再总结。板书小组讨论代表发言10分钟训练训练项目：现场学习施工缝变形缝穿墙管件位置的防水施作。任务驱动法现场指导现场学习90分钟总结重点：主体结构关键部位的防水施作方法。讲授、提问课件、板书个别回答10分钟课业布置小论文：新型防水材料的应用。教师讲解课业要求记录5分钟

效果评价：本次任务采用多种教学手段和方法，学生在动手和讨论中能够很好的完成职业能力目标培养。授课课题任务6二次支护在地铁隧道的应用授课班级授课时间2课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有进行二次支护施工的能力（1）掌握二次支护施工工序（2）液压衬砌台车浇注混凝土工艺流程重点二次支护施工工序难点液压衬砌台车浇筑混凝土工艺流程能力训练任务及案例子任务1二次支护的施工工序子任务2以小组为单位，按设计方案讨论液压衬砌台车浇注混凝土工艺流程参考资料北京地铁磁器口车站施工方案《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001教学设计教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知本次课程：二次支护在北京地铁天——磁区间的应用教学目的：使学生具有进行二次支护施工的能力，掌握二次支护工序。讲授﹝口述、设问﹞课件演示个别回答5分钟引入（1）浅埋暗挖法施工对支护的要求是什么？（2）二次支护顺作法过程是什么？展示、启发提问课件、板书小组讨论代表发言互相点评5分钟操练根据之前问题结论，结合工程资料分组讨论：液压衬砌台车浇注混凝土工艺流程任务驱动、启发、引导课件、板书小组讨论代表发言互相点评20分钟深化分组讨论：（1）全断面液压衬砌台车施工过程（2）洞身钢筋绑扎任务驱动、启发、引导课件、板书小组讨论20分钟归纳归纳实例并总结：全断面液压衬砌台车施工注意事项在教师引导下学生先总结，教师再总结。课件、板书小组讨论代表发言5分钟训练训练项目：仰拱及隧道底部的填充施工。任务驱动、启发、引导课件小组讨论代表发言25分钟总结重点：区间隧道二次衬砌的施工工序讲授、提问课件、板书个别回答5分钟课业布置小论文：关于二次支护施作必要性的探讨？记录5分钟

效果评价：本次任务采用多种教学手段和方法，学生在动手和讨论中能够很好的完成职业能力目标培养。授课课题任务7地铁隧道开挖监控量测授课班级授课时间2课时授课地点教学目标能力目标知识目标具有对工程进行监控量测的能力（1）掌握地铁隧道监