地鐵站深基坑土方開挖方法比較

1、地鐵站深基坑土方開挖方法比較（明挖法   蓋挖法  暗挖法）導(dǎo)讀：地鐵車站的施工方法的選擇不僅要滿足地鐵工程 本身的使用功能，同時也要滿足合理開發(fā)利用地上、地下有 效空間的要求，并考慮由于施工給周圍環(huán)境帶來的不良影 響。其施工方法的選擇是否合理，對線路埋深、車站結(jié)構(gòu)型 式、工期及土建工程造價等具有極大的影響，直接影響到全 線的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。 地鐵車站的施工方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法。根據(jù)地 鐵設(shè)計規(guī)范（GB50157-2003 ）,蓋挖法現(xiàn)已歸并到明挖法中; 暗挖法包括盾構(gòu)法和礦山法，在我國，一般特指礦山法。各施工方法詳述如下：1、明挖法

2、-系指由地面挖開的基坑中修筑地下構(gòu)筑物的方法 明挖法施工系指從地面向下開挖至基坑底面后，再自下而上 澆注車站結(jié)構(gòu)，然后回填土方，恢復(fù)路面。明挖法施工具有 以下特點：1 ）施工安全，質(zhì)量容易保證。2）結(jié)合地面工程改造及開發(fā)，其綜合工程造價優(yōu)勢顯著。3）施工作業(yè)面開闊，有利于提高工效、縮短工期。4）施工降、排水容易。結(jié)構(gòu)防水簡單，質(zhì)量可靠。5）施工期間對周圍環(huán)境或道路交通影響大，且易受到氣象條件的影響。6）基坑較深時，須采取措施防止基坑變形及其周圍地面沉 降。明挖順作法一般適用于地面有條件敞口開挖，且有足夠施工場地的情況。當(dāng)站位設(shè)在現(xiàn)狀道路范圍外；或站位設(shè)在現(xiàn)狀道路下，但施工允許暫時中斷交通或結(jié)合

3、地面拆遷及道路拓 寬，使地面交通客流得以疏散時， 就有可能采用明挖法施工。當(dāng)車站位于“十”字交通道路下時，為減少與車站垂直方向道路的影響，也可縱向分段施工，此時，前后施工段之間需 設(shè)置臨時封堵墻。具體實例如圖圖 2-1 明挖法施工現(xiàn)場圖一圖 2-2 明挖法施工現(xiàn)場圖二圖 2-3 明挖法施工現(xiàn)場圖三圖 2-4 明挖法施工工序圖 - 疊合墻結(jié)構(gòu)圖 2-5 明挖法施工工序圖 - 復(fù)合墻結(jié)構(gòu)在施工過程中，常會碰到一些不可預(yù)見或者臨時發(fā)現(xiàn)而且難以改移的地下管線通過明挖區(qū)域，此時需要采取一些懸吊或者臨時保護(hù)的措施，出現(xiàn)此種情況往往要消耗較多的時間和精力去處理，對施工也會帶來較大的不便，在設(shè)計時應(yīng)引起重視。

4、2、蓋挖法先修建臨時（或永久）路面系統(tǒng)后分層開挖、 修筑主體結(jié)構(gòu)的方法蓋挖法是在地面修筑維持地面交通的臨時（或永久）路面系 統(tǒng)后，構(gòu)筑地鐵車站的施工方法。蓋挖法根據(jù)其臨時路面系統(tǒng)的構(gòu)成及修建順序，可分為蓋挖 順作法和蓋挖逆作法。分述如下：1）蓋挖順筑法其方法是在地面修筑維持地面交通的臨時路面及其支撐后， 自上而下開挖土方至坑底設(shè)計標(biāo)高，再自下而上修筑結(jié)構(gòu)的 方法。蓋挖順筑法的路面系統(tǒng)由鋼梁及路面蓋板、圍護(hù)結(jié)構(gòu) 組成，其中鋼梁及路面蓋板為臨時結(jié)構(gòu)，車站施工完成后需 拆除，其作業(yè)程序是：（1）局部的交通疏解或圍擋，作好外圍結(jié)構(gòu)；（2）用鋼梁及路面蓋板組成的蓋挖系統(tǒng)覆蓋路面，恢復(fù)交 通；（3）在蓋挖

5、系統(tǒng)的保護(hù)下順序的進(jìn)行車站主體結(jié)構(gòu)的作業(yè)；（4）拆除蓋挖系統(tǒng)，恢復(fù)永久路面。當(dāng)路面蓋板根據(jù)需要僅鋪設(shè)一部分時，為半蓋挖順筑法。 除了臨時路面系統(tǒng)外，蓋挖順筑法的作業(yè)程序、結(jié)構(gòu)方案與 明挖法完全一致。其特點為：（1）封閉道路時間比較短暫，而且允許分段實施，一旦路 面先期恢復(fù)（或蓋挖系統(tǒng)完成后） ，后續(xù)施工對地面交通幾 乎不再產(chǎn)生影響。（2）蓋挖系統(tǒng)的存在，使得工程造價較高；而且挖土是在 頂部封閉（或半封閉的）狀態(tài)下進(jìn)行，大型機(jī)械應(yīng)用受到限 制，施工工期較明挖法長。圖 2-6 蓋挖順作法施工現(xiàn)場 典型的半蓋挖順作法的施工工序如圖，其要點是每步施工過 程（工序）時，均根據(jù)路面通行要求設(shè)置相應(yīng)寬度的路

6、面系 統(tǒng)。2）蓋挖逆筑法 其作業(yè)順序與明挖法相反，方法是開挖地面修筑結(jié)構(gòu)頂板及 其豎向支撐結(jié)構(gòu)后，在頂板的下面自上而下分層開挖土方、 分層修筑結(jié)構(gòu)。蓋挖逆筑法的路面系統(tǒng)由車站頂板、中間支承、圍護(hù)結(jié)構(gòu)組 成，一般均為永久結(jié)構(gòu)。其作業(yè)程序為：（1）部分或全部封閉道路交通，作好中間支承柱及邊墻圍 護(hù)結(jié)構(gòu)；（2）明挖至頂板底面標(biāo)高處，澆注頂板，回填覆土并恢復(fù)、乂交通；（3）在上部頂蓋結(jié)構(gòu)的保護(hù)下，繼續(xù)向下開挖基坑，并施 工剩余車站結(jié)構(gòu)。蓋挖逆筑法的特點為：（1）對周圍環(huán)境的干擾時間較短，對防止地面沉降及對周 圍建筑物和地下管線的保護(hù)具有良好的效果。（2）結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件常兼有臨時結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)的雙

7、重功能。（3）蓋挖逆作法需設(shè)置中間豎向臨時支承系統(tǒng)，與側(cè)墻共 同承受結(jié)構(gòu)封底前的豎向載荷。（4）對地下連續(xù)墻、中間支承柱與底板、樓蓋的連接節(jié)點 需進(jìn)行處理。（5）本工法的施工難度、施工工期及土建造價均屬中等水 平。蓋挖順筑法對路面干擾較蓋挖逆作法小，通過合理組織車行 路線，可以保證施工期間路面的交通，車站防水質(zhì)量也較蓋 挖逆筑法好。當(dāng)車站位于現(xiàn)狀道路或跨越路口，或處于比較繁華而狹窄的 街道下，無明挖條件，但允許短時間中斷交通或局部交通改 移時，可采用蓋挖法施工。3、暗挖法當(dāng)車站通過繁忙交通地段，或因其它原因不允許封閉路面交 通或車站位于較完整的巖石地層且地下水不發(fā)育時，可采用 暗挖法施工。設(shè)計

8、時，應(yīng)對車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案和施工方法 的可行性進(jìn)行論證 ,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。 暗挖法已廣為采用的有盾構(gòu)法（如圖2-9）、頂管法、礦山法（如圖 2-10、 11）等。盾構(gòu)法是地層掘進(jìn)、出土運(yùn)輸、襯砌 拼裝、接縫防水和注漿充填盾尾間隙等主要作業(yè)都在盾構(gòu)保 護(hù)下進(jìn)行，并通過控制開挖面壓力、盾尾注漿等措施控制地 面沉降， 是工藝技術(shù)要求較高、 綜合性較強(qiáng)的一種施工方法， 主要適用于各類軟土地層和軟巖地層，尤其適用于市區(qū)地鐵 和水底隧道。頂管法主要適用于車站下穿營業(yè)鐵路線時，為 保證鐵路的安全運(yùn)營，將鐵路路基一側(cè)預(yù)制好的鋼筋混凝土 箱形框架，采用高壓油泵帶動油壓千斤頂，并借助于預(yù)先修 好的后背支承，

9、頂入鐵路路基內(nèi)，成為與鐵路立交的地下車 站。圖 2-9 法國 - 大型盾構(gòu)機(jī)施工的地下車站圖 2-10 暗挖法施工現(xiàn)場圖（全斷面法） 圖 2-11 暗挖法施工現(xiàn)場圖二（ CRD 法） 1）礦山法施工的地鐵車站的適用情形主要有以下幾方面：（1）礦山法車站主要適用于施工時不允許干擾地面交通， 或因埋深過大，或拆遷過多，采用明、蓋挖施工非常不經(jīng)濟(jì)時。（2）在埋深較大、硬質(zhì)圍巖時，礦山法車站有較好的適應(yīng) 性。（3）在第四系的松散地層中用礦山法修建地鐵車站時，必 須與明、蓋挖方案進(jìn)行全面比較，經(jīng)過充分論證后采用。（4）對飽和軟土地層無法疏干地下水，或者即便進(jìn)行預(yù)加 固和預(yù)處理，開挖后的自穩(wěn)性仍很差時，可

10、視為不適合采用 礦山法施工。2）礦山法施工的車站主要優(yōu)缺點： （1）除豎井外，地面作業(yè)很少，對地面交通、地下管線、 地表建筑物等周圍環(huán)境影響較小， 下穿河底時， 不影響通航， 也不受氣候的影響。隨著地鐵車站埋深增大，其優(yōu)點更加突 出。（2）礦山法車站施工難度大、安全性差、造價高、工期 長，而且從使用功能和運(yùn)營質(zhì)量分析，也遠(yuǎn)不如明、蓋挖車 站。暗挖法的最大優(yōu)點就是施工時對路面交通沒有干擾，對地下 管線的改遷少，而且地面拆遷量也少。圍巖是否有足夠的自 穩(wěn)能力， 是能否采用暗挖法施工的關(guān)鍵。 如果圍巖級別在 IV 級或 IV 級以下時，施工不必采用特別的措施，否則由于圍 巖的自穩(wěn)能力較差，應(yīng)采用特別

11、的施工輔助措施，如采用超 前注漿法對隧道周圍及掌子面前方的土層進(jìn)行預(yù)加固，代價 通常是很高的，且質(zhì)量又較難保證。一般說來，在地下水位 較高的軟弱土層中不考慮采用暗挖法施工，如上海等地。3）礦山法的主要施工方法（1）礦山法施工應(yīng)遵循新奧法原理，即在監(jiān)控信息的指導(dǎo) 下，根據(jù)地層的自穩(wěn)能力適量開挖，及時施加噴射混凝土襯 砌，根據(jù)需要增加錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架、二次襯砌等支護(hù)襯 砌措施，使襯砌與圍巖共同作用，形成支護(hù)體系，使洞室保 持穩(wěn)定。 為提高開挖地層的自穩(wěn)能力， 或加大一次開挖尺度， 且使工作面土體的有一定的自穩(wěn)時間，足以進(jìn)行必要的初期 支護(hù)作業(yè)，常常采用輔助工程措施對地層實施預(yù)加固，如凍 結(jié)法、注

12、漿法、深層水泥攪拌樁（或旋噴樁）法、水平水泥 攪拌樁（或旋噴樁）法、管棚法等。（2）礦山法一般應(yīng)遵循的施工原則是：管超前、嚴(yán)注漿、 短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、早成環(huán)、勤量測、二次襯砌緊跟 等。該原則基本概括了礦山法施工工藝要求和施工經(jīng)驗，針 對車站隧道施工條件和工程措施，合理選擇施工原則。當(dāng)大 跨開挖或淺埋暗挖時，為保證施工安全、減少施工對周邊環(huán) 境的影響，更應(yīng)嚴(yán)密斟酌。（3）礦山法施工方案應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)型式、圍巖條件、輔助工 程措施、環(huán)境保護(hù)要求、施工工藝等分析一次開挖的尺度及 支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，綜合評定開挖支護(hù)的經(jīng)濟(jì)合理性。根據(jù) 地層的穩(wěn)定條件和車站隧道斷面的大小可以選用全斷面法、 短臺階法、 帶臨時仰拱的上下臺階法。 對于斷面較大的隧道， 考慮分部開挖、分部支護(hù)和封閉成環(huán)的需要，選擇中隔壁法 （CD 法）、交叉中隔壁法（ CRD 法）和側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡 法）。對于多跨大斷面隧道，中間立柱必須先行開挖施工， 形成支承，相應(yīng)的施工方案有中洞法、柱洞法等。 暗挖法施工方案簡表 暗挖法施工方案的選擇還應(yīng)考慮整個車站施工組織部署的 需要、不同隧道斷面間的過渡、鄰近隧道施工的相互影響、 施工工期的要求等因素。利用監(jiān)控量測獲得的信息指導(dǎo)施 工，是礦山法施工中必不可少的一個組成部分。 拱頂沉降、 洞周收斂等主要監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，判斷施工方法及支護(hù)結(jié)構(gòu)的