城市軌道交通結構設計與施工11第十一章

1、城市軌道交通結構設計與施工Structural Design and Construction of Urban Rail Transit主講：周順華 教授同濟大學交通運輸工程學院第十一章 城市軌道交通工程施工目錄目錄第一節(jié) 工程施工特點第二節(jié) 明挖法施工第三節(jié) 暗挖法施工第四節(jié) 盾構法隧道施工第五節(jié) 高架施工第一節(jié) 工程的施工特點 城市軌道交通工程項目一般有如下施工特點：a.交通疏解、管線改遷b.施工場地狹小，施工組織困難c.工程水文地質復雜多變d. 建（構）筑物的保護e. 技術復雜，施工難度大f.施工安全風險源多g.安全文明施工管理標準高、要求嚴第二節(jié) 明挖法施工 1、順作法 明挖順作法先

2、施工圍護結構，然后從地面向下開挖基坑、設置支撐，場地開闊時可以采用放坡施工，開挖到基底時鋪設混凝土墊層，并由下向上回筑內部結構。 明挖法按主體結構的施作順序可以分為：明挖順作法、逆作法和蓋挖法。 圖11-1 明挖順作法施工步驟 2、逆作法 逆作法施工，即利用先施工完成的地下連續(xù)墻作為深基坑開挖時擋土、止水的圍護墻，利用地下結構各層的樓蓋、柱、墻等作為圍護墻的強大支撐體系，從地面向下逐層施工，直至底板完成。 圖11-2 逆作法施工流程圖 3、蓋挖法 蓋挖法施工，即利用圍護墻和基坑的中間立柱在其上方向內架設臨時路面板，以保持地面交通的順暢。圖11-3 蓋挖順作法施工流程圖圖11-4 蓋挖逆作法施工

3、流程圖第三節(jié) 暗挖法施工 暗挖法施工分全斷面法、臺階法、環(huán)形開挖預留核心土法、雙側壁導坑法 (眼鏡法) 、中隔壁法(CD)、交叉中隔壁法(CRD)、側洞法、中洞法、柱洞法(PBA)等。1、臺階法 臺階法施工是將隧道斷面分成上下兩部或幾部進行開挖，即分成上下兩個工作面或幾個工作面。-上半部開挖；-拱部噴錨支護；-下半部中央部開挖；-邊墻部開挖；-邊墻錨噴支護；-二次襯砌仰拱；-二次襯砌-上導坑開挖；-拱部噴錨支護；-中核開挖；-下部開挖；-邊墻錨噴支護；-灌注二次襯砌仰拱；-二次襯砌圖11-5 臺階法開挖順序圖11-6 臺階法開挖順序圖11-8 超前管棚法結合正臺階法施工2、單側壁導坑正臺階法圖

4、11-10 單側壁導坑臺階法開挖方式 單側壁導坑臺階法主要適用于地層較差、斷面較大、采用臺階法開挖有困難的工程。該方法的主要出發(fā)點是變大跨度斷面為小跨度斷面，從而保證施工安全或達到控制變形的目的。3、中隔墻法(CD)圖11-11 CD法施工工序圖4、交叉中隔墻法(CRD)圖11-12 CRD隧道施工流程 交叉中隔墻法，又稱CRD法，是在CD法的基礎上，將先挖中壁一側改為兩側交叉開挖、步步封閉成環(huán)的一種工法。5、雙側壁導坑法圖11-13 雙側壁導坑施工工序示意圖6、特大斷面隧道施工方法 中洞法施工先開挖中間部分的中洞，在中洞內施作梁、板、柱以及二次襯砌，然后再施工兩側部分的側洞，并逐漸將側洞頂部

5、荷載通過初期支護轉移到梁、柱結構上。1-用CRD法開挖中洞（包括初期支護和施工支護）；2-中洞底板底縱梁；3-鋼管柱、樓板；4-柱頂縱梁和中洞拱部；5-用臺階法開挖左、右洞；6-左右洞底板；7-左右洞部分邊墻和樓板；8-左右洞其余邊墻和拱部圖11-14 中洞法施工順序圖 側洞法施工是先開挖兩側部分的側洞，在側洞內做梁、柱結構，然后再開挖中間部分的中洞，并逐漸將中洞頂部荷載通過 側洞初期支護轉移到梁柱上。861011側 洞 法 施 工 順 序 圖1-CRD法開挖左、右洞包括初支和施工支護；2-柱底縱梁和鋼管柱；3-左右洞底板；4-分邊墻和左、右洞樓板；5-左、右洞其余邊墻和拱部；6-中洞上臺階環(huán)

6、形開挖；7-中洞拱部；8-中洞樓板以上土方開挖；9-中洞樓板；10-中洞其余部分開挖；11-中洞底板 圖11-15 側洞法施工順序圖 洞樁法，也稱“PBA”，先在梁柱、梁墻節(jié)點部分暗挖小導洞，并在小導洞內施作邊樁、中樁（柱）、頂縱梁、頂拱形成初期受力體系。然后，采用順作法或逆作法施工剩余結構。最終形成由初期支護和二次襯砌組合而成的永久承載體系。 圖11-16 PBA法施工順序圖1-上下導坑錯開距離開挖（包括初支）；2-孔樁開挖、底縱樁、中柱邊樁、頂縱梁；3-中洞上臺階開挖（包括初支）；4-左右洞上臺階開挖(包括處支) ；5-中洞拱部襯砌；6-側洞拱部襯砌；7-樓板以上土體開挖；8-樓板澆混凝土

7、；9-剩余部分土體開挖；10-底板及底部邊墻襯砌；11-站臺板澆筑9991111743411111111法施工順序圖7、 輔助施工方法超前小導管預注漿超前小導管預注漿 超前小導管是沿著開挖輪廓線向外將帶孔的小導管打入地層內，并以一定壓力向管內壓注具有固化作用的漿液，使圍巖形成固化的注漿體，小導管自身起加筋的作用。圖11-17 超前小導管注漿施工流程圖管棚法管棚法 管棚法施工的主要工序包括：設置管棚工作室、鉆孔、打入鋼管及注漿、管棚支護條件下進行開挖等。圖11-19 隧道內管棚基地水平旋噴法水平旋噴法 水平旋噴注漿法是采用水平鉆機先鉆進土層的預定位置后，利用安裝在鉆桿前端的特殊噴嘴，將水泥漿液高

8、壓噴出，以噴射流切割攪動土體，從而形成一個均勻的圓柱狀水泥加固體，以達到加固地基和止水防滲的目的。圖11-20 水平旋噴法施工工序圖冷凍法冷凍法 冷凍法是利用人工制冷技術加固含水地層的一種特殊工法，具有適應性強、隔水性好、環(huán)境影響小等特點。冷凍法的主要施工工序包括：鉆孔凍結器鋪設冷凍系統(tǒng)安裝冷凍制冷隧道開挖和襯砌。圖11-22 凍土結構不同的發(fā)展階段第四節(jié) 盾構法隧道施工盾構法隧道施工系統(tǒng)的組成盾構法隧道施工系統(tǒng)的組成盾構法隧道施工系統(tǒng)包含兩部分：盾構機和輔助系統(tǒng)，如圖所示。1、盾構法隧道施工過程、盾構法隧道施工過程圖11-23 盾構施工系統(tǒng)盾構法的工作井盾構法的工作井在盾構工作井內的端墻上應

9、預留出盾構機通過的開口結構，又稱為洞門（包括開口及封門）。封門主要起擋土和防止?jié)B漏的作用，一旦盾構機安裝調試結束，盾構刀盤抵住端墻，要求封門能盡快拆除或打開。圖11-24 洞門照片盾構始發(fā)流程盾構始發(fā)流程圖11-25 盾構始發(fā)流程框圖盾構法隧道施工的作業(yè)過程盾構法隧道施工的作業(yè)過程圖11-26 盾構施工作業(yè)工序流程圖盾構同步注漿盾構同步注漿圖11-27 盾尾同步注漿的示意圖）盾尾間隙示意圖；）同步注漿示意圖一般盾構的設備配備的盾尾同步注漿一般采用個孔位，間距分布于尾盾內，如圖3所示。圖11-28 盾尾同步注漿孔分布示意圖管片拼裝管片拼裝盾構法隧道襯砌為預制混凝土管片的裝配式襯砌，盾構向前掘進一

10、定的長度，滿足一環(huán)管片拼裝寬度的要求時，盾構機利用自配備的管片拼裝機將管片拼裝成環(huán)。隧道管片拼裝按其整體組合可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。掘進中的渣土改良掘進中的渣土改良圖11-29 渣土改良系統(tǒng)示意圖土壓平衡盾構所適應的地層為流塑性較好的軟土地層，當?shù)貙訔l件不適合時，容易出現(xiàn)渣土離析、結塊、排土不暢、刀盤扭矩過大等問題，此時需要必要的渣土改良措施。圖11-30 盾構掘進過程中參數(shù)控制的主要流程影響掘進的主要施工參數(shù)有：掘進模式、土倉壓力、刀盤扭矩、刀盤轉速、推進力、推進速度、螺旋輸送機扭矩、泡沫注入率、同步注漿壓力、同步注漿量等。掘進參數(shù)的選擇依據有：地質情況判斷；盾構機當前姿態(tài)；地面監(jiān)測結果反

11、饋；盾構機狀況。2、盾構掘進施工參數(shù)盾構掘進施工參數(shù)掘進模式的選擇掘進模式的選擇圖11-31 敞開模式11-32 半敞開模式11-33 土壓平衡模式P0為設定的壓力Pi為土倉實際壓力盾構掘進達到相對較為平衡的狀態(tài)即：P0 Pi圖11-34 土壓平衡的控制土倉壓力的設定土倉壓力的設定土壓平衡盾構的特點為實現(xiàn)盾構掘進面的土壓力平衡，即盾構提供的開挖面土壓與地層原土壓力的平衡。靜止土壓力：土的靜止側壓力系數(shù)；土的重度（）；計算點的深度（）。同步注漿參數(shù)同步注漿參數(shù)當注漿壓力相當于隧道埋深處的地層應力時，對減少地層損失和地表沉降量效果最為顯著。地鐵隧道一般埋深在 之間，采用太沙基的土壓力計算方法較為合

12、理。土壓（）隧道外徑（）隧道頂部松動圈幅（）；水平土壓和垂直土壓之比；土體的重度（）；土的內聚力（）；土的內摩擦角（）；覆土深度（）；地面荷載（）。（）注漿壓力同步注漿參數(shù)同步注漿參數(shù)注漿量為理論間隙量乘以充填系數(shù)得到：一個行程的注漿量；理論開挖直徑；管片外徑；行程長度；充填系數(shù)，主要和以下因素有關：注入壓力決定的壓密系數(shù)、土質系數(shù)、施工損耗系數(shù)和超挖系數(shù)。式中（2）注漿量地表沉降的控制因素地表沉降的控制因素施工參數(shù)中對地表沉降起控制因素的參數(shù)主要有：土倉壓力、每環(huán)出渣量、每環(huán)同步注漿量。每循環(huán)的出渣量應根據不同的地質情況計算得出或根據經驗把握。出渣量可根據下式計算出來。每環(huán)出渣量；理論開挖體

13、積；虛方系數(shù)；開挖直徑；掘進行程長度。式中端頭加固始發(fā)臺兩側的加固始發(fā)后盾構機姿態(tài)控制洞門密封盾構到達掘進措施圖11-38始發(fā)時兩側的加固圖11-39 洞門密封示意圖3、始發(fā)與到達的安全措施始發(fā)與到達的安全措施4、姿態(tài)控制與糾偏姿態(tài)控制與糾偏圖11-40 盾構激光導向系統(tǒng)圖11-41 糾偏曲線示意圖第五節(jié) 高架施工高架橋的基礎工程形式大致可以歸納為擴大基礎、樁基礎、管樁（往）基礎和沉井基礎幾種。表11-4為常用的高架橋基礎施工方法及其優(yōu)、缺點。1、基礎施工基礎施工表11-4 常用的高架橋基礎施工方法及其優(yōu)、缺點2、承臺、立柱及蓋梁施工承臺、立柱及蓋梁施工承臺土方開挖到樁頂高程時，要改為人工挖土，避免抓斗碰壞樁頭。為防止土方塌陷，應采取放坡、打鋼板樁、加木支撐等支護方式。立柱施工采用拆裝方便的大型