地下鐵道施工方法的選擇及對(duì)周圍環(huán)境造成的影響

1、1地下鐵道施工方法的選擇及對(duì)周圍環(huán)境造成的影響2第一部分 施工方法的選擇第二部分施工對(duì)周圍環(huán)境的影響地鐵施工方法選擇3第一部分第4頁(yè)一施工方法分類 地鐵隧道施工方法選擇主要受工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形地貌、沿線環(huán)境的要求、施工單位的技術(shù)水平、施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)條件等因素限制。 明挖法蓋挖法礦山法新奧法盾構(gòu)法沉管法掘進(jìn)機(jī)法頂進(jìn)法第5頁(yè) 1、方法概述二明挖法開(kāi)挖基坑修筑襯砌回填土石恢復(fù)路面第6頁(yè)二明挖法明挖順作法施工步驟(a)基坑圍護(hù)(b)開(kāi)挖及第一道撐(c)開(kāi)挖(d) 結(jié)構(gòu)施工(e) 埋設(shè)物放置(g) 恢復(fù)路面(f) 回填演示第7頁(yè)2、分類二明挖法邊坡面不加支護(hù)的基坑無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑 噴混凝土面和錨桿

2、護(hù)坡基坑有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑鋼板樁圍護(hù)基坑 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁圍護(hù)工字鋼樁圍護(hù)基坑 人工挖孔樁圍護(hù)基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)基坑土釘墻圍護(hù)基坑深層攪拌樁圍護(hù)基坑明挖法基坑類型 在選擇基坑類型時(shí)，應(yīng)根據(jù)隧道所處位置、隧道埋深、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，因地制宜地確定。第8頁(yè)在城市地下工程采用明挖法施工時(shí)，為了防止塌方，保證施工安全，在基坑(槽)開(kāi)挖深度超過(guò)一定限度時(shí)，土壁應(yīng)做成有斜率的邊坡，以保證土坡的穩(wěn)定。工程中常稱為放坡。3敞口放坡基坑第9頁(yè)4具有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑分濕法(噴漿)及干法(噴粉) 。施工過(guò)程大致可分為：(1)樁架定位及保證垂直度 (2)預(yù)攪下沉 (3)制備水泥漿 (4)提升、噴漿并攪拌 (5)

3、重復(fù)攪拌或重復(fù)噴漿 (6)移位 1深層攪拌樁 第10頁(yè)樁架定位預(yù)攪下沉12第11頁(yè)下沉至底并壓漿噴漿攪拌上升34第12頁(yè)噴漿攪拌上升重復(fù)攪拌下沉56第13頁(yè)重復(fù)攪拌下沉重復(fù)攪拌上升78第14頁(yè)成樁移機(jī)，重復(fù)前面過(guò)程910第15頁(yè) 排樁支護(hù)可采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁、工字鋼樁或鋼板樁等。 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：柱列式排樁支護(hù)，連續(xù)排樁支護(hù)，組合式排樁支護(hù)三種。(1)柱列式排樁支護(hù)：當(dāng)邊坡土質(zhì)較好、地下水位較低時(shí)，可利用土拱作用，以稀疏的鉆孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡。 2排樁支護(hù)第16頁(yè)(2)連續(xù)排樁支護(hù) ：在軟土中支擋樁應(yīng)該連續(xù)密排。 開(kāi)挖側(cè)樹(shù)根樁或注漿2排樁支護(hù)第17頁(yè)bU形

4、2b(3)組合式排樁支護(hù):在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注樁排樁與水泥土樁防滲墻組合的。 開(kāi)挖側(cè)2排樁支護(hù)第18頁(yè)(1)板樁常用的板樁類型有鋼板樁和鋼筋砼板樁。 鋼板樁 截面形式：U形、Z形和直腹板式。 優(yōu) 點(diǎn)：板樁材料質(zhì)量可靠，在軟弱土層中施工速度快，施工也較簡(jiǎn)單，并且有較好的擋水性，臨時(shí)性結(jié)構(gòu)的鋼板樁可拔出多次重復(fù)使用，降低成本。 2排樁支護(hù)第19頁(yè)2排樁支護(hù)U形Z形第20頁(yè)2排樁支護(hù)第21頁(yè)2排樁支護(hù)第22頁(yè)2排樁支護(hù)第23頁(yè)工字鋼腰梁橫撐樁槽鋼橡木楔橫撐支撐角鋼楔襯木木條樁2排樁支護(hù)(2)工字鋼樁第24頁(yè)樁的排列方式一般為一根素混凝土樁(A樁)和一根鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置

5、，A樁采用超緩凝型混凝土(緩凝時(shí)間視施工需要而定)，B樁采用普通混凝土。先施工A樁，在A樁初凝前施工B樁，并利用套管鉆機(jī)的切割能力切掉A樁相交部分的混凝土，使B樁嵌入A樁，形成相互咬合。AABBDd鉆孔咬合樁平面示意圖3鉆孔咬合樁第25頁(yè)(1)施工方法采用三軸或多軸型旋轉(zhuǎn)攪拌鉆孔，一邊鉆進(jìn)一邊由鉆頭向外噴出水泥固化劑，經(jīng)與地基土反復(fù)攪拌形成均一的水泥土混合體，并在其接硬前插入涂滿“減摩劑”的型鋼作為加勁材料，待水泥土硬化后便成為具有一定強(qiáng)度和剛度的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 密插三插二二插一4SMW樁第26頁(yè)第27頁(yè)第28頁(yè)第29頁(yè)第30頁(yè)5地下連續(xù)墻施工1、施工方法簡(jiǎn)述第31頁(yè)5地下連續(xù)墻施工1.成槽2

6、.放入接頭管3.放入鋼筋籠4.澆筑混凝土5.拔管成墻動(dòng)畫(huà)演示開(kāi)挖溝槽放入接頭管下放鋼筋籠水下澆注砼拔出接頭管形成一個(gè)單元墻段泥漿護(hù)壁鋼筋籠制作修筑導(dǎo)墻第32頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第33頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第34頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第35頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第36頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第37頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第38頁(yè)5地下連續(xù)墻施工第39頁(yè) 土釘和錨桿有相似之處，但是作用機(jī)理卻不同。除錨固段外，錨桿沿全長(zhǎng)受到同樣的拉力，并將這些拉力通過(guò)錨座傳給面部的擋土墻或樁。但土釘受力沿其長(zhǎng)是不均勻的，土釘支護(hù)中的混凝土面層不屬主要受力構(gòu)件。土釘間距小而數(shù)量多，錨桿間距大而數(shù)量少。沿釘長(zhǎng)拉力分布T0面層主動(dòng)區(qū)抗力區(qū)土釘土釘

7、土壓分布?jí)﹀^桿錨桿6土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)第40頁(yè)二明挖法5、優(yōu)點(diǎn)施工方法簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟。 工程進(jìn)度快，工作面大， 便于機(jī)械和大量勞動(dòng)力投 入，根據(jù)需要可以分段同 時(shí)作業(yè)。淺埋時(shí)工程造價(jià)和運(yùn)營(yíng)費(fèi) 用均較低，且能耗較少。第41頁(yè)二明挖法 6、缺點(diǎn)外界氣象條件對(duì)施工影響較大。 施工對(duì)城市地面交通和居民的正常生活有較大影響，且易造成噪音、粉塵及廢棄泥漿等的污染。 需要拆除工程影響范圍內(nèi)的建筑物和地下管線。 在飽和的軟土地層中，深基坑開(kāi)挖引起的地面沉降較難控制，且坑內(nèi)土坡的縱向穩(wěn)定成為威脅工程安全的重大問(wèn)題。第42頁(yè)第一部分 施工方法選擇二明挖法第43頁(yè)二明挖法7、適用范圍 敞口明挖適用于地面開(kāi)闊，周圍建筑物

8、稀少，地質(zhì)條件好，土質(zhì)穩(wěn)定且在基坑周圍無(wú)較大荷載，對(duì)基坑周圍的位移和沉降無(wú)嚴(yán)格要求的情況。 具有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖適用于施工場(chǎng)地狹窄，土質(zhì)自立性較差，地層松軟，地下水豐富，建筑物密集的地區(qū)。第44頁(yè)第一部分 施工方法選擇三蓋挖法 1、方法概述修筑邊墻開(kāi)挖頂部土體修筑頂蓋回填并恢復(fù)路面開(kāi)挖下部土體修筑底板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)第45頁(yè)第一部分 施工方法選擇三 蓋挖法 2、優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化施工程序，降低工程造價(jià)?？煽拷孛娼ㄖ锏幕A(chǔ)施工。占地寬度比一般明挖法小，且無(wú)振動(dòng)和噪音?？勺畲笙薅鹊販p少地面交通的干擾?？擅馊セ驕p少施工時(shí)的水平支撐系統(tǒng)。在松軟地層中修建地下多層建筑物的好方法。第46頁(yè)第一部分 施工方法選擇三 蓋挖

9、法 3、缺點(diǎn)施工工序復(fù)雜，交叉作業(yè)多。出土不方便。 板墻柱接頭多，防水困難。工效低，速度慢。結(jié)構(gòu)完成前，中間立柱承受荷載有限。第47頁(yè)第一部分 施工方法選擇三 蓋挖法 4、分類蓋挖順作法蓋挖逆作法蓋挖半逆作法順作與逆作組合蓋挖與暗挖組合蓋挖與盾構(gòu)組合第48頁(yè) 早期的蓋挖法是在支護(hù)基坑的鋼樁上架設(shè)鋼梁、鋪設(shè)臨時(shí)路面維持地面交通。開(kāi)挖到基坑底后，澆筑底板至澆筑頂板的蓋挖順作法。 后來(lái)大多使用蓋挖逆作法，用剛度更大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)取代了鋼樁，用結(jié)構(gòu)頂板作為路面系統(tǒng)和支撐，結(jié)構(gòu)施作順序是自上而下挖土后澆筑側(cè)墻樓板至底板完成。也有采用蓋挖半逆作法。 一概述第49頁(yè)一概述施工期間的地面處理部分或全部占用地面；分

10、條施工臨時(shí)路面和結(jié)構(gòu)頂板，維持部分交通；夜間施工、白天恢復(fù)交通。第50頁(yè)二蓋挖順作法施工步驟1構(gòu)筑連續(xù)墻和中間支撐樁步驟3構(gòu)筑連續(xù)墻及覆蓋板步驟4開(kāi)挖及支撐安裝步驟2構(gòu)筑中間支撐樁第51頁(yè)二蓋挖順作法施工構(gòu)筑底板步驟5步驟6構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板步驟7步驟8構(gòu)筑側(cè)墻及頂板構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及路面恢復(fù)第52頁(yè) 如果開(kāi)挖面較大、覆土較淺、沿線建筑物過(guò)于靠近，為盡量防止因開(kāi)挖基坑而引起鄰近建筑物沉陷，或需及早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用蓋挖逆作法施工?；貜椓俊?三蓋挖逆作法施工第53頁(yè)三蓋挖逆作法施工構(gòu)筑頂板步驟3回填土，恢復(fù)路面步驟4構(gòu)筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)步驟1構(gòu)筑主體結(jié)構(gòu)中間樁柱步驟2第54頁(yè)三蓋挖

11、逆作法施工開(kāi)挖下層土步驟7構(gòu)筑下層主體結(jié)構(gòu)步驟8構(gòu)筑上層結(jié)構(gòu)步驟6開(kāi)挖中層土步驟5第55頁(yè)防水層挖孔樁鋼管柱天安門(mén)東站施工方法三蓋挖逆作法施工應(yīng)用實(shí)例第56頁(yè)優(yōu)點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形減少，減少了臨時(shí)支撐的工程量，提高了工程施工的安全性，也減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響。地下、地上結(jié)構(gòu)施工可以并行，縮短了整個(gè)工程的工期。減少了開(kāi)挖時(shí)卸載對(duì)持力層的影響，降低了地基三蓋挖逆作法施工第57頁(yè)缺點(diǎn)需要設(shè)臨時(shí)立柱和立柱樁，增加了施工費(fèi)用，且由于支撐為建筑結(jié)構(gòu)本身，自重大，為防止不均勻沉降，要求立柱具有足夠的承載力。為便于出土，需要在頂板處設(shè)置臨時(shí)出土口，因此需對(duì)頂板采取加強(qiáng)措施。地下結(jié)構(gòu)的土方開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)施工在頂板覆蓋下進(jìn)

12、行，因此大型施工機(jī)械難于展開(kāi)，降低了施工效率?；炷恋臐沧⒃谀孀魇┕さ母鱾€(gè)階段都有先后之分，這不僅給施工帶來(lái)不便，而且給結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)防水帶來(lái)一些問(wèn)題。三蓋挖逆作法施工第58頁(yè)適用條件(1)大平面地下工程(2)大深度的地下工程(3)復(fù)雜結(jié)構(gòu)地下工程(4)周邊狀況苛刻，對(duì)環(huán)境要求較高(5)作業(yè)空間狹小(6)工期要求緊迫(7)要求盡快恢復(fù)地面交通的工程。施工的難點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的連接形式、節(jié)點(diǎn)連接的操作程序 三蓋挖逆作法施工第59頁(yè) 類似逆作法，其區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后，向下挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后先修筑底板，再依次序向上逐層建筑側(cè)墻、樓板。 在半逆作法中，一般必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。四蓋挖半逆作法施

13、工第60頁(yè)四蓋挖半逆作法施工步驟3打設(shè)中間樁、臨時(shí)性擋土設(shè)備及構(gòu)筑頂板()步驟4構(gòu)筑連續(xù)墻及頂板()步驟1構(gòu)筑連續(xù)墻 中間支撐樁及臨時(shí)性擋土設(shè)備步驟2構(gòu)筑頂板()第61頁(yè)四蓋挖半逆作法施工步驟5依序向下開(kāi)挖及逐層安裝水平支撐步驟6向下開(kāi)挖、構(gòu)筑底板步驟8構(gòu)筑側(cè)墻及內(nèi)部之其余結(jié)構(gòu)物步驟7構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板第62頁(yè)三 蓋挖法適用范圍 適用于施工地段交通繁忙，要求阻斷交通時(shí)間短，多用于松軟地層中修建地下多層建筑物。第63頁(yè)四新奧法及淺埋暗挖法 1、方法概述超前支護(hù)(必要時(shí))鉆爆、小型機(jī)械或人工開(kāi)挖鋼架、噴錨聯(lián)合支護(hù)防水層模筑混凝土第64頁(yè)第一部分 施工方法選擇四 新奧法及淺埋暗挖法2、優(yōu)點(diǎn) 對(duì)地面干

14、擾小，工程投資也相對(duì)較小。3、缺點(diǎn) 不方便機(jī)械化作業(yè)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作條件惡劣，風(fēng)險(xiǎn)大。第65頁(yè)第一部分 施工方法選擇四 新奧法及淺埋暗挖法 4、分類全斷面法臺(tái)階法中隔壁法交叉中隔壁法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法洞樁法中洞法第66頁(yè)鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范把新奧法基本要點(diǎn)簡(jiǎn)化為4點(diǎn):合理地利用圍巖的自承能力，保護(hù)圍巖穩(wěn)定；以噴混凝土、錨桿為主要支護(hù)手段，及時(shí)支護(hù)、封閉，使圍巖成為支護(hù)體系的重要組成部分；開(kāi)挖作業(yè)應(yīng)減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持隧道開(kāi)挖輪廓圓順；施工中必須對(duì)圍巖和支護(hù)進(jìn)行觀察、量測(cè)，并根據(jù)反饋信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。第67頁(yè)全斷面法第68頁(yè)臺(tái)階法第69頁(yè)臺(tái)階法第70頁(yè)中隔壁法第71頁(yè)交叉中隔壁法第72頁(yè)

15、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法第73頁(yè)洞樁法第74頁(yè)中洞法第75頁(yè)第76頁(yè)5、松散地層的新奧法施工(淺埋暗挖法) 我國(guó)將新奧法原理用在地鐵區(qū)間和車站施工中，逐漸形成一套“淺埋暗挖”工法。 這種方法在我國(guó)地鐵和隧道工程中發(fā)揮了很大作用，目前已經(jīng)成為地鐵施工的主要方法之一。第77頁(yè)（1）城市淺埋地下工程的特點(diǎn) 覆土淺、地質(zhì)條件差(多數(shù)是未固結(jié)的土砂、粘性土、粉細(xì)砂等)、自穩(wěn)能力差、承載力小、變形快，特別是初期增長(zhǎng)快，稍有不慎極易產(chǎn)生坍塌或過(guò)大的下沉，而且在隧道附近往往有重要的地面建筑物或地下管網(wǎng)，給施工帶來(lái)嚴(yán)格的要求等.（2）淺埋暗挖法的主要思想 淺埋暗挖法是以超前加固、處理軟弱地層為前提,采用足夠剛性的復(fù)合襯砌（

16、由初期支護(hù)和二次襯砌及中間防水層所組成）為基本支護(hù)結(jié)構(gòu),用于軟土地層近地表(淺埋)隧道的暗挖施工方法。它以施工監(jiān)測(cè)為手段，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工，保證施工安全，控制地表沉降。第78頁(yè)（3）淺埋暗挖法的應(yīng)用范圍 區(qū)間、大跨度渡線段、通風(fēng)道、出入口和豎井的修建； 多跨、多層大型車站的修建。（4）淺埋暗挖法的結(jié)構(gòu)形式 圓拱曲墻形式； 大跨度平拱直墻形式； 平頂直墻等形式。 （5）淺埋暗挖法與其它方法的結(jié)合 淺埋暗挖法與蓋挖法的結(jié)合 ； 淺埋暗挖法與半斷面插刀盾構(gòu)的結(jié)合 ； “淺埋暗挖法”建成的北京復(fù)興門(mén)地鐵折返線 第79頁(yè)（6）淺埋暗挖法的特點(diǎn) 適用于各種地質(zhì)條件和地下水條件； 具有適合各種斷面形式(單線、

17、雙線及多線、車站等)和變化斷面(過(guò)渡段、多層斷面等)的高度靈活性； 通過(guò)分部開(kāi)挖和輔助施工方法，能有效地控制地表下沉和坍塌； 與盾構(gòu)法相比，在較短的開(kāi)挖地段使用，比較經(jīng)濟(jì)； 與明挖法相比，可以減輕對(duì)地面交通的干擾和對(duì)商業(yè)活動(dòng)的影響，避免大量的拆遷； 從綜合效益觀點(diǎn)出發(fā)，是比較經(jīng)濟(jì)的一種施工方法。 第80頁(yè)管超前：指采用超前管棚或小導(dǎo)管注漿防護(hù)，實(shí)際上就是采用超前支護(hù)的各種手段，提高掌子面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；嚴(yán)注漿：指在導(dǎo)管超前支護(hù)后，立即進(jìn)行壓注水泥漿或其它化學(xué)漿液，填充圍巖空隙，使隧道周圍形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體，以增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)能力；短開(kāi)挖：指一次注漿，多次開(kāi)挖，即限制一次進(jìn)尺

18、的長(zhǎng)度，減少對(duì)圍巖的松弛。施工的基本原則 第81頁(yè)強(qiáng)支護(hù)：指在淺埋的松軟地層中施工，初期支護(hù)必須十分牢固，具有較大的剛度，以控制開(kāi)挖初期的變形； 快封閉：指在分部開(kāi)挖施工中，必須采用臨時(shí)仰拱封閉，開(kāi)挖一環(huán)，封閉一環(huán)，提高初期支護(hù)的承載能力； 勤量測(cè)：指對(duì)隧道施工過(guò)程進(jìn)行經(jīng)常性的量測(cè)，掌握施工動(dòng)態(tài)，及時(shí)反饋，是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。 第82頁(yè)(1)小導(dǎo)管超前注漿2地層預(yù)加固和預(yù)支護(hù)技術(shù) 第83頁(yè)(3)管棚超前支護(hù) 所謂管棚，就是把一系列直徑為70250mm的鋼管，沿隧道外輪廓線或部分外輪廓線，順?biāo)淼垒S線方向依次打入開(kāi)挖面前方的地層內(nèi)，以支撐來(lái)自外側(cè)的圍巖壓力。 管棚的縱向加固作用是明顯的，為了實(shí)現(xiàn)“縱向成梁、橫向成拱”的理想空間加固效果，也避免泥水從管棚之間的空隙流入坑道，一般都要在管棚內(nèi)注漿加固地層。 第84頁(yè)(4)水平旋噴超前預(yù)支護(hù) 水平旋噴原理 以高壓泵為動(dòng)力源，通過(guò)水平鉆機(jī)鉆桿前的噴嘴把配制好的有固結(jié)作用的漿液高壓噴射到土體內(nèi)，噴嘴邊噴射邊旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制土顆粒與漿液攪拌混合。待漿液凝固后，形成水平圓柱狀水泥土固結(jié)體，即水平旋噴樁，當(dāng)旋噴樁相互咬合后，便以同心圓在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴帷幕體。 150旋噴加固體第85頁(yè) 水平旋