地鐵與輕軌設(shè)計(jì)第5.2節(jié)施工方法選擇和新工藝

第二節(jié)施工方法選擇和新工藝、

新材料、新設(shè)備一、施工方法選擇二、新工藝、新材料、新設(shè)備一、施工方法選擇⒈地鐵區(qū)間隧道的施工方法⑴沿海城市，飽和軟地層，可以選用盾構(gòu)法和頂管法等；⑵山區(qū)城市采用新奧法，條件允許應(yīng)推廣TBM法。目前國(guó)內(nèi)外常用地區(qū)間隧道施工方法如表5－7所示。序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1明挖法市郊施工場(chǎng)地開闊，軟巖和土體，如北京和天津地鐵進(jìn)度快，工作面大，便于機(jī)械和大量勞動(dòng)力投入破壞環(huán)境生態(tài)，影響交通，帶來塵土和噪聲污1）有效井點(diǎn)降水系統(tǒng)；2）可靠的支撐系統(tǒng)；3）大型土方機(jī)械，混凝土攪拌及運(yùn)輸機(jī)械2礦山法（鉆爆法）巖石和堅(jiān)硬土體，如青島和重慶地鐵地面干擾小，造價(jià)低進(jìn)度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，風(fēng)險(xiǎn)大1）多臂鉆孔臺(tái)車，自動(dòng)裝藥引爆裝置；2）光面爆破，噴錨支護(hù)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工方法3暗挖法（軟土）埋深較淺對(duì)土體進(jìn)行凍結(jié)、注漿、深層攪拌樁加固地基，棚管法加固，淺埋車站，如北京、哈爾濱等城市地鐵地面干擾小，造價(jià)低，便于土法上馬機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，環(huán)境惡劣，風(fēng)險(xiǎn)大1）發(fā)展可靠的淺地層地基處理技術(shù)；2）小型靈活的地下開挖機(jī)械；3）可靠的臨時(shí)支護(hù)措施和機(jī)具地鐵區(qū)間隧道施工方法一覽表 表5-7序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向4盾構(gòu)和頂管法城市軟地層、深埋隧道，如上海、廣州、北京等城市地鐵地面影響小，機(jī)械化程度高，安全，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，進(jìn)度快(日均8~10m)機(jī)械設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，施工工藝繁，專業(yè)施工隊(duì)伍1）開發(fā)適用不同地質(zhì)條件，自動(dòng)更換刀盤的氣壓、土壓泥水平衡盾構(gòu)和頂管，超前探測(cè)排障技術(shù)；2）鋼纖維擠壓混凝土襯砌；3）三維仿真計(jì)算機(jī)管理系，管理信息化，自動(dòng)化4)自動(dòng)導(dǎo)向，中途對(duì)接異型盾構(gòu)5沉管法跨越江河湖海，軟地基，如廣州、寧波、上海過江隧道造價(jià)省，速度快，隧道斷面大封鎖江河水面，專門的駁運(yùn)、下沉、對(duì)接的機(jī)具，水下作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)大大型涵管制作及駁運(yùn)技術(shù)；2）地下定位對(duì)接、防水技術(shù)6鑿巖機(jī)法（TBM）堅(jiān)硬巖石地質(zhì)，如廣州地鐵速度快，機(jī)械化程度高，安全，地面無干擾造價(jià)高，使用掌握復(fù)雜，刀具易磨損1）開發(fā)國(guó)產(chǎn)高性能鑿巖機(jī)；2）改進(jìn)高強(qiáng)合金刀具；3）完善后配套系統(tǒng)；4）超前不良地質(zhì)探測(cè)系統(tǒng)7沉井(連續(xù)沉井)軟弱地層，地域空廣造價(jià)省、速度快、工藝成熟對(duì)環(huán)境影響，泥漿污染，地面下沉1)不均勻沉降的監(jiān)測(cè)設(shè)備儀器；2)泥漿或水力減摩措施；3)控制突沉或傾斜方法；4)排隊(duì)孤石障礙物設(shè)備。續(xù)上表⒉地鐵車站施工方法⑴地鐵車站的施工應(yīng)考慮環(huán)境的要求；⑵依據(jù)不同的地質(zhì)情況、工作環(huán)境，綜合考慮施工進(jìn)度及安全經(jīng)濟(jì)方面的矛盾因素。地鐵車站施工方法如表5－8所示。序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1明挖法淺埋車站，有寬闊的施工場(chǎng)地，如京、津、滬、穗地鐵車站進(jìn)度快，造價(jià)低，便于大型機(jī)械化施工破壞、污染環(huán)境，影響市區(qū)居民生活，風(fēng)險(xiǎn)大1）開發(fā)大型導(dǎo)板式開鑿機(jī)，深層地下連續(xù)墻，樁排墻施工技術(shù)；2）預(yù)應(yīng)力鋼支撐技術(shù)；3）地面變形監(jiān)控技術(shù)4）SMW工法土丁墻支護(hù)2礦山法（新奧法）堅(jiān)硬巖土介質(zhì)、地下水位低地面影響小，造價(jià)低進(jìn)度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，風(fēng)險(xiǎn)大1）多臂鉆孔臺(tái)車、自動(dòng)裝藥引爆裝置；2）光面爆破，噴錨支護(hù)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工方法；3）分?jǐn)嗝骈_挖，眼鏡工法；4）大型土方機(jī)械3淺埋暗挖法土體進(jìn)行凍結(jié)、注漿、深層攪拌、管棚法加固，淺埋車站，如北京地鐵地面干擾小，造價(jià)低地下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，機(jī)械化程度低1）發(fā)展可靠的淺地層地基處理技術(shù)；2）小型靈活的地下開挖機(jī)械；3）可靠的臨時(shí)支護(hù)措施和機(jī)具地鐵車站施工方法一覽表 表5-8序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向4蓋挖法市區(qū)淺埋地鐵車站，如上海地鐵1、2號(hào)線淮海路和南京路上的站、北京一些地鐵車站占用場(chǎng)地時(shí)間短，對(duì)地面干擾較小，安全施工工序復(fù)雜，交叉作業(yè)，施工條件差1）建立合理的施工管理網(wǎng)絡(luò)，交叉施工，流水作業(yè)；2）地下小型施工機(jī)具；3）作為永久襯砌支護(hù)的地下連續(xù)墻，鉆孔樁柱施工質(zhì)量控制和托換技術(shù)5逆作法車站上面有高層建筑，埋深較深，如上海地鐵新閘路站占用場(chǎng)地時(shí)間短，對(duì)地面干擾較小，安全施工工序復(fù)雜，交叉作業(yè)，施工條件差1）建立合理的施工管理網(wǎng)絡(luò)，交叉施工，流水作業(yè)；2）地下小型施工機(jī)具；3）作為永久襯砌支護(hù)的地下連續(xù)墻，鉆孔樁柱施工質(zhì)量控制6異型盾構(gòu)(或鑿巖機(jī)法)市區(qū)深埋車站，線路交匯換乘下層車站不影響地面地下生活運(yùn)營(yíng)，安全，機(jī)械程度高機(jī)械復(fù)雜，造價(jià)高，安裝操作難度大1）開發(fā)研制國(guó)產(chǎn)大型三心圓、割圓異型盾構(gòu)；2）開發(fā)新型襯砌支護(hù)材料和施工技術(shù)7沉井法軟土地層或水域，較開闊的施工場(chǎng)地，深淺埋小型車站，如上海60年代地鐵試驗(yàn)段車站分節(jié)制作下沉，進(jìn)度快，機(jī)械化施工，安全周圍地面沉降，地下水位變化，對(duì)居民生活有影響，下沉糾偏有一定困難(1)大型沉井制作下沉施工技術(shù)；(2)相配套的小型挖土機(jī)，坑內(nèi)外降水技術(shù)；(3)大型沉井糾偏，防止突沉、超沉、管涌流砂技術(shù)續(xù)上表⒊輕軌高架橋施工方法⑴輕軌高架橋結(jié)構(gòu)主要有：基礎(chǔ)﹑墩臺(tái)﹑縱梁和橋面；⑵結(jié)合工程地質(zhì)﹑水文地質(zhì)﹑環(huán)境要求﹑施工進(jìn)度等因素控制；表5－9列出常用的高架橋基礎(chǔ)施工方法及優(yōu)缺點(diǎn)。⑶輕軌高架橋的橋墩主要有倒梯形﹑T形﹑雙柱形和Y形墩，如圖5－13所示。表5－11對(duì)各種橋梁上部結(jié)構(gòu)形式列出主要可供選擇的施工方法。表5－12為橋梁施工方法所常用的橋梁跨徑范圍。序號(hào)施工方法環(huán)境、場(chǎng)地、技術(shù)要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1沉樁施工打入樁市郊遠(yuǎn)離居民、軟粘土、粉砂、砂礫，承載基巖較深施工速度快、質(zhì)量有保證、承載力較高振動(dòng)、擠土影響大、噪聲大、樁截面有限1）發(fā)展輕型，易于拆卸安裝，效率高的沉樁機(jī)；2）發(fā)展振動(dòng)、射水等對(duì)土體、環(huán)境干擾小的機(jī)械；3）大口徑各類正反循環(huán)周轉(zhuǎn)鉆機(jī)，適應(yīng)各類土層施工擠壓樁市區(qū)，房屋建筑相對(duì)遠(yuǎn)離，軟粘土，粉質(zhì)粘土，承載基巖較深施工速度較快，可以直接得到樁的承載力、單樁的承載力較高擠土明顯，單樁承載力有限制鉆孔灌注樁(挖孔樁)市區(qū)粘土、軟巖、砂土、礫石各類地層，挖孔樁相對(duì)較淺，如廣州、南京，鉆孔灌注樁可以較深如上海振動(dòng)、擠土干擾小，各種土層中施工，樁徑可大可小，單樁的承載力可很大、挖孔樁施工靈活泥漿污染、施工質(zhì)量有時(shí)難以保證高架橋基礎(chǔ)施工方法一覽表 表5-9序號(hào)施工方法環(huán)境、場(chǎng)地、技術(shù)要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向2明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)市郊施工場(chǎng)地開闊，軟巖和土體，持力堅(jiān)固地層相對(duì)淺，中小型橋涵基礎(chǔ)，地層軟弱時(shí)，輔以降水，圍堰、支撐，開挖水下澆筑混凝土進(jìn)度快，大面積施工，便于機(jī)械化施工，造價(jià)低污染環(huán)境，阻斷交通航運(yùn)1）有效井點(diǎn)或深層深井泵降水系統(tǒng)2）鋼板樁、預(yù)制砼樁、SMW工法支護(hù)；3）高效挖土機(jī)3管樁基礎(chǔ)地質(zhì)條件復(fù)雜，深水巖面不平管樁體，連接法蘭盤和管靴，普通砼管樁適于入土深25m，預(yù)制混凝土管樁入土深可超過25m適于復(fù)雜地質(zhì)條件，預(yù)制分節(jié)下沉接高，便于機(jī)械化施工，效率高機(jī)械化程度高，工藝較復(fù)雜，需要有船隊(duì)配合，施工質(zhì)量較難控制預(yù)制大型混凝土管樁、鋼管樁施工工藝研究4沉井基礎(chǔ)地面以下深處有較好的持力層，淺層或河中有較大卵石不方面樁基施工河水深、沖刷大。占用場(chǎng)地不大，所需凈空高度較低埋深大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、承載力大施工周期長(zhǎng)，粉砂土易出現(xiàn)流砂，造成沉井傾斜，遇到孤石、沉船、樹根井底巖面傾斜，自重下沉困難時(shí)，采用泥漿潤(rùn)滑套，浮式沉井、空氣幕沉井等輔助工法困難地質(zhì)條件下沉井下沉施工機(jī)具及工藝?yán)m(xù)上表圖5-13橋墩與與上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)布置置圖a)倒梯形形橋墩墩；b)雙柱式式橋墩墩；c)T形橋墩墩；d)Y形橋墩墩橋型施工方法簡(jiǎn)支梁橋懸臂梁橋T型剛構(gòu)連續(xù)梁橋剛架橋拱橋組合體系橋斜拉橋吊橋現(xiàn)場(chǎng)澆注法√√√√√√√預(yù)制安裝法√√√√√√√懸臂施工法√√√√√√轉(zhuǎn)體施工法√√√√√頂推施工法√√√逐孔施工法√√√√橫移施工法√√√√√提升與浮運(yùn)施工法√√√√各種類類型橋橋梁可可選擇擇的主主要施施工方方法表表5-11各種施施工方方法的的適用用跨徑徑表表5-11⒋設(shè)備安安裝施施工⑴地鐵鐵設(shè)備備應(yīng)立立足于于國(guó)產(chǎn)產(chǎn)；⑵設(shè)備備的安安裝應(yīng)應(yīng)盡量量由國(guó)國(guó)內(nèi)建建筑設(shè)設(shè)備安安裝公公司承承擔(dān)；；⑶設(shè)備備安裝裝工程程應(yīng)和和土建建工程程交叉叉施工工。二、新新工藝藝、新新材料料、新新設(shè)備備⒈施工新新技術(shù)術(shù)⑴車站基基坑支支護(hù)開開挖新新方法法SMW工法，，連續(xù)續(xù)墻，，土釘釘墻等等技術(shù)術(shù)。⑵蓋挖法法和逆逆作法法⑶新一代代異型型盾構(gòu)構(gòu)隧道道施工工法①M(fèi)F盾構(gòu)施施工方方法即將多多個(gè)圓圓形盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)切土土刀盤盤前后后錯(cuò)位位，利利用其其重合合部分分的盾盾構(gòu)，，構(gòu)筑筑多樣樣的隧隧道斷斷面。。圖5－14為三心心圓盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)的組組成；；圖5－15為利用用二﹑三心圓圓盾構(gòu)構(gòu)機(jī)施施工的的隧道道車站站斷面面。圖5-14三心圓圓盾構(gòu)構(gòu)機(jī)三三圓相相交斷斷面圖圖圖5-15二、三三心圓圓盾構(gòu)構(gòu)施工工完成成區(qū)間間隧道道及車車站②擴(kuò)大斷斷面形形盾構(gòu)構(gòu)機(jī)施施工法法該法是是在盾盾構(gòu)法法隧道道施工工到任任意一一個(gè)位位置，，根據(jù)據(jù)需要要沿隧隧道前前進(jìn)方方向任任何側(cè)側(cè)面擴(kuò)擴(kuò)大開開挖，，增加加隧道道內(nèi)部部部分分空間間。③自由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向球球形盾盾構(gòu)施施工a.盾構(gòu)機(jī)機(jī)自地地面垂垂直向向下施施工，，盾構(gòu)構(gòu)機(jī)到到達(dá)一一定深深度后后，開開始分分叉向向不同同方向向施工工水平平橫隧隧道；；b.其頂端端的切切削頭頭為球球形，，可繞繞水平平軸旋旋轉(zhuǎn)90°°。圖5－16為球形形縱橫橫式泥泥水盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)，水水平推推進(jìn)盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)外徑徑4.45m。圖5-16縱橫橫式式泥泥水水盾盾構(gòu)構(gòu)機(jī)機(jī)④H&V盾構(gòu)構(gòu)機(jī)機(jī)施施工工方方法法a.H&V(HorizontalVariation&VerticalVariation)是一一種種能能自自由由穿穿越越具具有有稠稠密密建建筑筑物物的的盾盾構(gòu)構(gòu)掘掘進(jìn)進(jìn)方方法法。。能能從從水水平平雙雙孔孔變變?yōu)闉榇勾怪敝彪p雙孔孔，，或或由由垂垂直直雙雙孔孔變變?yōu)闉樗狡诫p雙孔孔，，不不斷斷改改變變圓圓形形形形狀狀，，開開挖挖螺螺旋旋型型曲曲線線雙雙斷斷面面隧隧道道的的盾盾構(gòu)構(gòu)掘掘進(jìn)進(jìn)方方法法；；b.能由由雙雙孔孔斷斷面面分分開開成成兩兩個(gè)個(gè)單單孔孔圓圓形形斷斷面面。。圖5－17為H&V盾構(gòu)構(gòu)推推進(jìn)進(jìn)分分叉叉示示意意圖圖。。圖5-17H&V盾構(gòu)構(gòu)法法概概念念圖圖⑤新一一代代超超級(jí)級(jí)盾盾構(gòu)構(gòu)及及其其操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)a.集中中了了在在軟軟土土中中掘掘進(jìn)進(jìn)的的土土壓壓平平衡衡盾盾構(gòu)構(gòu)（（shield)和在在巖巖石石中中掘掘進(jìn)進(jìn)的的隧隧道道鑿鑿巖巖機(jī)機(jī)(TBM)的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)；；b.遇到到軟軟土土介介質(zhì)質(zhì)時(shí)時(shí)是是一一臺(tái)臺(tái)土土壓壓平平衡衡盾盾構(gòu)構(gòu)機(jī)機(jī)，，遇遇到到無無水水巖巖石石介介質(zhì)質(zhì)時(shí)時(shí)是是鑿鑿巖巖機(jī)機(jī)。。圖5－18為土土壓壓平平衡衡超超級(jí)級(jí)盾盾構(gòu)構(gòu)系系統(tǒng)統(tǒng)示示意意圖圖。。圖5-18土壓壓平平衡衡超超級(jí)級(jí)盾盾構(gòu)構(gòu)系系統(tǒng)統(tǒng)示示意意圖圖⑥鋼纖纖維維擠擠壓壓混混凝凝土土襯襯砌砌a.擠壓壓混混凝凝土土襯襯砌砌不不留留縫縫隙隙，，整整體體性性好好，，內(nèi)內(nèi)壁壁光光滑滑，，止止水水性性好好，，施施工工速速度度快快；；b.盾構(gòu)構(gòu)機(jī)機(jī)的的前前方方開開挖挖面面由由膨膨潤(rùn)潤(rùn)土土懸懸浮浮液液支支撐撐；；盾盾尾尾后后方方則則由由擠擠壓壓鋼鋼纖纖維維混混凝凝土土流流體體支支撐撐。。⑷新奧奧法