地铁区间施工方法.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,地铁区间施工方法,1,地铁区间隧道主要施工方法,明挖法,盖挖法,浅埋暗挖法,盾构法,2,选择施工方案时，要考虑的因素有如下几方面：,（,1,）工程的重要性。一般由工程的规模、使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来；,（,2,）隧道所处的工程地质和水文地质条件；,（,3,）施工技术条件和机械装备情况；,（,4,）施工中动力和原材料供应情况；,（,5,）工程投资与运营后的社会效益和经济效益；,（,6,）施工安全状况；,（,7,）有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。,施工方法选择,3,明挖法施工,明挖法,明挖顺作法,盖挖顺作法,盖挖逆作法,盖挖半逆作法,盖挖法,4,明挖法施工现场,5,1.,盖挖逆作法施工,基本概念所谓逆作法，其施工顺序与顺作法相反，在地下结构施工时不架设临时支撑，而以结构本身既作为挡墙又作为支撑，从上向下依次开挖土方和修筑主体结构。其基坑围护结构多采用地下连续墙、钻孔灌注桩或人工挖孔桩。,盖挖法施工,6,1.,盖挖逆作法施工,优点,：,（,a,）由于结构本身用来支撑，所以它具有相当高的刚度，这样使挡墙的变形减少，提高了工程施工的安全性，也减少了对周边环境的影响；（,b,）由于最先修筑好顶板，这样地下、地上结构施工可以并行，缩短了整个工程的工期；（,c,）由于开挖和做结构交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。,盖挖法施工,7,缺点：,（,a,）需要设临时立柱和立柱桩，增加了施工费用，且由于支撑为建筑结构本身，自重大，为防止不均匀沉降，要求立柱具有足够的承载力。（,b,）为便于出土，需要在顶板处设置临时出土孔，因此需对顶板采取加强措施。（,c,）地下结构的土方开挖和结构施工在顶板覆盖下进行，因此大型施工机械难于展开，降低了施工效率。（,d,）混凝土的浇注在逆作施工的各个阶段都有先后之分，这不仅给施工带来不便，而且给结构的稳定性以及结构防水带来一些问题。,盖挖法施工,8,适用条件：,大平面地下工程；大深度的地下工程；复杂结构的地下工程；周边状况苛刻，对环境要求较高；作业空间狭小；工期要求紧迫。,施工难点：,节点的施工，节点的连接形式、节点连接的操作程序是控制工程施工质量的重要因素。,盖挖法施工,9,逆作法施工顺序,先在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱，基坑围护结构一般采用地下连续墙、钻孔桩或挖孔桩。中间桩柱则利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后开挖地表土至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模浇注顶板。它还可以作为一道刚性很大的支撑，以防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。,盖挖法施工,10,逆作法施工顺序,11,浅埋地下工程基本概念,(1),浅埋隧道定义,城市地铁：覆跨比,H/D,在,0.6-1.5,时为浅埋，,H/D,小于,0.6,时为超浅埋。,(2),浅埋隧道特点,最大的特点是埋深浅，施工过程中由于地层损失而引起地面移动明显，对周边环境的影响较大。因此对开挖、支护、衬砌、排水、注浆等方法提出更高要求，施工难度增加。,浅埋暗挖法施工,12,(3),浅埋地下工程的施工方法,主要包括：明挖法（盖挖法）、盾构法、浅埋暗挖法。,13,浅埋暗挖法基本原理,(1),浅埋暗挖法名称的确定,在小导管超前支护技术、格栅拱架制造技术、正台阶环形开挖留核心土方法、监控量测技术等基础上，在软弱地层必须快速施工的理念，突出时空效应对防塌的重要作用。并在军都山黄土隧道、北京地铁复兴门折返线、复,八线、西单车站采用浅埋暗挖技术取得了巨大的成功。,浅埋暗挖法施工,14,1987,年,8,月，北京市科委与铁道部科技司共同组织鉴定会，对浅埋暗挖技术进行评价，会上确定取名为：浅埋暗挖法，适用范围：各种软弱地层的地下工程设计与施工。浅埋暗挖法又经过十几年的广泛应用，形成了一套完整的配套技术，被评为国家级工法，并正式提出“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针。,军都山隧道（,1988,）,（第一次用小导管、网构钢架）,北京地铁复兴门折返线（,1987,）,（国家科技进步二等奖）,15,第一次用浅埋暗挖法建成,北京地铁车站试验段,第一次用浅埋暗挖法建成,京珠高速乌龙岭双连拱隧道,16,浅埋暗挖法基本原理,(2),浅埋暗挖法施工原理,浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理：采用复合衬砌，初期支护承担全部基本荷载，二衬作为安全储备，初支、二衬共同承担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承能力；采用不同开挖方法及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；采用信息化设计与施工。,浅埋暗挖法施工,17,浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。特征曲线中,C,点尽量靠近,A,点，即尽量增大支护的承载，减少围岩的自承载。要做到这点，必须遵守十八字方针，初支必须从上向下施工，初支基本稳定后才能做二衬，且必须从下到上施工。,18,浅埋暗挖法施工原则及方法的比较,1,、浅埋暗挖法施工原则,(1),根据地层情况、地面建筑物特点及机械配备情况，选择对地层扰动小、经济、快速的开挖方法。若断面大或地层较差：可采用经济合理的辅助工法和相应的分部正台阶开挖法；若断面小或地层较好：可用全断面开挖法。,(2),应重视辅助工法的选择，当地层较差、开挖面不能自稳时，采取辅助施工措施后，仍应优先采用大断面开挖法。,(3),应选择能适应不同地层和不同断面的开挖、通风、喷锚、装运、防水、二衬作业的配套机具，为快速施工创造条件，设备投入量一般不少于工程造价的,10%,。,19,(4),施工过程的监控量测与反馈非常重要，必须作为重要的工序。,(5),工序安排要突出及时性，地层差时，应严格执行十八字方针。,(6),提高职工素质，组织综合工班进行作业，以提高质量和速度。,(7),应加强通风，洞内外都要处理好施工、人员、环境三者的关系。,(8),应采用网络技术进行工序时间调整，进行进度、安全、机械、监测、质量、材料、环境管理。,20,2.,浅埋暗挖各施工方法的比较,21,台阶法开挖,台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个断面或几个工作面，分步开挖，根据地层条件和机械配备情况，台阶法又可分为正台阶法、中隔墙台阶法等。该法在浅埋暗挖法中应用最广，可根据工程实际、地层条件和机械条件，选择合适的台阶方式。,正台阶法开挖,上下两部分步开挖法,多部分步开挖留核心土,22,台阶法开挖优点,1,）,.,灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩、第四纪沉积地层，必须采用正台阶法，尤其是各种不同方法中的基本方法。而且，当遇到地层变化（变好或变坏），都能及时更改、变换成其他方法，所以被称为浅埋暗挖施工方法之母。,2,）,.,具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。当地层无水、洞跨小于,10m,时，均可采用该方法。,台阶法开挖的缺点,是上下部作业相互干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响，还应注意台阶开挖会增加围岩被扰动的次数等。,23,单侧壁导坑超前导坑法开挖,主要适用于地层较差、断面较大，采用台阶法开挖有困难的地层。采用该法可变大跨断面为小跨断面。大跨断面多不小于,10m,，可采用单侧壁导坑法，将导坑跨度定为,34m,，这样就可将大跨度变为,34m,跨和,610m,跨，这种施工方法简单可靠。,采用该法开挖时，单侧壁导坑超前的距离一般在,2,倍洞径以上，为了稳定工作面，经常和超前小导管注浆等辅助施工措施配合适用，一般采用人工开挖，人工和机械混合出碴。,24,中隔墙法和交叉中隔墙法开挖,中隔壁法即,CD,法（,CenterDiaphragm,）主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。当,CD,法仍不能满足要求时，可在,CD,工法的基础上加设临时仰拱，成为交叉中隔墙法即,CRD,法（,CrossDiaphragm,）。,CD,法首次在德国慕尼黑地铁工程的实践中获得了成功，,CRD,法是日本吸取欧洲,CD,法的经验，将原,CD,工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环、改进发展的一种工法。其最大特点是将大断面施工化成小段面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个步序受力体系完整。,25,CRD,法施工国家计委地下停车场工程,26,双侧壁导坑法开挖,双侧壁导坑法也称眼睛工法，也是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度（,20m,）分成三个小跨度进行作业，主要适用于地层较差、断面很大、单侧壁导坑超前台阶法无法满足要求的三线或多线大断面铁路隧道及地铁工程。该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值，而且成本较高，进度较慢。,20,世纪,70,年代至,80,年代初国内外多用此法，目前使用较少。,27,双侧壁导坑法开挖,28,特大断面施工施工方法,在修筑地下发电厂、地下仓库、地下商业街及地铁车站时，经常出现地下大空间的施工问题。这些建筑物若在埋深较浅、软弱不稳定的,级围岩中，一般用浅埋暗挖法施工。,当地质条件差、断面特大时，一般设计成多跨结构，跨与跨之间有梁、柱连接。比如常见的三跨两柱的大型地铁站、地下商业街、地下停车场等，一般采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩墙法（地下盖挖法）等方法施工，其核心思想是变大断面为中小断面，提高施工安全度。,29,（,1,）中洞法施工,中洞法施工就是先开挖中间部分（中洞），中洞内施作梁、柱结构上。,30,（,2,）柱洞法施工,施工中，先在立柱位置施作一个小导洞，可用台阶法开挖。当小导洞做好后，在洞内再做底梁、立柱和顶梁，形成一个细而高的纵向结构。,31,（,3,）侧洞法施工,侧洞法施工就是先开挖两侧部分（侧洞），在侧洞内做梁、柱结构，然后在开挖中间部分（中洞），并逐渐将中洞顶部荷载通过侧洞初期支护转移到梁、柱上。,32,（,4,）桩柱法,桩柱法就是先开挖，在洞内制作挖孔桩。梁柱完成后，再施作顶部结构，然后在其保护下施工，实际上就是将盖挖法施工的挖孔桩梁柱等转入地下进行，因此也称做地下式盖挖法。,33,(5),各种开挖方式的比较,34,盾构法施工,概述,盾构法施工是使用盾构机在地下掘进，组成要素：稳定开挖面、盾构机掘进、衬砌。,盾构施工概貌：,35,二、盾构隧道的发展,第一代盾构：,以布鲁诺尔（,Brunel),盾构为代表的初期盾构。,1818,年，,Brunel,开始研究盾构，,1825,年首次在泰晤士河底隧道应用，历时,17,年隧道于,1841,年贯通。,Brunel,盾构,伦敦,Blackwall,盾构隧道,36,第二代盾构：,以机械式、气压式、网格式盾构代表。,1830,年气压的半机械式盾构,1840,年能够壁后注浆的机械式盾构,1865,年圆形挤压式盾构,网格式盾构,插刀盾构,37,第三代盾构：,以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）。,土压平衡盾构,泥水平衡盾构,1966,年泥水加压盾构,1974,年土压平衡盾构,1976,年铰接式盾构,38,第四代盾构：,以异型化、多功能、综合化为各自特色的第四代盾构。,1981,年压注混凝土衬砌工法,1986,1988,年复圆、多圆断面盾构,MF,1993,年球体盾构、扩径盾构,39,1,、按照平衡开挖面的方式,（,1,）插板式,（,2,）挤压网格式,（,3,）土压平衡式,（,4,）泥水平衡式,（,5,）加泥式,（,6,）加水式,三、盾构机分类,40,2,、按照机械化程度,（,1,）人工,（,2,）机械化,（,3,）全自动化,3,、按照施工过程中的运输方式,（,1,）皮带传送,（,2,）泥浆泵,（,3,）手工挖小车推,41,4,、按照掌子敞开程度,（,1,）全敞口,（,2,）半敞口,（,3,）全封闭,辐条式盾构,面板式盾构,复合式盾构,42,5,、断面形式,（,1,）单圆,（,2,）双圆,43,（,3,）三圆,44,（,4,）矩形及,偏心多轴,45,46,（,6,）其它异型盾构,47,(7),母子盾构,母子盾构机,母子机分离步骤,48,四、泥水式及土压式盾构机,泥水式盾构：,在机械式盾构前部设置隔墙，装备刀盘面板、输送泥浆的送排泥管和推进盾构机的千斤顶。在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过泥膜保持水压力，以平衡开挖面的土压力和水压力。碴土以泥浆形式送到地面，分离后泥水送回开挖面。适用地质范围很大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以。,49,土压式盾构：,在机械式盾构前部设置隔墙，使土室内和排土用的螺旋输送机内充满碴土，依靠千斤顶的推力给土室的碴土加压，使土压作用于开挖面使其稳定。,50,盾构法施工过程,1,、盾构的始发和到达,（,1,）竖井,盾构法施工的隧道，在始发和到达时，需要有拼装和拆卸盾构用的竖井，当盾构需要转向时要设中间竖井。,始发井：,用于盾构机固定、组装及设置附属设备，以及出渣、进料。,51,到达井：,两条隧道的连接方式有：到达井连接和地下对接。特殊情况（如海底）采用地下对接，一般情况采用到达井连接，到达井一般也作为隧道出入口、通风口等，其尺寸应大于盾构机直径外，还要满足其使用功能。,中间井：,设计的换向竖井既要作为到达井，又要作为始发井，到达方向的内空长度等于盾构机长加富余量，始发方向的内空取出发所需的长度。一般情况，换向长度等于盾构机的对角线长加,1m,以上的富余量。,52,（,2,）盾构机的始发,利用临时拼装管片等承受反作用力的设备将盾构机从始发口进入地层，始发分以下两种方法：,第一种方法：使开挖面地层能够自稳，再将盾构机贯入自稳的开挖面。一般通过化学注浆、高压喷射注浆、冻结施工法等加固开挖面地层，或向始发竖井压气，平衡开挖面地下水，使地层自稳。,第二种方法：利用挡土墙防止开挖面崩塌，让盾构机开始掘进。,始发施工作业包括：准备作业、拆除临时墙作业和掘进作业。,53,54,（,3,）盾构机的到达,第一种方法：盾构机到达后拆除到达竖井,档墙再推进。,第二种方法：盾构机到达前拆除挡墙再推,进到指定位置。,55,结束！,多谢！,56,