城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖課件

城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖 前前 言言 軌道交通作為城市重大的公益性基礎(chǔ)設(shè)施工程，近年來正飛速發(fā)展。修建地鐵常用的淺埋暗挖技術(shù)、明挖、蓋挖及盾構(gòu)，均根據(jù)不同的地理環(huán)境和水文、地質(zhì)條件被普遍采用，并不斷取得技術(shù)進(jìn)步。本文只是對(duì)這些工法作一次系統(tǒng)梳理，同時(shí)針對(duì)施工現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)的一些關(guān)鍵技術(shù)提出對(duì)策。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖 一、概述 在城市軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和錨噴作為初期支護(hù)手段，遵循“新奧法”大部分原理，按照“十八字”原則（即管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測）進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工，謂之城市地下工程淺埋暗挖技術(shù)。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖 “新奧法”的核心是以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，支護(hù)在與圍巖共同變形中承受的是形變應(yīng)力，因此要求初期支護(hù)有一定柔度以利用和充分發(fā)揮圍巖的自承能力。而作用于淺埋隧道上的地層壓力是覆蓋層的全部或部分土柱重，其地層壓力和支護(hù)的剛?cè)岫汝P(guān)聯(lián)不大，從減少地表沉陷的城市要求角度出發(fā)，還要求初期支護(hù)有一定剛度。設(shè)計(jì)時(shí)并沒有充分考慮利用圍巖的自承能力。這正是淺埋暗挖技術(shù)與“新奧法”的不同點(diǎn)。 但是，淺埋暗挖技術(shù)仍然遵循了“新奧法”施工的大部分原則，如以錨噴作為初期支護(hù)手段；盡量減少圍巖擾動(dòng)，要求周邊圓順避免棱角突變處應(yīng)力集中；初支與圍巖密貼；量測信息反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工等。二、淺埋暗挖與“新奧法”（NATM）城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖三、淺埋暗挖技術(shù)的特點(diǎn) 淺埋暗挖技術(shù)從減少城市地表沉陷考慮，還必須輔之與其他配套技術(shù)，如地層加固、降水等。從工程條件出發(fā)，還必須熟悉在不同條件下的馬頭門開挖，斷面變化地高（諸如擴(kuò)大爬高轉(zhuǎn)彎等）開挖，由明挖進(jìn)入暗挖的破樁，分部開挖完成 自下而上的二次襯砌前的“托梁換柱”以實(shí)現(xiàn)“力的轉(zhuǎn)換”以確保安全等諸多關(guān)鍵技術(shù)。 淺埋暗挖的另一個(gè)特點(diǎn)是十分講究施工方法的選擇，尤其是地鐵車站多跨結(jié)構(gòu)和大跨結(jié)構(gòu)。一個(gè)合理的機(jī)構(gòu)型式和正確的施工方法能起到事半功倍的作用。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖四、常用的單跨隧道淺埋暗挖方法1.開挖方法選擇根據(jù)開挖斷面大小，在一般條件下有如圖1所示的開挖方法。單跨隧道（洞）開挖寬12m開挖寬1216m開挖寬1622m臺(tái)階開挖法CD法CRD法PBA法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖（4）、法（1）、臺(tái)階法（2）、法（3）、法（5）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法圖2 開挖順序示意圖法2.施工順序各種施工方法的施工順序如圖2所示城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖 3.臺(tái)階法施工 臺(tái)階法是最基本、運(yùn)用最廣泛的施工方法，而且是實(shí)現(xiàn)其它施工方法的重要手段。當(dāng)開挖斷面較高時(shí)可進(jìn)行多臺(tái)階施工，每層臺(tái)階的高度常用3.54.5m，或以人站立方便操作選擇臺(tái)階高度。臺(tái)階長度的選擇參見圖3示：圖 3 臺(tái) 階 長 度城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖 進(jìn)行臺(tái)階開挖時(shí)的輔助施工方法 環(huán)狀開挖留核心土并設(shè)鎖腳錨管22圖4 上臺(tái)階環(huán)狀開挖鎖腳錨管1-21-11-21-1城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖下臺(tái)階除可一次開挖外，根據(jù)地質(zhì)條件又可分別選用圖5所示的開挖方法：圖5 下臺(tái)階開挖方法（三）留核心土（二）先挖核心土（一）左、右錯(cuò)進(jìn)城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖初次支護(hù)背后注漿特殊不良地質(zhì)條件在上臺(tái)階的底部設(shè)臨時(shí)仰拱，或者在上臺(tái)階的拱頂下設(shè)臨時(shí)立柱，有利于減少圍巖的收斂和拱頂?shù)南鲁?。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖4.CD法和CRD法（中隔墻法和交叉中隔墻法）CDCD、CRDCRD法施工效果對(duì)比法施工效果對(duì)比施工方法地表總沉陷(mm)地表沉降最大化傾斜率側(cè)向水平位移(mm)CD7784620CRD26302.39城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖CRD工法施工實(shí)例城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖5.PBA法6.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工程實(shí)例城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖五、單跨隧道分部開挖完成及進(jìn)行二次襯砌應(yīng)遵循的原則城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖149508420第 一 步 密 排 小 導(dǎo) 管 施 工 ， 注 漿 加 固 前 方 土 體149508420第 二 步 左 側(cè) 壁 上 導(dǎo) 坑 臺(tái) 階 法 開 挖 ， 留 核 心 土 ， 初 期 支 護(hù)3501900170020060臨 時(shí) 支 護(hù)3504400250149508420第 四 步 左 側(cè) 壁 下 導(dǎo) 坑 開 挖 超 過 15m， 開 始 右 側(cè) 壁 上 導(dǎo) 坑 臺(tái) 階 法 開 挖 ， 留 核 心 土 ， 初 期 支 護(hù)350360020035035044002503920臨 時(shí) 支 護(hù)35025044003根 鎖 腳 錨 桿 長 3m3根 鎖 腳 錨 桿 長 3m149508420第 三 步 左 側(cè) 壁 上 導(dǎo) 坑 開 挖 進(jìn) 尺 超 過 15m， 開 始 左 側(cè) 壁 下 導(dǎo) 坑 臺(tái) 階 法 開 挖 ， 留 核 心 土 ， 初 期 支 護(hù)350360020020201900350臨 時(shí) 支 護(hù)3504400250149508420第 五 步 右 側(cè) 壁 上 導(dǎo) 坑 開 挖 超 過 15m， 開 始 右 側(cè) 壁 下 導(dǎo) 坑 臺(tái) 階 法 開 挖 ， 初 期 支 護(hù)3503600200350臨 時(shí) 支 護(hù)350440025039203503600200202019003503502504400149508420第 六 步 左 側(cè) 壁 底 板 防 水 層 保 護(hù) 層 、 底 板 防 水 層 ， 二 次 襯 砌3504400250350250440024001000300350360020015025001200703501000城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖149508420第 七 步 左 側(cè) 壁 拆 除 橫 向 臨 時(shí) 支 護(hù) ， 立 側(cè) 墻 與 頂 板 模 板 ， 支 架 體 系 ， 側(cè) 墻 與 頂 板 防 水 層 ， 側(cè) 墻 與 頂 板 二 次 襯 砌3502504400240010003001200703502400535011003504750100030035019001700200149508420第 八 步 右 側(cè) 壁 底 板 防 水 層 保 護(hù) 層 ， 底 板 ， 側(cè) 墻 與 頂 板 防 水 層 ， 二 次 襯 砌 同 左 側(cè) 壁1200703505350110035035044002503504400250149508420第 九 步 中 上 導(dǎo) 坑 臺(tái) 階 法 開 挖 ， 留 核 心 土 ， 初 期 支 護(hù)臨 時(shí) 支 護(hù)350440025049502504400350350149508420第 十 步 中 洞 頂 板 防 水 層 ， 立 中 洞 頂 板 支 架 、 模 板 、 中 洞 頂 板 二 次 襯 砌350440025049502504400350350149508420第 十 一 步 拆 除 支 架 體 系 、 模 板 ， 中 洞 下 導(dǎo) 坑 開 挖350350440025049502504400350149508420第 十 二 步 中 洞 底 板 防 水 層 保 護(hù) 層 ， 底 板 防 水 層 ， 中 洞 底 板 二 次 襯 砌 ， 拆 除 支 架 模 板 形 成 閉 合 框 架350350350 100012250350110053501200701000城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖六、城市地鐵車站暗挖施工1.側(cè)洞法11圖 11 側(cè) 洞 法 施 工 順 序 圖86101、CRD法開挖左、右洞包括初支和施工支護(hù)；、柱底縱梁和鋼管柱；、左右洞底板；、分邊墻和左、右洞樓板；、左、右洞其余邊墻和拱部； 6、中洞上臺(tái)階環(huán)形開挖；、中洞拱部；8、中洞樓板以上土方開挖；、中洞樓板；10、中洞其余部份開挖；、中洞底板。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖2. PBA法9991111743411111111圖12 法施工順序圖1、上下導(dǎo)坑錯(cuò)開距離開挖（包括初支）；、孔樁開挖、底縱樁、中柱邊樁、頂縱梁；3、中洞上臺(tái)階開挖（包括初支）；4、左右洞上臺(tái)階開挖（包括初支）；、中洞拱部襯砌；、側(cè)洞拱部襯砌；7、樓板以上土體開挖；、樓板澆砼；9、剩余部分土體開挖；、底板及底部邊墻襯砌；、站臺(tái)板澆筑。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖3.中洞法551圖13 中洞法施工順序圖1、用CRD法開挖中洞（包括初期支護(hù)和施工支護(hù)）；、中洞底板底縱梁；、鋼管柱、樓板；、柱頂縱梁和中洞拱部；5、用臺(tái)階法開挖左、右洞；、左右洞底板；、左右洞部分邊墻和樓板；、左右洞其余邊墻和拱部。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖4.柱洞法99731991圖 1 4 柱 洞 法 施 工 順 序 圖51、臺(tái)階法開挖柱洞（包括初期支護(hù)和施工支護(hù)）；、底縱梁、中柱、頂縱梁；3、中洞上臺(tái)階開挖；、中洞拱部；5、用臺(tái)階法開挖中洞樓板以上部分；、中洞樓板；7、中洞其它部分開挖；、中洞底板；9、臺(tái)階開挖左右洞；、左右洞底板；、左右洞部分邊墻和樓板；、左右洞其余邊墻和拱部。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖5.分離島式車站施工方法城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖七、淺埋暗挖二十問一問：“十八字方針”是什么？二問：超前小導(dǎo)管注漿的作用是什么？三問：關(guān)于地下水的問題，在地下工程施工中，“成也是水，敗也是水”的含義是什么？四問：初支格柵節(jié)點(diǎn)螺栓，都能擰緊嗎？擰不緊怎么辦？五問：上半斷面臺(tái)階有多長？何時(shí)封閉成環(huán)？六問：工程周邊管網(wǎng)調(diào)查清楚了嗎？有何對(duì)策？城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖七問：天天都量測，然而你重視分析量測成果嗎？即時(shí)采取對(duì)策嗎？八問：二次襯砌的保護(hù)層有何作用？迎水面的保護(hù)層也重要嗎？九問：正臺(tái)階分層開挖，臺(tái)階有坡度嗎？十問：初支背后和二襯背后都注漿嗎？何時(shí)注漿？注什么漿液？十一問：二襯導(dǎo)墻是怎么回事？為什么要與仰拱同時(shí)澆注？十二問：你在乎豎井周邊堆土的荷載和動(dòng)載影響嗎？城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖2143 - - - - 豎 井 馬 頭 門 施 工 順 序 圖21十三問：開馬頭門有什么原則？1、馬頭門加固環(huán) 2、超前管棚 3、上半斷面開挖 4、下半斷面開挖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖十五問：掌子面都需要封閉嗎？十四問：大斷面采用CRD或雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工，完成初次支護(hù)后，是采用分部二襯還 是使用臺(tái)車進(jìn)行全斷面襯砌？十六問：為什么坍方、冒頂、流沙、涌水多出現(xiàn)在風(fēng)道或出入口、人防段換乘通道地段？十八問：雙連拱區(qū)間隧道如何施工？十九問：如何實(shí)現(xiàn)暗挖隧道的機(jī)械化施工?十七問：任何地質(zhì)條件都必須采用小導(dǎo)管超前予注漿嗎？嗎？二十問：請(qǐng)談?wù)劙低谒淼赖耐L(fēng)方式城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖一、概述 先施作車站周邊圍護(hù)樁和結(jié)構(gòu)主體樁柱，然后將結(jié)構(gòu)蓋板置于樁（圍護(hù)樁）、柱（鋼管柱或混凝土柱）之上，自上而下完成土方開挖和邊墻、中隔板及底板襯砌的施工方法，謂之蓋挖逆作法。城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖快速覆蓋，縮短中斷交通的時(shí)間；自上而下由頂板、中隔板及水平支撐，剛度大，在一個(gè)相對(duì)安全環(huán)境里作業(yè)；占地少，回填量小；可分層施工，也可分左右兩幅施工，交通道改靈活；不受季節(jié)影響，無冬施要求，低噪音，少擾民；設(shè)備簡單，不需大型設(shè)備，操作空間大，操作環(huán)境相對(duì)好。二、蓋挖逆作法的施工特點(diǎn) 蓋挖逆作法是在明挖內(nèi)支撐基坑基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。施工過程中不需設(shè)置臨時(shí)支撐， 而是借助結(jié)構(gòu)頂板、中隔板自身的水平剛度和抗壓強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑圍護(hù)樁（墻）的支護(hù)作用。其工法特點(diǎn)是：城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖三、蓋挖逆作法的施工步驟： 簡言之，其施工步驟為：一柱、二蓋、三板、四墻、五底。 城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖鉆 孔 灌 注 樁第 一 步 ： 占 用 半 幅 路 面 ， 施 做 基 坑 維 護(hù) 結(jié) 構(gòu) ， 中間 立 柱 下 樁 基 及 中 間 立 柱鉆 孔 灌 注 樁第 二 步 ： 占 用 半 幅 路 面 ， 施 做 另 一 側(cè) 基 坑 維 護(hù) 結(jié)構(gòu) ， 中 間 立 柱 下 樁 基 及 中 間 立 柱中 間 立 柱 (鋼 管 柱 ) 柱 下 樁 基鉆 孔 灌 注 樁第 三 步 ： 開 挖 基 坑 ， 施 作 淺 基 坑 保 護(hù) 墻 ， 開 挖至 頂 板 底 面 標(biāo) 高 處第 四 步 ： 施 作 結(jié) 構(gòu) 頂 板 ， 頂 梁 ， 敷 設(shè) 頂 板 防 水層第 五 步 ： 回 填 頂 板 覆 土 ， 恢 復(fù) 地 面 交 通 ， 開 挖基 坑 至 中 樓 板 底 面 標(biāo) 高 處中 間 立 柱 (鋼 管 柱 ) 柱 下 樁 基鉆 孔 灌 注 樁第 六 步 ： 施 作 中 樓 板 、 縱 梁 及 內(nèi) 襯 墻 ， 繼 續(xù) 開挖 基 坑 至 基 坑 底 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 高 處第 七 步 ： 施 作 底 板 墊 層 ， 防 水 層 ， 底 板 及 縱 梁 ，施 作 內(nèi) 襯 墻 ， 完 成 主 體 結(jié) 構(gòu)城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖鉆 孔 灌 注 樁第 一 步 ： 占 用 半 幅 路 面 ， 施 做 基 坑 維 護(hù) 結(jié) 構(gòu) ， 中間 立 柱 下 樁 基 及 中 間 立 柱鉆 孔 灌 注 樁第 二 步 ： 占 用 半 幅 路 面 ， 施 做 另 一 側(cè) 基 坑 維 護(hù) 結(jié)構(gòu) ， 中 間 立 柱 下 樁 基 及 中 間 立 柱中 間 立 柱 (鋼 管 柱 ) 柱 下 樁 基鉆 孔 灌 注 樁第 三 步 ： 開 挖 基 坑 ， 施 作 淺 基 坑 保 護(hù) 墻 ， 開 挖至 頂 板 底 面 標(biāo) 高 處第 四 步 ： 施 作 結(jié) 構(gòu) 頂 板 ， 頂 梁 ， 敷 設(shè) 頂 板 防 水層第 五 步 ： 回 填 頂 板 覆 土 ， 恢 復(fù) 地 面 交 通 ， 開 挖基 坑 至 中 樓 板 底 面 標(biāo) 高 處中 間 立 柱 (鋼 管 柱 ) 柱 下 樁 基鉆 孔 灌 注 樁第 六 步 ： 施 作 中 樓 板 、 縱 梁 及 內(nèi) 襯 墻 ， 繼 續(xù) 開挖 基 坑 至 基 坑 底 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 高 處第 七 步 ： 施 作 底 板 墊 層 ， 防 水 層 ， 底 板 及 縱 梁 ，施 作 內(nèi) 襯 墻 ， 完 成 主 體 結(jié) 構(gòu)城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖四、蓋挖逆作法的關(guān)鍵技術(shù)五、蓋挖逆作實(shí)施過程容易被忽略的幾個(gè)問題城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖 一、概述 城市地鐵車站、區(qū)間及相關(guān)配套的風(fēng)道、出入口、行車線等工程，只要條件許可，應(yīng)優(yōu)先考慮采用明挖施工。因?yàn)椴徽搹氖┕さ碾y易程度、工程造價(jià)、工期、風(fēng)險(xiǎn)等考慮，明挖法都有明顯優(yōu)勢(shì)。 明挖法是在以樁錨體系、樁撐體系及土釘墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施作。其主體結(jié)構(gòu)多為兩層或多層框架式結(jié)構(gòu)型式。 城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖.明挖車站框架式結(jié)構(gòu)圖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖二、前期準(zhǔn)備工作三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖平整場地加工護(hù)筒鋼筋籠制作吊裝鋼筋籠測量沉碴厚度施工準(zhǔn)備測量定位沉埋護(hù)筒鉆機(jī)就位鉆進(jìn)清孔鋼筋籠就位二次清孔灌水下混土混凝土養(yǎng)生起拔護(hù)筒鑿除樁頭、施工冠梁測量鉆孔深度、斜度、直徑設(shè)隔水裝置設(shè)溜槽和漏斗斗鉆孔注泥漿泥漿循環(huán)廢漿排棄拼裝導(dǎo)管檢查導(dǎo)管坍落度測試土商品砼運(yùn)輸商品砼生產(chǎn)供水循環(huán)池沉淀池圖2.鉆孔樁施工流程圖（一）鉆孔灌注樁1、鉆孔灌注樁施工流程 2、鉆孔常見故障 3、鉆孔樁水下混凝土灌注常見故障城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖（二）人工挖孔樁（三）土釘墻城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖四、土方開挖原則五、支撐體系（一）錨桿圖3.錨桿施工流程圖漿液檢查施工準(zhǔn)備基坑開挖鉆孔清孔插入錨桿灌注漿液封口施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備合格不合格城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖（二）鋼圍檁及鋼支撐、支撐預(yù)驗(yàn)收、圍檁及支撐架設(shè)、預(yù)應(yīng)力加設(shè)預(yù)應(yīng)力加設(shè)2.預(yù)應(yīng)力復(fù)加、圍檁及支撐拆除鋼支撐拆除方法2.鋼支撐系統(tǒng)拆除技術(shù)要點(diǎn)城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖六、主體結(jié)構(gòu)（一）結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐衷瓌t（二）車站主體結(jié)構(gòu)施工程序城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖城市地鐵車站施工暗挖蓋挖明挖