导图社区 第三章 城市轨道交通工程
对一级建造师城市轨道交通工程相关知识进行了系统梳理。所有的知识点都给大家整理出来了,方便大家备考时翻阅查看,帮助大家加深记忆、提高复习效率。在复习的同时梳理每个专题的知识框架有利于知识的融会贯通。
编辑于2021-04-25 16:37:38对一级建造师城市管道工程相关知识进行了系统梳理。所有的知识点都给大家整理出来了,方便大家备考时翻阅查看,帮助大家加深记忆、提高复习效率。在复习的同时梳理每个专题的知识框架有利于知识的融会贯通。
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对一级建造师桥梁工程相关知识进行了系统梳理,桥梁工程是土木工程专业桥梁方向最主要的专业课,在本课程的目标是综合运用工程数学、工程力学、工程材料、结构设计原理等前修课程所学的相关知识,理解和掌握各种类型桥梁的设计、施工方法。
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城市轨道交通工程
结构与特点
地铁车站结构与施工方法
车站形式与结构组成
构造组成
车站主体、出入口及通道、附属建筑物(通风道、风亭、冷却塔)
出入口设置
站厅 不少于2个直通地面
安全出口同向设置时,间距不小于10m
施工工艺与选择
明挖法
放坡
埋深浅、地下水位低
边坡采用坡面防护、锚喷支护或土钉墙支护
不放坡
场地狭窄、地下水丰富的软弱围岩
地连墙、钻孔桩、SMW工法桩等
明挖施工工序
围护结构施工-降水(基底土体加固)-第一层开挖-设置第一道支撑-第N层开挖-设置第N层支撑-最底层开挖-底板混凝土浇筑-自下而上逐步拆支撑-随支撑拆除逐步完成结构侧墙和中板-顶板混凝土浇筑
土方分层、分块、分段开挖
钢支撑
活络头
施加预应力值比设计轴力增加10%
加设前后12h加密监测
预应力损失或结构围护变形速率无明显收敛时恢复至设计值
支护安全等级
一级 影响很严重
二级 影响严重
三级 影响不严重
盖挖法
优点
围护结构变形小,有效控制土体变形和地表沉降
受气候影响小,基坑土体稳定隆起小
对道路交通影响小
缺点
混凝土水平施工缝处理困难
解决方法
直接法
注入法
通过预先设置的注入孔向缝隙内注入水泥浆或环氧树脂
充填法
下部混达到一定高度,清除浮浆后用微膨胀混或砂浆充填
混凝土充填高度1m
砂浆充填高度0.3m
一般设置成V型,倾角小于30°
竖向出口少,挖土不方便
作业空间小,速度慢工期长费用高
喷锚暗挖法
新奥法
浅埋暗挖法
十八字方针+无水施工
管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测
施工步骤
先将小导管打入地层-注入水泥或化学浆液-短进尺开挖(0.5-1m循环)-初期防水二衬
不同方法施工的车站结构
明挖法车站
矩形框架结构最多
盖挖法车站
矩形
侧墙
临时墙、单层墙、叠合墙、复合墙
喷锚暗挖法
拱形
区间隧道结构与施工方法
暗挖施工方法比较与选择
喷锚暗挖法
初支
钢拱锚喷混凝土支护
盾构法
管片的要求
在进洞时的10环管片上,增设纵向拉紧装置
不同施工方法的隧道结构形式
明挖法
一般为整体浇筑或装配式结构
喷锚暗挖法
拱形
盾构法
管片类型
钢管片和铸铁管片-负环管片或联络通道部位
钢筋混凝土管片-最常用
管片螺旋手孔大小
箱型
平板型
管环构成
2块A型管片(标准环)
2块B型管片(邻接环)
1块K型管片(封顶环)
管片拼装
通缝拼装
错缝拼装
可避免通缝拼装环面误差累计 呈T型,可减少接缝处渗漏
衬砌环类型
标准衬砌环+左右转弯衬砌环
锲型衬砌环组合
通用型管片
联络通道
相邻两个联络通道不大于600m
内设并列反向开启甲级防火门
采用暗挖法、超前预支护法(深孔注浆或冻结法)
冻结法施工顺序
1、打开冻结站侧道钢管片
2、按照通道中部的全断面开挖并作临时支护直到对面钢管片
3、返回刷大两侧喇叭口断面并作临时支护
4、集水井开挖、临时支护和一次浇筑混凝土永久支护
5、打通通道对侧门钢管片
轻轨交通高架桥梁结构
高架桥结构与运行特点
高架桥的基本结构
轨道交通的轨道结构
轨道组成
轨道形式与选择
明挖基坑施工
地下水控制
基本要求
当基坑为隔水层且层底有承压水时,应进行坑底突涌验算 必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压
截水
目的:阻止基坑外地下水流入基坑内部,或减小地下水沿帷幕的水力梯度
当隔水层埋深较深时,隔水帷幕进入隔水层深度满足公式要求
当坑底含水层厚度大采用悬挂式帷幕时,深度满足要求外还需对地下水位下降引起的周边建筑物、地下管线沉降进行分析。不满足稳定性要求时,增加帷幕深度、设置减压井
对地下水位较高、渗透性较强的地层,宜采用双排搅拌桩截水帷幕
对地下水位较高、渗透性较强的地层,可采用双排高压喷射注浆帷幕
降水
降水方法的选用
基坑开挖不深,涌水量不大时,集水明排法应用最多
井点降水
条件
开挖较深,涌水量大且有围护结构时
井点布置
根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况 工程性质、降水深度而定
单排井点-宽度小于6m且降水深度不超6m时
地下水上游一侧
双排井点-宽度大于6m或土质不良、渗透系数较大
基坑两侧
环形井点-基坑面积较大时
地下水下游一侧
轻型井点采用金属管,距坑壁不小于1-1.5m(太近会漏气)
滤料宜采用中粗砂,滤料上方用黏土封堵,封堵至地面的厚度大于1m
回灌
基坑周围存在需要保护的建筑物或地下管线且坑外水位降幅较大时设置
人工回灌时,设置水位观测井
采用坑外减压降水时,回灌井与减压井的间距不宜小于6m
基坑截水帷幕与坑内外降水
深基坑支护结构与边坡防护
围护结构
围护结构体系
板桩
承受土压力和水压力,将其传递给支撑
围凛
其他附属构件
分类
钢板桩
SMW工法桩
特点
强度大、止水性好
内插的型钢能反复使用,经济性好
适用于软土地层
工艺流程
开挖导沟-设置导向定位钢板-搅拌机定位-混合搅拌 -插入型钢-施工完毕-型钢回收
其他要求
水泥强度不低于P·O42.5级的普通硅酸盐水泥
在软土或较硬的砂性土中,钻进速度慢时,宜提高水泥用量
型钢布置形式分为 密插型、插二跳一型和插一跳一型
单根型钢接头焊接不宜超过2个,避免设在支撑和受力较大处
相邻型钢接头竖向位置宜相互错开不小于1m,且距坑底不小于2m
型钢插入前干燥除锈,并涂抹减磨材料
重力式水泥土挡墙
28d无侧限抗压强度不宜小于0.8MPa
插入钢筋、钢管等增加抗拉强度
地下连续墙
适用于所有地层
施工流程
1. 开挖导沟
2. 修筑导墙
是控制挖槽精度的主要构筑物
挡土
基准作用
承重(周边荷载)
存蓄泥浆
泥浆液面在导墙面20cm以下 并高出地下水位1m
还可防止泥浆漏失,阻止雨水流入
导墙的作用
3. 开挖沟槽
需要制备泥浆
根据地质和地面沉降控制要求经试配确定
过程中对相对密度、粘度、含砂率和PH值进行检验控制
4. 清除槽底淤泥和残渣
5. 吊放接头管
宜采用柔性接头
圆形锁扣管、波纹管、锲型、工字钢接头
作为外墙时,宜采用刚性接头
一字型或十字型穿孔钢板接头、钢筋承插式接头
6. 吊放钢筋笼
7. 下导管
8. 灌注水下混凝土
9. 拔出接头管
支撑结构
支撑结构体系
内支撑有钢管、钢支撑、混凝土支撑
外拉锚有拉锚和土锚
钢支撑由-围凛、角撑、预应力设备、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱桩及其他附属
布置及施工
坚持先支撑后开挖的原则
围凛与挡墙的间隙用C30细石混凝土填充密实
分块浇筑或后浇带时,在该处设置可靠的传力构件,如工字钢等
支撑拆除一般采用人工、机械和爆破等方法
边坡防护
基本要求
优先采取坡率法控制边坡高度和坡度
确定坡率允许值一般看边坡土体类型、状态、坡高等
边坡分为一级放坡和分级放坡
看是否设置分级过渡平台
岩石边坡不小于0.5m
土质边坡不小于1.0m
下级放坡坡度宜缓于上级
稳定控制措施
根据土层物理性质和坡高确定坡度,不同土层做成折线形或留置台阶
不得挖反坡
在一定范围内采取防水、排水、截水等措施防止雨水浸入土体
严格在坡顶较近范围内堆放材料、土方以及停放或行驶较大的施工机械
严密监测坡顶位移,有失稳现象,采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载
护坡措施
叠放砂包或土袋
水泥砂浆或细石混凝土抹面(留泄水孔)
挂网喷浆或混凝土
其他:锚杆喷射混、塑料膜或土工织物覆盖
土方开挖及变形控制
基本要求
土方开挖方法
开挖到坑底0.3m以上时,采用人工开挖
开挖的土方转运至围护墙边,用吊车提升
变形控制
变形特征
地层移动
坑底土体隆起
围护结构的水平位移
围护墙水平变形
顶位移最大、向基坑方向水平位移
墙体竖向变形
基坑底部的隆起
原因
坑底土体自重不能承受承压水水头压力
围护结构插入坑底土层深度不足
变形控制
增加围护结构和支撑的刚度
增加围护结构的入土深度
加固坑内土体
墩式加固
满堂加固
格栅加固
抽条加固
裙边加固
5种加固方式
减小每次开挖土体的尺寸和开挖支撑时间
调整围护结构深度和降水井布置控制降水对环境变形的影响
坑底稳定控制
加深围护结构入土深度
坑底土体加固
坑内井点降水
适时施作底板结构
地基加固处理
处理作用与方法选择
加固目的
基坑外
止水、减少受到的主动土压力
基坑内
提高土体的强度和土体的侧向抗力
减少围护结构位移
保护基坑周边建筑物及管线
防止坑底土体隆起破坏
防止坑底土体渗流破坏
弥补围护墙体插入深度不足
加固方式
浅基坑 换填加固
提高地基承载力
深基坑 水泥土搅拌、注浆等
提高土体强度和侧向抗力
常用方法与技术要点
水泥土搅拌法
搅拌机有 单轴、双轴、三轴以及多轴
不适用
大孤石或障碍物较多的杂填土
欠固结的淤泥质土
坚硬的黏性土
密实的砂类土
适用
泥炭土、有机质土、
PH值小于4的酸性土
塑性指数大于2.5的黏土
高压喷射注浆
对于硬黏性土,含有较多石块的地基效果差
对于湿陷性黄土也应预先进行现场试验
高压喷射有旋喷、定喷、摆喷三种
常用单管法、双管法、三管法实现
城市轨道交通工程 质量检查与验收
车站工程质检
首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定 原材料、强度、凝结时间、稠度等
垫层混凝土养护期不少于7d,结构混凝土不少于14d
基坑回填土除纯黏土、淤泥、粉砂、杂土,有机质大于8%的腐殖质土 过湿土、冻土和大于150mm粒径的石块外,均可回填
明挖基坑施工事故预防
防坍塌、淹埋
周围堆放物品的规定
A. 严禁在设计预计的滑裂面范围内堆载
B. 临时土石方的堆放应进行包括自身稳定性、临近建筑物地基和基坑稳定性验算
C. 支撑结构上不宜堆放材料和运行施工机械
D. 基坑开挖的土方不宜在影响范围内堆放,应及时清运
E. 周边有效防护,并设置明显的警示标识,设置堆放物料的限重牌,严禁堆放大量物料
F. 基坑周围6m内不得堆放阻碍排水的物品或垃圾,保持排水畅通
G. 开挖料运至指定地点
应急预案与保证措施
应急预案
制定应急预案
建立应急组织体系,配备足够的袋装水泥、土袋草包、临时支护材料、抽水设备等 并组织建立一支应急抢险队伍,定期应急演练
加强监控量测管理,及时发现事故征兆,采取措施
抢险支护与堵漏
地下管线保护
地质条件及管线调查
根据业主提供的工程地质勘察报告,掌握管线的施工年限、使用状况、位置、埋深等数据信息
资料不明的,向规划部门、产权单位等确认,自己坑探查明
基坑影响范围内的,查阅资料并现场调查,掌握。。。。
调查的结果,在平面布置图上等比例划出并现场做出警示
制定管线安全保护措施
管线迁改、保护
与建设单位、规划单位和管理单位协商确定拆迁、改移和悬吊保护
开工前,产权单位指认准备位置,设明显标志
施工过程中,专人随时检查、维护加固
观测管线沉降和变形并记录
监控量测
以下情况监控量测方案要组织专家论证
地质和周围环境复杂
临近重要建筑物、管线以及历史文物
已发生严重事故,重新组织施工的
采用三新工艺的一二级基坑
其他
归档资料
基坑工程监控量测方案
测点布设、验收记录
阶段性监控量测报告
监控量测总结报告
监控测量项目
水平位移3个(坡顶、围护墙、土体深层)+竖向位移3个(坡顶、立柱、墙后地表)+带来3个后果(倾斜、裂缝、变形)+地下水位+2个内力(支撑内力、锚杆拉力)
报告
包括日报、阶段性报表、总结报告
报告有监控量测单位章及项目负责人、审核人、审批人签字
其他规定
盾构法施工
盾构机选型要点
盾构类型与适用条件
自然支护、机械支护等5种
刀盘具有开挖、稳定、搅拌作用
盾构选型依据与原则
基本程序
土压平衡盾构
适用在粘稠土壤中
泥水加压盾构
适用于沙砾层、卵石沙砾层、砂砾和坚硬土
原理:开挖面的稳定是将泥浆送入泥水室,在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜,通过该泥膜的张力保持水压力,平衡开挖面的土压力和水压力。
盾构施工条件与现场布置
施工条件
适用于除硬岩外的相对均质的地址条件
覆土有要求,深度不宜小于1D
现场布置
平面布置包括:工作竖井、竖井防雨棚、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场 拌浆站、料具间及机修间、同步注浆和土体改良泥浆搅拌站、变配电间、进出通道
需要降水时,还需水泵房 气压法施工时,需要空压机房
泥水平衡时,加泥浆处理系统、泥浆池
土压平衡时,加电机车电瓶充电间
施工阶段划分与始发接收施工技术
盾构施工阶段划分
正常掘进、始发、接收(两个重要阶段)
洞口土体加固
加固的作用
进洞出洞前,拆除洞门处的围护结构
拆除后,在水土压力下,洞口土体失稳、地下水涌入
地层变形,周边地面建筑物及地下管线破坏
加固的方法
范围:衬砌外廓左右侧、上下左右各3m
富水地层加固长度必须大于盾构本体长度2m以上
深层搅拌法(最常用)、化学注浆法、冷冻法等
加固的风险防控和处理
加固效果不好,洞门土体坍塌
加固范围不当,水土流失
加固长度不足,水土沿外侧涌入
始发施工技术要点
接收施工技术要点
接收施工主要内容
洞口土体加固
100m、50m处人工复核测量
洞门位置及轮廓复核测量
根据结果调整盾构姿态
接收架准备及洞门凿除
最后10-15环管片拉紧
接收主要形式有常规接收、钢套筒接收、水(土)中接收
盾构掘进技术
土压平衡盾构掘进
土仓压力维持
用螺旋排土器的转数控制
用盾构千斤顶的推进速度控制
两者组合控制
排土量管理
容积管理法
重量管理法
改良渣土
良好的塑流状态
良好的粘稠度
低内摩擦力
低透水性
好留念 低头摸
满足不了要求时,加泡沫或膨润土泥浆
泥水加压盾构掘进
压力管理
上限值控制地表沉降 使用静止土压力
下限值保持开挖面稳定 使用主动土压力
泥水加压盾构维持开挖面稳定的关键在开挖面形成高质量的泥膜
管片拼装
壁后注浆
同步注浆
盾尾空隙充填 控制地表沉降
二次注浆
通过管片的吊装孔对背后进行补强注浆,提高背后土体 密实度,起到加固和止水的作用
堵水注浆
富水地区,二次注浆后进行
注浆的目的
1. 管片与围岩建立注浆体的支撑体系,控制地面沉降值
2. 尽快获得注浆体的固结强度,防止管片发生位移变形
3. 成为保护层,避免地下水对管片的侵蚀,提高衬砌结构的耐久性
注浆材料与参数
试验确定材料及配合比,首选单液或双液浆
材料要求:强度、流动性、可填充性、凝结时间、收缩率和环保
二次注浆注浆量和压力根据环境条件和沉降监测结果确定
盾构姿态控制
几何中心线应顺滑
地层变形控制措施
近接施工与管理
地层变形与既有结构物变形
掘进地层变形控制措施
土压平衡盾构 调整推进速度、螺旋出土器的转速、土体的塑流性
泥水加压盾构 调整泥浆特性,仔细进行泥浆管理
纠偏原则:勤纠、少纠、适度
地层变形的预测与施工监测
施工区域地表隆起
沿线建筑物和地下管线变形
隧道结构变形
必测项目
盾构施工质检
管片间设置垫木,高度经计算确定
螺栓质量及拧紧度符合要求
不得有内外贯穿裂缝和宽度大于0.2mm的裂缝和混凝土剥落
出现此现象,必须修补,修补材料强度不低于管片强度
根据隧道所处位置与工程地质、水文条件,确定同步注浆材料、压力和流量 在施工过程中根据监测结果,及时进行调整
穿越江河地段时,设定适当的开挖面压力,采用快凝早强注浆材料 加强同步注浆和二次补浆注浆
喷锚暗挖法施工
掘进方式选择
浅埋暗挖法与掘进方式
全断面开挖
适用于土质稳定、断面较小的隧道
造价低、工期最短
台阶法
具有足够的作业空间和较快的施工速度,灵活多变适用性强
环形开挖预留核心土
适用于易坍塌软弱,断面较大隧道
开挖进尺0.5-1m,台阶长度1D以内
单侧壁导坑
适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散
导坑宽度不超过0.5倍洞宽,不需架设工作平台
双侧壁导坑
地表沉陷要求严格,围岩条件特别差
导坑宽度不超断面最大跨度的1/3
开挖宽12-23m
CD法和CRD法
其他
中洞法
侧洞法
柱洞法
多层多跨
洞桩法
变大断面为中小断面
从上到下,跨度8、10、12、14、20 适用于沉降大的有侧洞法和柱洞法
监测项目
初期支护结构拱顶沉降
初期支护结构底板竖向位移
初期支护结构净空收敛
中柱结构竖向位移
地表沉降
地下水位
工作井施工技术
工作井施工技术
一般采用倒挂井壁法施工
施工准备
设置防雨棚、挡水墙
设置护栏,高度不小1.2m
周边设置安全警示装置
锁口圈梁
混凝土强度达到70%后方可向下开挖
圈梁与格栅按要求连接,井壁不得出现脱落
竖井开挖与支护
对称、分层、分块开挖
先开挖周边后开挖中部
马头门施工技术
破除按照先拱部、再侧墙、最后底板顺序
同一竖井内的马头门不得同时施工,错开15m
标高不一致时,遵循“先低后高”原则
超前预支护及预加固施工技术
超前小导管注浆加固
直径40-50mm的钢管或水煤气管
长度大于循环进尺的2倍,宜为3-5m
前后两排小导管水平支撑搭接长度不小于1m
注浆材料:普通水泥单液浆、改性水玻璃浆 水泥-水玻璃双液浆、超细水泥等
加固方法
砂卵石地层——渗入注浆法
砂层——挤压、渗透注浆法
黏土层——劈裂或电动硅化注浆
注浆由下而上、间隔对称;相邻孔位错开交叉
深孔注浆加固
前进式、后退式
钻孔先外圈,后内圈、跳孔施工
可采用钢花管进行补注浆
管棚支护
施工工艺:测孔放位-钻机就位-水平钻孔-压入钢管-注浆-封口-开挖
选用加厚的80-180mm的焊接钢管或无缝钢管
钢管间距应根据支护要求,宜为300-500mm
双向相邻管棚的搭接长度不小于3m
为增加管棚刚度,根据需要在钢管内灌注水泥砂浆、混凝土或放钢筋笼灌水泥砂浆
钻孔顺序应由高孔位向低孔位进行,钻的直径比管棚大20-30mm
注浆顺序由下至上,对比记忆
顶进过程中,采用测斜仪控制上扬角度
喷锚支护施工技术
喷混应采用早强混凝土,使用前做凝结时间试验,初凝不大于5min,终凝不大于10min
水泥稳定土 3h 6h 对比记忆
喷混应分段、分片、分层自下而上进行
先喷格栅拱架与围岩间隙的,再喷拱架间的混凝土
渗水处喷射时,应从远离漏水处开始向渗漏处逼近
喷混终凝2h后开始养护,养护时间不少于14d
衬砌及防水施工要求
防水结构施工原则
《地下工程防水技术规范》:防排截堵相结合,刚柔并济,因地制宜,综合治理
《地铁设计规范》:以防为主,刚柔结合,多道防线,因地制宜
施工方案选择
复合式衬砌防水层施工
二衬采用补偿收缩性混凝土,具有良好的抗裂性能
浇筑采用泵送模注,边墙采用插入式振捣器,底部采用附着式振动器
浇筑应连续进行,两侧对称,水平浇筑,不得出现水平和倾斜接缝
辅助工法施工技术要点
降低地下水位法
地表锚杆
冻结法固结地层
喷锚支护质检与验收
采用热合机焊接,焊缝均匀连续
双焊缝搭接的焊缝宽不小于10mm,不得有漏焊、焊穿等
焊缝应经充气试验合格:气压0.15MPa,经3min下降值不大于20%
暗挖法施工安全措施
施工机械、运输车辆局距工作井边缘的距离,根据土质、井深、支护情况和地面荷载计算确定,且最外着力点距离不得小于1.5m
工作井施工
作业区设置围挡,建立进出登记制度
工作井不得设在低洼处,井口高出地面300mm
不设作业平台的工作井周围设防护栏杆,底部500mm封闭
井口2m范围内不得堆放材料
基坑是经计算确定
井内必须设安全梯,宽度不小于1m
隧道施工
城市爆破的,编制爆破方案,专业人员操作,报城市主管部门批准,公安同意方可实施
同一隧道相对开挖,开挖面为2倍洞泾且不小于10m时,一端停止
平行隧道相距小于1倍洞跨时,其开挖面前后错开距离不小于15m
稳定围岩中,可先挖后支,支护结构与开挖面不大于5m