导图社区 二建市政轨道交通
城市轨道交通
地铁工程结构与施工方法
车站 结构与施工方法
形式结构
分类
位置
高架车站 地面车站 地下车站
运营性质
中间站 区域站 换乘站 枢纽站 联运站 终点站
结构横断面
矩形 拱形 圆形
站台形式
岛式站台 侧式站台 岛侧混合站台
组成
主体(站台站厅设备用房生活用房),附属(通风道风亭冷却塔),通道和安全出口2个
方法
明挖
作业面多,速度快,易保证质量,造价低(多快好省)
施工工序:围护降水开挖撑,自下而上拆撑做结构
盖挖
顺作法,逆作法 顺作法从下网上,需要做支撑,逆作法从上网下做结构,不需要做支撑
特点:(三小一安全,慢贵接缝难)优:围护结构变形小,受外界气候影响小,对交通影响小,施工安全。 缺:工期长,费用高,施工缝处理困难,出土难
接缝:直接法,注入法,填充法(V形缝)
土层软,且需要尽快恢复交通
喷锚暗挖
新奥法
浅埋暗挖法
建筑管线密集,地面沉降要求严格
十八字方针:管超前,严注浆,短开挖(0.5-1m),强支护,早封闭,勤量测 不允许带水作业,先降水 开挖面具有一定的自立性和稳定性
开挖宽<10m,台阶开挖法 开挖宽10-20m,CD CRD法 开挖宽12-22m双侧壁导坑法
新奥法利用围岩自承能力 浅埋暗挖法不考虑围岩自承能力
结构
明挖:矩形结构最多或拱形结构 盖挖:多矩形结构,侧墙分为四种形式(临单叠复合)临时墙,单层墙,叠合墙,复合墙 喷锚暗挖:单双三拱
车站质量检查验收
明挖法施工质量控制验收
开挖
自上而下分层分段依次开挖,及时防护支撑 200㎜人工清底,五方验槽(勘察,设计,监理,施工,建设) 中间验收:降水,支护,验槽,保护(基坑降水,开挖坡度围护连续墙支护的稳定,基坑平面位置宽度高程平整度地质,地下管线的悬吊和便桥的稳固)
结构
施工前制定监测试验计划,监理单位批准实施 力学性能和工艺性能实验,代换由设计变更文件 混凝土强度分批检验,同一检验批施工时间不超过三个月 首次开盘鉴定 隐蔽工程验收合格后再灌注 底板分层留台阶灌注,墙体左右对称,顶板交界处间歇1-1.5小时,灌注至高程初凝前,表面振捣器振捣一遍后抹面 垫层养护7天,结构养护14天 落实防水层基面
回填
禁止使用纯黏土,>8%腐殖土,>150㎜石块,淤泥,粉砂,杂土,过湿土,冻土 中间验收:基底填料密实度(基地清理,回填料种类取样最大干密度和最佳含水量,每层回填土密实度)
主体防水
卷材基层:干燥洁净,坚实平整,水泥砂浆找平 底板卷材先平后立,阴阳角,变形缝,穿墙管处必须设附加层 底板卷材点粘法,条粘法,满粘法都可以,立面顶板满粘法 涂膜防水层施工前先涂基层处理剂,涂膜防水层分层涂,并前层干燥后涂下层,方向垂直
特殊部位防水
变形缝处端头模板钉填缝板,中心线重合,止水带不得穿孔或铁钉固定 顶底板止水带下侧混凝土振实压紧后再继续浇筑 穿墙管止水环,翼环与主管连续满焊并防腐 两管间嵌防水填料,法兰压紧,外侧铺贴防水层
隧道结构与施工方法
喷锚暗挖法
喷锚暗挖法:先柔后刚复合式衬砌/初期支护承担全部基本荷载,二次衬砌作为安全储备 初期支护—防水隔离—二次衬砌 一般采用拱形结构
浅埋暗挖法:初期支护刚度大,支护要及时,从上向下喷混凝土,最佳支护:钢拱锚喷混凝土支护 二次衬砌,从下往上施工,浇筑混凝土
开挖支护原则:预支护,预加固一段,开挖一段。开挖一段,支护一段。支护一段,封闭成环一段。 (开挖前叫预支护,开挖后叫支护,预挖支封)
监测:专门机构执行管理,项目技术负责人统一领导 拱顶沉降,水平收敛,地表沉降尤为重要
盾构法
建井拼装,掘地拼环,壁后注浆
优点:不影响地面交通,减少噪声振动影响 不受气候条件影响 不影响航运通行建筑物正常使用 施工人员少,易于管理 适宜覆土较深隧道,施工费用不受覆土量影响 施工安全,速度快 含水地层,埋深较大的长隧道具有经济和技术的优越性
安全快速工序少,深长经济干扰小
缺点:隧道曲线半径过小时,施工困难 覆土太浅难度大 全气压方法,施工条件差 地表沉降尚难完全防止 对防水技术要求较高 结构断面尺寸多变区段适应能力较差
半径小,覆土浅,沉陷难避免
盾构法隧道
管片类型:钢筋混凝土管片(最常用),钢管片,铸铁管片,钢纤维混凝土管片,复合材料管片 管片构成:A型(标准环)B型(邻接块)K型管片(封顶块)管片之间采用螺栓错缝连接。封顶块径向插入或轴向插入 联络通道:作用是安全疏散,隧道排水,消防 暗挖法,超前预支护法(深孔注浆或冻结法施工)
明挖法
整体式衬砌结构:整体式好,防水性好,工序多,速度慢 一般矩形断面
预制装配式衬砌:整体性差,不抗震
明挖基坑施工
围护结构
围护结构体系包括板墙,围檩及附属构件
不同围护结构的特点
预制混凝土板桩:截面形式有四种矩形,T形,工字形及口子形 钢板桩钢管桩:强度高,隔水效果好,常用断面形式为U形或Z形,钢管桩比钢板桩强度大,单独做隔水帷幕。钢板桩可回收,新的止水好 灌注桩:地铁明挖基坑一般机械成孔,采用螺旋钻机,冲击式钻机,正反循环钻机,旋挖钻。深基坑。钻孔灌注桩与止水帷幕联合使用。止水帷幕一般采用深层搅拌桩,如条件限制也可使用高压旋喷桩。近年来钻孔咬合桩也较多应用,先素后荤。 SMW工法桩(型钢水泥搅拌墙):劲性复合围护结构。2.5级普通硅酸盐水泥。28天龄期强度不小于设计要求且不小于0.5Mpa。内插型刚布置形式为密插型,插二跳一型,插一跳一型。相邻型钢的接头互相错开不小于1m。止水效果好,可回收。 地下连续墙:刚度,强度,止水,可回收,深度都好,造价高。挖槽方式:抓斗式,冲击式,回转式。曹段长度4-6m。柔性接头(圆形锁口管接头,波纹管接头,楔形接头,工字形刚接头,混凝土预制接头)刚性接头(一字形或十字形穿孔钢板接头和钢筋承插式接头)。导墙作用:挡土,基准,称重,存储泥浆(泥浆面在导墙面以下20CM,并高出地下水位1m) 重力式水泥土挡墙/水泥土搅拌桩挡墙:材料为水泥石灰等。面积转换率:淤泥质土不小于0.7,淤泥不小于0.8,黏性土砂土不小于0.6。开挖深度不大于7m。无支撑,止水好,造价低,变位大(因为无钢筋)
地下水控制或地基加固
地下水控制
基本规定
编制施工组织设计或专项施工方案
工程概况及设计依据 分析关键节点,提出针对性技术措施 制定质量保证措施 制定监测方案 制定安全技术措施和应急预案 制定现场布置,设备及人员,材料供应和施工进度
控制方法
降水,隔水,回灌(可单独或组合使用)
工程级别
简单,中等复杂,复杂三级 降水工程复杂程度分类选择以工程环境,工程规模和降水深度为主要条件 长宽比:面状≤20,20<条状≤50,50<线状 隔水工程复杂程度分类以工程环境和隔水深度为主要条件
降水
降水系统分类和选择
降水方法:集水明排任何土质任何深度。 真空井点适合黏土粉土砂土、深度单级≤6多级≤12。 喷射井点适合粉土砂土、深度≤20。 管井适合粉土砂土碎石岩石、深度不限
降水范围: 地下水位应降至基础垫层一下不小于 0.5m ,对基底以下承压水应降至不产生坑底突涌的水位以下 地下水控制采取集水明排,拦截排除地表、坑底和坡面积水 采取渗井或多层含水层降水时,防止下部含水层水质恶化,降水完成后及时分段封井
降水系统布设
降水系统平面布置根据工程形状,场地条件,建筑条件
降水系统布设:面状工程宜周边封闭状均匀布置,距开挖上口边线不小与 1m 。线状条状宜单排或双排,两端外研宽度 1-2 倍 。运土通道出口两侧设降水井。降水井点围合区域宽度大于单井降水影响半径,围合区域内设降水井和疏干井。地下水补给方向降水井点间距适当减少。确定上含水层不会对下层含水层地下水污染时,可利用一个井点降低多层地下水水位。
真空点井布设,深度≤6m时设单级真空点井,深度≤12m时设多级真空点井 点井平面布置根据降水区域平面形状,降水深度,地下水流向及土的性质确定,可环形、U形和线形 井点间距 0.8-2m ,距 开挖上口线不小于 1m 真空井点管采用金属管或U-PVC管, 滤水段管长>1m ,管壁外滤水网设两层,孔壁与井管之间滤料采用中粗纱,滤料上方用黏土封堵, 封堵至地面厚度大于 1m
集水明排:对地表汇水,降水井抽出的地下水可采用明沟或管道排水。对坑底汇水可采用明沟或盲沟排水。坡面渗水可采用渗水部位插打导水管引至排水沟。沿排水沟每隔30-50m设一座集水井,深度应大于排水沟深度1m
降水系统施工
真空井点成孔
垂直井点:易塌孔缩孔的松软地层,采用泥浆钻进,高压水套管冲击钻进。不易塌孔缩孔的地层,采用长螺旋钻进,清水或稀泥浆钻进。 水平井点:套管钻进 倾斜井点:井管应倾向基坑外侧。 成孔直径不大于300㎜,深度不小于降水井设计深度。 井点管成孔达到设计孔深后,应稀释泥浆返清水3-5分钟 滤料填至地面以下1-2m后用黏土填满压实。
验收与运行维护
基坑内观察井稳定水位24小时波动幅度小于20㎜时可停止实验。 降水期间每天检查不少于2次。 对水位及涌水量监测,发现异常及时反馈。 发现基坑出水,涌砂立即查明原因,采取措施。 保护标识 井内水位上升接近基坑底部,立即处理,使水位恢复到设计深度。 冬期采取防冻措施。 听电时,及时更换电源,保持正常降水。
隔水帷幕
分类
按布置方式:悬挂式,落底式,水平式 按结构形式:独立式,嵌入式,自抗渗式 按施工方法:高压喷射注浆,压力注浆,水泥土搅拌桩,冻结法,地下连续墙,咬合式,钢板桩,沉箱
方法选择
浅落地式,深悬挂式,隧道涵洞水平式或斜向式
适用条件
高压喷射注浆法-坚硬黏土石块不行,地下水流速较大不行 注浆法-水平帷幕 水泥土搅拌-障碍物多,淤泥质土,坚硬黏土,密实沙土不行 冻结法-不能停电 地下连续墙-贵 咬合式排桩-技术要求高 钢板桩-软土 沉箱-面积小的工程
施工顺序
独立的,连续性隔水帷幕-先帷幕后支护 嵌入式中水泥搅拌桩帷幕-先帷幕后支护 嵌入式中高压喷射注浆-先支护后帷幕 咬合式排桩-先素桩后荤桩
地基加固
地基加固的目的方法
基坑外加固目的:止水,减少围护结构承受的主动土压力 基坑内加固目的:提高土体强度和侧向抗力
基坑内加固方式: 墩式—基坑周围边阳角位置或跨中区域 抽条加固—长条行 裙边加固—基坑面积较大 栅格加固—端头井 满堂加固—环境保护要求高或封闭地下水
常用方法和技术要点
浅基坑—换填 深基坑—注浆法、水泥搅拌法、高压喷射注浆法
注浆法:浆液将松散土结成整体,形成“结石体” 水泥浆材料以水泥为主的浆液,适用于岩土加固,是国内外常用的浆液。 浆液设计没有经验可参考时应现场试验。 注浆加固土的强度有较大离散性,注浆加固后28天检验,用静力触探检测。
注浆方法: 渗透注浆—中砂以上砂性土或有裂缝岩石 劈裂注浆—地渗透性土层 压密注浆—中砂地基,或排水良好的黏土地基 电动化学注浆—只靠静压力难以使浆液注入土的空隙的地层
水泥搅拌法:适用于加固饱和的粘性土和粉土。分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。
优点:利用了原土。无振动,无噪声,无污染。加固形式灵活,柱状,壁状,栅格状和块状。造价低。
高压喷射注浆法:淤泥,淤泥质土。,黏性土,粉土,砂土,黄土,素填土,碎石土(能喷动的土都行)硬黏性土或腐殖土不行(掺杂了植物根)湿陷性黄土地基要试验。 单管双管法的高压水泥浆和三管法高压水压力应大于20Mpa,水泥为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥 外加剂和掺和料用量通过实验确定
高压喷射有旋喷(柱状)定喷(壁状)摆喷(扇状)
单管法:水泥砂浆
双管法:水泥砂浆和压缩空气
三管法:水泥砂浆,压缩空气和高压水流
旋喷形式可采用任何一种方法 定喷摆喷常用双管法和三管法
基槽土方开挖及护坡技术
基槽土方开挖
基本要求
(案水分撑扰停)确定开挖方案。坑内外降水。分层分块均衡开挖。及时支撑。防止开挖机械碰撞支护结构,格构桩,降水井点和基底原状土。出现异常,停止开挖。
护坡技术
基坑边坡,下级缓上级陡
边坡稳定控制措施:坡度确定。不挖反坡。防水排水截水保持基底边坡干燥。基坑边禁止堆放材料机械。土质边坡和岩质边坡应做好排水和坡脚坡面的防护措施。出现问题及时采取消坡,坡顶卸荷,坡脚压载等措施。
护坡措施:(叠抹喷盖)叠放砂包土袋。水泥砂浆或细石混凝土抹面。挂网喷浆或混凝土。覆盖塑料膜土工织物或锚杆喷射混凝土护面。
长基坑:坑内纵向放坡是动态边坡,容易滑坡。原因有坡度过陡,雨期施工,排水不畅,坡脚扰动。
支撑结构
类型
内支撑
钢支撑:刚度大,变形小,安全可靠。拆除困难
钢筋混凝土支撑:安装拆除施工方便。可加预应力。工艺要求高
先支撑后开挖
外支撑
土锚
拉锚
变形控制
土体变形:坑内开挖卸荷造成围护结构水平向位移和坑底土体隆起
围护结构变形:向基坑方向水平位移呈三角分布,做支撑后柔性墙腹部向基坑凸出。 围护结构竖向变位:有沉渣或围护结构下有顶管和盾构
基坑底部隆起:原因是承压水压力和围护结构插入基坑深度不足。 通过监测立柱变形反应基坑底土体隆起情况
地表沉降:围护结构水平变形,坑底隆起引起。
基坑变形控制
(刚深加减水)增加围护刚度,入土深度,加固坑内被动土,减小开挖尺寸和暴露时间,坑内井点降水
明挖基坑安全安全事故预防
明挖基坑安全控制特点
载:基坑周围严禁堆载。6m内排水通畅。临时堆载需要专门验算,支护结构强度达到最强,并摆放限重牌。
挖:(按水分撑扰停)文案。截水降水回灌。分层分段。先支撑再开挖,减少开挖尺寸和无支撑暴露时间。防止碰围桩支撑基层土。异常停工处理。
坡:坡度合理。随挖随刷。护坡措施(叠抹喷盖。叠放土袋砂包。抹水泥砂浆或细石混凝土。挂网喷浆或混凝土。盖土工织布或塑料薄膜)
支:水文地质和深度确定支护结构形式及施工安全措施。
信:系统检测。发现隐患及时调整。
水:截水排水降水和回灌。
应急预案和保证措施
应急预案:(人物训练)应急组织体系。配足水泥袋,土袋,临时支护材料等。准备应急抢险队伍。进行应急演练。
防渗漏:双快水泥+引流/坑内回填坑外注浆(聚氨酯或双液浆)
踢脚变形:坡顶卸载。削坡。内加支撑或锚杆。被动土堆载或注浆加固。
坍塌征兆明显:回填砂土或灌水
滑塌:降水,卸载,未塌区监测保护严防扩大。
开挖过程中地下管线的安全保护措施
调查:建设方提供资料,资料不全的查询或坑探查明。标注在图纸和现场。编制保护方案。
管线改移保护措施
调查配合会:建设单位召开,产权单位和管理单位 坑内管线:建设,规划,管理单位协商,拆迁,改移,悬吊加固。 基坑开挖影响范围的管线:加固验收,形成文件 过程检查与监测。
喷锚暗挖法施工
掘进方式
喷锚加固支护施工技术
支护加固
隧道内:(注浆,仰拱,三超前)超前锚杆,超前小导管支护,管棚超前支护,小导管周围注浆或围岩深孔注浆,临时仰拱
隧道外:(地表冻结降水位)地表锚杆,地表注浆,冻结法,降低水位法
隧道外
地表锚杆:钻孔,清孔,灌浆,插杆,固定
冻结法:富水少盐低流速,强度整体洁净(强度高,整体固结性好,环境污染小,)缺点是成本高
降水位法:富水渗透好首选方案,决定因素是降水引起的沉降不会产生安全危害,安全最重要
隧道内
格栅:型钢,钢轨或钢筋(直径不小于18㎜),模具内焊接成型。首个格栅拱架试拼装,并经建设,监理,设计单位验证后批量加工。
喷射混凝土:早强混凝土,外加剂添加早强剂,速凝剂。严禁有碱活性集料。初凝≤5分钟,终凝≤10分钟。 喷头垂直,距离0.6-1m。 分段分片分层,由下而上顺序进行 分层喷射,后层在前一层终凝后喷射 先处理渗漏水再喷射,从远离漏渗水处开始 砂层:铺挂钢筋网压紧—喷速凝砂浆(小风压)—砂浆硬化后喷混凝土 终凝2小时后养护,养护14天
初期支护背后注浆:注浆作业与掘进面保持5-10m 注浆管在格栅架安装时已埋在隧道拱顶,两侧起拱线以上位置,外露不小于100㎜ 控制注浆量和注浆压力 可多次回填注浆,雷达监测
喷锚支护施工质量检查与验收
准备阶段
资料,勘察 制定施工方案,质量保证计划(由项目负责人组织编制)关键部位编制专项施工方案质量保证措施,危险性大的专家论证,工作井施工方案
开挖和初期支护
开挖:准直仪控制中线,断面仪控制外轮廓线。及时支护,喷锚,闭合,严禁超挖。相向开挖,两个开挖面相距2倍管径时,停止一个作业面 初期支护:准备工作(格栅钢拱架钢筋网安装检查,混凝土厚度标志,断面尺寸清除杂物,通风照明设置,降排水)施工(分段分层由下而上,垂直0.6-1m,厚度侧壁为70-100拱底你50-60,分层喷射在前一层终凝后进行,终凝2小时后养护14天)
防水二衬:防水层示意图,射钉铺设,垫圈固定,热合机焊接(焊缝宽不小于10㎜,气压0.15Mpa3分钟下降不大于20%) 二次衬砌:从下往上,对称泵送浇筑,振捣器不得触及防水层,坍落度墙体100-150㎜,拱部160-210,拆模混凝土达到强度,矩形断面顶板达到100%
安全
进出工作井:大管棚或超前小导管注浆,安放钢拱架,喷射混凝土 减少地面沉降:检测数据反馈调整,地面预注浆,小导管注浆,衬砌背后注浆
衬砌及防水施工要求
防水原则:《地下工程防水技术规范》防排截堵相结合,刚柔相济,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,综合治理 喷锚暗挖法施工隧道的复合式衬砌,以结构自防水为根本,辅加防水层组成防水体系
施工方案选择:排堵两类。 排水:衬砌背后盲管,暗沟和在隧道底设置中心排水盲沟 堵水:衬砌背后注浆或喷涂防水层
复合式衬砌防水施工:防水层示意图 二衬:补偿收缩防水混凝土 采用组合钢模板体系和模板台车两种模板体系。泵送模筑。对称连续。 边墙插入振捣棒,顶部附着振捣。 不得出现水平或倾斜接缝。
小导管注浆加固
布设:设计确定间距和范围,必须配合钢拱架。 小导管直径40-50,长度>2倍进尺,宜3-5m,搭接不小于1m 注浆材料:配比经试验确定,水泥(42.5级),水玻璃(改性水玻璃适用于砂土,水泥浆和水泥砂适用于卵石地层) 注浆方法:纱卵石用渗入注浆法,砂层用挤压或渗透注浆法,黏土层用劈裂或电动硅化注浆。 顺序:由下而上,间隔对称,速度30L/分钟 渗透注浆压力0.1-0.4Mpa,稳压不小于2分钟,劈裂法注浆压力不大于0.8Mpa 注浆监测:地面隆起,地下水污染采取措施防止浆液溢出地面或超出注浆范围。
管棚施工技术
适用于:膨胀流变大偏压等软弱破碎地层,(穿越特殊两大洞)穿越铁路,穿越地下和地面结构物,特殊地段车站文物保护区河底海底,特殊地层断层破碎带,大断面地下工程,洞口段
工序:侧放孔位—钻机就位—钻孔—压入钢管—注浆—封口
布设:8—180㎜的焊接或无缝钢管,间距300-500㎜,搭接不小于3m,管内注水泥砂浆,混凝土(钢筋笼)
钻孔顺序:高孔向低孔,测斜仪控制上仰角度,清孔
注浆:分段注浆,浆液充分填充。设定稳压5分钟以上,注浆量达到设计注浆量80%
工作井和马头门
工作井
井口防护:防雨棚,挡水墙,安全护栏1.2m,安全警示标志
锁口圈梁:70%方可向下开挖竖井
开挖支护
方案:降水,挡水,排水,井口地面荷载不超过设计规定值 开挖:对称,分层,分块。随挖随支护。先挖周边再挖中间。及时封闭成环。做好格栅竖向连接。深度大竖井安装临时支撑。保证平面尺寸和高程,不得欠挖。开挖到底及时封底。过程监测,发现异常及时停工。
马头井
竖井预留暗梁和暗桩,超前小导管支护。 马头井破除:分段破除井壁,先拱部,再侧墙,最后底板 马头门处密排三榀钢架,不同马头门先低后高,一侧掘进15m后另一侧开启。 严格贯彻18字方针:管超前,严注浆,短开挖,强支护,勤量测,早封闭
施工安全措施
工作井
编制施工方案,专项施工方案,交底
人员准备,持证上岗,100%全部人员经过安全培训,抢险演练
物资进场,检查检验,安装通风照明防尘降温有害气体设备
施工:机械车辆最外着力点与井边距离不小于1.5m。设置围挡。不得在低洼处,比地面高30CM。设护栏高度1.2m,井口2m内不得堆放材料 垂直运输应按规定检查空载满载超载试运行,确认形成文件,每天专人检查一次,定期监测保养 卷扬机钢丝绳不少于3圈,严禁人员乘坐。新绳和库存一年绳检验合格才能使用
隧道
爆破:方案,专人操作,城市主管和公安部门批准 贯通来挖:相向开挖,两倍洞跨,且不小于10m,一端停止开挖。两条平行隧道相距小于1倍洞跨时,开挖前后错开不得小于15m。 支护注浆距离开>5m
坑底稳定控制
(深水加底板)围护入土深度,坑底土体加固,坑内井点降水,做底板结构