导图社区 3、轨道交通工程
一级建造师,市政实务,第三章轨道交通工程。
编辑于2020-08-14 09:22:43轨道交通工程
1、轨道交通工程结构与特点
地铁车站结构与施工方法 P95 ★★
一、地铁车站形式与结构组成
(一)地铁车站形式分类
(二)构造组成
1. 地铁车站通常由车站主体(站台、站厅、设备用房、生活用房),出入口及通道,附属建筑物(通风道、风亭、冷却塔)等三大部分组成。
2. 出入口设置
(1)站厅、每侧站台、设备管理用房均应设置不少于2 个安全出口,应分散设置,同向设置时,净距≮10m。车站设备管理用房区域有人值守的防火分区应有1 个安全出口直通地面。
(2)竖井、爬梯、电梯、消防通道、换乘通道不应作为安全出口。
二、施工方法(工艺)与选择条件
明挖、盖挖和喷锚暗挖法
(一)明挖法施工
1. 施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低。包括放坡明挖和不放坡明挖。
2. 围护结构及其支撑体系关系到明挖法实施的成败。常见的基坑内支撑结构形式有:现浇混凝土支撑、钢管支撑和H 形钢支撑等;支撑形式分为:对撑、角撑和斜撑;
3. 明挖法施工工序如下:围护结构施工→降水(或基坑底土体加固)→开挖→支撑→……→最底层开挖→底板浇筑→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。
从上往下挖,从下往上建
4. 土方应分层、分段、分块开挖,开挖后要及时施加支撑。常用的钢管支撑一端为活络头,采用千斤顶在该侧施加预应力;在支撑预支力加设前后各12h 内应加密监测频率
5. 明挖法基坑支护结构选择时,应首先确定基坑安全等级,然后根据等级选用基坑支护结构
(二)盖挖法施工
1. 盖挖法是先盖后挖,即先以预制棚盖结构或现浇顶板结构板维持地面交通,再向下施工。
2. 特点
优点:
(1)结构变形小,安全;
(2)受外界气候影响小;
(3)可尽快恢复路面,对交通影响小。
缺点:
(1)接缝处理困难;
(2)开挖出土不便;
(3)慢而贵。
3. 分类
盖挖法:盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。城市中施工采用最多的是盖挖逆作法。
(1)盖挖顺作
从上往下挖,从下往上做。
围护墙可采用钻孔桩或地连墙,加盖板的明挖,挖土、出土不便;
(2)盖挖逆作
从上往下,边挖边做。
施工中不设置临时支撑。
(4)逆作和半逆作接缝处理
可采用直接法、注入法和充填法处理。
注入法:预留注入孔,注入水泥浆和环氧树脂;
充填法:预留一定高度,采用无收缩或膨胀混凝土/砂浆充填,要设置V 形施工缝。
(三)喷锚暗挖法(矿山法)
1. 适用于埋置较浅、地面建筑密集、交通繁忙、管线密布,及对地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工
新奥法:锚喷支护和围岩共同受力和变形;
浅埋暗挖法:改造地质为前提,控制沉降为重点;
十八字方针:管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测
2. 浅埋暗挖法施工步骤:
超前小导管支护加固→短进尺(0.5~1.0m)开挖→初期支护→防水层→二次衬砌;
3. 浅埋暗挖法适用条件:
(1)不允许带水作业。大范围淤泥质软土、粉细砂地层,降水有困难或经济上选择此工法不合算的地层,不宜采用。
(2)浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。对开挖面前方地层的预加固和预处理,视为浅埋暗挖法的必要前提,目的就在于加强开挖面的稳定性,保证安全。
三、不同方法施工的地铁车站结构
(一)明挖法施工车站结构
明挖法施工的车站主要采用矩形框架结构或拱形结构。矩形框架结构是明挖车站中采用最多的一种形式。
(二)盖挖法施工车站结构
1. 多采用矩形框架结构;
2. 侧墙:临时墙、单层墙、叠合墙和复合墙;
3. 中间竖向临时支撑
(1)永久柱两侧单独设置;
(2)与永久柱合一;
(3)与永久柱合一,同时增设临时柱。
地铁区间隧道结构与施工方法 P105 ★★
一、暗挖施工方法比较与选择
(一)喷锚暗挖(矿山)法
(一)喷锚暗挖(矿山)法
喷锚暗挖法采用先柔后刚复合式衬砌结构,初期支护承担全部基本荷载,二次衬砌作为安全储备;共同承担特殊荷载。
浅埋暗挖法相对于新奥法更强调地层的预支护和预加固;多用于第四纪软弱地层,初期支护刚度大且及时,从上向下施工,基本稳定后,从下往上施工二衬,决不允许先拱后墙施工。
1. 预支护和预加固
超前小导管预注浆、开挖面前深孔注浆及管棚超前支护;
2. 隧道土方开挖与支护
浅埋暗挖开挖支护总原则: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。
3. 初期支护方式
钢拱锚喷混凝土支护是最佳支护形式;
4. 二次衬砌
初期支护变形基本稳定,防水结构施工验收合格,方可进行二次衬砌施工。
临时木模、金属定型模板或模板台车。
5. 监控量测
施工单位要有专门机构执行和管理,并由项目技术负责人统一掌握、统一领导。
经验证明拱顶沉降是控制稳定较直观的和可靠的判断依据,水平收敛和地表下沉有时也是重要的判断依据。
对于地铁隧道来讲,地表下沉测量显得尤为重要。
(二)盾构法
盾构施工步骤:建井→组装盾构机→推出→掘进出土安装管片→壁后注浆→接收拆除。
2. 盾构法优点
(1)除竖井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪声和振动影响;
(2)盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也较少;
(3)隧道的施工费用不受覆土量多少影响;
(4)施工不受风雨等气候条件影响;
(5)当隧道穿过河底或其他建筑物时,不影响施工;
(6)安全快速;
(7)深长隧道越有利。
安全快速工序少,深长经济干扰少
3. 盾构法施工存在的问题
(1)曲线半径过小时,施工困难;
(2)覆土太浅,困难很大;
(3)盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时,对劳动保护要求较高,施工条件差;
(4)隧道上方一定范围内的地表沉陷难完全防止;
(5)在饱和含水地层中,盾构法施工所用的拼装衬砌,对达到整体结构防水的技术要求较高;
(6)断面多变适应能力较差。
4. 对使用管片的技术要求
(1)到达接收井时10 环管片设置纵向拉紧装置,适当加强第一次螺栓紧固力;浇筑钢筋混凝土洞口环梁。
(2)减少接收段沉降,进行隧道纵向强度和变形验算,适当加大螺栓直径。
二、不同方法施工地铁区间隧道的结构形式
(一)明挖法
多快好省,开阔及交通、环境允许的地区,应优先采用。
1. 整体式衬砌结构
防水好,工序多,速度慢;
2. 预制装配式衬砌
整体性差,不抗震;
(三)盾构法施工隧道
1. 管片类型
管片按材质分为钢筋混凝土管片(最常用)、钢管片、铸铁管片、钢纤维混凝土管片和复合材料管片。钢筋混凝土管片抗压强度可达60MPa 、抗渗等级大于P12 级。
隧道衬砌可采用双层衬砌或在其内现浇钢筋混凝土内衬的双层衬砌,在满足作用、受力和防水要求前提下,应优先选用装配式钢筋混凝土单层衬砌。
按管片螺栓手孔大小,可将管片分为箱型和平板型两类;多采用平板型
2. 管环构成
盾构隧道衬砌管环通常由A 型管片(标准块)、B 型管片(邻接块)和K 型管片(封顶块)构成,管片之间一般采用螺栓连接。
3. 管片拼装
管片拼装分为通缝和错缝两种方式;错缝拼装刚度大,更能适应外部地层及荷载的变化,有一定安全储备,广泛使用。
4. 衬砌环类型
隧道由直线和曲线组成,为满足盾构隧道曲线偏转及纠偏需要,应设计楔形衬砌环。目前通常采用的衬砌环类型有三种:
(1)标准环+左右转弯环组合
直线段用标准环,曲线地段采用标准衬砌环与左、右转弯衬砌环组合使用,国内常用。
(2)楔形衬砌环之间相互组合
(3)通用型管片
(四)联络通道
安全疏散,排水,防火、消防等作用。
《地铁设计规范》规定:两条单线区间隧道应设联络通道,相邻两个联络通道之间的距离不应大于600m,联络通道内应设并列反向开启的甲级防火门。
在区间线路最低点处设置废水泵房(集水井),可与该处联络通道合建,联络通道长度一般在为5~9m 之间,主要采用暗挖法、超前预支护方法(深孔注浆或冻结法)施工
联络通道的开挖要采用分层进行,其施工顺序为:
(1)打开冻结站侧道钢管片。
(2)按通道中部的全断面开挖并作临时支护到对面钢管片。
(3)返回刷大两侧喇叭口断面并作临时支护
(4)集水井开挖、临时支护和一次浇混凝土永久支护。
(5)最后打开通道对侧门钢管片。
轻轨交通高架桥梁结构 P112 ★
一、高架桥结构与运行特点
1. 速度快,频率高;
2. 无缝线路无砟轨道;
3. 应考虑防止列车倾覆的安全措施及在必要地段设置防噪屏障,还应设有防水、排水措施;
4. 景观要求;
5. 墩位布置应符合城镇规划;
6. 降振消噪。
无缝无砟高快美;防水防噪防倾覆
二、高架桥的基本结构
1. 高架桥基础和墩台
地质良好优选扩大基础。软土地基条件下,高架桥基础宜用桩基础。
高架桥桥墩包括:
(1)倒梯形桥墩
单箱单室箱梁和脊梁较为合理;
(2)T 形桥墩(最常用)
(3)双柱式桥墩
(4)Y 形桥墩。
2. 高架桥的上部结构
跨越道路河流采用最多的是连续梁、连续刚构、系杆拱。
城市轨道交通的轨道结构 P114 ★
轨道结构是由钢轨、轨枕、连接件、道床、道岔和其他附属设备等组成的构筑物
一、轨道组成
(一)轨道结构
轨道结构:强度、稳定性、耐久性和适量弹性,应保证运行平稳、安全,并应满足减振、降噪要求。
(二)轨道结构特点
(1)控噪方法:车辆结构采取减振,修筑声屏障,减振轨道结构。
(2)行车密度大,运营时间长,维修作业时间短,一般采用较强的轨道部件和无碴道床等少维修轨道结构。
(3)电力牵引,走行轨作为供电回路。要求钢轨与轨下基础有较高的绝缘性能。
(4)城市内曲线半径不大,正线半径小于400m 的曲线地段,应采用全长淬火钢轨或耐磨钢轨。钢轨铺设前应预弯,运营时钢轨涂油。
二、轨道形式与选择
(一)轨道形式及扣件、轨枕
正线及辅线--60kg/m 钢轨,50kg/m 钢轨也可。车场线--50kg/m 钢轨。标推轨距应采用1435mm。
轨道尽端应设置车挡。应能承受15km/h 速度撞击时的冲击荷载。
扣件类型:弹性分开式和弹性不分开式;
混凝土枕碎石道床采用弹性不分开式,其余分开式。
(二)道床与轨枕
隧道内、桥梁及地面车站地段用整体道床;地面正线采用碎石道床。
(四)隔声屏障
1. 作用:阻挡直达声、隔离透射声,衰减绕射声。
2. 分类
(1)降噪功能:扩散反射型、吸收共振型、有源降噪声屏障;
(2)结构类型:直立式、折壁式、表面倾斜式、半封闭或全封闭式。
(3)顶端类型:倒L 形、T 形、Y 形、圆弧形、鹿角形等。
地铁车站工程施工质量检查与验收 P369 ★★
一、质量控制原则
施组方案;
按图施工;
物材检验;
二、明挖法施工地铁车站施工质量控制与验收
(一)基坑开挖施工
1. 确保围护结构位置、尺寸、稳定性。
2. 自上而下分层、分段依次开挖,及时护坡或施加支撑/锚杆。挖至邻近基底200mm时,应人工清底,不得超挖或扰动基底土。勘察、设计、建设、施工、监理五方验槽。
3. 基坑开挖应对下列项目进行中间验收:
(1)基坑平面位置、宽度、高程、平整度、地质描述;
(2)基坑降水;
(3)基坑坡度和支护桩及连续墙支护的稳定情况;
(4)地下管线的悬吊和基坑便桥稳固情况。
降水、支护、验槽、保护;
(二)结构施工
1. 施工前应制定检测和试验计划,经监理单位批准后实施。
2. 模板支架设计,满足承载能力、刚度和稳定性要求。
3. 钢筋进场做试件力学性能和工艺性能试验;代换时应办理设计变更文件。
4. 混凝土强度分检验批检验评定,同一检验批的混凝土,其施工持续时间不宜超过3 个月。试件应在浇筑地点随机抽取。
5. 首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定。
6. 浇筑前进行清理和隐蔽工程验收。
7. 底板砼应沿线路方向分层留台阶灌注,灌注至高程初凝前,应用表面振捣器振捣一遍后抹面;墙体砼左右对称、水平、分层连续灌注,至顶板交界处间歇1〜1.5h,然后再灌注顶板砼;顶板砼连续水平、分台阶由边墙、中墙分别向结构中间方向灌注。表面振捣器振捣一遍后抹面。
8. 砼终凝后及时养护,垫层砼养护期不得少于7d,结构砼养护期不得少于14d。
9. 应落实防水层基面的查验、防水层铺贴的查验,保护层施工的查验,浇筑前模板、钢筋和隐蔽前的查验。
(三)基坑回填
1. 不可回填纯黏土、淤泥、粉砂、杂土,有机质含量大于8%的腐殖质土、过湿土、冻土和大于150mm 粒径的石块。
2. 基坑回填应对下列项目进行中间验收:
(1)回填前基底清理;
(2)回填料种类、取样、最大干容重和最佳含水量的测试;
(3)每层回填土密实度测试。
(四)主体结构防水施工
1. 防水材料、配件等应符合设计要求,并有出厂合格证,经检验符合要求后方可使用。
2. 卷材铺贴基层面规定:干燥清洁、坚实平整、水泥砂浆找平抹面、阴阳角做圆弧或钝角。
3. 底板防水卷材先铺平面,后铺立面;
4. 阴阳角、变形缝处、穿墙管周围必须设置附加层。
6. 底板:点粘法、条粘法或满粘法;立面和顶板:必须全粘贴。
7. 涂膜防水层施工前先做基层处理剂。
8. 分层涂布时,前层干燥方可涂布后层,前后层应垂直。
(五)特殊部位防水处理
1. 结构变形缝处止水带验收合格。
2. 结构变形缝处的端头模板应钉填缝板,填缝板与嵌入式止水带中心线应和变形缝中心线重合,并用模板固定。止水带不得穿孔或铁钉固定。
3. 结构变形缝处设置嵌入式止水带时,混凝土灌注规定:
(1)灌注前应校正止水带位置;
(2)顶、底板结构止水带的下侧混凝土应振实,将止水带压紧后方可继续灌注、混凝土。
4. 结构外墙穿墙管处防水施工应符合以下规定:
(1)穿墙管止水环和翼环应与主管连续满焊,并防腐处理。
(3)预埋防水套管内的管道安装完毕,应在两管间嵌防水填料,内侧用法兰压紧,外侧铺贴防水层。
(4)每层防水层应铺贴严密,不留接搓,增设附加层时,应按设计要求施工。
2、明挖基坑施工
地下水控制 ★★★ P115
地下水控制包括基坑开挖影响深度内的潜水、微承压水与承压水控制,采取截水、降水、回灌或组合方法。
一、基本要求
1. 当降水会对基坑周边建筑物、地下管线、道路等造成危害或对环境造成长期不利影响时,应采用截水方法控制地下水。
采用悬挂式隔水帷幕时,一般应同时采用坑内降水,并宜根据水文地质条件结合坑外回灌的措施。
3. 地下水位高于基坑开挖面时, 要降低地下水方法疏干坑内土层中的地下水;在软土区基坑开挖深超过3m 一般就要用井点降水。开挖深度浅时,可集水明排。
4. 当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时,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措施。K=γH/γWh,K≥1.05,否则要布置降压井。
二、截水
1. 截水帷幕的目的是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。可选用水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷或摆喷注浆帷幕、地下连续墙或咬合式排桩等
3. 当基坑底存在连续分布、埋深较浅的隔水层时,应采用落底式帷幕;落底式帷幕进入下卧隔水层的深度应满足下式要求,且不宜小于1.5m:L≥0.2Δhw-0.5b
4. 当坑底以下含水层厚度大而需采用悬挂式帷幕时,帷幕进入透水层深度应满足地下水沿帷幕底端绕流的渗透稳定性要求。当不满足渗透稳定性要求时,应采取增加帷幕深度、设置减压井等防止渗透破坏的措施。
5. 隔水帷幕宜采用沿基坑周边闭合的平面布置形式。非闭合形式,应分析对周边建构筑物、管线的沉降影响。
6. 采用水泥土搅拌桩帷幕时,搅拌桩桩径宜取450-800mm,搅拌桩的搭接宽度应符合相关规定。搅拌桩水泥浆液的水灰比宜取0.6~0.8 。
7. 采用高压旋喷、摆喷注浆帷幕时,旋喷注浆固结体的有效直径、摆喷注浆固结体的有效半径宜通过试验或经验确定;
三、降水
(一)作用:
1. 截住坡面及基底的渗水。
2. 增加边坡稳定性,防止边坡或坑底土粒流失。
4. 减少被开挖土体含水量,便于机械挖土、出土、坑内施工作业。
4. 有效提高土体的抗剪强度与基坑稳定性。对于支护开挖,可增加被动土压区土抗力,减少主动土压区土体侧压力,从而提高支护体系的稳定性,减少支护体系的变形。
5. 减小承压水头对基坑底板的顶托力,防止坑底突涌。
(二)工程降水方法的选用
降水方法 土质类别 渗透系数 降水深 m 集水明排 填土、教性土、粉土、砂土、碎石土 - - 降水井 真空井点 粉质教土、粉土、砂土 0.01~20.0 单 6 多 12 喷射井 粉土、砂土 0.1~20.0 ≤20 管井 粉土、砂土、碎石土、岩石 >1 不限 渗井 粉质教土、粉士、砂土、碎石土 >0.1 辐射井 教性土、粉土、砂土、碎石土 >0.1 4~20 电渗井 素占性土、淤泥、淤泥质教土 ≤0.1 ≤6 潜埋井 粉土、砂土、碎石土 >0.1 ≤2
(三)集水明排
1. 浅基坑涌水量不大时最广泛、最简单和最经济的方法。两侧或四周设排水明沟,四角或每30~50m 设集水井。
2. 明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m 外,沟边缘离开坡脚应不小于0.3m。明沟深0.3~0.4m,纵坡≮0.3%,集水井底面应比沟底面低0.5m 以上。
4. 明沟、集水井排水,视水量多少连续或间断抽水,直至基础施工完毕、回填土为止。
5. 集水明排设施与市政管网连接口之间应设置沉淀池。明沟、集水井、沉淀池使用时应保持排水畅通并应随时清理淤积物。
(四)井点降水
1. 当基坑开挖较深,涌水量大,且有围护结构时,应选择井点降水方法。即用真空(轻型)井点、喷射井点或管井深入含水层内,不断抽水使地下水位降至坑底以下0.5m。
2. 轻型井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。
坑宽<6m 且降水深≤6m 时,单排井点,上游一侧;
宽度>6m 或土质不良,双排井点,基坑两侧;
面积较大宜采用环形井点。挖土运输设备出入道可不封闭,间距可达4m,一般留在地下水下游方向。
3. 井点管宜采用金属管,距坑壁不应小于1.0~1.5m,井点间距0.8~1.6m。滤水管必须埋入含水层内,且比坑底深0.9~1.2m。井点管埋置深度应经计算确定。
4. 真空井点和喷射井点可选用清水或泥浆钻进、高压水套管冲击工艺(钻孔法、冲孔法或射水法),不易塌孔、缩颈地层也可长螺旋钻机成孔;
喷射井点深度应比设计开挖深度大3.0-5.0m 。钻进到设计深度后,应注水冲洗钻孔、稀释孔内泥浆。
孔壁与井管之间的滤料应填充密实、均匀,宜采用中粗砂,滤料上方宜使用黏土封堵,封堵至地面的厚度应大于1m。
5. 管井滤管可采用无砂砼滤管、钢筋笼、钢管或铸铁管
泥浆护壁钻孔时,成孔后清除沉渣并立即置入井管、注入清水,当泥浆相对密度不大于1.05 时,方可投入滤料,滤料宜选用硬质岩圆砾。井管底部应设置沉砂段。
四、回灌
1. 浅层潜水回灌宜采用回灌砂井、砂沟,微承压水与承压水回灌宜采用回灌井。人工回灌时,应设置水位观测井。
2. 坑内减压降水时,坑外回灌井深度宜≤隔水帷幕深度;坑外减压降水时,回灌井与减压井间距宜≥6m。回灌井的深度、间距应通过计算确定。
3. 回灌井可分为自然回灌井与加压回灌井。回灌井施工结束至开始回灌,应至少间隔2-3 周。管井外侧止水封闭层顶至地面之间,宜用素混凝土填实。
五、基坑隔(截)水帷幕与坑内外降水
1. 隔水帷幕隔断降水含水层
2. 隔水帷幕底位于承压含水层隔水顶板中
3. 隔水帷幕底位于承压含水层中
隔水帷幕与降水井布置 降水位置 目的 隔水帷幕隔断含水层 坑内降水 疏干坑内地下水 隔水帷幕位于承压含水层顶板 坑外降水 防底板隆起或突涌 隔水帷幕位于承压含水层中 坑内降水 (1) 降压 (2) 降压+疏干
深基坑支护结构与边坡防护 P121 ★★★
一、围护结构
(一)基坑围护结构体系
基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。
土水压力→板墙→围檩(冠梁、腰梁)→支撑结构。
1. 排桩---预制混凝土板桩
常用截面形式有四种:矩形、T 形、工字形及口字形。
矩形截面板桩制作较方便,桩间采用槽榫接合方式,接缝效果较好,是使用最多的一种形式。
自重大,施工困难,不适合深大基坑;
挤土严重,接缝效果好,有时需辅以止水措施;
一般不能拔出,可用于永久性结构,国内应用不普遍。
2. 排桩---钢板桩与钢管桩
强度高,刚度低,连接紧密,防水好(变形衰减);
重复利用,挤土带土,7~8m,拉森最常用;
U/Z 型,机械与工字钢相同,简便有噪声;单双层、帷幕式(地铁深基坑)。
钢管桩刚度更大,施工难度大,需做防水;
3. 排桩---钻孔灌注桩
地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击钻机和正反循环钻机、旋挖钻等。正反循环泥浆护壁成孔,噪声低,适于城区施工,在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中应用广泛。
悬臂排桩桩径宜≥600mm,拉锚/支撑排桩,桩径≥400mm;中心距宜≤2D;≥C25。
排桩宜间隔成桩;砼灌注桩,应终凝后,进行邻桩成孔施工。
经常与止水帷幕联合使用,一般采用深层搅拌桩。如果基坑上部受环境条件限时,也可采用高压旋喷桩。素混凝土桩与钢筋混凝土桩咬合桩也有较多应用。
4. 排桩---SMW 工法桩(型钢水泥土搅拌墙)
水泥搅拌墙插入H 型钢的劲性复合结构,软土区应用多;
强度大,止水性好。
型钢水泥土搅拌墙中三轴水泥土搅拌桩直径650mm、850mm、1000mm。28d 无侧限抗压≮设计要求且≮0.5MPa,水泥≮P.042.5 级的普通硅酸盐水泥;
导沟两定位,搅拌后插钢;
砂性土搅拌桩宜加膨润土;
5. 重力式水泥土挡墙
搅拌机械将水泥、石灰等和地基土拌合,形成互相搭接的格栅状结构形式。重力式结构,开挖深度不宜大于7m;
面积转换率,淤泥0.8;淤泥质0.7;黏性土、砂土0.6;
嵌固深度:淤泥1.3h 和淤泥质1.2h;
水泥土挡墙28d 无侧限抗压强度不宜小于0.8MPa;
无支撑,止水好,造价低,变位大。
6. 地下连续墙
(1)工序
(2)特点
强度、刚度、深度大,止水好,用于所有地层(除大孤石,局部障碍影响成槽);可临近建筑物使用,造价高。
(3)挖槽方式
抓斗式、冲击式和回转式等,槽段4~6m。
(4)接头
柔性接头:圆形锁口管、波纹管、楔形、工字钢或混凝土预制接头等;
刚性接头:一字形或十字形穿孔钢板接头、钢筋承插式接头等;做主体地下结构外墙且需要形成整体墙体时采用。
(5)导墙
1)作用
挡土承重蓄泥浆,测量基准和补强。
2)形式
a、b---土质好,荷载小;
c、d---杂填土、软黏土等;
e---荷载很大;
f---建筑一侧需加强;
g---地下水位高,1m。
(6)特制泥浆护壁
泥浆比重(相对密度)、黏度、含砂率和PH 值。
二、支撑结构类型
(一)支撑结构体系
名称 分类 形式 适用 支撑结构 内支撑 型钢、钢管;钢筋砼 外拉锚 拉锚、土锚 有锚固力地层
2. 两类支撑体系特点
材料 特点 现浇钢筋砼 刚度大、变形小,安全可靠;制养时间长,围护结构无支撑暴露状态的时间长; 工期长;拆除困难 钢结构 拆装方便可周转,可施加预应力;施工工艺要求高
安全可靠刚,制拆时间长;
方便周转好,调力工艺高;
3. 现浇钢筋混凝土支撑体系由围檩(圈梁)、对撑及角撑、立柱和其他附属构件组成
钢结构支撑(钢管、型钢支撑)体系通常为装配式的,由围模、角撑、对撑、预应力设备(包括千斤顶自动调压或人工调压装置)、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱及其他附属装配式构件组成。
(二)支撑体系的布置及施工
2. 内支撑体系的施工
(1)支撑结构的施工与拆除顺序应与设计工况一致,必须坚持先支撑后开挖的原则。
(2)围檩与挡土结构之间如有间隙应用強度不低于C30 的细石混凝土填充密实或采用其他可靠连接措施。
(3)钢支撑应按设计要求施加预压力。
(4)支撑拆除应在替换支撑的结构构件达到换撑要求的承载力后进行。
三、边坡防护
(一)基坑边坡
2. 基坑放坡要求
放坡控制分级坡高和坡度为主,必要时辅以支护/保护。
条件许可时,应采取坡率法(取无需加固,自然稳定边坡的坡率值)控制边坡的高度和坡度。
按是否设置分级过渡平台,边坡可分为一级放坡和分级放坡两种形式。下级坡缓于上级坡。
过渡平台宽度:对于岩石边坡应大于0.5m,对于土质边坡应大于1.0m。
3. 基坑边坡稳定控制措施
(1)合理设置边坡,不同土层处做成折线坡或留台阶。
(2)严格按设计边坡开挖,不得挖反坡。
(3)开挖时及时采取排水和坡脚防护措施;
(4)严禁在基坑边坡坡顶较近范围堆载。
(5)做好截、排、降水,保持干燥。
(6)严密监测坡顶位移,有失稳迹象时,应及时采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载或其他有效措施
4. 护坡措施
(1)叠放砂包或土袋;
(2)水泥砂浆或细石砼抹面,厚3~5cm,预留泄水孔,坡脚砌筑保护;
(3)挂网喷浆或混凝土,厚5~6cm,坡脚砌筑保护;
(4)其他措施:锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面等。
(二)长基坑开挖与过程放坡
1. 长条形基坑有时考虑纵向放坡,一是保证开挖安全,防滑坡;二是保证出土方便。
2. 坑内纵向放坡是动态的边坡,容易滑坡;编制方案,雨天监控报护措施。建筑或管线处应减缓坡度,减少差异沉降。
基槽土方开挖及基坑变形控制 P131 ★★★
一、基槽土方开挖
(一)基本规定
1. 根据支护设计、降水排水要求,确定开挖方案。
2. 做好排水、截水及降水措施,先降水后开挖。
3. 软土基坑必须分层、分块、均衡地开挖,分块开挖后必须及时支护,先支撑后开挖。
4. 基坑开挖过程中,必须采取措施防止碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土。
5. 与设计地质水文资料不符,应停止开挖,采取措施。
案水分撑扰停
(二)发生下列异常情况,应立即停止挖土,查清原因和及时采取措施后,方能继续挖土:
1. 围护结构变形加剧、异常声响、出现渗漏;
2. 支撑轴力过大或突增;
3. 坑底明显异常;
4. 边坡、支护失稳征兆。
5. 周边建(构)筑物变形过大或开裂。
二、基坑的土方开挖方法
开挖方法主要包括两种:浅层、深层开挖。
1. 浅层土方开挖
(1)挖掘机直接开挖、出土,自卸运输车运输;
(2)浅层接力开挖;
2. 深层土方开挖
深层抓斗吊配合小型挖掘机,将开挖后的土方转运至围护墙边,用吊车提升出土,自卸车辆运输的方法;坑底以上0.3m 的土方采用人工开挖。快速安全。
3. 基坑分块开挖顺序:
(1)地铁车站长条基坑开挖原则:“分段分层、由上而下、先支撑后开挖”;若兼作始发井, 从两端或一端向中间开挖。
(2)地铁车站端头井:
标准段(对撑)→斜撑段→其余段;
斜撑范围内的土方,应自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分层、分段、限时地开挖并架设支撑。
三、基坑的变形控制
(一)基坑变形特征
1. 土体变形
开挖卸荷造成围护结构水平位移和坑底土体隆起,是基坑周围地层移动主要原因。
(二)基坑变形控制
1. 控制基坑变形的主要方法有:
(1)增加围护结构和支撑的刚度;
(2)增加围护结构的入土深度;
(3)加固基坑内被动区土体。
(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间,软土地区尤其有效;
(5)控制降水对环境变形的影响。
(三)坑底稳定控制
保证深基坑坑底稳定的方法:
(1)增加围护结构入土深度;
(2)坑内井点降水等措施;
(3)坑底土体加固;
(4)适时施作底板结构。
地基加固处理方法 P134 ★★
一、地基加固处理作用与方法选择
(一)基坑地基加固目的
1. 基坑内加固和基坑外加固两种;
2. 坑外加固:止水、减少围护结构承受的主动土压力。
3. 坑内加固:提高土体的强度和侧向抗力,减少围护结构位移,保护基坑周边建筑物及地下管线;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等。
(二)基坑地基加固的方式
1. 在软土地基中,当周边环境保护要求较高时,基坑工程前宜对基坑内被动区土体进行加固处理。加固深度:第二道支撑底到开挖面以下一定深度。
二、常用方法与技术要点
(一)注浆法
1. 注浆法,浆液替代土体中的水分和空气,将松散土粒胶结成整体(结石体)。填充、渗透和挤密。
2. 水泥浆适用于岩土加固,是常用的浆液
名称 组成 内容 浆液 主剂 注浆材料 溶剂 水/溶剂 外加剂 固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂、悬浮剂等。
3. 四类注浆法:
注浆方法 适用范围 渗透注浆 只适用中砂以上砂砾土和裂隙岩石 劈裂注浆 低渗透性的土层 压密注浆 中砂地基,黏土地基若有适宜的排水条件也可采用 电动化学 只靠一般静压力难以使浆液注入土的孔隙的地层
4. 注浆设计
注浆设计包括注浆量、布孔、注浆有效范围、注浆流量、注浆压力、浆液配方等主要参数,无经验参考时,试验确定。
(二)水泥土搅拌法
1. 通过特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土。
分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。
可采用单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机或连续成槽搅拌机
2. 水泥土搅拌法适用于加固淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土(软塑和可塑)、粉土(稍密、中密)、粉细砂(稍密、中密)、中粗砂(松散、稍密)、饱和黄土等土层。软、稍密、中密可用;大孤石、障碍物、硬塑、坚硬、密实以及受地下水影响的土层,不适用。当在腐蚀性环境中以及无工程经验地区使用时,必须通过现场和室内试验确定其适用性。
3. 水泥土搅拌法加固软土技术的独特优点:
(1)最大限度利用原土;
(2)无振动、噪声、污染;
(3)加固形式灵活(柱状、壁状、格栅状和块状等);
(4)无钢筋,造价低。
(三)高压喷射注浆法
1. 压力大,喷射流的能量大、速度快
2. 高压喷射注浆法对淤泥、淤泥质土、流塑或软塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基都有良好的处理效果。对于湿陷性黄土,应预先进行现场试验
3. 钻机就位→钻孔→置入注浆管→高压喷射注浆→拔出注浆管
4. 旋喷(圆柱状)、定喷(壁状)和摆喷(扇状)。
用于止水帷幕时,加固体的搭接应大于30cm
名称 介质 处理长度 常用于 单管法 水泥浆 最短 旋喷 双管法 水泥浆和压缩空气 适中 旋喷、定喷和摆喷 三管法 水泥浆、压缩空气和高压水流 最长 旋喷、定喷和摆喷
加固 方法 检验方法 检验项目 参数 确定 注浆法 28d,标准贯入、轻型静力触探或面波 均匀性 P.O42.5 经验+试验 每间隔 1m,钻孔取芯 强度或渗透性 水泥土搅拌法 加固 3d,轻型动力触探7d,开挖 0.5m 均匀性和直径 重力式挡墙 开挖 搭接宽度和位置 钻芯 单轴抗压强度、完整性和深度 高压喷射注浆 试验开挖检查,钻孔取芯标准贯入,动力触探 强度和直径
防止基坑坍塌、淹埋的安全措施 P426 ★★★
一、明挖基坑安全控制特点
(一)基坑工程安全风险
基坑施工风险主要是基坑坍塌和淹埋。
(二)基坑开挖安全技术措施
基坑开挖安全措施 载 ① 基坑周边影响范围严禁堆载,6m 范围排水畅通; ② 临时堆载需做专门稳定性验算,支护结构达强,限重牌; 挖 ① 按获批的开挖方案开挖; ② 分层分段(软土均衡)开挖, ③ 先支撑后开挖,减少开挖尺寸和无支护暴露时间; ④ 防止碰撞扰动围护桩、支撑或基底土,严禁超挖。 ⑤ 异常停工处理。(案水分撑扰停) 坡 ① 设计(合理)坡度;② 随挖随刷,不得反挖;③ 护坡措施; 支 水文地质和深度确定支护结构形式及施工安全措施; 信 系统监测,发现隐患及时调整,确保安全; 水 截、排、降和回灌;
二、应急预案与保证措施
(一)应急预案
1. 应急预案可以防患于未然,最大限度减小概率,防止恶化,减轻后果。
2. 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、堵漏材料和设备、抽水设备等抢险物资和设备,并准备一支有丰富经验的应急抢险队伍,保证在紧急状态可以快速调动人员、物资和设备,并根据现场实际情况进行应急演练。
3. 加强监控量测信息化管理,及早发现现塌、淹埋和管线破坏事故的征兆。如果基坑即将胡塌、淹埋时,应以人身安全为第一要务,及早撤离现场。
(二)抢险支护与堵漏
2. 围护结构缺陷渗漏处理方法:
前提:降排水措施;
(1)双快水泥+引流管;
(2)坑内回填,坑外打孔注浆;
险情状况 处理措施 支护结构过大变形/踢脚变形 增加内支撑或锚杆,坡顶卸载,被动土压区注浆加固或堆载(两个加载) 局部或整体土体滑塌 降水+坡顶卸载,未塌区监测保护,严防事故扩大 坍塌或失稳征兆明显 果断回填土、砂或灌水
地下管线安全保护措施 ★★★
一、施工准备阶段
(一)工程地质条件及现况管线调查
1. 建设单位提供资料,并为准确性负责;施工单位掌握管线年限、使用状况、位置、埋深等信息。
2. 资料不详、实际不符等,向规划部门、管线管理单位查询,必要在管理单位在场情况下坑探。
3. 在图纸和现场进行标注标志。
4. 采取针对性保护措施。
5. 分析调查、坑探等资料,作为编制地上、地下管线及建(构)筑物保护方案和采取安全保护措施的依据。
(三)现况管线改移、保护措施
调查配合会 建设单位召开,施工单位确认 产权单位指认,现场标志 开挖范围内管线 建设、规划和管理单位协商 拆迁、改移和悬吊加固 开挖影响范围内管线及建构筑物 临时加固并验收形成文件后方可施工 过程检查 过程中专人随时检查 保持完好 监测 观测沉降及变形并记录 安全技术措施
二、应急预案与抢险组织
1. 对于具有中、高度危险因素的地下管线、地面构筑物,必须制定应急预案和有效安全技术措施。
2. 组织体系,应急物质,抢险队伍,应急演练。
3. 出现险情或异常,启动预案,通知管线管理人员处理。
调查确认 建设单位提供资料并负责; 资料不详,查询+坑探; 调查配合会 建设单位召开,产权、管理单位参与 产权单位指认,现场标志 开挖范围内管线 建设、规划和管理单位协商 拆迁、改移和悬吊加固 开挖影响范围内管线及建构筑物 临时加固并验收形成文件后方可施工 过程检查 过程中专人随时检查 保持完好 监测+预案 观测沉降及变形并记录 险情启动
3、盾构法施工
盾构机选型要点 P139 ★
一、盾构类型与适用条件
(一)盾构类型
1. 按支护地层形式分类,主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式5 种类型。(自机压泥土)
2. 按开挖面是否封闭封闭
3. 按盾构的断面形状划分,有圆形和异型盾构两类,其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形和矩形。
(二)盾构机的刀盘配置
刀盘是机械化盾构的掘削部件,具有三大功能:
(1)开挖功能;
(2)稳定功能;
(3)搅拌功能。对于土压平衡盾构,刀盘对土仓内的渣土进行搅拌,使渣土具有一定的塑性、流动性并在一定程度上避免形成"泥饼"的作用。
土压平衡盾构的刀盘有两种形式一一面板式和辐条式。
(1)面板式刀盘开口率相对较小,面板直接支撑面,有挡土功能,有利于切削面稳定,但在开挖黏土层时,易发生黏土粘附面板表面影响开挖效率的情况,防止措施是注入改良材料等。
(2)辐条式刀盘开口率大,土砂流动顺畅,不易堵塞,土仓压力能有效作用于开挖面,但一般不能安装滚刀,且中途换刀安全性较差。
(三)各种盾构对地质条件的适用性
土压平衡盾构与泥水加压盾构已经成为盾构法隧道施工使用最多的盾构。
1. 土压平衡盾构
简称EPB 盾构。土压平衡盾构主要应用在黏稠土壤中,该类型土壤富含黏土、粉质黏土或淤土,具有低渗透性。
塑流化改良的方法通常为,加水、膨润土、黏土、CMC、聚合物或泡沫等。
2. 泥水加压盾构
(1)泥水盾构是在机械式盾构的前部设置隔板,装备刀盘及输送泥浆的送排泥管和推进盾构的推进油缸,在地面上还配有泥水处理设备
(2)泥水盾构除具有土压平衡盾构的系统外,还具有
1)可调整泥浆物理性质,并将其送至开挖面,保持开挖面稳定的泥水循环系统;
2)综合管理排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况的综合管理系统;
3)泥水分离处理系统;
(3)泥水加压盾构开挖面支护原理
将泥浆送入泥水室内,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,以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。
开挖的土砂以泥浆形式输送到地面,通过泥水处理设备进行分离,分离后的泥水进行质量调整,再输送到开挖面。
(4)地质适用范围
由于有相应的处理方法,因而几乎能适应所有的地层。
二、盾构选型依据与原则
(一)选型依据
(1)工程地质和水文地质勘察报告。
(2)隧道线路及结构设计文件。
(3)断面大小。
(4)施工安全、工程环境风险因素、场地条件、环保要求。
(5)施工环境及其保护要求。
(6)工期条件。
(7)辅助施工方法。
(8)类似工程施工经验。
(二)选型的主要原则
1. 适用性原则
2. 技术先进性原则
3. 经济合理性原则
(三)盾构选型的配置要求
1. 盾构的壳体结构
2. 刀盘规定:
(1)刀盘结构的强度和刚度;
(2)刀盘结构形式应适应地质条件,刀盘体应采取耐磨措施,刀盘开口率应能满足盾构掘进和出渣要求。
(3)刀具的选型和配置应根据地质条件、开挖直径、切削速度、单次连续掘进里程、最小曲线半径及地下障碍物情况等确定。
3. 刀盘主驱动形式应根据地质和环境要求确定,最大设计扭矩应满足地质条件和脱困要求。转速可调。
4. 推进液压缸应采取分区压力控制,每个分区液压缸应具备行程监测功能。总推力应根据推进阻力的总和及所需的安全系数确定。
6. 螺旋输送机结构和尺寸应根据工程地质和水文地质条件、盾构直径和掘进速度等确定。后闸门应具有紧急关闭功能。
7. 泥水循环系统应根据地质和施工条件等确定,并应具备掘进模式和旁通模式,流量应连续可调。
盾构施工条件与现场布置 P146 ★
(一)盾构法施工条件与施工准备
1. 适用地层:除硬岩外相对均质地质;
2. 覆土深度不宜小于1D;覆土最大取决于盾构对地下水的抵御能力和衬砌的防水性能。
4. 标准形状为圆形,也可采用异形截面。
(二)施工准备
1. 前期调查;
2. 技术准备
3. 工作井和施工方法选择
需设置始发和接收工作井,工作井在竣工后多用作地铁车站、排水、通风等永久性结构。
一般要求不影响地面交通,对居民噪声和振动影响少,通常采用明挖法施工。
4. 工作井断面尺寸
井壁上设盾构始发洞口,井内设盾构基座和反力架;井长度和宽度均应大于盾构主机长度和盾构直径3m 以上。
5. 掘进前准备
(1)复核工作井里程及坐标、洞门钢环制作精度和安装后高程和坐标。
(2)盾构机座、负环管片和反力架设施及定向测量数据的检查验收。
(3)管片及辅助材料储备。
(4)掘进施工的各类报表。
(5)洞口土体加固和洞门密封止水装置检查验收。
二、盾构施工现场布置
(二)施工现场平面布置
1. 盾构施工的现场平面布置
主要包括盾构工作井、工作井防雨棚及防淹墙、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、两回路的变配电间等设施以及进出通道等。
2. 盾构施工现场设置
(1)工作井施工需要采取降水措施时,应设相当规模的降水系统(水泵房)。
(2)采用气压法盾构施工时,施工现场应设置空压机房,以供给足够的压缩空气。
(3)采用泥水平衡盾构施工时,施工现场应设置泥浆处理系统(中央控制室)、泥浆池。
(4)釆用土压平衡盾构施工时,应设置电机车电瓶充电间等设施。
三、盾构的组装调试与现场验收
(一)盾构的组装与调试
1. 组装前准备工作
(1)方案;
(2)起重设备;
(3)地基承载力;
4. 组装后,先进行各系统的空载调试,然后进行整机空载调试。
(二)盾构现场验收
盾构各系统验收合格并确认正常运转后,方可开始掘进施工。
盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术 P148 ★★
一、盾构施工阶段划分
盾构施工分为始发、正常掘进和接收三个阶段。
始发指盾构开始掘进到完成初始掘进(通常50~100m)止。
始发结束后要拆除临时管片、临时支撑和反力架,分体始发时还要将后续台车移入隧道内,以便后续正常掘进。
接收是指自掘进距接收工作井100m 到盾构到达接收基座上止。
二、洞口土体加固效果
(一)洞口土体加固的必要性
盾构出洞和进洞都要拆除工作井围护结构,会引起土体失稳、地下水涌入,且难以建立土(泥水)压平衡。
因此,拆除洞口围护结构前必须对洞口土体加固。
(二)常用洞口土体加固方法
洞口土体加固,要考虑强度、抗渗和经济性要求。
1. 加固范围:
加固范围一般为隧道衬砌轮廓线外上下左右各3.0m,并根据盾构直径增大而增大。
加固长度根据土质而定,富水地层加固长度必须大于盾构本体长度2m 及以上(刀盘+盾壳)。
2. 加固方法
常用的加固有化学注浆法、砂浆回填法、深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法等。国内较常用的是深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法(冷冻法常用的是垂直冷冻法,也可以采用垂直冻结与水平冻结相结合的方式)。
(三)洞口土体加固的风险防控和处理
1. 洞口土体加固最常见问题:一是加固效果不好,开洞门时土体坍塌;二是范围不当,造成始发时水土流失。
2. 采取的主要措施:选择合理的加固方法,加强过程控制,严格控制加固施工参数。对于加固区与始发井形成的间隙要采取有效方法封堵处理。
3. 出现开洞门失稳现象时,在小范围的情况下可采用边破除洞门混凝土,边喷素混凝土的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时,只有封闭洞门重新加固
4. 洞口土体加固完成后,应进行钻孔取芯试验以检查效果。在加固区钻水平孔和垂直孔检查渗水量,水平孔分布于盾构隧道上、下、左、右部和中心处各一个,深8m;垂直孔在加固区前端布置2 个,钻孔误差较大的部位布设1 个,检查孔使用后,采用低强度水泥砂浆封孔。
三、盾构始发施工技术要点
(一)施工流程
(二)始发段长度的确定
衬砌与周围地层摩擦阻力&后续台车长度。
L>F/2πrf
L 大于后续台车长度,取L 为初始掘进长度;
L<后续台车长度,综合权衡确定。
(三)始发掘进施工要点:
2. 始发前,应对洞口土体加固进行质量检查,合格后方可始发掘进;应制定洞门围护结构破除方案,并应采取密封措施保证始发安全。
3. 反力架安全验算,盾构姿态进行复核;
7. 盾尾密封刷进入洞门结构后,应进行洞门密封圈间隙的封堵和填充注浆。
8. 初始掘进过程中应控制盾构姿态和推力,加强监测。
四、盾构接收施工技术要点
(一)接收施工流程
(二)盾构接收施工的主要内容
(1)接收井洞口土体加固。
(2)在盾构贯通之前100m、50m 处分两次对盾构姿态进行人工复核测量。
(3)接收洞门位置及轮廓复核测量。
(4)根据前两项复测结果确定盾构姿态控制方案并进行盾构姿态调整。
(5)盾构接收架准备。
(6)接收洞门凿除。
(7)靠近洞门最后10-15 环管片拉紧。
(8)贯通后刀盘前部渣土清理。
(9)盾构接收架就位、加固。
(10)洞门防水装置安装及盾构推出隧道。
(11)洞门注浆堵水处理。
(三)接收施工要点
(1)盾构接收可分为常规接收、钢套筒接收和水(土)中接收。
(2)盾构接收前,应对洞口段土体进行质量检查。
(3)100m 时,应对盾构姿态进行测量和调整。
(4)10m 内,应控制掘进速度和土仓压力等。
(5)到达接收工作井时,应使管片环缝挤压密实,确保密封防水效果。
(6)盾构主机进入接收工作井后,应及时密封管片环与洞门间隙。
盾构掘进技术 P152 ★★★
一、土压平衡盾构掘进
(一)土压平衡式掘进特点
(二)土仓压力管理
2. 基本思路是:作为上限值,以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力;作为下限值,允许产生少量地表沉降,但可确保开挖面稳定为目的而使用主动土压力。
开挖面土压控制值=地下水压+土压+预备压;
3. 隔板上的土压计来确定土仓压力;
4. 推进过程中,土仓压力维持有如下的方法:① 用螺旋排士器的转数控制;② 用盾构千斤顶的推进速度控制;③ 两者的组合控制等。通常盾构设备采用组合控制的方式。
(三)排土量管理
1. 排土量和推进量相平衡;
2. 排土量管理方法分为容积管理法和重量管理法。容积管理法一般采用计算渣土搬运车台数或从螺旋排土器转数等进行推算。重量管理法,一般是用渣土搬运车重量进行验收。
3. 土压平衡盾构掘进控制程序:塑流化管理→泥土压管理→掘进速度→排土量→监测。
(四)渣土改良
1. 改良渣土的特性:
(1)良好的塑流状态;
(2)良好的黏稠度;
(3)低内摩擦力;
(4)低透水性。
2. 常用的改良材料是泡沫或膨润土泥浆。
(五)土压平衡盾构掘进要点
1. 土仓压力应与水土压力平衡,排土量与开挖土量相平衡。
3. 掘进中应监测和记录盾构运转情况、掘进参数变化和排出渣土状况,并及时分析反馈,调整掘进参数和控制盾构姿态。
4. 应根据工程地质和水文地质条件,向刀盘前方及土仓注入改良剂,渣土应处于流塑状态。
二、泥水加压盾构掘进
(一)泥水加压式掘进特点
(二)泥水仓压力管理
2. 泥水仓压力管理基本思路:作为上限值,以尽量控制地表沉降为目的而使用静止土压力;作为下限值,允许少量沉降,但以保持开挖面稳定为目的而使用主动土压力。
3. 掌握开挖面的稳定状态,一般是用设置在隔板上的水压计来确认泥水仓内的泥水压力。
(三)排土量管理
开挖时需要使排出和开挖的土量相平衡。泥水加压盾构施工,一般是从设置在送泥管和排泥管上的流量计和密度计取得数据,通过计算求出偏差流量和开挖干砂量,以把握开挖面的状态。
泥水加压盾构掘进控制程序:泥水质量管理→泥水压管理→掘削土量管理→掘进速度管理→监测。
(四)泥水处理系统和仓内破碎技术
1. 开挖面稳定的关键是在开挖面形成高质量的泥膜。
从泥浆中分离出固粒与砾、砂等,分离后剩余的泥浆,加上水、黏土、蒙脱土、增粘剂等,调整相对密度、浓度、黏性、再被输送到开挖面循环利用。
(五)泥水加压盾构掘进要点
1. 泥浆压力与水土压力平衡,排渣量与开挖量平衡。
2. 应根据工程地质条件,经试验确定泥浆参数,应对泥浆性能进行检测,并实施动态管理。
三、管片拼装
(一)拼装方法
1. 管片选型
2. 拼装顺序
标准(A)管片(下部→左右),邻接(B)管片,楔形(K)管片;
3. 盾构千斤顶操作
随管片拼装顺序分别缩回该位置千斤顶,严禁全部缩回。
4. 紧固连接螺栓
先紧固环向(管片之间)连接螺栓,后紧固轴向(环与环之间)连接螺栓。
5. 楔形管片安装方法
拼装径向插入型模形管片时,先径向重叠顶起,再纵向插入。
6. 复紧连接螺栓
一环管片拼装后,利用全部盾构千斤顶均匀施加压力,充分紧固轴向连接螺栓。
待推进到千斤顶推力影响不到的位置后,用扭矩扳手等,再一次紧固连接螺栓。
(二)真圆保持
管片拼装呈真圆,并保持真圆状态,对于确保隧道尺寸精度、提高施工速度与止水性及减少地层沉降非常重要。
管片环从盾尾脱出后,到注浆浆体硬化到某种程度的过程中,多采用真圆保持装置。
(三)管片拼装施工要点
4. 管片拼装完成,脱出盾尾后,应对管片螺栓及时复紧。
5. 拼装管片时,应防止管片及防水密封条损坏。
6. 对已拼装成环的衬砌环应进行椭圆度抽查。
(四)管片拼装误差及其控制
2. 在盾构与管片产生干涉的场合,必须迅速改变盾构方向、消除干涉。
3. 盾构纠偏应及时连续,过大偏斜量不能一次性纠偏,纠偏时不得损坏管片,并保证后一环管片的顺利拼装。
(五)管片修补
管片修补时,应分析管片破损原因及程度,制定修补方案。修补材料强度不应低于管片强度。
四、壁后注浆
(一)注浆方法
同步注浆
孔隙出现的同时
二次注浆
通过吊装孔对管片背后补强注浆
堵水注浆
二次注浆后进行堵水注浆
(二)目的:
防水土流失,控制沉降;安定管片;管片保护。
(三)注浆材料性能:
1. 应通过试验确定注浆材料和配合比。
3. 应根据注浆量和注浆压力控制同步注浆过程,注浆速度应根据注浆量和掘进速度确定。
5. 同步注浆的充填系数应根据地层条件、施工状态和环境要求确定,充填系数宜为1.30-2.50。
6. 二次注浆的注浆量和注浆压力应根据环境条件和沉降监测结果等确定。
(四)壁后注浆施工要点
1. 注浆前,应根据注浆施工要求准备拌浆、储浆、运浆和注浆设备,并应进行试运转。
6. 注浆作业应连续进行。作业后,应及时清洗。
7. 采用管片注浆口注浆后,应封堵注浆口。
五、姿态控制
线型控制的主要任务是通过控制盾构姿态,使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑,且偏离设计中心线的距离在容许误差控制范围内。
(一)推进管理测量
2. 在推进时,原则上每天进行两次实施推进管理测量;
(二)盾构姿态控制要点
1. 通过调整盾构掘进液压缸和铰接液压缸行程差控制盾构姿态。
2. 应实时测量盾构里程、轴线偏差、俯仰角、方位角、滚转角和盾尾管片间隙,应根据测量数据和隧道轴线线型,选择管片型号。
3. 应对盾构姿态及管片状态进行测量和复核,并记录。
4. 纠偏时应控制单次纠偏量,应逐环和小量纠偏,不得过量纠偏。
5. 盾构横向或竖向偏差修正依靠调整液压缸分组控制的使用来进行。大的方向修正须用仿形刀向调整方向超挖
盾构滚转角修正,可采取刀盘向盾构偏转同一方向旋转的方法,利用回转反力进行修正
盾构法施工地层变形控制措施 P160 ★★★
一、近接施工与近接施工管理
新建盾构隧道穿越或邻近既有地下管线、交通设施、建(构)筑物的施工被称为近接施工。
调查→分析预测、制定防护措施→专项方案→过程监控量测动态调整。
二、地层变形与既有结构物变位及变形
(一)地层变形原因和阶段
1. 地层变形原因
(1)开挖面压力不均衡;
(2)摩擦、纠偏扰动;
(3)盾尾脱出后沉降,壁后注浆不及时充分;
(4)管片接头螺栓坚固不足;
(5)地下水位下降,地层固结沉降;
2. 盾构变形-时间5 阶段
阶段表现 原因 先期沉降 地下水降低/开挖面过量挖土 开挖面前隆沉 控制土(泥水)压不足或过大 通过扰动隆沉 超挖、纠偏、摩擦 盾尾隆沉 盾尾应力释放、注浆压力过大 后续沉降 盾构导致扰动、松弛
三、盾构掘进地层变形控制措施
开挖面稳定措施 土盾:土体塑流化改良;调整推进速度与螺旋出土器转速,挖排土平衡,使土仓压力与开挖面水土压力平衡; 泥水盾:改善泥浆特性,泥浆管理,平衡挖排土量,使泥水舱压力与开挖面水土压力平衡; 盾构穿越扰动变形 控制盾构姿态,避免不必要纠偏;勤纠、少纠、适度原则;减阻;减少超挖; 盾尾脱出变形 同步注浆,及时填隙;合理选材料配比;加强注浆量和压力控制;及时二次注浆; 衬砌变形 管片组装精度,充分紧固接头螺栓; 地下水位下降 管片拼装接缝严密,壁后注浆防水;
四、地层变形的预测和施工监测
1. 根据经验和有限单元法的预测结果设定土(泥水)仓压力管理基准值,根据变形监测点监测结果适时调整管理基准值。
2. 地面和隧道内监测点宜同断面布设,盾构通过后,同断面监测数据应同步采集,并收集同期盾构掘进数据。
3. 监测项目
类别 监测项目 必测项目 地表隆沉、沿线建(构)筑物和地下管线变形 隧道结构变形 选测项目 岩土体深层水平位移和分层竖向位移 衬砌环内力 地层与管片的接触应力
盾构法施工安全措施 P441 ★
一、盾构机组装、调试、解体与吊装
盾构机的组装、调试、解体与吊装是盾构施工安全控制重点之一,要制订专项施工方案。这项工作的安全控制重点是人员安全与设备安全。
二、盾构始发与接收
盾构始发与接受施工时,须拆除洞口临时维护结构。
(一)拆除洞口临时维护结构前,必须确认洞口土体加固效果,以确保拆除后洞口土体
(二)施作好洞口密封,并设置注浆孔,作为洞口防水堵漏的应急措施,以防止始发期间土砂随地下水从衬砌外围与洞体之间的间隙涌入工作井。
三、障碍物处理
调查,处理方案。
在开挖面拆除障碍物时,可带压作业或地层加固,来控制地层开挖量,确保开挖面稳定。
四、掘进过程中换刀
1. 换刀作业尽量选择在地质条件较好、地层较稳定的地段进行。
2. 在不稳定地层换刀时,必须采用地层加固或气压法等措施,确保开挖面的稳定。
3. 带压进仓换刀前必须完成下列准备工作:
(1)作业设备进行全面检查和试运行。
(2)采用两种不同动力装置,保证不间断供气。
(3)带压作业区严禁采用明火。确需使用电焊、气割时,应对所用设备加强安全检查,必须加强通风并增加消防设备。
4. 带压换刀作业安全规定:
(1)通过计算和试验确定合理气压, 稳定开挖面并防止地下水渗漏。
(2)刀盘前方地层和土仓满足气密性要求。
(3)专业技术人员对开挖面稳定状态和刀盘、刀具磨损状况进行检查,确定换刀专项方案和安全操作规定。
(4)按换刀专项方案和安全操作规定作业。
(5)保持开挖面和土仓空气新鲜。
(6)进仓工作时间符合规定。
五、特殊地段及特殊地质条件下掘进
(1)在以下特殊地段和特殊地质条件施工时,必须采取施工措施确保施工安全:
1)覆土厚度不大于盾构直径的浅覆土层地段;
2)小曲线半径地段;3)大坡度地段;
4)地下管线地段和地下障碍物地段;
5)建(构)筑物的地段;
6)江河地段;
7)平行盾构隧道净间距小于盾构直径70%的小净距地段;
8)地质条件复杂(软硬不均互层)地段和砂卵石地段。
(8)穿越江河地段施工,设置适当的开挖面压力,加强开挖面管理和掘进参数控制,防止冒浆和坍塌;全面检查盾构密封;配备足够的排水设备设施;穿越过程中,采用快凝早强注浆材料,加强同步注浆和二次补充注浆。
盾构隧道施工质量检查与验收 P374 ★
一、钢筋砼管片制作质量控制要点
(一)开工前质量控制
1. 人员、设备基本规定
厂家资质,施组/方案审批,特种工持证上岗 等;
2. 原材料
非碱活性骨料;
3. 准备工作
生产线、模具、砼配合比。
(二)制作过程质量控制
1. 模具
(1)在试生产的管片中,随机抽取3 环进行水平拼装检验,合格后方可正式生产。
(3)模具周转100 次必须进行检验。
2. 钢筋及骨架制作与安装质量要求
(1)浇筑前进行钢筋隐蔽工程验收;
3. 砼浇筑
(1)不得扰动预埋件;
(2)振捣密实,不得漏振或过振;
(3)浇筑成型后,初凝前再次进行压面;
4. 砼养护
(1)砼浇筑成型后至开模前,应覆盖保湿,可采用蒸汽养护或自然养护;
(2)采用蒸汽养护时,应经试验确定养护制度,并监测温度变化做好记录;
(3)管片出模后宜进行养护。
5. 管片质量控制
(1)按设计要求进行结构性能检验;
(2)强度和抗渗等级符合设计要求;
(3)吊装预埋件首次使用前必须进行抗拉拔试验,试验结果符合设计要求;
(4)不应存在露筋、孔洞、疏松、夹渣、有害裂缝、缺棱掉角、飞边等缺陷,麻面面积不大于管片面积的5%;
(5)日生产每15 环应抽1 块管片进行检验(宽度、弦弧长、和厚度);
(6)每生产100 环后应进行水平拼装检验1 次(环向、纵向缝间隙,成环后内外径)。
6. 管片贮存与运输
(2)可采用内弧面向上或单片侧立的方式码放,每层管片之间正确设置垫木,码放高度应经计算确定。
二、管片拼装质量控制
(一)拼装前质量控制要点
1. 拼装机具验收符合要求。
2. 使用的管片和连接螺栓检验合格。
3. 防水密封条应分批进行抽检,质量符合设计要求,严禁尺寸不符或有质量缺陷。
(二)拼装质量控制要点
1. 管片拼装应按拼装工艺要求逐块顺序进行,并及时连接成环;连接螺栓紧固质量符合设计要求,管片及防水密封条应无破损。
2. 拼装下一环管片前对上一环衬砌环面进行质量检查和确认,并应依据上一环衬砌环姿态、盾构姿态、盾尾间隙等确定管片排序。
3. 在管片拼装过程中,严格控制盾构千斤顶的压力和伸缩量,以保持盾构姿态稳定。
4. 对已拼装成环的衬砌环进行椭圆度抽查,确保拼装精度。
5. 在曲线段拼装管片时,应使各种管片在环向定位准确,隧道轴线符合设计要求。
(三)管片拼装质量验收标准
1. 钢筋砼管片不得有内外贯穿裂缝和宽度大于0.2mm 的裂缝及砼剥落现象。
2. 管片防水密封质量、螺栓质量及拧紧度必须符合设计要求。
4. 管片拼装过程中对隧道轴线和高程进行控制。
5. 管片拼装允许偏差和检验方法。
6. 当钢筋砼管片表面出现缺棱掉角、砼剥落、大于0.2mm 宽的裂缝或贯穿性裂缝等缺陷时,必须进行修补。修补材料强度不应低于管片强度。
(四)隧道防水质量控制要点
1. 隧道防水以管片自防水为基础,接缝防水为重点,并应对特殊部位进行防水处理,形成完整的防水体系。
2. 接缝防水处理
(1)变形缝、柔性接头等管片接缝防水处理应符合设计要求。
(2)采用嵌缝防水材料时,槽缝应清理,并使用专用工具填塞平整、密实。
4.喷锚暗挖法施工
喷锚暗挖掘进方式选择 P164 ★★★
一、常见浅埋暗挖典型施工方法
浅埋暗挖法修建隧道及地下工程主要施工方法:全断面法,正台阶法,正台阶环形开挖法,单侧壁导坑法,双侧壁导坑法,中隔壁法,交叉中隔壁法,中洞法、侧洞法、柱洞法。
(一)全断面法
土质好,断面小(≤8m);
一次开挖成形并及时初支;
扰动次数少,工序简单,便于机械化;
要求围岩足够自稳性。
(二)台阶开挖法
土质较好隧道、软弱围岩、第四纪沉积地层隧道(≤10m)。
空间足,速度快,适用性强。
正台阶法能较早使支护闭合,有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。
台阶数不宜太多,第四纪地层,台阶长度<1D。
岩石地层,破碎段可配合挂网喷锚支护施工。
(三)环形开挖预留核心土法
适用一般土质或易坍塌软弱围岩、断面较大隧道施工。城市第四纪软土地层浅埋暗挖法最常用的标准掘进方式。
≤12m;环形开挖进尺0.5~1.0m,不宜过长。台阶长度一般控制在1D 内。
作业流程:开挖环形拱部→架立钢支撑→挂网喷混凝土→开挖核心土和下台阶→初次衬砌封闭成环。
迅速及时建造拱部初次支护,核心土增强了开挖面稳定性;
开挖多次扰动围岩,封闭成环的时间要长;常要结合辅助措施预加固。
(四)单侧壁倒坑法
单侧壁导坑法适用于断面跨度大、地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。侧壁导坑→上台阶→下台阶。
≤14m;导坑≯0.5 倍洞宽。
(五)双侧壁导坑法(眼镜工法)
当隧道跨度很大、地表沉陷要求严格、围岩条件特别差、单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。
导坑宽度不宜超过跨度的1/3,前后错开,互不影响;
初期支护各自封闭,施工中间变形几乎不发展。
施工安全,但速度较慢,成本较高。
(六)中隔壁(CD)法和交叉中隔壁(CRD)法
地层较差、岩体不稳定且地面沉降要求严格的地下工程施工。
在大跨度隧道中应用普遍,每一步开挖必须快速,必须及时步步成环,工作面留核心土或喷混凝土封闭,消除由于工作面应力松弛而沉降值增大的现象。
(七)中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法
地层条件差,断面特大;
核心思想是变大断面为中小断面,提高施工安全度。
二、掘进方式及其选择条件
工作井施工技术 P169 ★★★
工作井是为隧道施工而设置的竖向通道,一般采用倒挂井壁法施工。
一、工作井施工技术
(一)施工准备
1. 竖井施工前,应对范围内地下管线、建(构)筑物调查,并会同产权单位确定保护方案;施工中,应加强保护和监测。
2. 竖井施工范围应人工开挖十字探沟, 确定无管线。
3. 竖井井口防护应符合下列规定:
(1)竖井应设置防雨棚、挡水墙;
(2)竖井应设置安全护栏,护栏高度不应小于1.2m;
(3)竖井周边应架设安全警示装置。
(二)锁口圈梁
1. 锁口圈梁埋深较大时,上部应设置砖砌挡土墙、土钉墙或"格栅钢架+喷射混凝土"等临时围护结构
2. 锁口圈梁处土方不得超挖,并应做好边坡支护。
3. 圈梁混凝土强度应达到设计强度的70%及以上时,方可向下开挖竖井。
4. 锁口圈梁与格栅应按设计要求进行连接,井壁不得出现脱落。
(三)提升系统
1. 竖井起重吊装设备应由有资质的单位安装、拆除;安装完成后,应进行安全检验,合格后方可使用
(四)竖井开挖与支护
1. 开挖前,应根据地质条件及地下水状态,按设计要求或专项施工方案采取地下水控制及地层预加固的措施。
2. 井口地面荷载不得超过设计规定值;井口应设置挡水墙,四周地面应硬化处理,并应做好排水措施。
3. 应对称、分层、分块开挖,每层开挖高度不得大于设计规定,随挖随支护;每一分层的开挖,宜遵循先开挖周边、后开挖中部的顺序。
4. 初期支护应尽快封闭成环,按设计要求做好格栅钢架的竖向连接及采取防止井壁下沉的措施。
6. 深大竖井施工时,应根据设计及时安装临时支撑。
7. 严格控制竖井开挖断面尺寸和高程,不得欠挖, 竖井开挖到底后应及时封底。
8. 竖井开挖过程中应加强观察和监测。发现异常,停工处理。
二、马头门施工技术
1. 马头门处应预埋暗梁及暗桩,并应沿马头门拱部外轮廓线打入超前小导管,注浆加固地层
2. 破除马头门前,应做好马头门区域的竖井或隧道的支撑体系的受力转换。
3. 马头门开挖施工应严格按照设计要求,并采取加强措施(例如超前支护加固)。
4. 马头门的开挖应分段破除竖井井壁,宜按照先拱部、再侧墙、最后底板的顺序破除。
隧道掘进方式为环形开挖预留核心土法时,马头门施工步序如下
(1)开挖上台阶土方时应保留核心土。
(2)安装上部钢格栅,连接纵向钢筋,挂网喷射混凝土。
(3)上台阶掌子面进尺3-5m 时开挖下台阶,破除下台阶隧道洞口竖井井壁。
(4)开挖下台阶土方。
(5)安装下部钢格栅,连续纵向钢筋,挂初支钢筋网,喷射墙体及仰拱混凝土。
5. 马头门处隧道应密排三榀格栅钢架;隧道纵向连接筋应与竖井主筋焊接牢固。
6. 马头门开启应按顺序进行,同一竖井内的马头门不得同时施工。一侧隧道掘进15m后,方可开启另一侧马头门。马头门标高不一致时,宜遵循"先低后高"的原则。
7. 施工中严格贯彻"管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭"的十八字方针。
8. 开挖过程必须加强监测,一旦出现异常应停工处理。
9. 停止开挖时,应及时喷射混凝土封闭掌子面。
超前预支护、加固施工技术 ★★★
一、超前小导管注浆加固
(一)适用条件
软弱、破碎地层中凿孔后易塌孔,且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时,应采取超前小导管支护。
(二)技术要点
1. 沿隧道拱部轮廓线外侧设置,布设范围及间距设计确定。
2. 直径4~5cm 钢管或水煤气管,长度大于循环进尺2 倍,宜3~5m。
3. 小导管后端应牢固支承在已架设好的钢格栅上,前端嵌固在地层中。前后两排小导管搭接长度应≮1m 。
6. 注浆材料和配比根据工程条件经试验确定。
8. 注浆工艺
砂卵石地层 渗入注浆法 砂层 劈裂注浆法 黏土层 劈裂或电动硅化注浆法 游泥质软土层 高压喷射注浆法
有缝渗入无缝劈,黏土电动软土喷
(2)注浆顺序:应由下而上、间隔对称进行;相邻孔位应错开、交叉进行。
(3)渗透法注浆压力:注入压力应保持在0.1~0.4MPa 。每孔稳压时间不小于2min。劈裂法注浆压力应大于0.8MPa 。
4) 注浆速度应不大于30L/min。
5) 注浆施工期应进行监测,监测项目通常有地(路)面隆起、地下水污染等。
二、深孔注浆加固技术
1. 深孔注浆前,应依据设计文件,并综合考虑地下水状态、地层条件和浆液类型等,在施工设计中确定其注浆范围。
3. 注浆段长度应综合考虑地层条件、地下水状态和钻孔设备工作能力确定,宜为10~15m,并应预留一定的止浆墙厚度。
5. 隧道内注浆孔应按设计要求采取全断面、半断面等方式布设;浆液扩散半径应根据注浆材料、方法及地层经试验确定。
6. 根据地层条件和加固要求,深孔注浆可采取前进式分段注浆、后退式分段注浆等方法。
7. 钻孔应按先外圈、后内圈、跳孔施工的顺序进行。
8. 严格控制注浆质量,避免盲区。必要时用钢花管补注浆。
(1)注浆压力一般宜为0.5~1.5MPa,并应根据地层条件和隧道埋深选择注浆终压大小。管线附近施工时应根据相关单位要求适当降低注浆压力,调整钻孔角度和间距。
(2)单孔结束标准:
① 注浆压力逐步升高至设计终压,并继续注浆10min 以上。
② 注浆结束时的进浆量小于20L/min。
③ 检查孔钻取岩芯,浆液充填饱满。
(3)全段结束标准:
① 注浆孔均符合单孔结束条件,无漏浆现象。
② 浆液有效注入范围大于设计值。
三、管棚支护
(一)技术要点
1. 结构组成
管棚是由钢管和钢拱架组成。
沿着开挖轮廓线,以较小的外插角,向开挖面前方打入钢管或钢插板,末端支架在钢拱架上,形成对开挖面的预支护。
钢管开孔,管内应灌注水泥浆或水泥砂浆。
2. 适用条件
适用于软弱地层和特殊困难地段,如极破碎岩体、塌方体、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体等。
3. 通常在下列场合:
(1)穿越铁路;(2)穿越地下和地面结构物;
(3)修建大断面地下工程;
(4)隧道洞口段;
(5)通过断层破碎带等特殊地层。
(6)特殊地段,如大跨度地铁车站、重要文物保护区、河底、海底。
(二)技术要点
1. 施工工艺流程
测放孔位→钻机就位→水平钻孔→压入钢管→钢管内或管周土体注浆→ 封口→支护下开挖
2. 管棚要求:
(1)宜采用加厚的80~180mm 焊接或无缝钢管制作。
(2)间距应根据支护要求确定,宜为300~500mm。
(3)双向相邻管棚的搭接长度不小于3m。
(4)要在钢管内灌注水泥砂浆、混凝土增加刚度。
(6)长管棚宜在竖井内实施。必须在隧道内施作时,应预先设置加高段来满足钻机操作空间要求,对掌子面应采用喷射混凝土墙进行封闭处理。
4. 钻孔顺序应由高孔位向低孔位进行。钻孔直径应比设计管棚直径大20~30mm。
5. 管棚在顶进过程中,应用测斜仪控制上仰角度。顶进完毕后应对每根管进行清孔处理。
6. 钢管在安装前应逐孔逐根进行编号,按编号顺序接管推进、不得混接。管棚接头应相互错开。
7. 管棚就位后,采用分段注浆法,浆液应能充分填充至围岩内。注浆压力达到设定压力,并稳压5min 以上,注浆量达到设计注浆量的80%时,方可停止注浆。
喷锚支护施工技术 P175 ★★★
浅埋暗挖一般采用复合式衬砌支护形式,即初期支护、柔性防水层和二次衬砌。
初期支护采用喷锚支护,包括钢筋网喷射混凝土、锚杆-钢筋网喷射混凝土、钢拱架-钢筋网喷射混凝土等形式。
(一)主要材料
1. 喷射混凝土
1、早强混凝土,初凝≤5min,终凝≤10min
2、严禁选用碱活性集料
3、钢拱架宜选用钢筋、型钢、钢轨等,格栅主筋≥18mm
(二)格栅加工及安装
1. 格栅拱架和钢筋网片均应在模具内焊接成型。
2. 格栅内8 字筋间距≯50mm,节点板用螺栓紧固。钢格栅主筋平行,连接板与主筋垂直焊接。
3. 首榀格栅拱架应进行试拼装,并应经建设单位、监理单位、设计单位共同验收合格后方可批量加工。
6. 钢筋网片纵向和环向搭接长度应不小于1 个网孔。
8. 连接筋长度应为格栅拱架间距+搭接长度;采用双面搭接焊时, 搭接长度为5d; 单面焊的搭接长度为10d 。
(三)喷射混凝土
1. 应先送风送水,后开机,再给料;结束时,应待料喷完后再关机停风。喷头处的风压不得小于0.1MPa。
2. 喷头垂直,距离0.6~1.0m;
3. 应分段、分片、分层,由下而上顺序进行;分层喷射,后一层应在前一层终凝后喷射。混凝土一次喷射厚度宜为:边墙50~80mm,拱部30~50mm。
6. 先处理渗漏水处再喷射,并应从远离漏渗水处开始,逐渐向渗漏处逼近。
7. 砂层地段喷射时,应首先紧贴砂层表面铺挂钢筋网,并用钢筋沿环向压紧后再喷射。喷射时,宜先喷一层加大速凝剂掺量的水泥砂浆,并适当减小风压,待水泥砂浆形成薄壳后方可正式喷射。
9. 养护应在终凝2h 后进行,养护时间应不小于14d。
(五)锁脚锚杆
1. 拱脚应采用斜向下20°~30°打入的锁脚锚杆(管)锁定。
2. 锁脚锚杆(管)应与格栅焊接牢固,打入后应及时注浆。
(六)初期支护背后注浆
1. 初期支护封闭后,应及时进行初支背后回填注浆。注浆作业点与掘进工作面宜保持在5~10m 的距离。
2. 背后回填注浆管宜埋设于拱顶、两侧起拱线以上的位置,必要时侧墙亦可布设。注浆管外露≮100mm。
3. 背后回填注浆应合理控制注浆量和注浆压力。
4. 可在初期支护背后多次进行回填注浆。注浆结束后,宜经雷达等检测手段检测合格,并记录。
衬砌及防水施工要求 P179 ★★
一、防水结构施工原则
(一)相关规范规定
《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”的原则
(二)复合式衬砌与防水体系
喷锚暗挖法施工隧道通常采用复合式衬砌设计,由初期支护、防水层和二次衬砌组成。
结构自防水为根本,附加防水层组成防水体系,以变形缝、施工缝、后浇带等接缝部位混凝土及防水层施工为防水控制重点。
二、施工方案选择
1. 施工期间的防水措施主要是排和堵。
2. 在衬砌背后设置排水盲管(沟)或暗沟和在隧底设置中心排水盲沟,组成完整有效的排水系统并应符合设计要求。
3. 衬砌背后可采用注浆或喷涂防水层等方法止水。
三、复合式衬砌防水施工
1. 复合式衬砌防水层施工应优先选用射钉铺设。
2. 衬砌防水层施工时喷射混凝土表面应平顺,防水层可在拱部和边墙按环状铺设,防水层纵横向铺设长度应根据开挖方法和设计断面确定。
四、二次衬砌施工
1. 采用补偿收缩防水混凝土,具有良好抗裂性能,主体结构防水混凝土不仅防水,还和钢筋一起受力。
2. 组合钢模板体系和模板台车两种模板体系。
3. 采用泵送模注,两侧边墙插入振捣,底部附着振捣;两侧对称,水平浇筑,不得出现水平和倾斜接缝。
喷锚暗挖辅助工法技术要点 P180 ★
一、降低地下水位法
1. 富水地层渗透性好的首选方案。
2. 含水松散破碎带地层宜采用降低水位法,不宜采用集中宣泄排水的方法。
3. 城市地下工程中采用降低地下水位法时,最重要的决策因素是确保降水引起的沉降不会对已存在构筑物或拟建构筑物的结构安全构成危害。
4. 地面降水或隧道内辅助降水。
5. 当采用降水方案不能满足要求时,应在开挖前进行帷幕注浆,加固地层等堵水处理。
二、地表锚杆(管)
1. 地面锚杆(管)是一种地表预加固地层的措施,适用于浅埋暗挖、洞口地段和岩体松软破碎段。
2. 地面锚杆按矩形或梅花形布置。
先钻孔→吹净钻孔→用灌浆管灌浆→垂直插入锚杆杆体→孔口将杆体固定。
地面锚杆预支护,是由普通水泥砂浆和全粘结型锚杆构成地表预加固地层。
3. 锚杆类型应根据地质条件、使用要求及锚固特性进行选择,可选用中空注浆锚杆、树脂锚杆、自钻式锚杆、砂浆锚杆和摩擦型锚杆。
摩擦摩擦,树中自砂;
三、冻结法固结地层
富水少盐低流速,采用冻结法。
开挖断面周围钻孔敷管安装冻结器,通过人工制冷将天然岩土变成冻土。
冻结法特点:冻结加固地层强度高,封水好,整体固结性好,无污染。
主要缺点:成本较高,技术难。
喷锚支护施工质量检查与验收 P371 ★★
喷锚暗挖(矿山)法施工质量检查与验收分为开挖、初衬、防水、二衬四个环节。
一、施工准备阶段质量控制
(一)踏勘调研
图纸、资料、现场踏勘等。
(二)质量保证计划
1. 项目负责人组织编制施工组织设计,制定质量保证计划。
2. 对关键部位、特殊工艺、危险性较大分项工程分别编制专项施工方案和质量保证措施。
(1)危险性较大分部分项工程专项方案和降水排水方案必须考虑其影响范围内的建(构)筑物的影响和安全,并应通过专家论证。
二、土方开挖、初次衬砌施工质量控制
(一)土方开挖
1. 用激光准直仪控制中线和隧道断面仪控制外轮廓线。
2. 按设计要求确定开挖方式,经试验选择开挖步序。
3. 每开挖一榀钢拱架的间距,应及时支护、喷锚、闭合,严禁超挖。
4. 在稳定性差的地层中停止作业时间较长时,应及时喷射砼封闭开挖面。
5. 相向开挖的两个开挖面相距约2 倍管(隧)径时,应停止一个开挖面作业,进行封闭;由另一开挖面作贯通开挖。
(二)初期支护施工
1. 按设计要求设置变形缝。
2.支护钢格栅以及钢筋网的加工、安装符合设计要求。安装前应除锈,并抽样进行首件试拼装,合格后方可使用。
3. 喷射砼前准备工作:
(1)钢格栅、钢架及钢筋网安装检查合格;
(2)埋设控制喷射砼厚度的标志;
(3)检查开挖断面尺寸,清除松动的浮石、土块和杂物;
(4)作业区的通风、照明设置符合规定;
(5)做好排水、降水;疏干地层的积、渗水。
4. 喷射砼施工
(1)紧跟开挖面,分段、分片、分层喷射,由下而上;
(2)喷头垂直于工作面,距离不宜大于1m;
(3)一次喷射砼的厚度:侧壁宜为70〜100mm,拱部宜为50〜60mm;分层喷射时,应在前一层砼终凝后进行;
(4)钢筋网的喷射砼保护层不应小于20mm;
(5)喷射砼终凝2h 后进行养护,时间不小于14d;冬期不得洒水养护;砼强度低于6MPa时不得受冻。
三、防水、二次衬砌(二衬)施工质量控制
(一)防水层施工
1. 应在初期支护基本稳定且检查合格后进行。
2. 清理砼表面,剔除尖突部位并用水泥砂浆压实、找平;防水层铺设基面凹凸高差不应大于50mm;基面阴阳角处理成圆角或钝角,圆弧半径不宜小于100mm。
3. 衬垫材料应直顺,用垫圈固定,钉牢在基面上;固定衬垫的垫圈,应与防水卷材同材质,并焊接牢固;衬垫材料搭接宽度不宜小于500mm。
4. 防水卷材固定在初期衬砌面上;采用软塑料类防水卷材时,宜采用热焊固定在垫圈上。
5. 采用专用热合机双焊缝焊接,焊缝宽≮10mm 且均匀连续;焊缝应经充气试验合格:气压0.15MPa,经过3min 其下降值≯20%。
(二)二次衬砌施工
1. 结构变形基本稳定的条件下施作;伸缩缝应根据设计设置,并与初期支护变形缝位置重合。
2. 模板施工质量保证措施:
(1)模板和支架的强度、刚度和稳定性应满足设计要求;
(2)模板支架预留沉降量为:10〜30mm;
(4)变形缝端头模板处的填缝中心应与初期支护变形缝位置重合,端头模板支设应垂直、牢固。
3. 砼浇筑质量保证措施:
(1)应按施工方案划分浇筑部位;
(2)灌筑前,应对设立模板的外形尺寸、中线、标高、各种预埋件等进行隐蔽工程验收,合格后方可灌筑;
(3)应从下向上浇筑,各部位应对称浇筑、振捣密实,且振捣器不得触及防水层;
(4)应采取措施做好施工缝处理。
4. 泵送砼质量保证措施:
(1)坍落度:墙体100~150mm,拱部160~210mm;
(2)碎石级配,骨料最大粒径不大于25mm;
(3)减水型、缓凝剂掺量应经试验确定;掺加防水剂、微膨胀剂时应以动态运转试验控制掺量。
5. 拆模时间应根据结构断面形式及砼达到的强度确定;矩形断面顶板应达到100%。
四、质量控制主要措施
1. 进出工作井
(1)按照设计要求,采取大管棚或者超前小导管注浆加固措施。
(2)根据设计给定的暗挖施工步骤,凿除进出位置的工作井支护结构。
(3)在进出位置安放钢拱架并及时喷射混凝土。
2. 减少地面沉降措施
(1)信息化施工一一依据监测数据信息反馈,调整设计和施工参数,保证沉降值控制在允许范围。
(2)编制专项施工方案并严格落实一一根据实际情况采取地面预注浆、隧道内小导管注浆、衬砌结构背后注浆和超前预加固等措施,控制地层变形在允许范围。
暗挖法施工安全措施 P444 ★★★
一、准备阶段安全技术管理
(一)技术准备
(二)人员准备
(三)物质准备
二、工作井施工
(一)作业区安全防护
1. 工作井位置根据设计、环境条件选择。
2. 施工机具、车辆距工作井边缘的距离,应根据土质、井深、支护情况和地面荷载并经验算确定,且其最外着力点与井边距离不得小于1.5m。
3. 井口设围挡,非施工人员禁止入内,并建立人员出入工作井的管理制度。
4. 工作井不得设在低洼处,且井口应比周围地面高300mm 以上,地面排水系统应完好、畅通。
5. 不设作业平台的工作井周围必须设高度不低于1.2m 的防护栏杆,栏杆底部500mm 应采取封闭措施。
6. 井口2m 范围内不得堆放材料。
7. 工作井内必须设安全梯或梯道,宽度≮1m,设置扶手栏杆。
(二)工作井土方开挖
1. 工作井临近各类管线、建(构)筑物时,开挖土方前应按施工组织设计规定对管线、建(构)筑物采取加固措施,并经检查符合规定,形成文件,方可开挖。
2. 由上至下分层进行,随开挖随支护。支护结构达到规定要求后,方可开挖下一层土方。
3. 人工开挖土方吊装出土时,必须统一指挥。
4. 工作井开挖过程中,施工人员应随时观察井壁和支护结构的稳定状态。发现井壁土体出现裂缝、位移或支护结构出现变形等坍塌征兆时,必须停止作业,人员撤至安全地带,经处理确认安全,方可继续作业。
(三)工作井锚喷混凝土支护
紧跟开挖面进行。专人观察变化情况,确认安全。
(四)工作井口平台、提升架及井架安装
1. 工作井口平台、提升架及井架必须按施工中最大荷载进行施工设计。提升架及井架应支搭防护棚。
2. 工作井口平台、提升架及井架支搭完成,必须经过专项检查、负荷能力检验,确认符合施工设计要求并形成文件后,方可投入使用。
(五)工作井垂直运输
1. 提升设备及其索、吊具、吊运物料的容器、轨道、地锚等和各种保险装置,使用前必须按设备管理的规定进行检查和空载、满载或超载试运行,确认合格并形成文件。使用过程中每天应由专职人员检查一次,确认安全,且记录,并应定期检测和保养。
2. 井上井下专人指挥协调。
3. 使用电葫芦运输应设缓冲器,轨道两端应设挡板。
5. 钢丝绳在卷扬机卷筒上安全圈数不应少于3 圈;吊桶运输时,严禁人员乘坐吊桶,吊桶(箱)速度不超过2m/s。
6. 提升钢丝绳必须有生产企业的产品合格证,新绳在悬挂前必须对每根绳的钢丝进行试验,确认合格并形成文件后方可使用。库存超过一年的钢丝绳,使用前应进行检验,确认合格并形成文件后方可使用。
三、隧道施工
(一)开挖
1. 爆破施工,必须事先编制爆破方案,并有专业人员操作,报城市主管部门批准,并经公安部门同意方可施工。
3. 同一隧道内相对开挖的两开挖面距离为2 倍洞跨且不小于10m 时,一端应停止掘进,并保持开挖面稳定。
4. 两条平行隧道(含导洞)相距小于1 倍洞跨时,其开挖面前后错开距离不得小于15m。
(二)喷射混凝土初期支护
1. 稳定岩体中隧道可先开挖后支护,支护结构距开挖面不宜大于5m;在不稳定岩土体中,支护必须紧跟土方开挖工序。
3. 初期支护应预埋注浆管,结构完成后,及时注浆加固,填充注浆滞后开挖面距离不得大于5m。
(三)超前导管与管棚
(四)现浇混凝土二次衬砌
2. 钢筋拱架绑扎过程中,设置临时支撑架,形成整体且稳定后,才能拆除临时支撑架。
3. 模板支撑体系强度、刚度、稳定性应满足施工阶段荷载要求,并制定支设、移动、拆除作业的安全技术措施;检查验收,确认合格形成文件后,方可浇筑。
4. 模板台车和滑模,应进行专项设计,制定相应安全操作细则。
(5)侧墙和拱部混凝土应自两侧拱脚开始,对称进行。每仓端部和浇筑口封堵模板必须安装牢固,不得漏浆。作业中应配备模板工监护模板,发现位移或变形,必须立即停止浇筑,经修理、加固,确认安全后,方可恢复作业。
(五)监控量测与施工信息反馈
(六)监测数据超出现预警标准或现场出现异常应立即按规定预警并启动应急方案,进行工程抢险。