地鐵工程主要施工方法

1、主要內(nèi)容一、概述二、明挖法三、蓋挖法四、淺埋暗挖法五、盾構(gòu)法六、輔助工法七、施工監(jiān)測八、結(jié)束語第一頁，共98頁。一、概述 1. 軌道交通（含地鐵、輕軌等）是解決城市交通的重要工具。 2. 軌道交通具有快捷、大運營、污染小等優(yōu)點，但造價高、占用空間大、養(yǎng)護(hù)和維護(hù)費用高，綜合比較前者大于后者。 3. 近年來，我國軌道交通進(jìn)入大發(fā)展時期，北京、上海、廣州等城市每年以40公里的速度快速建設(shè)。第二頁，共98頁。地鐵與輕軌的區(qū)別 有人以為，在地面以下行駛的叫地鐵，在地面高架上行駛的就是輕軌；還有人以為，輕軌鐵路的鋼軌重量比地鐵輕，這兩種認(rèn)識都是錯誤的。那么地鐵和輕軌的區(qū)別到底在哪里呢? 其實，無論是輕軌還

2、是地鐵，都可以建在地下、地面或高架橋上，二者的主要區(qū)別是單向最大高峰每小時客流量的區(qū)別。地鐵的鐵路能適應(yīng)的單向最大高峰客流量每小時為 3 萬-6 萬人次，輕軌鐵路能適應(yīng)單向最大高峰客流量為每小時 1-3 萬人次。輕軌與地鐵的鋼軌無輕重之分。大載客量的地鐵車廂，一般的額定載客量為每輛 310 人，超員為 410 人，編組采用每列 6 輛；中等載客量的輕軌鐵路車廂，一般的額定載客量為 202 人，超員 224 人，編組采用每列 2-4 輛，輕軌鐵路可以根據(jù)地形的變化而靈活變更運行軌道，有的建在地面，有的駛?cè)氲叵拢械慕ǔ筛呒?，具有投資省、見效快、適用范圍廣等優(yōu)點。 第三頁，共98頁。第四頁，共98

3、頁。第五頁，共98頁。第六頁，共98頁。第七頁，共98頁。第八頁，共98頁。第九頁，共98頁。 4. 地鐵建設(shè)具有一定的風(fēng)險：地下修建、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，未知因素多。地上、地下環(huán)境復(fù)雜，地面交通、臨近建（構(gòu)）筑物、地下管線等都構(gòu)成施工風(fēng)險。技術(shù)、理論還不完善，還需要靠工程經(jīng)驗和現(xiàn)場監(jiān)測，及時反饋，靈活調(diào)整施工參數(shù)，采取信息化施工。 第十頁，共98頁。 5. 地鐵是一項綜合技術(shù)：一條地鐵線路由車站、區(qū)間隧道及車輛場等組成。地鐵工程包括土建、軌道、通風(fēng)、排水、機(jī)電、環(huán)控等各種保障系統(tǒng)。地鐵工程土建施工方法主要有：明挖法、蓋挖法、暗挖法及盾構(gòu)法，此外還有高架型式、地面建筑等。 因此，地

4、鐵工程是集房建、深基坑、隧道、高架橋、市政道路、管線等的綜合工程。第十一頁，共98頁。二、明挖法 1. 選擇原則：具有交通導(dǎo)改條件，對現(xiàn)況交通影響較小。地上、地下建（構(gòu)）筑物拆遷量少。 總之，明挖法較經(jīng)濟(jì)、施工速度快、質(zhì)量好、風(fēng)險小，具有明挖條件的地鐵工程宜盡量采用。 第十二頁，共98頁。 2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)： 北京地區(qū)地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式主要有：1圍護(hù)樁+內(nèi)支撐支護(hù)體系圍護(hù)樁可采用：人工挖孔樁、鉆孔灌注樁等；內(nèi)支撐可采用：鋼管或型鋼格構(gòu)件樁間處理：掛網(wǎng)噴射砼、攪拌樁、旋噴第十三頁，共98頁。第十四頁，共98頁。第十五頁，共98頁。鉆孔灌注樁施工流程開鉆前驗收安裝鋼筋籠清 孔放線定樁位埋設(shè)護(hù)筒制作

5、護(hù)筒樁位校核鉆機(jī)就位鉆機(jī)成孔二次清孔下入灌注導(dǎo)管水下砼澆注配備鉆探設(shè)備終孔驗收測孔底沉渣制作優(yōu)質(zhì)泥漿制作鋼筋籠監(jiān)理工程師簽認(rèn)配備灌注導(dǎo)管設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng)混凝土輸送商品砼設(shè)置隔水塞施工準(zhǔn)備第十六頁，共98頁。鑿樁頭施做冠梁及水平鋼腰梁第十七頁，共98頁。架設(shè)鋼支撐及施加預(yù)應(yīng)力第十八頁，共98頁。分層開挖土方，樁間噴射混凝土第十九頁，共98頁。第二十頁，共98頁?；訉挾却笥?5m，一般鋼支撐中間增加臨時支柱第二十一頁，共98頁。2圍護(hù)樁+外拉錨支護(hù)體系 對于開挖寬度較大的基坑，設(shè)臨時支柱會降低土方開挖速度，且對結(jié)構(gòu)和防水施工不利，此時可采取預(yù)應(yīng)力錨索。第二十二頁，共98頁。3土釘墻或土釘墻與圍護(hù)

6、樁組成聯(lián)合支護(hù)體系 土釘墻設(shè)計坡度一般1：0.3； 土釘層距一般1.5m、間距1.52.0m；坡面鋪設(shè)6150150mm鋼筋網(wǎng)，然后噴射810cm砼第二十三頁，共98頁。洛陽鏟成孔土釘墻施工（按土釘層距分層開挖土方）機(jī)械成孔第二十四頁，共98頁。4其他支護(hù)型式 上述支護(hù)型式在有地下水時，應(yīng)采取降水措施。為保護(hù)水資源，可采取圍護(hù)止水措施，包括地下連續(xù)墻、灌注樁樁間旋噴樁、咬合樁等。地下連續(xù)墻施工第二十五頁，共98頁。地下連續(xù)墻施工工藝流程第二十六頁，共98頁。 3. 主體結(jié)構(gòu)與防水施工：基坑土方落底后，自下而上施做主體結(jié)構(gòu)與防水。明挖法車站示意圖（雙層三跨車站）第二十七頁，共98頁。明挖法車站施

7、工步驟示意圖（雙層三跨車站）第二十八頁，共98頁。4. 明挖施工安全控制要點：控制超載，做好排水；腰梁連續(xù)，背后填實；施工監(jiān)測，三級管理；隨挖隨撐，嚴(yán)禁超挖；遇水及排，防止塌方；旁站監(jiān)理，確保質(zhì)量。第二十九頁，共98頁。三、蓋挖法 1. 選擇原則：交通繁忙，且可短期封閉。建（構(gòu)）筑物變形控制要求嚴(yán)格。 2. 蓋挖法分類：蓋挖逆作法蓋挖半逆作法蓋挖順作法鋪蓋法第三十頁，共98頁。3. 蓋挖順作法施工流程：蓋挖順作法車站施工步驟示意圖（雙層三跨車站）第三十一頁，共98頁。4. 蓋挖逆作法施工流程：蓋挖逆作法車站施工步驟示意圖（雙層三跨車站）第三十二頁，共98頁。第三十三頁，共98頁。 5.蓋挖法施

8、工關(guān)鍵技術(shù)：支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降控制；中柱（樁）定位與施工；頂板及中板保護(hù)下的土方開挖；邊墻二襯施工；防水施工。第三十四頁，共98頁。第三十五頁，共98頁。第三十六頁，共98頁。第三十七頁，共98頁。第三十八頁，共98頁。 6.蓋挖法施工安全控制要點：基本要求同明挖法 ；分層開挖中支護(hù)體系的穩(wěn)定；站臺層開挖：增加臨時支撐，分條分幅開挖。第三十九頁，共98頁。四、淺埋暗挖法 1. 基本原理：淺埋暗挖法是基于巖石隧道新奧法（NATM）的基本原理，針對城市地下工程的特點，于80年代在北京地鐵第四紀(jì)軟土中開創(chuàng)出的新方法 。隧道開挖前，采取輔助土體加固技術(shù)，提高地層自穩(wěn)能力；隧道開挖時，利用圍巖短暫自穩(wěn)能力適時

9、封閉支護(hù)，使圍巖與支護(hù)體共同作用，承擔(dān)土層與施工期內(nèi)的全部荷載；最后，在初期支護(hù)保護(hù)下施做防水和二襯砼，形成復(fù)合襯砌 結(jié)構(gòu)，承擔(dān)使用荷載的這樣一種綜合施工技術(shù)。 淺埋暗挖法理論源于新奧法，但強(qiáng)調(diào)預(yù)支護(hù)，及時支護(hù)，控制地面沉降，保證施工和地面地下建筑物的安全。第四十頁，共98頁。 2. 基本原則： 十八字方針無水開挖（降水或止水）1）管超前：指采用超前導(dǎo)管注漿防護(hù)，實際上就是采用超前預(yù)加固支護(hù)的各種手段，提高工作面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；2）嚴(yán)注漿：在超前預(yù)支護(hù)后，立即進(jìn)行壓注水泥砂漿或其它化學(xué)漿液，填充圍巖空隙，使隧道周圍形成一個具有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體，以增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)能力；3）短開挖：即

10、限制1次進(jìn)尺的長度，減少對圍巖的松弛；4）強(qiáng)支護(hù)：在淺埋的松軟地層中施工，初期支護(hù)必須十分牢固，具有較大的剛度，以控制開挖初期的變形；5）快封閉：在臺階法施工中，如上臺階過長時，變形增加較快，為及時控制圍巖松弛，必須采用臨時仰拱封閉，開挖1環(huán)，封閉1環(huán)，提高初期支護(hù)的承載能力；6）勤量測：對隧道施工過程進(jìn)行經(jīng)常性的量測，掌握施工動態(tài)，及時反饋，是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。第四十一頁，共98頁。 3. 開挖方法： 根據(jù)不同斷面和地質(zhì)條件選擇相應(yīng)的施工方法1正臺階法第一步：拱部超前注漿小導(dǎo)管施工第二步：上斷面環(huán)形開挖留核心土第三步：下斷面開挖第四步：鋪設(shè)防水板，由下至上模筑二襯第四十二頁，共98頁

11、。2中隔壁法（CD法）第四十三頁，共98頁。第一步：左上斷面開挖第二步：左下斷面開挖第三步：右上斷面開挖第四步：右下斷面開挖第五步：隧道仰拱防水層鋪設(shè)及模筑二襯第六步：滿鋪防水層，隧道拱墻二次襯砌3交叉中隔壁法（CRD法）第四十四頁，共98頁。4雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）第一步第二步第三步第四步第五步第六步第四十五頁，共98頁。5側(cè)洞法第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步第四十六頁，共98頁。6中洞法第四十七頁，共98頁。6洞柱法（1）第四十八頁，共98頁。6洞柱法（2）第四十九頁，共98頁。五、盾構(gòu)法 1.盾構(gòu)法盾構(gòu)法是一種完全使用機(jī)械修建隧道的施工方法。盾構(gòu)是一種既能承受圍巖壓力，

12、又能在地層中自動前進(jìn)的，以圓筒形為主的隧道工程機(jī)械，它一邊掘進(jìn)一邊出土，同時安裝襯砌（結(jié)構(gòu)）的施工機(jī)械設(shè)備?，F(xiàn)代化盾構(gòu)集機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。第五十頁，共98頁。盾構(gòu)外形圖之一（胸板式刀盤）第五十一頁，共98頁。盾構(gòu)外形圖之二（輻條式刀盤）第五十二頁，共98頁。 盾構(gòu)機(jī)的組成 盾構(gòu)機(jī)由三部分組成切口環(huán)：切削土層；支承環(huán)：主要設(shè)備艙、千斤頂、出土器；盾尾：襯砌安裝及注漿。第五十三頁，共98頁。 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造第五十四頁，共98頁。 盾構(gòu)機(jī)的種類盾構(gòu)機(jī)全敞開式手掘式半機(jī)械式機(jī)械式半開敞式擠壓式密封式泥水式土壓式土壓式泥土加壓式

13、第五十五頁，共98頁。 手掘式盾構(gòu)機(jī) 手掘式盾構(gòu)機(jī)的正面是開敞的，通常設(shè)置防止開挖頂面坍塌的活動前檐及上承千斤頂、工作面千斤頂及擋土千斤頂。開挖采用鐵鍬、鎬、碎石機(jī)等開挖工具人工進(jìn)行。 這種盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)的土質(zhì)是自穩(wěn)性強(qiáng)的洪基層壓實的砂、砂礫、固結(jié)粉砂和粘土。對于開挖面不能自穩(wěn)的沖擊層軟弱砂層、粉砂和粘土，施工時必須采用穩(wěn)定開挖面的輔助施工法。第五十六頁，共98頁。半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī) 半機(jī)械式盾構(gòu)進(jìn)行開挖及裝運石渣都采用專用機(jī)械，配備液壓鏟土機(jī)、臂式刀盤等挖掘機(jī)械和皮帶運輸機(jī)等出渣機(jī)械，或配備具有開挖與出渣雙重功能的機(jī)械以圖省力。 為防止開挖面頂部坍塌，盾 構(gòu)機(jī)安裝了活動前檐、半月形千 斤頂。這種盾構(gòu)

14、機(jī)適用于以洪積 層的砂、砂礫、固結(jié)粉砂和粘土 為主的土質(zhì)。也可用于軟土層， 但必須同時采用壓氣施工法或降 低地下水位、改良地基等輔助措 施。第五十七頁，共98頁。半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)第五十八頁，共98頁。 機(jī)械式盾構(gòu)機(jī) 機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)前面裝備有旋轉(zhuǎn)式刀盤，增大了盾構(gòu)機(jī)的挖掘能力。開挖的土砂通過旋轉(zhuǎn)鏟斗和斜槽 裝入皮帶運送機(jī)。由于圍巖開挖和排土可以連續(xù)進(jìn)行，縮短了工期，減少了作業(yè)人員。 這種盾構(gòu)適用的土質(zhì)與半機(jī)械式、半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)適用的一樣。 第五十九頁，共98頁。擠壓式盾構(gòu)機(jī) 擠壓式盾構(gòu)機(jī)是在開挖面的稍后方設(shè) 置隔墻，在隔墻上設(shè)置孔口面積可調(diào)的 排土口。盾構(gòu)機(jī)正面貫入圍巖向前推進(jìn)， 使貫入部位土砂流動

15、，由孔口部位絞出， 進(jìn)行排土。 開挖面的穩(wěn)定是靠調(diào)節(jié)孔口大小和排 土阻力，使千斤頂推力和開挖面土壓達(dá)到 平衡來實現(xiàn)。 這種盾構(gòu)機(jī)適用于自穩(wěn)性差、流動性 很大的軟粘土和粉砂質(zhì)圍巖，而不適用于 含砂率高的圍巖和硬質(zhì)地層。第六十頁，共98頁。 擠壓式盾構(gòu)機(jī)第六十一頁，共98頁。 盾構(gòu)機(jī)的選擇 根據(jù)地質(zhì)條件選擇不同類型的盾構(gòu)機(jī)械。當(dāng)前地鐵使用盾構(gòu)機(jī)主要為加泥式或土壓平衡式，也有采用泥水式盾構(gòu)的；盾構(gòu)機(jī)在有水地層中不需降水也能進(jìn)行推進(jìn)。第六十二頁，共98頁。 2. 盾構(gòu)法施工概貌 施工步驟： 建始發(fā)井在井內(nèi)安裝盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)、同時出土及安裝管片同步注漿（防止地層沉降及固定管片）進(jìn)入接收井及拆除盾構(gòu)機(jī)第六十三

16、頁，共98頁。 施工框圖掘削壁后注漿拼裝管片排土掘削土搬出掘削土処理場外搬出管片搬入管片保管貼防水材坑內(nèi)搬入管片搬送第六十四頁，共98頁。盾構(gòu)法施工概貌圖第六十五頁，共98頁。3.盾構(gòu)的始發(fā)和接收 第一、盾構(gòu)施工，必須設(shè)置盾構(gòu)始發(fā)井和接收井。 第二、地鐵區(qū)間長度超過600m規(guī)范規(guī)定必須設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，用以安全疏散人員。 第三、始發(fā)井、接收井及聯(lián)絡(luò)通道施工采用基坑支護(hù)和礦山法施工技術(shù)。盾構(gòu)施工人員必須重視和熟悉。第六十六頁，共98頁。盾構(gòu)的始發(fā)井和接收井第六十七頁，共98頁。處于始發(fā)狀態(tài)的盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)豎井第六十八頁，共98頁。盾構(gòu)始發(fā)臺盾構(gòu)始發(fā)第六十九頁，共98頁。盾構(gòu)反力臺第七十頁，共98頁。入口

17、的墊襯第七十一頁，共98頁。第七十二頁，共98頁。盾構(gòu)始發(fā)井與接收井端頭地層加固加固的目的：防止地表沉陷，控制掌子面穩(wěn)定，防止地下水涌入。加固范圍及要求：控制K=10-8mm/s，R=0.50.8Mpa。根據(jù)洞口圍巖的水、土側(cè)壓力及盾構(gòu)推進(jìn)方向，隧道進(jìn)出洞端頭地層加固范圍為：始發(fā)井長度6-8m，接收井長度4-6m，寬12m，具體范圍為：沿隧道軸線方向自混凝土灌注樁外皮開始往外，隧道兩側(cè)各3m，隧道上部3.5m，隧道底部以下1.95m，如下圖。加固方法：在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)及到達(dá)洞口時對封門的拆除會使工作面處于開放狀態(tài)，如處理不當(dāng)，會引起周圍圍巖的坍塌，甚至?xí)斐赏馏w涌入盾構(gòu)工作井中，造成極大的損失和危

18、害。另外，為了保持盾構(gòu)機(jī)剛進(jìn)入土體中時，機(jī)頭盾尾具有相同的剛度，保持良好的初始掘進(jìn)姿態(tài)，均須進(jìn)行隧道端頭洞口的加固工作。第七十三頁，共98頁。平 面 圖 剖 面 圖 地層加固范圍第七十四頁，共98頁。 4.管片及防水管片寬1.2m、1.5m，每環(huán)6塊第七十五頁，共98頁。管片的儲存及搬運第七十六頁，共98頁。管片搬運臺車第七十七頁，共98頁。管片的拼裝圖K管片為避免應(yīng)力集中應(yīng)錯縫拼裝用螺栓將管片連接第七十八頁，共98頁。管片的自動拼裝第七十九頁，共98頁。管片的密封材料第八十頁，共98頁。充填材料防水第八十一頁，共98頁。5. 盾構(gòu)掘進(jìn) 管片拼裝； 控制盾構(gòu)姿態(tài)；推進(jìn)力保持土壓；控制出土量；同

19、步注漿。6. 注漿 同步注漿；二次注漿?？刂频貙映两?，保護(hù)建（構(gòu)）筑物。第八十二頁，共98頁。 7. 聯(lián)絡(luò)通道施工管片拆除時（鋼管片）做好臨時支護(hù)及防護(hù)；暗挖進(jìn)馬頭門時加強(qiáng)支護(hù)；采取超前探測，提早判定前方土層狀態(tài)；超前小導(dǎo)管注漿，環(huán)形土開挖；做好施工監(jiān)測；做好風(fēng)險預(yù)案。 8. 風(fēng)險控制與措施 進(jìn)出洞地層加固；推進(jìn)參數(shù)控制與調(diào)整；聯(lián)絡(luò)通道施工。第八十三頁，共98頁。六、輔助工法 根據(jù)不同施工方法，選用不同輔助工法，以確保工程安全施工。 1.降水施工 在有水地層中進(jìn)行明挖、蓋挖、暗挖，以及盾構(gòu)始發(fā)、接收井和聯(lián)絡(luò)通道施工，有條件的地方應(yīng)首先采取降水措施，確保無水作業(yè)。降水方法：管井降水；水平井降水。

20、水資源保護(hù)第八十四頁，共98頁。管井降水就是在區(qū)間隧道的兩側(cè)(一般要求2.0m)布置降水井點，在每眼井中安裝抽水泵，通過抽水形成水位降落漏斗，各個降水井抽水形成群井水位降落漏斗疊加，以此來達(dá)到降低施工范圍內(nèi)地下水位的目的。第八十五頁，共98頁。水平井降水是由不同深度上若干水平輻射管和個豎直大井所組成的輻射型抽水裝置組合。水平輻射井是用來匯集含水層中的地下水至豎井內(nèi)。豎直大井一般有兩個作用：一是通過豎井，設(shè)置施工平臺，開鑿不同深度和不同方向上的水平輻射管；二是匯集由水平輻射管流人的地下水，并設(shè)置潛水泵將這部分地下水排至地表。水平井結(jié)構(gòu)示意圖第八十六頁，共98頁。 2.注漿加固地層小導(dǎo)管注漿；長管棚；深孔注漿。 一般情況下多采用小導(dǎo)管注漿，當(dāng)小導(dǎo)管注漿不能滿足開挖安全和建（構(gòu)）筑物保護(hù)時，往往增加長管棚