地下鐵道施工方法的選擇1講訴

1、 1地下鐵道施工方法的選擇及對(duì)周圍環(huán)境的影響主講：劉主講：劉 勇勇 博士教授博士教授 2第一部分 施工方法的選擇第二部分施工對(duì)周圍環(huán)境的影響 3第一部分LOGO第4頁一一施工方法分類施工方法分類 地鐵隧道施工方法選擇主要受工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形地貌、沿線環(huán)境的要求、施工單位的技術(shù)水平、施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)條件等因素限制。 明挖法蓋挖法礦山法新奧法盾構(gòu)法沉管法掘進(jìn)機(jī)法頂進(jìn)法LOGO第5頁 1、方法概述二二明挖法明挖法開挖基坑修筑襯砌回填土石恢復(fù)路面LOGO第6頁二二明挖法明挖法明挖順作法施工步驟明挖順作法施工步驟(a)基坑圍護(hù)(b)開挖及第一道撐(c)開挖(d) 結(jié)構(gòu)施工(e) 埋設(shè)物放置(g) 恢

2、復(fù)路面(f) 回填演示演示LOGO第7頁2、分類二二明挖法明挖法邊坡面不加支護(hù)的基坑無圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑 噴混凝土面和錨桿護(hù)坡基坑有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑鋼板樁圍護(hù)基坑 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁圍護(hù)工字鋼樁圍護(hù)基坑 人工挖孔樁圍護(hù)基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)基坑土釘墻圍護(hù)基坑深層攪拌樁圍護(hù)基坑明挖法基坑類型 在選擇基坑類型時(shí)，應(yīng)根據(jù)隧道所處位置、隧道埋深、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，因地制宜地確定。LOGO第8頁在城市地下工程采用明挖法施工時(shí)，為了防止塌方，保證施工安全，在基坑(槽)開挖深度超過一定限度時(shí)，土壁應(yīng)做成有斜率的邊坡，以保證土坡的穩(wěn)定。工程中常稱為放坡。3 3敞口放坡基坑敞口放坡基坑LOGO第9頁4 4具有圍護(hù)

3、結(jié)構(gòu)的基坑具有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑分濕法(噴漿)及干法(噴粉) 。施工過程大致可分為：(1)樁架定位及保證垂直度 (2)預(yù)攪下沉 (3)制備水泥漿 (4)提升、噴漿并攪拌 (5)重復(fù)攪拌或重復(fù)噴漿 (6)移位1深層攪拌樁 LOGO第10頁樁架定位預(yù)攪下沉12LOGO第11頁下沉至底并壓漿噴漿攪拌上升34LOGO第12頁噴漿攪拌上升重復(fù)攪拌下沉56LOGO第13頁重復(fù)攪拌下沉重復(fù)攪拌上升78LOGO第14頁成樁移機(jī)，重復(fù)前面過程910LOGO第15頁 排樁支護(hù)可采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁、工字鋼樁或鋼板樁等。 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為：柱列式排樁支護(hù)，連續(xù)排樁支護(hù)，組合式排樁支護(hù)三種。(

4、1)柱列式排樁支護(hù)：當(dāng)邊坡土質(zhì)較好、地下水位較低時(shí)，可利用土拱作用，以稀疏的鉆孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡。 2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第16頁(2)連續(xù)排樁支護(hù) ：在軟土中支擋樁應(yīng)該連續(xù)密排。 開挖側(cè)樹根樁或注漿2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第17頁bU形2b(3)組合式排樁支護(hù):在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注樁排樁與水泥土樁防滲墻組合的。 開挖側(cè)2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第18頁(1)板樁常用的板樁類型有鋼板樁和鋼筋砼板樁。 鋼板樁 截面形式：U形、Z形和直腹板式。 優(yōu) 點(diǎn)：板樁材料質(zhì)量可靠，在軟弱土層中施工速度快，施工也較簡(jiǎn)單，并且有較好的擋水性，臨時(shí)性結(jié)構(gòu)的鋼板樁可拔出多

5、次重復(fù)使用，降低成本。2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第19頁2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)U形Z形LOGO第20頁2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第21頁2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第22頁2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)LOGO第23頁工字鋼腰梁橫撐樁槽鋼橡木楔橫撐支撐角鋼楔襯木木條樁2 2排樁支護(hù)排樁支護(hù)(2)工字鋼樁LOGO第24頁樁的排列方式一般為一根素混凝土樁(A樁)和一根鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置，A樁采用超緩凝型混凝土(緩凝時(shí)間視施工需要而定)，B樁采用普通混凝土。先施工A樁，在A樁初凝前施工B樁，并利用套管鉆機(jī)的切割能力切掉A樁相交部分的混凝土，使B樁嵌入A樁，形成相互咬合。AABBDd鉆孔咬

6、合樁平面示意圖3 3鉆孔咬合樁鉆孔咬合樁LOGO第25頁(1)施工方法采用三軸或多軸型旋轉(zhuǎn)攪拌鉆孔，一邊鉆進(jìn)一邊由鉆頭向外噴出水泥固化劑，經(jīng)與地基土反復(fù)攪拌形成均一的水泥土混合體，并在其接硬前插入涂滿“減摩劑”的型鋼作為加勁材料，待水泥土硬化后便成為具有一定強(qiáng)度和剛度的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 4 4SMWSMW樁樁LOGO第26頁LOGO第27頁LOGO第28頁LOGO第29頁LOGO第30頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工1、施工方法簡(jiǎn)述LOGO第31頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工1.成槽成槽2.放入接頭管放入接頭管3.放入鋼筋籠放入鋼筋籠4.澆筑混凝土澆筑混凝土5.拔管成墻拔管成墻動(dòng)畫演示

7、開挖溝槽放入接頭管下放鋼筋籠水下澆注砼拔出接頭管形成一個(gè)單元墻段泥漿護(hù)壁鋼筋籠制作修筑導(dǎo)墻LOGO第32頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第33頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第34頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第35頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第36頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第37頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第38頁5 5地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工LOGO第39頁 土釘和錨桿有相似之處，但是作用機(jī)理卻不同。除錨固段外，錨桿沿全長(zhǎng)受到同樣的拉力，并將這些拉力通過錨座傳給面部的擋土墻或樁。但土釘受力沿其長(zhǎng)是不

8、均勻的，土釘支護(hù)中的混凝土面層不屬主要受力構(gòu)件。土釘間距小而數(shù)量多，錨桿間距大而數(shù)量少。沿釘長(zhǎng)拉力分布T0面層主動(dòng)區(qū)抗力區(qū)土釘土釘土壓分布?jí)﹀^桿錨桿6 6土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)LOGO第40頁二二明挖法明挖法5、優(yōu)點(diǎn)施工方法簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟。 工程進(jìn)度快，工作面大， 便于機(jī)械和大量勞動(dòng)力投 入，根據(jù)需要可以分段同 時(shí)作業(yè)。淺埋時(shí)工程造價(jià)和運(yùn)營(yíng)費(fèi) 用均較低，且能耗較少。LOGO第41頁二二明挖法明挖法 6、缺點(diǎn)外界氣象條件對(duì)施工影響較大。 施工對(duì)城市地面交通和居民的正常生活有較大影響，且易造成噪音、粉塵及廢棄泥漿等的污染。需要拆除工程影響范圍內(nèi)的建筑物和地下管線。 在飽和的軟土地層中，深基坑

9、開挖引起的地面沉降較難控制，且坑內(nèi)土坡的縱向穩(wěn)定成為威脅工程安全的重大問題。LOGO第42頁第一部分第一部分 施工方法選擇施工方法選擇二二明挖法明挖法LOGO第43頁二二明挖法明挖法7、適用范圍 敞口明挖適用于地面開闊，周圍建筑物稀少，地質(zhì)條件好，土質(zhì)穩(wěn)定且在基坑周圍無較大荷載，對(duì)基坑周圍的位移和沉降無嚴(yán)格要求的情況。 具有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖適用于施工場(chǎng)地狹窄，土質(zhì)自立性較差，地層松軟，地下水豐富，建筑物密集的地區(qū)。LOGO第44頁第一部分第一部分 施工方法選擇施工方法選擇三三蓋挖法蓋挖法 1、方法概述修筑邊墻開挖頂部土體修筑頂蓋回填并恢復(fù)路面開挖下部土體修筑底板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)LOGO第45頁第一部分

10、第一部分 施工方法選擇施工方法選擇三三 蓋挖法蓋挖法 2、優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化施工程序，降低工程造價(jià)?？煽拷孛娼ㄖ锏幕A(chǔ)施工。占地寬度比一般明挖法小，且無振動(dòng)和噪音?？勺畲笙薅鹊販p少地面交通的干擾。可免去或減少施工時(shí)的水平支撐系統(tǒng)。在松軟地層中修建地下多層建筑物的好方法。LOGO第46頁第一部分第一部分 施工方法選擇施工方法選擇三三 蓋挖法蓋挖法 3、缺點(diǎn)施工工序復(fù)雜，交叉作業(yè)多。出土不方便。板墻柱接頭多，防水困難。工效低，速度慢。結(jié)構(gòu)完成前，中間立柱承受荷載有限。LOGO第47頁第一部分第一部分 施工方法選擇施工方法選擇三三 蓋挖法蓋挖法 4、分類蓋挖順作法蓋挖逆作法蓋挖半逆作法順作與逆作組合蓋挖與

11、暗挖組合蓋挖與盾構(gòu)組合LOGO第48頁 早期的蓋挖法是在支護(hù)基坑的鋼樁上架設(shè)鋼梁、鋪設(shè)臨時(shí)路面維持地面交通。開挖到基坑底后，澆筑底板至澆筑頂板的蓋挖順作法。 后來大多使用蓋挖逆作法，用剛度更大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)取代了鋼樁，用結(jié)構(gòu)頂板作為路面系統(tǒng)和支撐，結(jié)構(gòu)施作順序是自上而下挖土后澆筑側(cè)墻樓板至底板完成。也有采用蓋挖半逆作法。一一概述概述LOGO第49頁一一概述概述施工期間的地面施工期間的地面處理處理部分或全部占用地面；分條施工臨時(shí)路面和結(jié)構(gòu)頂板，維持部分交通；夜間施工、白天恢復(fù)交通。LOGO第50頁二二蓋挖順作法施工蓋挖順作法施工步驟步驟1構(gòu)筑連續(xù)墻和中間支撐樁構(gòu)筑連續(xù)墻和中間支撐樁步驟步驟3構(gòu)筑連續(xù)

12、墻及覆蓋板構(gòu)筑連續(xù)墻及覆蓋板步驟步驟4開挖及支撐安裝開挖及支撐安裝步驟步驟2構(gòu)筑中間支撐樁構(gòu)筑中間支撐樁LOGO第51頁二二蓋挖順作法施工蓋挖順作法施工構(gòu)筑構(gòu)筑底板底板步驟步驟5步驟步驟6構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板步驟步驟7步驟步驟8構(gòu)筑側(cè)墻及頂板構(gòu)筑側(cè)墻及頂板構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及路面恢復(fù)構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及路面恢復(fù)LOGO第52頁 如果開挖面較大、覆土較淺、沿線建筑物過于靠近，為盡量防止因開挖基坑而引起鄰近建筑物沉陷，或需及早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用蓋挖逆作法施工。回彈量。 三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工LOGO第53頁三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工構(gòu)筑頂板構(gòu)筑頂板步驟

13、步驟3回填土，恢復(fù)路面回填土，恢復(fù)路面步驟步驟4構(gòu)筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)步驟步驟1構(gòu)筑主體結(jié)構(gòu)中間樁柱構(gòu)筑主體結(jié)構(gòu)中間樁柱步驟步驟2LOGO第54頁三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工開挖下層土開挖下層土步驟步驟7構(gòu)筑下層主體結(jié)構(gòu)構(gòu)筑下層主體結(jié)構(gòu)步驟步驟8構(gòu)筑上層結(jié)構(gòu)構(gòu)筑上層結(jié)構(gòu)步驟步驟6開挖中層土開挖中層土步驟步驟5LOGO第55頁防水層防水層挖孔樁挖孔樁鋼管柱鋼管柱天安門東站施工方法天安門東站施工方法三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例LOGO第56頁優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形減少，減少了臨時(shí)支撐的工程量，提高了工程施工的安全性，也減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響。地下、地上結(jié)構(gòu)施工可以并行，縮短

14、了整個(gè)工程的工期。減少了開挖時(shí)卸載對(duì)持力層的影響，降低了地基三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工LOGO第57頁缺點(diǎn)缺點(diǎn)需要設(shè)臨時(shí)立柱和立柱樁，增加了施工費(fèi)用，且由于支撐為建筑結(jié)構(gòu)本身，自重大，為防止不均勻沉降，要求立柱具有足夠的承載力。為便于出土，需要在頂板處設(shè)置臨時(shí)出土口，因此需對(duì)頂板采取加強(qiáng)措施。地下結(jié)構(gòu)的土方開挖和結(jié)構(gòu)施工在頂板覆蓋下進(jìn)行，因此大型施工機(jī)械難于展開，降低了施工效率?；炷恋臐沧⒃谀孀魇┕さ母鱾€(gè)階段都有先后之分，這不僅給施工帶來不便，而且給結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)防水帶來一些問題。三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工LOGO第58頁適用條件適用條件(1)大平面地下工程(2)大深度的地下

15、工程(3)復(fù)雜結(jié)構(gòu)地下工程(4)周邊狀況苛刻，對(duì)環(huán)境要求較高(5)作業(yè)空間狹小(6)工期要求緊迫(7)要求盡快恢復(fù)地面交通的工程。施工的難點(diǎn)施工的難點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的連接形式、節(jié)點(diǎn)連接的操作程序 三三蓋挖逆作法施工蓋挖逆作法施工LOGO第59頁 類似逆作法，其區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后，向下挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后先修筑底板，再依次序向上逐層建筑側(cè)墻、樓板。 在半逆作法中，一般必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。四四蓋挖半逆作法施工蓋挖半逆作法施工LOGO第60頁四四蓋挖半逆作法施工蓋挖半逆作法施工步驟步驟3打設(shè)中間樁、臨時(shí)性擋土打設(shè)中間樁、臨時(shí)性擋土設(shè)備及構(gòu)筑頂板設(shè)備及構(gòu)筑頂板()步驟步驟4構(gòu)筑連續(xù)墻及頂板構(gòu)筑連續(xù)

16、墻及頂板()步驟步驟1構(gòu)筑連續(xù)墻構(gòu)筑連續(xù)墻 中間支撐樁中間支撐樁及臨時(shí)性擋土設(shè)備及臨時(shí)性擋土設(shè)備步驟步驟2構(gòu)筑頂板構(gòu)筑頂板()LOGO第61頁四四蓋挖半逆作法施工蓋挖半逆作法施工步驟步驟5依序向下開挖及逐層依序向下開挖及逐層安裝水平支撐安裝水平支撐步驟步驟6向下開挖、構(gòu)筑底板向下開挖、構(gòu)筑底板步驟步驟8構(gòu)筑側(cè)墻及內(nèi)部之構(gòu)筑側(cè)墻及內(nèi)部之其余結(jié)構(gòu)物其余結(jié)構(gòu)物步驟步驟7構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板LOGO第62頁三三 蓋挖法蓋挖法適用范圍 適用于施工地段交通繁忙，要求阻斷交通時(shí)間短，多用于松軟地層中修建地下多層建筑物。LOGO第63頁四四新奧法及淺埋暗挖法新奧法及淺埋暗挖法 1、方法概述超前

17、支護(hù)(必要時(shí))鉆爆、小型機(jī)械或人工開挖鋼架、噴錨聯(lián)合支護(hù)防水層模筑混凝土LOGO第64頁第一部分第一部分 施工方法選擇施工方法選擇四四 新奧法及淺埋暗挖法新奧法及淺埋暗挖法2、優(yōu)點(diǎn) 對(duì)地面干擾小，工程投資也相對(duì)較小。3、缺點(diǎn) 不方便機(jī)械化作業(yè)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作條件惡劣，風(fēng)險(xiǎn)大。LOGO第65頁第一部分第一部分 施工方法選擇施工方法選擇四四 新奧法及淺埋暗挖法新奧法及淺埋暗挖法 4、分類全斷面法臺(tái)階法中隔壁法交叉中隔壁法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法洞樁法中洞法LOGO第66頁LOGO第67頁全斷面法LOGO第68頁臺(tái)階法LOGO第69頁臺(tái)階法LOGO第70頁中隔壁法LOGO第71頁交叉中隔壁法LOGO第72頁雙側(cè)壁導(dǎo)坑法LOGO第73頁洞樁法LOGO第74頁中洞法LOGO第75頁LOGO第76頁LOGO第77頁LOGO第78頁“淺