地鐵與輕軌設(shè)計(jì)第節(jié)施工方法選擇和新工藝

第二節(jié)施工方法選擇和新工藝、

新材料、新設(shè)備一、施工方法選擇二、新工藝、新材料、新設(shè)備一、施工方法選擇⒈地鐵區(qū)間隧道的施工方法⑴沿海城市，飽和軟地層，可以選用盾構(gòu)法和頂管法等；⑵山區(qū)城市采用新奧法，條件允許應(yīng)推廣TBM法。目前國內(nèi)外常用地區(qū)間隧道施工方法如表5－7所示。序號施工方法環(huán)境場地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1明挖法市郊施工場地開闊，軟巖和土體，如北京和天津地鐵進(jìn)度快，工作面大，便于機(jī)械和大量勞動(dòng)力投入破壞環(huán)境生態(tài)，影響交通，帶來塵土和噪聲污1）有效井點(diǎn)降水系統(tǒng)；2）可靠的支撐系統(tǒng)；3）大型土方機(jī)械，混凝土攪拌及運(yùn)輸機(jī)械2礦山法（鉆爆法）巖石和堅(jiān)硬土體，如青島和重慶地鐵地面干擾小，造價(jià)低進(jìn)度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，風(fēng)險(xiǎn)大1）多臂鉆孔臺車，自動(dòng)裝藥引爆裝置；2）光面爆破，噴錨支護(hù)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工方法3暗挖法（軟土）埋深較淺對土體進(jìn)行凍結(jié)、注漿、深層攪拌樁加固地基，棚管法加固，淺埋車站，如北京、哈爾濱等城市地鐵地面干擾小，造價(jià)低，便于土法上馬機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，環(huán)境惡劣，風(fēng)險(xiǎn)大1）發(fā)展可靠的淺地層地基處理技術(shù)；2）小型靈活的地下開挖機(jī)械；3）可靠的臨時(shí)支護(hù)措施和機(jī)具地鐵區(qū)間隧道施工方法一覽表 表5-7序號施工方法環(huán)境場地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向4盾構(gòu)和頂管法城市軟地層、深埋隧道，如上海、廣州、北京等城市地鐵地面影響小，機(jī)械化程度高，安全，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，進(jìn)度快(日均8~10m)機(jī)械設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，施工工藝繁，專業(yè)施工隊(duì)伍1）開發(fā)適用不同地質(zhì)條件，自動(dòng)更換刀盤的氣壓、土壓泥水平衡盾構(gòu)和頂管，超前探測排障技術(shù)；2）鋼纖維擠壓混凝土襯砌；3）三維仿真計(jì)算機(jī)管理系，管理信息化，自動(dòng)化4)自動(dòng)導(dǎo)向，中途對接異型盾構(gòu)5沉管法跨越江河湖海，軟地基，如廣州、寧波、上海過江隧道造價(jià)省，速度快，隧道斷面大封鎖江河水面，專門的駁運(yùn)、下沉、對接的機(jī)具，水下作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)大大型涵管制作及駁運(yùn)技術(shù)；2）地下定位對接、防水技術(shù)6鑿巖機(jī)法（TBM）堅(jiān)硬巖石地質(zhì)，如廣州地鐵速度快，機(jī)械化程度高，安全，地面無干擾造價(jià)高，使用掌握復(fù)雜，刀具易磨損1）開發(fā)國產(chǎn)高性能鑿巖機(jī)；2）改進(jìn)高強(qiáng)合金刀具；3）完善后配套系統(tǒng)；4）超前不良地質(zhì)探測系統(tǒng)7沉井(連續(xù)沉井)軟弱地層，地域空廣造價(jià)省、速度快、工藝成熟對環(huán)境影響，泥漿污染，地面下沉1)不均勻沉降的監(jiān)測設(shè)備儀器；2)泥漿或水力減摩措施；3)控制突沉或傾斜方法；4)排隊(duì)孤石障礙物設(shè)備。續(xù)上表⒉地鐵車站施工方法⑴地鐵車站的施工應(yīng)考慮環(huán)境的要求；⑵依據(jù)不同的地質(zhì)情況、工作環(huán)境，綜合考慮施工進(jìn)度及安全經(jīng)濟(jì)方面的矛盾因素。地鐵車站施工方法如表5－8所示。序號施工方法環(huán)境場地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1明挖法淺埋車站，有寬闊的施工場地，如京、津、滬、穗地鐵車站進(jìn)度快，造價(jià)低，便于大型機(jī)械化施工破壞、污染環(huán)境，影響市區(qū)居民生活，風(fēng)險(xiǎn)大1）開發(fā)大型導(dǎo)板式開鑿機(jī)，深層地下連續(xù)墻，樁排墻施工技術(shù)；2）預(yù)應(yīng)力鋼支撐技術(shù)；3）地面變形監(jiān)控技術(shù)4）SMW工法土丁墻支護(hù)2礦山法（新奧法）堅(jiān)硬巖土介質(zhì)、地下水位低地面影響小，造價(jià)低進(jìn)度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，風(fēng)險(xiǎn)大1）多臂鉆孔臺車、自動(dòng)裝藥引爆裝置；2）光面爆破，噴錨支護(hù)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工方法；3）分?jǐn)嗝骈_挖，眼鏡工法；4）大型土方機(jī)械3淺埋暗挖法土體進(jìn)行凍結(jié)、注漿、深層攪拌、管棚法加固，淺埋車站，如北京地鐵地面干擾小，造價(jià)低地下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，機(jī)械化程度低1）發(fā)展可靠的淺地層地基處理技術(shù)；2）小型靈活的地下開挖機(jī)械；3）可靠的臨時(shí)支護(hù)措施和機(jī)具地鐵車站施工方法一覽表 表5-8序號施工方法環(huán)境場地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向4蓋挖法市區(qū)淺埋地鐵車站，如上海地鐵1、2號線淮海路和南京路上的站、北京一些地鐵車站占用場地時(shí)間短，對地面干擾較小，安全施工工序復(fù)雜，交叉作業(yè)，施工條件差1）建立合理的施工管理網(wǎng)絡(luò)，交叉施工，流水作業(yè)；2）地下小型施工機(jī)具；3）作為永久襯砌支護(hù)的地下連續(xù)墻，鉆孔樁柱施工質(zhì)量控制和托換技術(shù)5逆作法車站上面有高層建筑，埋深較深，如上海地鐵新閘路站占用場地時(shí)間短，對地面干擾較小，安全施工工序復(fù)雜，交叉作業(yè)，施工條件差1）建立合理的施工管理網(wǎng)絡(luò)，交叉施工，流水作業(yè)；2）地下小型施工機(jī)具；3）作為永久襯砌支護(hù)的地下連續(xù)墻，鉆孔樁柱施工質(zhì)量控制6異型盾構(gòu)(或鑿巖機(jī)法)市區(qū)深埋車站，線路交匯換乘下層車站不影響地面地下生活運(yùn)營，安全，機(jī)械程度高機(jī)械復(fù)雜，造價(jià)高，安裝操作難度大1）開發(fā)研制國產(chǎn)大型三心圓、割圓異型盾構(gòu)；2）開發(fā)新型襯砌支護(hù)材料和施工技術(shù)7沉井法軟土地層或水域，較開闊的施工場地，深淺埋小型車站，如上海60年代地鐵試驗(yàn)段車站分節(jié)制作下沉，進(jìn)度快，機(jī)械化施工，安全周圍地面沉降，地下水位變化，對居民生活有影響，下沉糾偏有一定困難(1)大型沉井制作下沉施工技術(shù)；(2)相配套的小型挖土機(jī)，坑內(nèi)外降水技術(shù)；(3)大型沉井糾偏，防止突沉、超沉、管涌流砂技術(shù)續(xù)上表⒊輕軌高架橋施工方法⑴輕軌高架橋結(jié)構(gòu)主要有：基礎(chǔ)﹑墩臺﹑縱梁和橋面；⑵結(jié)合工程地質(zhì)﹑水文地質(zhì)﹑環(huán)境要求﹑施工進(jìn)度等因素控制；表5－9列出常用的高架橋基礎(chǔ)施工方法及優(yōu)缺點(diǎn)。⑶輕軌高架橋的橋墩主要有倒梯形﹑T形﹑雙柱形和Y形墩，如圖5－13所示。表5－11對各種橋梁上部結(jié)構(gòu)形式列出主要可供選擇的施工方法。表5－12為橋梁施工方法所常用的橋梁跨徑范圍。序號施工方法環(huán)境、場地、技術(shù)要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1沉樁施工打入樁市郊遠(yuǎn)離居民、軟粘土、粉砂、砂礫，承載基巖較深施工速度快、質(zhì)量有保證、承載力較高振動(dòng)、擠土影響大、噪聲大、樁截面有限1）發(fā)展輕型，易于拆卸安裝，效率高的沉樁機(jī)；2）發(fā)展振動(dòng)、射水等對土體、環(huán)境干擾小的機(jī)械；3）大口徑各類正反循環(huán)周轉(zhuǎn)鉆機(jī)，適應(yīng)各類土層施工擠壓樁市區(qū)，房屋建筑相對遠(yuǎn)離，軟粘土，粉質(zhì)粘土，承載基巖較深施工速度較快，可以直接得到樁的承載力、單樁的承載力較高擠土明顯，單樁承載力有限制鉆孔灌注樁(挖孔樁)市區(qū)粘土、軟巖、砂土、礫石各類地層，挖孔樁相對較淺，如廣州、南京，鉆孔灌注樁可以較深如上海振動(dòng)、擠土干擾小，各種土層中施工，樁徑可大可小，單樁的承載力可很大、挖孔樁施工靈活泥漿污染、施工質(zhì)量有時(shí)難以保證高架橋基礎(chǔ)施工方法一覽表 表5-9序號施工方法環(huán)境、場地、技術(shù)要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向2明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)市郊施工場地開闊，軟巖和土體，持力堅(jiān)固地層相對淺，中小型橋涵基礎(chǔ)，地層軟弱時(shí)，輔以降水，圍堰、支撐，開挖水下澆筑混凝土進(jìn)度快，大面積施工，便于機(jī)械化施工，造價(jià)低污染環(huán)境，阻斷交通航運(yùn)1）有效井點(diǎn)或深層深井泵降水系統(tǒng)2）鋼板樁、預(yù)制砼樁、SMW工法支護(hù)；3）高效挖土機(jī)3管樁基礎(chǔ)地質(zhì)條件復(fù)雜，深水巖面不平管樁體，連接法蘭盤和管靴，普通砼管樁適于入土深25m，預(yù)制混凝土管樁入土深可超過25m適于復(fù)雜地質(zhì)條件，預(yù)制分節(jié)下沉接高，便于機(jī)械化施工，效率高機(jī)械化程度高，工藝較復(fù)雜，需要有船隊(duì)配合，施工質(zhì)量較難控制預(yù)制大型混凝土管樁、鋼管樁施工工藝研究4沉井基礎(chǔ)地面以下深處有較好的持力層，淺層或河中有較大卵石不方面樁基施工河水深、沖刷大。占用場地不大，所需凈空高度較低埋深大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、承載力大施工周期長，粉砂土易出現(xiàn)流砂，造成沉井傾斜，遇到孤石、沉船、樹根井底巖面傾斜，自重下沉困難時(shí)，采用泥漿潤滑套，浮式沉井、空氣幕沉井等輔助工法困難地質(zhì)條件下沉井下沉施工機(jī)具及工藝?yán)m(xù)上表圖5-13橋墩與上部結(jié)構(gòu)布置圖a)倒梯形橋墩；b)雙柱式橋墩；c)T形橋墩；d)Y形橋墩橋型施工方法簡支梁橋懸臂梁橋T型剛構(gòu)連續(xù)梁橋剛架橋拱橋組合體系橋斜拉橋吊橋現(xiàn)場澆注法√√√√√√√預(yù)制安裝法√√√√√√√懸臂施工法√√√√√√轉(zhuǎn)體施工法√√√√√頂推施工法√√√逐孔施工法√√√√橫移施工法√√√√√提升與浮運(yùn)施工法√√√√各種類型橋梁可選擇的主要施工方法表5-11各種施工方法的適用跨徑表5-11⒋設(shè)備安裝施工⑴地鐵設(shè)備應(yīng)立足于國產(chǎn)；⑵設(shè)備的安裝應(yīng)盡量由國內(nèi)建筑設(shè)備安裝公司承擔(dān)；⑶設(shè)備安裝工程應(yīng)和土建工程交叉施工。二、新工藝、新材料、新設(shè)備⒈施工新技術(shù)⑴車站基坑支護(hù)開挖新方法

SMW工法，連續(xù)墻，土釘墻等技術(shù)。⑵蓋挖法和逆作法⑶新一代異型盾構(gòu)隧道施工法①M(fèi)F盾構(gòu)施工方法即將多個(gè)圓形盾構(gòu)機(jī)切土刀盤前后錯(cuò)位，利用其重合部分的盾構(gòu)，構(gòu)筑多樣的隧道斷面。圖5－14為三心圓盾構(gòu)機(jī)的組成；圖5－15為利用二﹑三心圓盾構(gòu)機(jī)施工的隧道車站斷面。 圖5-14三心圓盾構(gòu)機(jī)三圓相交斷面圖圖5-15二、三心圓盾構(gòu)施工完成區(qū)間隧道及車站②擴(kuò)大斷面形盾構(gòu)機(jī)施工法該法是在盾構(gòu)法隧道施工到任意一個(gè)位置，根據(jù)需要沿隧道前進(jìn)方向任何側(cè)面擴(kuò)大開挖，增加隧道內(nèi)部部分空間。③自由轉(zhuǎn)向球形盾構(gòu)施工a.盾構(gòu)機(jī)自地面垂直向下施工，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)一定深度后，開始分叉向不同方向施工水平橫隧道；b.其頂端的切削頭為球形，可繞水平軸旋轉(zhuǎn)90°。圖5－16為球形縱橫式泥水盾構(gòu)機(jī)，水平推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)外徑4.45m。

圖5-16縱橫式泥水盾構(gòu)機(jī)④H&V盾構(gòu)機(jī)施工方法a.H&V(HorizontalVariation&VerticalVariation)是一種能自由穿越具有稠密建筑物的盾構(gòu)掘進(jìn)方法。能從水平雙孔變?yōu)榇怪彪p孔，或由垂直雙孔變?yōu)樗诫p孔，不斷改變圓形形狀，開挖螺旋型曲線雙斷面隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)方法；b.能由雙孔斷面分開成兩個(gè)單孔圓形斷面。圖5－17為H&V盾構(gòu)推進(jìn)分叉示意圖。圖5-1酷7撥H&莖V盾構(gòu)法概掘念圖⑤新一代研超級盾友構(gòu)及其現(xiàn)操作系外統(tǒng)a.集中了在申軟土中掘戲進(jìn)的土壓惕平衡盾構(gòu)其（sh購ie日ld)和在耕巖石堅(jiān)中掘莊進(jìn)的喪隧道武鑿巖遷機(jī)(TB申M)的優(yōu)點(diǎn)柄；b.遇到興軟土桑介質(zhì)猴時(shí)是炒一臺喝土壓鐘平衡劈燕盾構(gòu)剛機(jī)，體遇到鞏無水果巖石舟介質(zhì)膜時(shí)是棵鑿巖揉機(jī)。圖5－18為土壓吩平衡超文級盾構(gòu)瘋系統(tǒng)示張意圖。圖5-18土壓平衡壩超級盾構(gòu)滔系統(tǒng)示意腐圖⑥鋼纖維擠字壓混凝土牛襯砌a.擠壓混抵凝土襯憑砌不留姜縫隙，孟整體性元好，內(nèi)怒壁光滑窯，止水偶性好，地施工速搶度快；b.盾構(gòu)機(jī)逃的前方云開挖面句由膨潤篩土懸浮貿(mào)液支撐假；盾尾毅后方則漠由擠壓果鋼纖維辟混凝土受流體支遷撐。⑷新奧聾法新數(shù)進(jìn)展新奧法裁（Ne源w徹Au堂st錢ri瞎anTu汽nn只el禮li片ngMet眨hod調(diào),簡稱NAT符M)是當(dāng)代胸巖石洞假室和隧擇道施工宅設(shè)計(jì)應(yīng)姨用最廣符泛的方獅法。錨噴太支護(hù)施，復(fù)臨合式尤襯砌舞，監(jiān)陣控量件測。⑸地下工程信的輔助工火法凍結(jié)法﹑氣壓法﹑注漿畫法﹑深層水座泥土攪映拌樁法﹑管棚法﹑頂管法間等⒉新材填料、群新設(shè)拔備⑴新材料①特殊性品能的混且凝土a.輕質(zhì)高強(qiáng)嘴混凝土美錢國常用混皆凝土強(qiáng)度旋可達(dá)135稿MPa,特殊況工程附可用400著MPa。而喂我國貌采用補(bǔ)的則歸為25～35M矮Pa，高強(qiáng)蛾混凝土艙可達(dá)80如MP芳a；b.鋼纖維混趕凝土(fib和rerein兩forc漸