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城市轨道交通工程

1030城市轨道交通工程
1030.1城市轨道交通工程结构与施工方法
1.1地铁车站结构与施工方法
▲地铁车站形成与结构组成
1.地铁车站形式分类
(1)按车站与地面相对位置分:高架车站、地面车站、地下车站
(2)按结构横断面分:矩形、拱形、圆形、其他(如马蹄形、椭圆形)【2010多】
(3)按站台形式分:岛式站台、侧式站台、岛侧混合站台
▲施工方法(工艺)与选择条件
1.明挖法施工
(1)明挖法是先从地表面向下开挖基坑至设计标高,然后在基坑内的预定位置由下而上地建造主体结构及其防水措施,最后回填土并恢复路面。适用条件:在地铁施工中,若场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许时,应优先采用施工速度快且造价较低的明挖法施工。
(2)特点:明挖法是修建地铁车站的常用施工方法,具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点;缺点是对周围环境影响较大
(3)明挖法按开挖方式分为放坡明挖和不放坡明挖两种。放坡明挖法主要适用于埋深较浅、地下水位较低的城郊地段,边坡通常进行坡面防护、锚喷支护或土钉墙支护。不放坡明挖是指在围护结构内开挖,主要适用于场地狭窄及地下水丰富的软弱围岩地区。围护结构形式主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩等。
(4)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。根据支撑方向的不同,可将支撑分为对撑、角撑和斜撑等,在特殊情况下,也有设置成环形梁的。当内支撑跨度较大时,需在坑内设临时立柱。
(5)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)→第一层开挖→设置第一层支撑→第n层开挖→设置第n层支撑→最底层开挖→底板棍凝土浇筑→自下而上逐步拆支撑(局部支撑可能保留在结构完成后拆除)→随支撑拆除逐步完成结构侧墙和中板→顶板混凝土浇筑。
2.盖挖法施工
(1)盖挖法施工也是明挖施工的一种形式,其施工基本流程:在现有道路上按所需宽度,以定型标准的预制棚盖结构(包括纵、横梁和路面板)或现浇混凝土顶(盖)板结构置于桩(或墙)柱结构上维持地面交通,在棚盖结构支护下进行开挖和施做主体结构、防水结构,然后回填土并恢复管线或埋设新的管线,最后,恢复道路结构。
盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法(自上而下挖,自上而下做主体)及盖挖半逆作法。
(2)盖挖法具有诸多优点:【2012】围护结构变形小,能够有效控制周围土体的变形和地表沉降,有利于保护邻近建筑物和构筑物;施工受外界气候影响小,基坑底部土体稳定,隆起小,施工安全盖挖逆作法用于城市街区施工时,可尽快恢复路面,对道路交通影响较小2011
盖挖法也存在一些缺点:施工时,混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难;盖挖逆作法施工时,暗挖施工难度大、费用高;由于竖向出口少,需水平运输,后期开挖土方不方便;作业空间小,施工速度较明挖法慢、工期长。
(3)盖挖法施工缝的处理办法:可采用直接法、注入法或充填法处理。为保证施工缝的良好充填,一般设置“v”形施工缝,其倾角以小于30°为宜。试验证明注入法和充填法能保证结构的整体性。
3.喷锚暗挖法
喷锚埋暗挖法(又称矿山法)对地层的适应性较广,适用于结构埋置较浅,地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布,及对地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。
(1)新奥法
新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基础,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
(2)浅埋暗挖法
在城镇软弱围岩地层中,在浅埋条件下修建地下工程,以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,以钢格栅(或其他钢结构)和锚喷作为初期支护手段,遵循“新奥法”大部分原理。按照“十八字”原则(即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工,称之为浅埋暗挖技术。
浅埋暗挖法施工步骤是:先将小导管打入地层,然后注入水泥或化学浆液,使地层加固,再进行短进尺开挖(一般每个循环在0.5-1.0m左右),施做初期支护,随后施做防水层,最后完成二次衬砌。
使用条件:浅埋暗挖法不允许带水作业,要求开挖面有一定的自立性和稳定性,应对开挖面前方地层进行预加固和预处理(必要前提)。
▲不同方法施工的地铁车站结构
喷锚暗挖(矿山)法施工车站结构可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站。
1.2地铁区间隧道结构与施工方法
▲施工方法比较与选择
1.喷锚暗挖法
浅埋暗挖技术多用于第四纪软弱地层,由于围岩自承能力比较差,需要严格控制地面沉降量。初期支护必须从上向下施工,二次衬砌模筑必须通过变形量测确认初期支护结构基本稳定时,才能施工,而且必须从下往上施工,绝不允许先拱后墙施工。
(1)常用的预加固和预支护方法有:小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆及管棚超前支护
(2)隧道土方开挖与支护总原则是: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)在软弱破碎及松散、不稳定的地层中采用浅埋暗挖法施工时,除需对地层进行预加固和预支护外,隧道初期支护施作的及时性及支护的强度和刚度,对保证开挖后隧道的稳定性、减少地层扰动和地表沉降,都具有决定性的影响。在诸多支护形式中,钢拱锚喷混凝土支护是满足上述要求的最佳支护形式。
(4)在浅埋暗挖法中,初期支护的变形达到基本稳定,且防水结构施工验收合格后,可以进行二次混凝土衬砌灌注工序。二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板,更多情况则使用模板台车,因为区间隧道的断面尺寸基本不变,有利于使用模板台车,加快立模及拆模速度。
(5)监控量测:拱顶下沉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。
2.盾构法
(1)盾构法施工隧道的优点(7个)
(2)盾构法施工存在的问题(6个)
(3)使用管片的技术要求,盾构到达接收井(进洞)时,由于前方已无土体,对管片收缩量就有影响,容易造成管片松弛和错台。为此建议在进洞时的10环管片上,增设纵向拉紧装置,并适当加强第一次螺栓紧固力。
▲不同方法施工的地铁区间隧道结构
1.喷锚暗挖(矿山)法施工隧道
复合式衬砌结构是由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成。
2.盾构法隧道
(1)盾构法隧道衬砌
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。管环构成:主体是管片拼装组成的管环,管环通常由A型管片(标准环)、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。
(2)联络通道设置在两条地铁隧道之间的一条横向通道,起到乘客的安全疏散、隧道排水及防火、消防等作用。目前,国内地铁的联络通道主要采用暗挖法、超前预支护方法(深孔注浆或冻结法)施工。
1030.2明挖基坑施工
2.1地下水控制
为保证地下工程、基础工程正常施工,控制和减少对工程环境影响而采取的排水、降水、隔水或回灌等工程措施,统称为地下水控制。
▲基本规定
地下水控制方法可划分为降水、隔水和回灌三类。各种地下水控制方法可单独或组合使用。
▲降水
1.工程降水方法及适用条件表

2.降水系统布设
(1)面状降水工程降水井点宜沿降水区域周边呈封闭状均匀布置,距开挖上口边线不宜小于1m。
(2)线状、条状降水工程降水井宜采用单排或双排布置,两端应外延条状或线状降水井点围合区域宽度的1-2倍布置水井。(长宽比小于或等于20时为面状,大于20且小于或等于50时为条状,大于50时为线状)
(3)真空井点孔壁与井管之间的滤料宜采用中粗砂,滤料上方应用黏土封堵,封堵至地面的厚度应大于1.0m。
(4)集水明排水沟宜每隔30-50m设置一座集水井。
▲隔水帷幕
1.一般规定
(1)当降水会对基坑周边建(构〉筑物、地下管线、道路等造成危害或对工程环境造成长期不利影响时,可采用隔水帷幕方法控制地下水。
(2)隔水帷幕方法可按下表进行分类:

2.隔水帷幕施工方法(了解土质类别
高压喷射注浆法2014多、注浆法、水泥土搅拌法、冻结法、地下连续墙、咬合式排桩、钢板桩、沉箱。
3.隔水帷幕施工应与支护结构施工相协调,施工顺序应符合下列规定:
1)独立的、连续性隔水帷幕,宜先施工帷幕,后施工支护结构。
2)对嵌入式隔水帷幕,当采用搅拌工艺成桩时,可先施工帷幕桩,后施工支护结构;当采用高压喷射注浆工艺成桩或可对支护结构形成包覆时,可先施工支护结构,后施工帷幕。
3)当采用咬合式排桩帷幕时,宜先施工非加筋桩,后施工加筋桩。
2.2地基加固处理方法
▲基坑地基加固的目的与方法选择
1.基坑地基加固的目的
(1)基坑外加固的目的主要是止水,并可减少围护结构承受的主动土压力。
(2)基坑内加固的目的主要有:提高土体的强度和土体的侧向抗力,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。
2.基坑地基加固的方式
(1)平面布置形式分类,基坑内被动区加固形式主要有墩式加固、裙边加固、抽条加固、格栅式加固和满堂加固
(2)换填材料加固处理法2018,以提高地基承载力为主,适用于较浅基坑,方法简单操作方便。
(3)采用水泥土搅拌、高压喷射注浆、注浆或其他方法对地基掺入一定量的固化剂或使土体固结,以提高土体的强度和土体的侧向抗力为主,适用于深基坑
▲常用方法与技术要点
1.注浆法
(1)注浆材料有很多,其中水泥浆材是以水泥浆液为主的浆液,适用于岩土加固,是国内外常用的浆液。
(2)注浆方法(了解适用范围)
主要有渗透注浆劈裂注浆压密注浆电动化学注浆
2.水泥土搅拌法(适用于加固饱和黏性土和粉土等地基)
(1)根据固化剂掺入状态的不同,它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体和地基土搅拌。
(2)目前,喷浆型湿法深层搅拌机械在国内常用的有单、双轴、三轴及多轴搅拌机,喷粉搅拌机目前仅有单轴搅拌机一种机型。加固土有止水要求时,宜采用浆液搅拌法施工。
3.高压喷射注浆法
(1)高压喷射注浆法适用地层:对淤泥、淤泥质土、粘性土(流塑、软塑和可塑)、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,但对于硬黏性土,含有较多的块石或大量植物根茎的地基,因喷射流可能受到阻挡或削弱,使冲击破碎力急剧下降,造成切削范围小或影响处理效果。对于含有过多有机质的土层,其处理效果取决于固结体的化学稳定性。
(2)高压喷射有旋喷(固结体为圆柱状)、定喷(固结体为壁状)和摆喷(固结体为扇状)等三种基本形状,它们均可用下列方法实现:
1)单管法水泥浆液)【2015
2)双管法(水泥浆液和压缩空气);
3)三管法(水流、压缩空气及水泥浆液)
由于上述三种喷射流的结构和喷射的介质不同,有效处理长度也不同。以三管法最大,双管法次之,单管法最小。实践表明,旋喷形式采用单管法、双管法和三管法中的任何一种方法。定喷和摆喷注浆常用双管法和三管法。
2.3深基坑支护结构与变形控制
▲围护结构
1.基坑围护结构体系
(1)基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。板(桩)墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力,并将此压力传递到支撑,是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构
2.深基坑围护结构类型
排桩(预制混凝土板桩、钢板桩、钢管桩、灌注桩、SMW工法桩)、地下连续墙、重力式水泥土挡墙/水泥土搅拌桩挡墙
(1)钢板桩特点:【2013多/2014】
①成品制作,可反复使用;
②施工简便,但施工有噪声;
③刚度小,变形大,与多道支撑结合,在软弱土层中也可采用;
④新的时候止水性尚好,如有漏水现象,需增加防水措施
(2)SMW工法桩特点:
①强度大,止水性好;
②内插的型钢可拔出反复使用,经济性好;
③具有较好发展前景,国内上海等城市已有工程实践;
④用于软土地层时,一般变形较大
型钢水泥土搅拌墙常用的内插型钢布置形式可采用密插型、插二跳一型和插一跳一型三种。单根型钢中焊接接头不宜超过2个,焊接接头的位置应避免设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处;相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开,错开距离不宜小于1m,且型钢接头距离基坑底面不宜小于2m。拟拔出回收的型钢,插入前应先在干燥条件下除锈,再在其表面涂刷减摩材料。
(3)地下连续墙【2018多】
1)特点
①刚度大,开挖深度大,可适用于所有地层;
②强度大,变位小,隔水性好,同时可兼作主体结构的一部分。
③可邻近建筑物、构筑物使用,环境影响小;
④造价高。
2)地下连续墙的优点:施工时振动小、噪声低,墙体刚度大,对周边地层扰动小,可适用于多种地层,除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外,对黏性土、无黏性土、卵砾石层【2017】等各种地层均能高效成槽。
3)现浇钢筋混凝土壁式地下连续墙的施工工艺流程【2015考排序】
4)槽段接头选用原则:
①地下连续墙宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字钢接头或混凝土预制接头等柔性接头
②作为主体地下结构外墙,且需要形成整体墙体时,宜采用刚性接头,刚性接头可采用一字形或十字形穿孔钢板接头、钢筋承插式接头等;地下连续墙顶设置通长的冠梁、墙壁内侧槽段接缝位置设置结构壁柱、基础底板与地下连续墙刚性连接等措施时,也可采用柔性接头。【2014/2015多】
5)导墙是控制挖槽精度的主要构筑物,导墙结构应建于坚实的地基之上,并能承受水土压力和施工机具设备等附加荷载,不得移位和变形。【2012多/2018多】
导墙的作用:①挡土②基准作用③承重④存蓄泥浆(泥浆液面始终保持在导墙面以下20cm,并高出地下水位1m,以稳定槽壁。)⑤其他:阻水和补强。
▲支撑结构类型
1.支撑结构体系
(1)内支撑一般有钢支撑和钢筋混凝土支撑,也可采用钢或钢筋混凝土的混合支撑;外拉锚有拉锚和土锚两种形式。
(2)支撑结构挡土的应力传递路径是围护(桩)墙一围檩(冠梁)一支撑
(3)深基坑常用内支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系钢支撑体系(可周转使用)【2013】两大类。
▲基坑的变形控制
1.基坑变形特征
(1)基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移坑底土体隆起造成的。
(2)围护墙体水平变形
当基坑开挖较浅,还未设支撑时,不论对刚性墙体(如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩、地下连续墙等),均表现为墙顶位移最大,向基坑方向水平位移,呈三角形分布。
随着基坑开挖深度的增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移,而一般柔性墙如果设支撑,则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动,墙体腹部向基坑内凸出。
(3)围护墙体竖向变位
(4)基坑底部的隆起
过大的坑底隆起可能是两种原因造成的:
①基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起;
②基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足而产生坑内土体隆起破坏。由于基坑一直处于开挖过程,直接监测坑底土体隆起较为困难,一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。
(5)地表沉降
2.基坑的变形控制的主要方法有:
(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。加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式。
(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间,这一点在软土地区施工时尤其有效;
(5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响。
3.坑底稳定控制
(1)保证深基坑坑底稳定的方法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。
(2)适时施作底板结构
2.4基槽土方开挖及护坡技术
▲基本要求
1.基本规定如下:
(1)基坑开挖应根据支护结构设计、降排水要求,确定开挖方案
(2)基坑周围地面应设排水沟。
(3)软土基坑必须分层、分块、均衡开挖,分块开挖后必须及时施工支撑;
(4)基坑开挖过程中,必须采取措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土。
2.发生下列异常情况时,应立即停止挖土,并应立即查清原因和及时采取措施后,方能继续挖土:
(1)围护结构变形明显加剧。
(2)支撑轴力突然增大。
(3)围护结构或止水帷幕出现渗漏。
(4)开挖暴露出的基底出现明显异常。
(5)围护结构发生异常声响。
(6)边坡出现失稳征兆时。
(7)基坑周边建(构)筑物等变形过大或已经开裂。
▲基坑(槽)的土方开挖方法
1.根据不同的开挖深度采用不同的施工方法,主要开挖方法包括以下两种:
(1)浅层土方开挖:第一层土方一般采用短臂挖掘机及长臂挖掘机直接开挖、出土,自卸运输车运输。
(2)深层土方开挖:当长臂挖机不能开挖时,应采用小型挖掘机,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。
▲边坡防护
1.基坑边(放)坡
(1)基坑放坡基本要求
当条件许可时,应优先采取坡率法控制边坡的高度和坡度。土质边坡的坡率允许值应根据经验,按工程类比原则并结合已有稳定边坡的坡率值分析确定。当无经验,且土质均匀良好、地下水贫乏、无不良地质现象和地质环境条件简单时,可参照土质边坡坡率允许值表。

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。在场地土质较好、基坑周围具备放坡条件、不影响相邻建筑物的安全及正常使用的情况下,宜采用全深度放坡或部分深度放坡。分级放坡时,宜设置分级过渡平台下级放坡坡度宜缓于上级放坡坡度。【2018】
(2)基坑边坡稳定控制措施:
1)根据土层的物理力学性质及边坡高度确定基坑边坡坡度,并于不同土层处做成折线形边坡或留置台阶。
2)施工时严格按照设计坡度进行边坡开挖,不得挖反坡
3)在基坑周围影响边坡稳定的范围内,应对地面采取防水、排水、截水等防护措施,禁止雨水等地面水浸人土体,保持基底和边坡的干燥。
4)严格禁止在基坑边坡坡顶较近范围堆放材料、土方和其他重物以及停放或行驶较大的施工机械。
6)在整个基坑开挖和地下工程施工期间,应严密监测坡顶位移,随时分析监测数据。当边坡有失稳迹象时,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:【2016多】
放坡开挖时应及时作好坡脚、坡面的防护措施。常用的防护措施有:
1)叠放砂包或土袋
2)水泥砂浆或细石混凝土抹面:在人工修平坡面后,用水泥砂浆或细石混凝土抹面,留泄水孔;
3)挂网喷浆或混凝土
4)其他措施:包括锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面等。
基坑侧壁安全等级:一级,支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重;二级,影响一般;三级,影响不严重。
联系知识点明挖基坑与隧道施工安全事故预防防止基坑坍塌、掩埋的安全措施
▲明挖基坑安全控制特点
1.基坑工程安全风险
基坑工程施工过程中的主要风险是基坑坍塌和淹埋,防止基坑坍塌和淹埋是基坑施工的重要任务【2018】。
2.基坑开挖安全技术措施
(1)基坑周围堆放物品的规定
1)支护结构施工与基坑开挖期间,支护结构达到设计强度要求前,严禁在设计预计的滑裂面范围内堆载;临时土石方的堆放应进行包括自身稳定性、邻近建筑物地基和基坑稳定性验算。
2)支撑结构上不应堆放材料和运行施工机械,当需要利用支撑结构兼做施工平台或栈桥时,应进行专门设计。
3)基坑开挖的土方不应在邻近建筑及基坑周边影响范围内堆放,并应及时外运。
4)基坑周边必须进行有效防护,并设置明显的警示标志;基坑周边要设置堆放物料的限重牌,严禁堆放大量的物料。
5)建筑基坑周围6m以内不得堆放阻碍排水的物品或垃圾,保持排水畅通。
▲应急预案与保证措施
1.应急预案
(1)制定应急预案
(2)建立应急组织体系,并应急演练
(3)进行信息化施工
2.抢险支护与堵漏
(1)如果渗漏水主要为清水,一般及时封堵不会造成太大的环境问题;而如果渗漏造成大量水土流失则会造成围护结构背后土体过大沉降,严重的会导致围护结构背后土体失去抗力造成基坑倾覆。
(2)围护结构缺陷造成的渗漏一般采用下面方法处理,在缺陷处插入引流管引流,然后采用双快水泥封堵缺陷处,等封堵水泥形成一定强度后再关闭导流管。如果渗漏较为严重时直接封堵困难时,则应首先在坑内回填土封堵水流,然后在坑外打孔灌注聚氨酯或双液浆等封堵渗漏处,封堵后再继续向下开挖基坑。【2016案例】
(3)基坑支护结构出现变形过大或较为危险的“踢脚”变形时,可以采用坡顶卸载,适当增加内支撑或锚杆,被动土压区堆载或注浆加固等处理措施。
(4)基坑出现整体或局部土体滑塌时,应在可能条件下降低土中水位,并进行坡顶卸载,加强未滑塌区段的监测和保护,严防事故继续扩大。
(5)基坑坍塌或失稳征兆已经非常明显时,必须果断采取回填土、砂或灌水等措施,然后再进一步采取应对措施,以防止险情发展成事故。
联系知识点:明挖基坑与隧道施工安全事故预防开挖过程中地下管线的安全保护措施
▲施工准备阶段
1.工程地质条件及现况管线调查
(1)进场后应依据建设方提供的工程地质勘查报告、基坑开挖范围内及影响范围内的各种管线、地面建筑物等有关资料,查阅有关专业技术资料,掌握管线的施工年限、使用状况、位置、埋深等数据信息。
(2)对于资料反映不详、与实际不符或在资料中未反映管线真实情况的,应向规划部门、管线管理单位查询,必要时在管理单位人员在场情况下进行坑探查明现状。【2018案例】
(3)对于基坑影响范围内的地面、地下建(构)筑物,必须查阅相关资料并经现场调查,掌握结构的基础、结构形式等情况。
(4)将调查的管线、地下建(构)筑物的位置埋深等实际情况按照比例标注在施工平面图上,并在现场做出醒目标志。
(5)分析调查、坑探等资料,作为编制施工组织设计、施工方案和采取安全保护措施的依据。
2.现况管线改移、保护措施
(1)对于基坑开挖范围内的管线,与建设单位、规划单位和管理单位协商确定管线拆迁、改移和悬吊加固措施。
(2)基坑开挖影响范围内的地下管线、地面建(构)筑物的安全受施工影响,或其危及施工安全时,均应进行临时加固,经检查、验收,确认符合要求,并形成文件后,方可施工。
(3)开工前,由建设单位召开工程范围内有关地上建(构)筑物、地下管线、人防、地铁等设施管理单位的调查配合会,由产权单位指认所属设施及其准确位置,设明显标志。
(4)在施工过程中,必须设专人随时检查地下管线、维护加固设施,以保持完好。
(4)观测管线沉降和变形并记录,遇到异常情况,必须立即采取安全技术措施。
1030.3喷锚暗挖(矿山)法施工
3.1喷锚暗挖法的掘进方式选择
▲浅埋暗挖法与掘进方式【2012多,工期长】
1.全断面开挖法
(1)适用于土质稳定、断面较小的隧道施工,适宜人工开挖或小型机械作业。
(2)采取自上而下一次开挖成形,沿着轮廓开挖,按施工方案一次进尺并及时进行初期支护。
(3)优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成,工序简便;缺点是对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力。
2.台阶开挖法
(1)适用于土质较好的隧道施工,以及软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。
(2)台阶开挖法2016结构断面分成两个以上部分,即分成上下两个工作面或几个工作面,分步开挖【2010】
(3)台阶开挖法优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度,灵活多变,适用性强。
(4)台阶开挖法注意事项:台阶数不宜过多,台阶长度要适当,对城市第四纪地层,台阶长度一般以控制在1D内(D指隧道跨度)为宜。对岩石地层,针对破碎地段可配合挂网喷锚支护施工,以防止落石和崩塌。
3.环形开挖预留核心土法【2011开挖顺序】
(1)适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。
(2)根据断面的大小,环形拱部又可分成几块交替开挖。环形开挖进尺为0.5-1.0m,不宜过长。台阶长度一般以控制在lD内(D一般指隧道跨度)为宜。
(3)施工作业流程:用人工或单臂掘进机开挖环形拱部→架立钢支撑→挂钢筋网→喷混凝土2014。在拱部初次支护保护下,为加快进度,宜采用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶,随时接长钢支撑和喷射混凝土、封底。
4.单侧壁导坑法【2015施工顺序】
(1)适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中隧道施工。
(3)一般情况下侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽,高度以到起拱线为宜,这样导坑可分二次开挖和支护,不需要架设工作平台,人工架立钢支撑也较方便。

5.双侧壁导坑法
(1)又称眼镜工法。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
(2)一般是将断面分成四块:左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。导坑尺寸拟定的原则同前,但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。
(3)施工顺序:开挖一侧导坑,并及时地将其初次支护闭合→相隔适当距离后开挖另一侧导坑,并建造初次支护→开挖上部核心土,建造拱部初次支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上→开挖下台阶,建造底部的初次支护,使初次支护全断面闭合→拆除导坑临空部分的初次支护一施作内层衬砌。
(4)优缺点:
1)开挖断面分块多,扰动大,初次支护全断面闭合的时间长,但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的,所以在施工中间变形几乎不发展。现场实测结果表明,双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。
2)双侧壁导坑法施工较为安全,但速度较慢,成本较高。
6.中隔壁法和交叉中隔壁法
(1)中隔壁法也称CD工法,主要适用于地层较差、岩体不稳定且地面沉降要求严格的地下工程施工。
(2)当CD工法不能满足要求时,可在CD工法基础上加设临时仰拱,即所谓的交叉中隔壁法(CRD工法)。

7.中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法
当地层条件差、断面特大时,一般设计成多跨结构,跨与跨之间有梁、柱连接,一般采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩法等施工,其核心思想是变大断面为中小断面,提高施工安全度
(1)中洞法施工

由于中洞的跨度较大,施工中一般采用CD、CRD或双侧壁导坑法进行施工。
中洞法的特点是初期支护自上而下,每一步封闭成环,环环相扣,二次衬砌自下而上施工,施工质量容易得到保证。
(2)侧洞法施工【2013】

(3)柱洞法施工

3.2喷锚加固支护施工技术
▲喷锚暗挖与初期支护
1.支护与加固技术措施
暗挖隧道内常用的技术措施:【2016多】
(1)超前锚杆或超前小导管支护;
(2)小导管周边注浆或围岩深孔注浆
(3)设置临时仰拱
(4)管棚超前支护
暗挖隧道外常用的技术措施:
(1)地表锚杆或地表注浆加固;
(2)冻结法固结地层;
(3)降低地下水位法。
▲暗挖隧道内加固支护技术
1.主要材料
(1)喷射混凝土应采用早强混凝土。严禁选用具有碱活性集料。可根据工程需要掺用外加剂,速凝剂应根据水泥品种、水胶比等,通过不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量,使用前应做凝结时间试验,要求初凝时间不应大于5min,终凝时间不应大于10min
2.格栅加工及安装
3.喷射混凝土【2011多】
(1)喷射作业时,喷头处的风压不得小于0.1MPa。
(2)喷头与受喷面应垂直,距离宜为0.6-1.0m
(3)喷射混凝土应紧跟开挖工作面,应分段、分片、分层,由下而上顺序进行2017,混凝土厚度较大时,应分层喷射,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。
(4)喷射混凝土应控制水灰比,避免喷射后发生流淌、滑坠现象,并应采取措施减少喷射混凝土材料的回弹损失。严禁使用回弹料。
(5)喷射棍凝土的养护应在终凝2h后进行,养护时间应不小于14d。
4.锁脚锚杆注浆加固
(1)隧道拱脚应采用斜向下20°-30°打人的锁脚锚杆(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。
5.初期支护背后注浆
(1)隧道初期支护封闭后,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5-10m的距离。
(2)背后回填注浆管在格栅拱架安装时宜埋设于隧道拱顶、两侧起拱线以上的位置,必要时侧墙亦可布设。
(3)背后回填注浆应合理控制注浆量和注浆压力。
(4)根据地层变形的控制要求,可在初期支护背后多次进行回填注浆。
▲暗挖隧道外的超前加固技术
1.降低地下水位法
(1)含水的松散破碎地层宜采用降低地下水位法,不宜采用集中宣泄排水的方法
(2)降低地下水位通常采用地面降水方法或隧道内辅助降水方法。
(3)当采用降水方案不能满足要求时,应在开挖前进行帷幕预注浆、加固地层等堵水处理。
2.地表锚杆(管)
(1)地面锚杆(管)按矩形或梅花形布置,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
(2)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
3.3衬砌及防水施工要求
▲防水结构施工原则
1.相关规范规定
(1)《地下工程防水技术规范》GB50108-2008规定:地下工程防水的设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合,刚柔相济,因地制宜,综合治理”的原则。
(2)《地铁设计规范》GB50157-2013规定:地下铁道隧道工程的防水设计,应遵循“以防为主,刚柔结合,多道防线,因地制宜,综合治理”的原则。【2015多】
2.施工方案选择
(1)施工期间的防水措施主要是排和堵两类
(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时,应根据隧道的渗漏水情况,配合衬砌一次施工。
(3)衬砌背后可采用注浆或喷涂防水层等方法止水。
3.复合式衬砌防水施工
(1)衬砌施工缝和沉降缝的止水带不得有割伤、破裂,固定应牢固,防止偏移,提高止水带部位混凝土浇筑的质量。
(2)二衬混凝土施工
1)二衬采用补偿收缩混凝土,具有良好的抗裂性能。
2)二衬混凝土浇筑应采用组合钢模板体系和模板台车两种模板体系。
3)混凝土浇筑采用泵送模注,两侧边墙采用插入式振捣器、底部采用附着式振动器振捣。
3.4小导管注浆加固技术
▲适用条件与基本规定
1.适用条件
(1)可作为暗挖隧道常用的超前预支护措施。
(2)在软弱、破碎地层中成孔困难或易塌孔,且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时,宜采取超前小导管注浆加固处理方法【2013】。
2.基本规定【2015多】
(1)小导管支护和超前加固必须配合钢拱架使用
(2)小导管安装位置应正确并具备足够的有效长度,严格控制好小导管的钻设角度。
(3)在条件允许是,应配合地面超前注浆加固;有导洞时,可在导洞内对隧道周边进行径向注浆加固。
▲技术要点
1.小导管布设【2012】
(1)常用设计参数:超前小导管应选用焊接钢管或无缝钢管,钢管直径40-50mm,小导管的长度宜为3-5m。
(2)超前小导管应从钢格栅的腹部穿过,后端应支承在己架设好的钢格栅上,并焊接牢固,前端嵌固在地层中。前后两排小导管的水平支撑搭接长度不应小于1.0m
2.注浆材料
(1)注浆材料可采用改性水玻璃浆、普通水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆、超细水泥四种注浆材料。
(2)一般情况下改性水玻璃浆适用于砂类土,水泥浆和水泥砂浆适用于卵石地层。
3.注浆工艺及施工控制要点
(1)在砂卵石地层中宜采用渗入注浆法;在砂层中宜采用挤压、渗透注浆法;在黏土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法。
(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)注浆速度应不大于30L/min。
(4)注浆施工期间应进行监测,监测项目通常有地(路)面隆起、地下水污染等,特别要采取必要措施防止注浆浆液溢出地面或超出注浆范围。
3.5管棚施工技术
▲结构组成与适用条件
1.结构组成
(1)管棚法是为防止隧道开挖引起地表下沉和围岩松动,在开挖掘进前沿开挖工作面的上半断面周边按设计打入厚壁钢管,在地层中构筑的临时承载棚防护下,为安全开挖预先提供增强地层承载力的临时支护方法,与小导管注浆法相对应,通常又称为大管棚超前支护法。
(2)管棚是由钢管和钢拱架组成。
(3)管棚中的钢管应按照设计要求进行加工和开孔,管内应灌注水泥浆或水泥砂浆,以便提高钢管自身刚度和强度。
2.适用条件
(1)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、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩,对地层变形有严格要求的工程。
(2)通常,在下列施工场合应考虑采用管棚进行超前支护:
1)穿越铁路修建地下工程;
2)穿越地下和地面结构物修建地下工程;
3)修建大断面地下工程;
4)隧道洞口段施工;
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、海底的地下工程施工等。
▲施工技术要点
1.施工工艺流程:
测放孔位→钻机就位→水平钻孔→压入钢管→注浆(向钢管内或管周围土体)→封口→开挖。
2.管棚应符合以下要求:
(1)宜选用加厚的φ80-φ180mm焊接钢管或无缝钢管制作。
(2)双向相邻管棚的搭接长度不小于3m
(3)为增加管棚刚度,应根据需要在钢管内灌注水泥砂浆、混凝土或放置钢筋笼并灌注水泥砂浆。
(4)钢管宜沿隧道开挖轮廓线纵向近水平方向或按纵坡要求设置。
(5)长管棚宜在竖井内实施。
3.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
4.管棚就位后应按要求进行注浆,注浆应采用分段注浆方法,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。
3.6工作井施工技术
锚喷暗挖(矿山)法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。
▲工作井施工技术
1.施工准备
(1)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。
2.锁口圈梁
(1)竖井应按设计施做锁口圈梁,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。
3.提升系统
4.竖井开挖与支护
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。
▲马头门施工技术
1.竖井初期支护施工至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.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,挂钢筋网,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。
2.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。
3.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。
联系知识点:城市轨道交通工程施工质量检查与检验地铁车站工程施工质量检查与验收
▲明挖法施工质量控制与验收
1.基坑开挖施工
基底经勘察、设计、监理、施工单位验收合格后,应及时施工混凝土垫层。(验槽参与单位)
2.结构施工
(1)混凝土强度分检验批检验评定,划入同一检验批的混凝土,其施工持续时间不宜超过3个月。用于检验混凝土强度的试件应在浇筑地点随机抽取。
(2)首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定,其原材料、强度、凝结时间、稠度等应满足设计配合比要求。
(3)混凝土终凝后及时养护,垫层混凝土养护期不得少于7d,结构混凝土养护期不得少于14d。
3.基坑回填
(1)基坑回填除纯黏土、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粒径的石块外,其他均可回填。
联系知识点:喷锚支护施工质量检查与验收
▲土方开挖、初期支护施工质量控制
1.土方开挖
(1)在稳定性差的地层中停止开挖,或停止作业时间较长时,应及时喷射混凝土封闭开挖面。
(2)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。
联系知识点:喷锚暗挖法施工安全措施
▲准备阶段安全技术管理
1.技术准备
(1)编制施工组织设计,明确技术安全措施;对施工场地进行统一规划,做好临时工程和附属辅助设施。
(2)应编制危险性较大的分部分项工程专项施工方案和施工现场临时用电方案;专项施工方案应按规定组织专家论证。
(3)项目部应严格技术管理,做好技术交底工作和安全技术交底工作;并做好记录和考核。
(4)编制监控量测方案,布置监测点。
2.人员准备
(1)特殊工种应经过安全培训,考试合格后方可操作并持证上岗
(2)项目负责人、技术人员、管理人员、操作人员都必须学习和遵守安全生产责任制,熟悉安全生产管理制度和操作规程。
(3)项目部全部作业人员必须经过安全培训,通过考核持证进场。
(4)建立抢险专业队伍,并进行演练。
3.物资准备
(1)按施工组织设计中的物资计划组织施工物资和应急物资进场。
(2)各种电力设施、安全防护装置与用品,按规定进行检验和检查,不符合要求的严禁使用。
(3)按规定安装施工现场通风、照明、防尘、降温和治理有害气体设备,保护施工人员的身心健康。
▲工作井施工
1.作业区安全防护
(1)施工机械、运输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
(2)井口作业区必须设置围挡,非施工人员禁止入内,并建立人员出入工作井的管理制度。
(3)工作井不得设在低洼处,且井口应比周围地面高30cm以上,地面排水系统应完好畅通。
(4)不设作业平台的工作井周围必须设防护栏杆,护栏高度不低于1.2m,栏杆底部50cm应采取封闭措施。
(5)井口2m范围内不得堆放材料
(6)工作井内必须设安全梯或梯道。
(五)工作井垂直运输
(1)使用卷扬机运输,其安装、操作方法必须符合规程要求。卷扬机地锚应埋设牢固,卷扬机与基础或底架的连接应牢固。钢丝绳在卷筒上的安全圈数不应少于3圈,其末端固定应牢固可靠。
(2)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。
▲隧道施工
1.开挖
(1)在城市进行爆破施工,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,并经公安部门同意后方可施工。
(2)隧道开挖应连续进行,每次开挖长度应严格按照设计要求、土质情况确定。严格控制超挖量。停止开挖时,对不稳定的围岩应采取临时封堵或支护措施。
(3)同一隧道内相对开挖(非爆破方法)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
2.喷射混凝土初期支护
(1)隧道在稳定岩体中可先开挖后支护,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。
(2)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。

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(责任编辑:233网校)
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