第一篇:地铁车站的施工方法
目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法等。主要阐述了修建地铁车站施工方法的原理、施工流程、优缺点,为我国各大城市修建地铁车站时选择合理的施工方法提供有益的参考。
关键词:地铁车站;施工方法;施工流程;优缺点;适用条件
伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强,城市的规模也不断的增大,城市人口流量还在增加、再加上机动车辆呈现逐年上涨的趋势,交通状况不断恶化。为了改善交通环境,采取了各种措施,其中兴建地下铁道得到了普遍的认可,如最近几年在北京、广州、深圳等城市便兴建了大量的地下铁道。由于在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大,因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施丁设备、环保和工期要求等因素,经全面的技术经济比较后确定。
1、明挖法
明挖法是指挖开地面,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下向上顺作施工,完成隧道主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施工方法。
明挖法是各国地下铁道施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法,明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区,因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护,防止地表沉降,减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济,常被作为首选方案。但其缺点也是明显的,如阻断交通时间较长,噪声与震动等对环境的影响。
明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土,如图1.上海地铁M8线黄兴路地铁车站位于上海市控江路、靖宇路交叉口东侧的控江路中心线下。该车站为地下2层岛式车站,长166.6 m,标准段宽17.2 m,南、北端头井宽21.4 m.标准段为单柱双跨钢筋混凝土结构,端头井部分为双柱双跨结构,共有2个风井及3个出人口。车站主体采用地下连续墙作为基坑的维护结构,地下连续墙在标准段深26.8m.墙体厚0.6m.车站出人口、风井采用SMW桩作为基坑的维护结构。
2、盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。
在城市繁忙地带修建地铁车站时,往往占用道路,影响交通当地铁车站设在主干道上,而交通不能中断,且需要确保一定交通流量要求时,可选用盖挖法。2.1盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后,以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通,往下反复进行开挖和加设横撑,直至设计标高。依序由下而上,施工主体结构和防水措施,回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后,视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。施工顺序如图2.在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时,可考虑采用盖挖顺作法。
工程实例:深圳地铁一期工程华强路站位于深圳市最繁华的深南中路与华强路交叉口西侧,深南中路行车道下。该地区市政道路密集,车流量大,最高车流量达3865辆/h.车站主体为单柱双层双跨结构,车站全长224.3 m,标准断面宽18.9 m,基坑深约18.9 m,西端盾构并处宽22.5 m,基坑深约18.7 m.南侧绿地内东西端各布置一个风道。主体结构施工工期为2年,其中围护结构及临时路面施工期为7个月。为保证深南中路在地铁站施工期间的正常行车,该路段主体结构施工采用盖挖顺作法施工方案。
2.2 盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱,和盖挖顺作法一样,基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩,中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高,利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑,以防止维护结构向基坑内变形,待回填土后将道路复原,恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行,即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板,如图3.如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷,或需及早恢复路面交通,但又缺乏定型覆盖结构,常采用盖挖逆作法施工。
工程实例:南京地铁南北线一期工程的区间隧道在地质条件和周围环境允许的情况下,以造价、工期、安全为目标,经过分析、比较,选择了全线区间施工方法。其中,三山街站,位于秦淮河古河道部位,位于粉土、粉细砂、淤泥质粘土土层中。因为是第1个车站,又位于十字路口,因此采用地下连续墙作围护结构。除人口结构采用顺作法外,其余均为盖挖逆作法。
2.3 盖挖半逆作法
盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后,向下挖土至设计标高后先浇筑底板,再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中,一般都必须设置横撑并施加预应力,如图4.3、暗挖法暗挖法是在特定条件下,不挖开地面,全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛,因此,本文着重介绍这两种方法。3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工,新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的,如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。
浅埋暗挖法施工隧道时,应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等,选择适宜的开挖方法及掘进方式。施工中区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。
地下铁道是在城市区域内施工,对地表沉降的控制要求比较严格,所以更要强调地层的预支护和预加固,所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字,其工艺流程见图5.工程实例:北京地铁东单车站东南风道与车站主体结构正交,北侧在长安街下,中部及南侧穿过居民区,风道全长43.4 m.采用浅埋暗挖洞桩法施工,在基本维持环境原状条件的情况下从地面居民生活区和人防设施下面顺利通过。
3.2盾构法
修建地铁随道盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构(shield)是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。盾构法施工工艺见下图6所示。
按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好,衬砌拼装简便,可采用通用构件,易于更换,因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式,局部气压盾构,全气压盾构等。盾构法的主要优点: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;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施T易于管理,施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性。
工程实例:北京地铁五号线即采用了盾构法施工地铁五号线是一条贯穿北京市中心的南北向地下交通大动脉。南起丰台区宋家庄,向北经蒲黄榆、祟文门、东单、东
四、雍和宫止于昌平区太平庄北站,全长27.7 km.由于该路段地上大型建筑物密集,交通流量大,地下管网复杂,为减少对城市经济和市民生活的影响,经专家论证,决定在雍和宫至北新桥约700 m长的试验段率先采用盾构施工方法。该盾构为大直径土压平衡盾构机。
4、沉管法
沉管法是将隧道管段分段预制,分段两端设临时止水头部,然后浮运至隧道轴线处,沉放在预先挖好的地槽内,完成管段间的水下连接,移去临时止水头部,回填基槽保护沉管,铺设隧道内部设施,从而形成一个完整的水下通道。
沉管隧道对地基要求较低,特别适用于软土地基、河床或海岸较浅,易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小,包括连接段在内的隧道线路总长较采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方,选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业,彼此干扰相对较少,并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点,在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道,沉管法称为最经济的水下穿越方案。
按照管身材料,沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多,而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。
沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。
上程实例:广一州珠江隧道是我国第一条公路与地铁合用的越江隧道,公路隧道全长1 238.5 m.河中段隧道埋置在河床下。不影响水面通航,河中沉管段全长457 m.该沉管为多孔矩形钢筋混凝土结构,其中包括两个双车道机动车孔、一个地铁孔、一个电缆管廊。沉管断面为典型矩形断面,外形尺寸为33 mx7.956 m(宽x高),底板厚1.2 m、顶板厚1.0 m,两外侧墙分别为0.7 m和0.55 m、最长管节的混凝土量达12 000砰。管段的基底坐落在河床的风化花岗岩层上。开槽时采用了炸礁施工。基础处理采用灌砂法。
5、混合法
可以根据地铁隧道的实际情况,在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用,称其为混合法。
工程实例:北京地铁东四站位于朝阳门内大街与东四南大街交叉日上,处于繁华的市中心,有多路公交车经过。车站主体顺东四南大街,呈南北走向,东四南大街规划道路红线宽70 m,现状路宽为22 m,朝内大街已改造完,道路红线宽60 m,两方向客流均衡,交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街,呈东西走向,在此站换乘。本车站两端为明挖段,结构形式为3层三跨框架结构;中间为暗挖段,结构形式为单层三拱两柱结构。车站总长度197 m,暗挖段长为96.80 m,明挖段长为100.20m。
6、结束语
随着我国地下铁道建设事业的发展,原有的施工技术不断地发展与提高的同时,新的施工方法也被应用到施工当中,施工技术水平得到不断提升,其中有些施工技术已经达到世界先进水平。另外,由于城市交通流量的增加导致城市道路已拥挤不堪,加上城市环境的要求越来越严格,城市内封路施工已不现实了。因此,暗挖技术,如盾构法、浅埋暗挖法将是今后研究和实践的主攻方向。
第二篇:浅谈关于地铁车站防水施工
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摘要:地铁的快速发展也带来了相应的材料及工艺变革,在地铁施工中防水材料及所采取的防水工艺对城市地铁来说是至关重要的。如何做好地铁车站的防水,如何防治,如何延长地铁的寿命,文章归结了广佛线西朗地铁车站的防水施工经验,对车站防水施工作了一个简单探讨。
关键词:防水施工;地铁车站;防水卷材
前言
城市地铁担负着城市非常大一部分的交通运载量。地铁可以说是象征着城市经济快速发展的一个标志,它对城市的交通起着至关重要的作用。地铁具有载客量大、快速、正点、低能耗、少污染、乘坐舒适的优点,享有“绿色通道”的美誉。目前,世界各国都在大力发展城市地铁交通系统,以缓解日益严重的地面交通压力。
我国内地自北京 1965 年修建地铁一期以来,目前内地地铁建设进入了快速发展的时期。然而在地铁施工中,不容乐观的是由于地铁工程大多数处于地下水位以下,渗漏水现象较为常见,它降低了地铁的运营效率,影响了旅客的舒适度,甚至危及交通安全。如何对地铁进行有效的防水处理,将是今后地铁施工重点研究的课题之一。
地铁车站施工中,防水施工是非常重要的环节之一。地下车站中的乘客流量大,金属设备繁多,车站完工后必须达到绝对不渗不漏,保证车站正常的运转及运行安全要求。地铁防水是一项整体性工程,结构的每一部分都应在防水中发挥重要作用,在地铁施工中尝试使用新的材料和新的工艺来考虑地铁的防排水系统的可靠性。
1广州地铁防水施工现状
和国外地铁工程相比,国内在防水工程上的投入非常小。国外地铁的防水工程的总投入占了整个工程造价的 10%,而国内则不到 1%。广州地区地下水丰富,许多地段还存在含沙层,透水性比较强。对地铁施工中防水要求较高,施工中稍有不慎就会造成比较大的事故风险。所以在材料的选型中,广州地铁要用 1%的投入做到最佳的防水效果,就必须加强对各种防水材料的管理。目前广州新建的地铁项目中所采用的建筑材料,均是公开统一招标,材料在全国范围内选取,并且包括选用国外一些性价比较好的高品质材料。
在对地铁车站防水施工的研究讨论中发现,在过去的广州地铁防水设计中存在一些不足。一号线的防水工程的做法基本上是参照上海的旧防水模式,选择以防为主的全包法。由于和广州实际施工的地理特征不符合,一号线在施工过程中,受地下水丰富和施工过程中潮湿季节较多的影响,防水工程受到了挫折,防水的效果都不太理想。二号线整体的防水模式,区间隧道采用 1.5mm 毫米厚的 PVC 防水板材,车站则采用是 EVA 防水板,通过机械焊接,密封性能好,整体的防水性能有所提高。虽然整个防水板可以在有水的情况下或者是潮湿的季节里保证建筑工程顺利作业,不影响工期,然而它与混凝土内防水结构不能粘接在一起,只能架空依附在混凝土内防水结构上。而且只要有一块防水板出现质量问题,或者有所破损的话,就会形成大面积的漏水。三号线是采用改进防水板;
四、五号线:细节工程大变革,焊缝更细。地铁五号线等在防水设计、施工方法、材料使用上,较之地铁一、二号线都有所创新。
2防水施工
2.1地铁车站防水设计标准及原则 2.1.1西朗车站防水设计标准
车站主体结构、出入口通道及几点设备集中布置等位置的防水等级为一级,结构不允 使命:加速中国职业化进程
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许渗水,结构表面无湿渍。车站风道、风井防水等级为二级,结构不允许漏水,结构表面可有少量湿渍,但总湿渍面积不应大于防水面积的 6/1000,任意 100m2防水面积上湿渍不超过 3 处,单个湿渍的最大面积不大于 0.2m2。2.1.2车站防水设计原则
明挖车站防水设计应遵循“以防为主,刚柔相济,多道设防,因地制宜,防堵结合,综合治理”的原则,强调结构自防水为主。
强调结构自防水首先应保证混凝土、钢筋混凝土结构的自防水能力。为此应采用有效技术措施,保证防水混凝土达到规范的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性。
针对广州地区的气候,附加防水层应吸取国内外类似工程结构防水的经验,以达到技术先进、经济合理、安全适用、确保防水目的。2.2地铁车站防水卷材选材及施工
西朗车站是广州到佛山的一个重要的大型地铁换乘车站,与原广州地铁一号线起点站西朗站相连接。西朗地铁站基坑长386.3m,标准段宽为 20.7m。建筑防水外包面积大,施工难度也相对增大,为保证西朗车站整体防水体系完好,在地铁车站辅助防水层选材上选用了新型防水卷材。
新型防水材料具有较强的抗渗透性,施工操作简便、速度快,易于掌握等特点,并广泛适用于高档建筑物的屋面防水、地下工程防水、隧道顶面防水、垃圾场的渗漏等,使用范围较广。国内市场上主要的一些新型防水卷材有 PVC、EVA、PE 防水卷材以及玻纤建筑防水材料等。
西朗车站的施工中,采用了EVA高分子聚合物双面(单面)自粘防水卷材作为车站主体的防水材料。EVA 材料是国内外生产防水卷材最好的材料。它的分子量达 2—5 万。其性能随乙酸乙烯含量的比例来调节产品的结构,并可分别适应多种用途的要求。它具有优良的柔韧性、耐寒性、弹性、耐应力开裂性、比重轻,施工方便。该型号材料具有和混凝土自粘的能力,接触面能够依靠砼凝固散发的热量与其反应进而自动粘合在一起。西朗站所使用的 EVA 高分子材料具有一个显著的优点:局部漏水,则仅为局部防水失效,不会波及整体。
2.2.1防水卷材优缺点对比
EVA 防水卷材的优点:铺设方便,焊接简便,工作效率高,人工操作对场地环境的适应性强。易修补,问题处理简便;与混凝土、EVA 卷材均可粘接,适用范围广,适应性强。防水施工完成后能比较好的防止地下水乱串,漏水影响比较小。
虽然该型号防水卷材优点比较的显著,但是还是存在着不足。该型号材料在施工中所表现出来的缺点有:钢筋工程易将防水卷材损伤,如果基面上偶有尖锐物体,则极易刺伤 EVA卷材;焊接施工时遇高温易燃烧。对基面要求高,要求基面平整;施工时表面不平整很容易导致防水卷材与砼面无法粘接,使得防水卷材与砼结构面之间存在地下水夹,这对今后的防水的整体性来说将是一个很严重的隐患。
由于存在着比较多缺点,在施工中必须认真的对待防水施工。特别是各转角处以及施工缝等搭接的地方。2.2.2防水卷材施工
防水卷材施工常见的施工工艺有三类:
1、热施工工艺
2、冷施工工艺和机械固定工艺三种方法。铺贴的方法有四种,满粘法、空铺法、条粘法、和点粘法等四种。就铺贴时基本的方式也有两大类:湿铺法和干铺法。施工时应根据不同的设计要求、材料和工程的具体情况,选用合适的施工方法。在西朗地铁站中所采用的是湿铺满粘法。
防水卷材铺贴施工时,基面须平顺、干净、无浮浆、无疏松、空鼓、不得有滴水、漏 使命:加速中国职业化进程
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水、淌水、线流或泥沙流出。其平整度应满足 D/L=1/10。
D——初期支护基层相邻两面凹进去的深度;
L——初期支护基层相邻两凸面间的距离。
EVA 单面自粘防水卷材施工方法:先涂刷基层处理剂,再揭下防水卷材的隔离纸,将有粘性的一面沿基准线铺贴,随揭开的隔离膜随机滚压卷材的表面并挤压出空气,以确保初始粘接强度。卷材纵向搭接缝要顺直,用滚筒用力压实,确保防水卷材之间的粘接牢固;搭接采用热焊接。
EVA 双面自粘防水卷材施工方法:采用预铺反粘卷材,先将卷材铺于基面上,搭接采用热焊接,绑扎钢筋浇捣混凝土前,揭去表面隔离材料,撒水泥粉防粘,将混凝土直接浇捣在卷材粘接面。
2.2.3防水卷材施工质量保证体系
所选用防水材料的资料(含产品合格证、防水材料准用证及防伪标志等)要齐全,材料进场后进行抽样复检,合格后方可进行施工。由具有建筑防水施工资质的专业施工队伍进行施工。在施工前应对全体操作人员进行培训和技术交底,保证按照规范要求精心进行施工作业。基层要满足防水施工要求.经有关人员验收合格后,方可铺贴卷材防水层。每做完一处防水层,自检合格后,及时请有关人员进行检查验收,并做好隐检及质量验评手续,方可进行下道工序。在铺贴卷材和浇筑细石混凝土保护层过程中,要保护好卷材和防水层,如有损坏要及时修补。2.3结构自防水
2.3.1结构自防水存在的几个问题
(1)设计方面:在认识上,未真正树立以混凝土结构自防水为防水之本的设计理念,在实际工作中往往重防水材料,轻防水混凝土。虽然在设计时,强调地铁车站的防水以结构自防水为主,强调防水混凝土的强度等级,而对混凝土抗裂性能未引起足够重视。细部结构和配筋不合理,防水设计与工程结构设计未很好结合,结构形式设计过于复杂。在防迷流的设计上也必须有比较科学的认识,并使之有效的保护钢筋遏制渗漏。
(2)施工方面:原材料质量控制不良,坍落度控制不好,施工缝等细部结构处理不当,混凝土浇注后未按照施工规范要求进行养护。混凝土结构自防水施工是个精细过程,必须合理地选用配合比、水灰比、坍落度等参数,把好混凝土浇筑、振捣关,注意养护时间和条件,否则将导致混凝土内部出现空隙,结构表面出现裂缝。在施工过程中,难免出现管理不严格的问题,这对结构自防水将会大打折扣。
(3)监督管理方面。对防水工程质量监督检查不严,未严格按有关规定进行工程全过程监督检查。施工前未认真进行图纸技术交底,承包人未掌握防水施工要点,不少人防工程在建设的关键环节和关键部位上,现场监督没有完全到位。对监理公司的监督管理不严,素质和技术管理水平不高。
2.3.2如何提高结构自防水施工质量
在西朗车站主体结构的施工中,混凝土所采用的是 C30防水混凝土,抗渗等级为 S8。在施工时必须提高防水防水混凝土的质量就必须:
(1)科学设计防止混凝土开裂方案。
(2)合理选择混凝土原材料及配合比,严把原材料质量关。
(3)联系设计单位仔细讨论现场实际,提出合适的配筋方式及施工方法。破除“强度越高越好”的错误观念。
(4)施工时严格控制振捣浇注质量,保证防水混凝土密实无空洞。
(5)处理好细部结构,严防节点、施工缝及转角隐蔽部位的防水施工漏洞。
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(6)重视混凝土拆模及养护工作。防水混凝土养护时间不宜少于 14 天。对结构自防水的重视就是对整个地铁防水质量的一个有效的保证,对于设计及施工来说,必须深刻的认识到自防水的重要性。
3关于车站防水的建议
在地下工程防水技术规范(GB-50108-2001)中规定:地下工程的车站和区间工程防水等级分别为一级和二级。不允许渗漏水,只允许少量的湿渍。然而,近年来由于地下工程建设速度较快,尽管建设单位对防水工程质量非常重视,但有些地铁的区间工程在验收前就已经出现了不同程度的渗漏水情况。为使地铁工程的防水质量能够达到一、二级防水标准,提出建议如下:
3.1防水工程设计单位的精心设计和严格论证很重要
(1)从防水材料到工法在设计中应反复论证,确保防水效果。
(2)应仔细考虑防水工法可能受到前后分项工程工序的影响,使对防水工法的防水效果影响越小越好。
(3)防水工法设计之后应报设计总体单位组织防水专家进行论证。
(4)施工单位收到设计施工图后不得随意提出变更或洽商,设计单位也不能在设计交底时随意改变。
3.2防水工程施工队伍起着很重要的作用
近年来防水队伍的确定多由工程项目部经理以低价或低于成本价进行“合理”分包组队,建议建委采用招投标法确定防水队伍,应尽快取消项目部个人自由组队。使地铁防水工程防水效果会有好转。防水施工必须由比较专业的队伍来完成。3.3施工单位必须重视防水施工
(1)严格把住防水材料的质量关。
(2)控制进度,应尽量避免赶工施作防水工程。
(3)改进喷混凝土工艺,应一次达到平整度要求;满足EVA 防水卷材或其他防水材料大面积铺设条件,使充气试验一次成功。
(4)变形缝、施工缝精心细作。
(5)注意成品保护。
(6)注意泵送混凝土的坍落度符合泵送要求。3.4重视结构自防水的设计与施工。
3.5防水施工必须制定相关的可行的管理规定或是管理办法。
业主、设计、监理及施工方必须相互协作,严把地铁防水质量关。由于车站工程有不同部位,且各个部位不可能同时一次性完成。因此就存在许多结合部位上的防水问题。这些结合部上的防水做法目前还没有一个统一的、十分有效的、成熟的做法,方法也比较多。因此在今后设计与施工中应对此深入进行研究和施作。
4结语
以上是在地铁施工的工作中对防水施工的一点认识,对地铁施工防水问题做了一个探讨。地铁防水的成与败将会决定一整个地铁工程的成败。在防水这方面必须从每一个方面重视起来。保证地铁车站在施工前、施工中、竣工后和今后的运营中保证车站不渗不漏,并进一步保证地铁车站运营安全。
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第三篇:地铁车站结构支架、受力分析及施工方法
地铁车站结构支架、模板受力分析及施工方法
摘 要:结合石家庄地铁**站土建工程施工实例,对住建部规定的危险性较大工程之一的高支模设计计
算及应用进行了详细介绍,重点说明了设计计算的主要内容及施工注意事项,对类似工程具有普遍指导
意义。
关键词:地铁车站 危险性较大工程 高支模 受力分析 施工方法 1工程概况
**站车站为地下两层三跨岛式站台车站,中心里程为DK7+583.000,车站全长223.62m,结构标准段总宽度21.1m,基坑深约13.34m。该车站为二层明挖现浇框架结构,车站中板厚度为400mm,侧墙厚度为700mm,顶板厚度为800mm和900mm,负一层层高4950mm,负二层层高6190mm。2 侧墙、顶板设计计算
在地铁站混凝土施工过程中,大量使用高支模现浇施工方法,为保证施工质量与安全,模板和脚手架计算显得更为重要,需要受力验算的部位有:顶板、中板、梁、柱、侧墙等,验算主要包括强度、刚度、稳定性三个方面,下面以侧墙、顶板、立柱的受力验算为例,计算模板和脚手架的布置。根据风道结构形式、施工荷载、施工质量等方面的因素,结合北京地铁车站主体结构工程施工经验,侧墙模板、顶板底模都采用2440×1220×15mm木模板。背楞采用100×100mm方木,侧墙次楞间距200mm,主楞间距600mm;顶板次楞间距300mm,主楞间距600mm。立杆间距:600×900mm(横×纵),水平杆步距:1200mm。模板支撑体系采用扣件式脚手架钢管。2.1侧墙模板支架验算 2.1.1荷载计算
新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力计算
C40混凝土自重(γc)取25 kN/m3,采用导管卸料,浇注速度v=2m/h,浇注入模温度T=25℃;β1=1.2;β2=1.15; t0=200/(T+15);墙高H=6.29m;
F1=0.22γc t0β1β2v1/2 =0.22×25×200/(25+15)×1.2×1.15×21/2=44.7KN/m2 F2=γc H=25×6.29=157.25KN/m2 取较小值F1=44.7KN/m2作为计算值。考虑倾倒混凝土时,采用混凝土泵车导管,倾倒混凝土对侧模板产生的水平荷载标准值取2KN/m2。则按强度要求计算模板支撑系统时,组合荷载为: F1=1.2×44.7+1.4×2=56.44KN/m2(强度要求)按刚度要求计算支撑系统时,不考虑倾倒混凝土荷载,F2=1.2×44.7=53.64KN/m2(刚度要求)2.1.2侧墙模板验算
图2-1
每块模板承受的线荷载为: q1=56.44KN/m2 q2=53.64KN/m2
1、强度验算
根据模板规格,其截面抵抗矩W=54mm3,截面惯性矩I=486mm4 σ=Mmax/W=0.1ql2=0.1×0.05644×2002/37.5=46.02N/m2<[σ]=13N/m2 符合要求 2、刚度验算
ω=0.667ql4/(100EI)=0.667×0.05364×2004/(100×10000×281.25)=0.2mm<[ω]=l/400=0.5mm 符合要求
2.1.3支撑检验(脚手架横向钢管)横向水平钢管承受的最大水平压力N=56.44KN
1、强度验算
σ=N/A=56.44×600×1/489=70N/mm<[σ]=205N/mm2 2、稳定性验算 λul190056.96i15.8查表可得:0.829[w][]0.829205169.95N/mm2符合要求2.1.4次楞验算(100×100mm方木)
图2-2
q356.440.211.29N/mmq453.640.210.73N/mm截面特性Wbh622
1001006166666.7mm3bh31001003I8333333.3mm412121、强度验算Kmql2M0.111.2960022.44N/mm2[]13N/mm2WW166666.7符合要求
2、刚度验算Kmql40.67710.7360046000.11mm[]1.5mm100EI100100008333333.3400符合要求
2.1.5主楞验算(100×100mm方木)
图2-3
q50.0564460033.86N/mmq60.0536460032.18N/mm截面特性W166666.7mm3I8333333.3mm4将主楞看成以横向水平钢管为制作的三跨连续梁
1、强度验算
M0.133.866007.31N/mm2[]13N/mm2W166666.72符合要求
2、刚度验算Kwql40.67732.1860046000.34mm[]1.5mm100EI100100008333333.3400符合要求
2.2顶板底模支架验算
顶板最厚处为900mm,所以以900mm厚为验算对象。
2.2.1顶板荷载组合
钢筋砼自重:25.10.922.59KN/m2模板自重:0.3KN/m2砼振捣产生荷载:4KN/m2施工人员及设备荷载:2.5KN/m2强度检算荷载组合:q1(0.322.59)1.2(42.5)1.436.218KN/m2刚度检算荷载组合:q2(0.322.59)1.227.468KN/m2
2.2.2模板(2440×1220×15mm)验算
将模板视为以次楞为支座的多跨连续梁,计算图式如下:
图2-4
截面特性W37.5mm3I281.25mm41、强度检算
M0.1070.036223009.3N/mm2[]13N/mm2W37.52符合要求
2、刚度检算Kwql0.6770.027473003000.54mm[]0.75mm100EI10010000281.2540044符合要求
2.2.3次楞验算(100×100mm方木)
图2-5 次楞承受的均布荷载分别是:q30.0362230010.87N/mm(强度要求)q40.027473008.24N/mm(刚度要求)截面特性bh2W166666.7mm36bh3I8333333.3mm4121、强度验算M0.1ql20.110.8760022.35N/mm2[]13N/mm2WW166666.7符合要求
2、刚度验算Kwql40.6778.2460046000.87mm[]1.5mm100EI100100008333333.3400符合要求
2.2.4主楞验算(100×100mm方木)将主楞视为以横向钢管为支座的多跨连续梁
图2-6
主楞承受的均布荷载分别为:q50.0362260021.73N/mm(强度要求)q60.0274760016.48N/mm(刚度要求)
1、强度验算M0.121.7390010.56N/mm2[]13N/mm2W166666.7符合要求
2、刚度验算Kwql40.67716.4890049001.69mm[]2.25mm100EI100100008333333.3400符合要求2.2.5脚手架钢管支撑检算
竖向钢管所受轴向压力N36.2180.90.619.56KN,远小于横向水平杆的压力。根据横杆强度、稳定性的检算,顶板砼施工时强度、稳定性同样满足要求。
3柱模板支架计算 3.1方柱模板支架验算 3.1.1荷载计算
根据侧墙砼荷载计算,柱浇筑砼时:
F156.44KN/m2F253.64KN/m2q12500.0564414.11N/mm2q22500.0536413.41N/mm2
3.1.2次楞检算(次楞70×100mm方木)
间距:250mm 截面特性bh2W116666.7mm36bh3I5833333.3mm4121、强度验算Kmql20.114.118002M8.28N/mm2[]13N/mm2WW116666.7符合要求
2、刚度验算
44Kwql0.67713.418008000.64mm[]2mm100EI100100005833333.3400
符合要求3.1.3柱箍验算
柱箍间距800mm,采用两根Ф48钢管和Ф14对拉螺杆作为柱箍四面固定柱模板,计算简图如下:
图3-1 柱箍受力化为均布荷载考虑:q30.0564490050.8N/mmq40.0536490048.28N/mm截面特性:W10160mm3I243800mm41、强度检算50.85502M8189.06[]205N/mmW101602、刚度验算ql40.52148.2855045500.5210.46mm[]1.338mm100EI1002060002438004003、对拉螺杆截面积检算
14截面积A0154mm2AN0.62550.8550102.72mm2A0f170(f为螺栓的抗拉强度值,取170N/mm2)3.2圆柱模板计算
模板采用定型钢模板:面板采用δ5mm;横肋采用80mm宽,δ6mm的圆弧肋板,间距400mm;竖肋采用[8,间距340mm;法兰采用δ12mm带钢。3.2.1模板检算 计算简图如下:
图3-2 挠度计算
按照三边固结一边简支计算,取10mm宽的板条作为计算单元,荷载为: q=0.05644×10=0.5644N/m 根据lx/ly=0.70,查表得Wmax=0.00227×ql/Bc Bc=Eh³b/12(1-ν²)=2.1×10×5³×10/12×(1-0.3²)=24038461.54 ν——钢材的泊桑比等于0.3 Wmax=0.00227×5.644×340/24038461.54=0.712㎜<[W]=340/400=0.85mm 符合要求。3.2.2竖肋计算 计算简图:
竖肋采用[8,间距340mm,因竖肋与横肋焊接,固按两端固定梁计算,面板与竖肋共同宽度应按340㎜计算 4
图3-
3荷载q=F×L=0.05644×340=19.1896N/mm 截面惯性矩I=2139558.567㎜挠度计算
Wmax=ql/384EI=19.1896×340/384×2.1×10×2139558.567=0.002㎜<[W]=340/400=0.85mm 3.2.3横肋计算 计算简图:
445
图3-4
荷载计算
圆弧形肋板采用80mm宽,6mm厚的钢板,间距为400mm。荷载为: q=F×L=0.05644×400=22.576KN/m 圆弧形横肋端头拉力计算依据(路桥施工计算手册213页)T=Qd/2=22.576×0.8/2=9.0304KN 圆弧形横肋端头拉力强度计算
横肋材料为Q235钢材ft=140N/㎜² F=ftA=140×80×6=67.2KN F>T 故横肋抗拉强度符合要求。3.2.4连接螺栓强度计算
在模板连接中,螺栓只承受拉力,螺栓为M20×60;查《桥梁施工计算手册》得ft=110N/mm²,螺栓内径16.75mm.单个螺栓承受拉力F=D²πft/4=16.75²×π×110/4=24.24KN 2F=48.48KN>T=9.0304KN 故螺栓抗拉承载力符合要求。4 模板施工方法 4.1侧墙模板施工 4.1.1施工工艺流程
剔除接茬处混凝土软弱层→测量放样→搭设脚手架、绑扎侧墙钢筋→钢筋检验→安装预埋孔洞模板→安装侧模板→安装支撑钢管固定→预检 4.1.2侧墙模板施工
侧墙模板采用2440×1220×18mm木模板, 主、次楞均采用100×100cm方木。将次楞和木模板组合加工,人工依次进行安装,不足标准块模板长度或宽度的位置预先制作异形模板拼装,面板接缝处用玻璃胶封闭。脚手架水平钢管两端部加设顶托顶在两边侧墙的竖向主楞上,固定侧墙模板,防止侧墙浇筑时模板内移。最后再在主楞外背上钢管。侧墙模板次楞间距为200mm,主楞间距为600mm,脚手架水平杆步距为1200mm。侧墙模板体系见图4-1《侧墙模板安装图》(以标准段为例)4.2顶板(梁)模板施工 4.2.1施工工艺流程
搭设脚手架→测放梁轴线和梁、板底高程→铺设梁底模板→安装、绑扎梁下部钢筋→安装梁侧模板和板底模板→校正模板高程→模板预检→绑扎板、次梁及主梁上部钢筋 4.2.2板(梁)模板施工 侧墙模板安装,经检验合格后,校正脚手架立杆上的钢管,依次铺装主楞、次楞、模板,板缝采用胶带封闭。根据计算,板次楞间距为300mm。脚手架立杆纵向间距900mm,横向间距为600mm。梁板底模次楞和主楞间距分别为250mm、900mm,脚手架立杆横向间距调整为600mm。梁、板底模板安装时,考虑砼的落沉量将模板标高台高2cm,并按跨度的2‰~3‰进行起拱。
图4-1
4.3柱模板施工
基础梁及中板施工时,在柱外四周距柱边缘15cm左右的位置预埋钢筋,柱每边预埋2根25cmφ20钢筋,预埋钢筋伸出板面5~8cm顶住立柱模板底部以免模板移位。当底板(中板)砼强度达到2.5Mpa后,即可测量放线,安装立柱钢筋。
清除立柱砼接茬面的水泥薄膜或松散混凝土及外露钢筋粘有的灰浆,绑扎立柱钢筋。柱钢筋隐蔽检查合格后,方可安装柱模板。柱模板安装前应清理模板表面并涂刷脱模剂。
方柱截面均为800×900mm,柱模采用胶合板(δ=18mm),70×100mm竖向次棱间距250mm,φ14对拉螺杆及两根φ48钢管从柱四面固定形成柱箍,柱箍间距为800mm。柱模板安装、固定后,由钢管脚手架从柱四周进行支撑,并在柱四周加设两道钢管斜撑。方柱模板安装见图4-2,图4-3。圆柱直径为900mm,模板采用定型钢模板:面板采用δ5mm;横肋采用80mm宽,δ6mm的圆弧肋板,间距400mm;竖肋采用[8,间距340mm;法兰采用δ12mm带钢。
立柱模板顶面高出上层板底面5cm,以便脱模后凿除柱头浮浆后,立柱能进入上一层梁或板内2~3cm。
5总结 图4-2 图4-3 要确保在高大空间情况下现浇砼的施工安全,必须认真做好专项施工方案的安全核算工作。特别是高支模排架的结构计算,各种构件的强度和稳定性,满足安全要求是重中之重。此外,模板支架搭设过程中应严格遵守相关规范,以避免不必要的工程事故。
参考文献
[1] 袁必勤,徐崇宝,等.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.[2] 北京市城乡建设委员会.地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999.2003年版.中国计划出版社 ,2003,10.[3] 孙更生,朱照宏,孙钧,等.中国土木工程师手册,中册[M].上海:上海科学技术出版社,2001.[4] 江正荣 ,等.建筑施工计算手册(精)[M].中国建筑工业出版社,2001,7,1.[5] 刘群, 建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算.[6] 周水兴等.路桥施工计算手册.
第四篇:地铁施工方法
地铁施工方法
1、明挖法
明挖法是指挖开地面,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下向上顺作施工,完成隧道主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施工方法。明挖法是各国地下铁道施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法,明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区,因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护,防止地表沉降,减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济,常被作为首选方案。但其缺点也是明显的,如阻断交通时间较长,噪声与震动等对环境的影响。
明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土,如图1.上海地铁M8线黄兴路地铁车站位于上海市控江路、靖宇路交叉口东侧的控江路中心线下。该车站为地下2层岛式车站,长166.6 m,标准段宽17.2 m,南、北端头井宽21.4 m.标准段为单柱双跨钢筋混凝土结构,端头井部分为双柱双跨结构,共有2个风井及3个出人口。车站主体采用地下连续墙作为基坑的维护结构,地下连续墙在标准段深26.8m.墙体厚0.6m.车站出人口、风井采用SMW桩作为基坑的维护结构。
2、盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车站时,往往占用道路,影响交通当地铁车站设在主干道上,而交通不能中断,且需要确保一定交通流量要求时,可选用盖挖法。2.1盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后,以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通,往下反复进行开挖和加设横撑,直至设计标高。依序由下而上,施工主体结构和防水措施,回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后,视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。施工顺序如图2.在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时,可考虑采用盖挖顺作法。工程实例:深圳地铁一期工程华强路站位于深圳市最繁华的深南中路与华强路交叉口西侧,深南中路行车道下。该地区市政道路密集,车流量大,最高车流量达3865辆/h.车站主体为单柱双层双跨结构,车站全长224.3 m,标准断面宽18.9 m,基坑深约18.9 m,西端盾构并处宽22.5 m,基坑深约18.7 m.南侧绿地内东西端各布置一个风道。主体结构施工工期为2年,其中围护结构及临时路面施工期为7个月。为保证深南中路在地铁站施工期间的正常行车,该路段主体结构施工采用盖挖顺作法施工方案。2.2 盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱,和盖挖顺作法一样,基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩,中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高,利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑,以防止维护结构向基坑内变形,待回填土后将道路复原,恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行,即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板,如图3.如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷,或需及早恢复路面交通,但又缺乏定型覆盖结构,常采用盖挖逆作法施工。工程实例:南京地铁南北线一期工程的区间隧道在地质条件和周围环境允许的情况下,以造价、工期、安全为目标,经过分析、比较,选择了全线区间施工方法。其中,三山街站,位于秦淮河古河道部位,位于粉土、粉细砂、淤泥质粘土土层中。因为是第1个车站,又位于十字路口,因此采用地下连续墙作围护结构。除人口结构采用顺作法外,其余均为盖挖逆作法。2.3 盖挖半逆作法
盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后,向下挖土至设计标高后先浇筑底板,再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中,一般都必须设置横撑并施加预应力,如图4.3、暗挖法暗挖法是在特定条件下,不挖开地面,全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛,因此,本文着重介绍这两种方法。3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工,新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的,如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。
浅埋暗挖法施工隧道时,应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等,选择适宜的开挖方法及掘进方式。施工中区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。地下铁道是在城市区域内施工,对地表沉降的控制要求比较严格,所以更要强调地层的预支护和预加固,所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字,其工艺流程见图5.工程实例:北京地铁东单车站东南风道与车站主体结构正交,北侧在长安街下,中部及南侧穿过居民区,风道全长43.4 m.采用浅埋暗挖洞桩法施工,在基本维持环境原状条件的情况下从地面居民生活区和人防设施下面顺利通过。3.2盾构法
修建地铁随道盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构(shield)是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。盾构法施工工艺见下图6所示。
按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好,衬砌拼装简便,可采用通用构件,易于更换,因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式,局部气压盾构,全气压盾构等。
4、沉管法
沉管法是将隧道管段分段预制,分段两端设临时止水头部,然后浮运至隧道轴线处,沉放在预先挖好的地槽内,完成管段间的水下连接,移去临时止水头部,回填基槽保护沉管,铺设隧道内部设施,从而形成一个完整的水下通道。
沉管隧道对地基要求较低,特别适用于软土地基、河床或海岸较浅,易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小,包括连接段在内的隧道线路总长较采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方,选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业,彼此干扰相对较少,并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点,在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道,沉管法称为最经济的水下穿越方案。
按照管身材料,沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多,而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。上程实例:广一州珠江隧道是我国第一条公路与地铁合用的越江隧道,公路隧道全长1 238.5 m.河中段隧道埋置在河床下。不影响水面通航,河中沉管段全长457 m.该沉管为多孔矩形钢筋混凝土结构,其中包括两个双车道机动车孔、一个地铁孔、一个电缆管廊。沉管断面为典型矩形断面,外形尺寸为33 mx7.956 m(宽x高),底板厚1.2 m、顶板厚1.0 m,两外侧墙分别为0.7 m和0.55 m、最长管节的混凝土量达12 000砰。管段的基底坐落在河床的风化花岗岩层上。开槽时采用了炸礁施工。基础处理采用灌砂法。
5、混合法
可以根据地铁隧道的实际情况,在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用,称其为混合法。工程实例:北京地铁东四站位于朝阳门内大街与东四南大街交叉日上,处于繁华的市中心,有多路公交车经过。车站主体顺东四南大街,呈南北走向,东四南大街规划道路红线宽70 m,现状路宽为22 m,朝内大街已改造完,道路红线宽60 m,两方向客流均衡,交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街,呈东西走向,在此站换乘。本车站两端为明挖段,结构形式为3层三跨框架结构;中间为暗挖段,结构形式为单层三拱两柱结构。车站总长度197 m,暗挖段长为96.80 m,明挖段长为100.20m。
6、结束语
随着我国地下铁道建设事业的发展,原有的施工技术不断地发展与提高的同时,新的施工方法也被应用到施工当中,施工技术水平得到不断提升,其中有些施工技术已经达到世界先进水平。另外,由于城市交通流量的增加导致城市道路已拥挤不堪,加上城市环境的要求越来越严格,城市内封路施工已不现实了。因此,暗挖技术,如盾构法、浅埋暗挖法将是今后研究和实践的主攻方向。
参考文献
1、赵京。地铁区间施工方法及造价分析。铁路工程造价管理,2004
2、朱小龙,张庆贺,朱斌。南京地下铁道施工方法的选择。施工技术,2002
3、刘钊,佘高才。周振强。地铁Z二程设计与施上。北京人民交通出版社,2004
4、于书翰,杜漠远。隧道施工。北京:人民交通出版社,2001周顺华。城市轨道交通结构工程。上海:同济大学出版社2003
5、谈一评。深圳华强路地铁站盖挖顺作法施工。地下工程,2002
第五篇:地铁车站施工经验
地铁施工施工工序浅析
一、引言
地铁具有运量大、快捷、安全、准时、舒适等特点,是城市交通的主要发展方向。世界上第一条地铁是1863年在伦敦修建的,迄今已有近一个半世纪。这一个半世纪中,随着土建施工技术、机械制造技术、通信及信号技术等诸多领域的飞速发展,地铁事业亦取得了长足进步。从地铁运营的里程上看,欧洲和北美发达国家占领先地位,但近20年发展中国家的地铁事业也呈蓬勃发展之势。
我国1971年北京建成第一条地铁,目前上海、广州、深圳、南京等多个城市均已部分建成并正在兴建地铁网络,我国地铁事业正进入一个发展高潮。
上海早在1958年就已经开始筹建地铁,经过长期摸索、克服了种种艰难,终于在1995年4月28日地铁一号线建成试运营,历时38年。其后,2000年7月地铁二号线建成、2001年底明珠一期建成,目前在建或即将开工的有一号线北延伸(共和新路高架)、莘闵线、明珠二期、M8线、二号线西延伸、明珠一期北延伸、R4线等等。上海地铁建设进入了前所未有的高速发展阶段。
在上海软土地区,地层基本为饱和含水流塑或软塑粘土层,抗剪强度低,含水量高达40%以上,灵敏度在4~5,压缩性大都属高压缩,并具有较大的流变性,这种软弱流变的地质条件决定了上海地区的基坑工程中环境保护问题更为突出。在上海曾出现一些深基坑周围地层移动引起附近建筑和设施破坏的工程事故,造成了严重的社会影响和经济损失,因此控制深基坑施工过程中的风险贯穿于施工的全过程。
土建施工在车站施工中所占的周期、投资都比较大,而且是车站施工中风险比较集中的阶段,尤其应引起足够重视。
地铁土建施工涉及到诸多工序,以下按工序介绍:
二、围护结构
围护结构的主要作用是与支撑一起形成支护体系,支挡坑内外的不平衡土压力,保持基坑的稳定。因此,围护结构应具有足够的强度、刚度和稳定性。在上海地铁车站工程中,主要应用的有两类围护结构:地下连续墙和SMW(Soil Mixing Wall)工法。
2.1 地下连续墙
地下连续墙是在基坑四周通过成槽、钢筋混凝土施工等工艺形成的具有较好强度、刚度和抗渗性的地下连续壁。地下连续墙具有刚度大、抗渗性能好、施工过程中无振动、无噪音等特点。地下连续墙作为地铁车站深基坑的挡土围护结构,施工时对周围环境影响小,适宜在城市建筑密集区域作业。一般地下连续墙适用于开挖深度14米以上的深基坑。
根据地下连续墙在施工阶段和使用阶段的作用,地下连续墙可以分为单墙体系和双墙体系。双墙体系中,地下墙在施工阶段作为挡土结构与支撑一起形成支护体系;在使用阶段与内衬墙共同工作形成受力体系,承受结构荷载。单墙体系中,地下墙在施工阶段作为挡土结构与支撑一起形成支护体系;在使用阶段单独作为承重体系的一部分,承受结构荷载。2.1.1 地下连续墙施工工艺 地下连续墙工艺流程: 导墙施工
成槽 成槽过程中应使用泥浆护壁,泥浆于现场配制。泥浆置换、清底 吊放锁口管 钢筋笼吊放 混凝土浇捣 锁口管拔出
地下连续墙施工前先要构筑导墙,导墙净宽应比连续墙宽度稍宽约4cm,顶部比地面高4~5cm。一般导墙深度约1.5米,遇障碍物或暗浜等特殊情况时,应先行处理,考虑导墙加深并要求导墙落到原状土上。
地下连续墙分幅成槽和浇捣混凝土,每次成槽宽度约2~6米,平面形状有“—”形、“L”形和“T”形等。槽段有先行幅和后行幅之分,先行幅在槽段两头放置锁口管。地下连续墙接头常用的有:预制接头、刚性接头、柔性防水接头和预留注浆孔接头等。2.1.2 地墙施工控制要点
1、导墙轴线和标高的复测
导墙轴线决定着地下连续墙的位置;导墙顶标高将影响到钢筋笼的入槽标高。在单墙结构地铁车站中,进而将影响到钢筋连接器与底板、中楼板和顶板钢筋的连接。因此,导墙的轴线和标高,施工单位必须报验。
2、成槽泥浆性能指标的控制:
成槽泥浆的比重、粘度、含砂量等项指标,不仅影响槽壁的稳定,同时也影响地下连续墙混凝土的密实性和防水性能。因此,在地墙成槽和混凝土浇筑过程中,必须逐幅槽段进行抽检,将泥浆指标控制在设计要求或规范规定的范围内。
3、成槽深度、垂直度
成槽深度、垂直度,必须控制在设计或规范允许范围内,一般应控制地墙垂直度高于3/1000,对于单墙结构车站,尤其应严格控制地墙的垂直度;成槽达到设计标高后,应进行清槽,以提高地墙的承载能力,减小沉降量。
4、钢筋笼
在钢筋品种、规格、数量符合设计要求的前提下,对单墙结构地下连续墙,应重点控制: a.钢筋连接器与底、中、顶板对应位置的准确性;
b.钢筋笼入槽时笼顶标高即吊筋长度控制,以确保钢筋连接器位置的准确。
5、混凝土浇筑 检查商品混凝土的配合比、强度和抗渗等级、坍落度,必须符合设计要求;检查导管埋入混凝土面的深度,避免因埋管过浅造成夹泥断墙事故;计算地墙混凝土的充盈系数,判断地墙施工质量。
2.1.3.减少地下连续墙施工中对周围环境影响的若干措施
1、减小槽幅宽度
2、加固槽壁土体,一般用搅拌桩或注浆等方法加固。
3、做高导墙抬高泥浆液面或降水加大槽内外液面高差。
4、在保护对象和槽壁间设置隔离桩。
2.2 SMW工法
SMW工法是指将土与水泥浆搅拌后形成搅拌桩墙体,在墙体中插入高强度劲性芯材(一般为型钢)使之与搅拌桩墙体形成的复合挡土墙。
SMW工法作为基坑围护结构于1976年由日本竹中土木株式会社与成幸工业株式会社开发成功并应用。1986年日本材料协会编制了SMW工法的施工规范,使SMW工法的应用出现了一个高潮。据统计,至1993年,这一工法占日本基坑围护结构的50%,目前占到80%,已成为基坑围护的主要工法。
国内应用搅拌桩作围护和地基加固始于80年代,但当时使用的是纯搅拌桩,未加型钢。明珠二期兰村路站是目前国内以SMW工法作为围护结构的最大的基坑工程,该基坑围护结构全长700多米、最深达26米。
SMW工法作为一种新型的围护结构,具有以下特点:对周围环境影响小、高止水性、可在各种地层中使用、大厚度和大深度、施工速度快、造价低、环境污染小。
2.2.1 SMW工法施工工艺
SMW工法施工工艺流程:(搅拌桩施工工艺见搅拌桩节)SWM工法工艺流程图
2.2.2 SMW工法施工控制要点
1、在搅拌机过程中,注入地层的浆液有一部份会流返回地面,须沿挡向施作一沟槽。沟槽边设固定支架,以便固定插入的H型钢。
2、在搅拌成桩时,所需容量70~80%的水泥浆宜在下行钻进时灌入,其余的20~30%宜在螺旋钻上行回程时灌入。此时所需水泥浆仅用于充填钻具撤出留下的空隙。螺旋钻上拔的灌浆,对于饱和疏松的土体具有特别的意义,因为这种地层中的柱体易产生空隙。螺旋钻上行时,螺钻最好反向旋转,且不能停止,以防产生真空,有真空就可能导致柱体墙的坍塌(非饱和土体)。
3、施工应按跳孔顺序进行,为保证围护结构的连续性和接头施工质量,两桩搭接部分应重复套钻。
4、在搅拌桩的施工过程中,要特别注意水泥浆液的注入量和搅拌沉入及提升量及提升速度。下钻进的速度应比上提时的速度慢一倍左右,以便尽可能保证水泥土的充分搅拌,又可获得较高的贯入速度。在砂土互层或土性变化较大的场地施工时,应根据各种土质的情况选择水泥浆液的配合比,以便得到较均匀的墙体,确保工程质量。(5)H型钢的回收,通过在插入的H钢表面涂一层减摩材料,从而使H型钢便于拔出回收。针对不同工程,不同水泥浆液配合比,在施工前作H型钢的拉拔试验,以确保H型钢的顺利回收。基坑开挖时围护墙体会产生弯曲变形,弯曲后H型钢的回收会比较困难,因此若考虑型钢回收则开挖过程中应尽量减小围护结构的变形。
(6)水泥浆液中的掺加剂:国内工程多掺入一定量的木质素,以减小水泥浆液在注浆过程的堵塞现象。也可在水泥浆液中掺加膨润土,利用膨润土的保水性以增加水泥土的变形能力。不致因墙体变形而过早开裂,从而影响墙体的抗渗性。日本公司在施工时,材料的配比基本是1m3土体注入水泥75~200kg,膨润土10~30kg,水灰比w/c为0.3~0.8,根据工程类别及土性选择使用。
2.2.3 SMW工法施工控制要点
1、在搅拌机过程中,注入地层的浆液有一部份会流返回地面,须沿挡向施作一沟槽。沟槽边设固定支架,以便固定插入的H型钢。
2、在搅拌成桩时,所需容量70~80%的水泥浆宜在下行钻进时灌入,其余的20~30%宜在螺旋钻上行回程时灌入。此时所需水泥浆仅用于充填钻具撤出留下的空隙。螺旋钻上拔的灌浆,对于饱和疏松的土体具有特别的意义,因为这种地层中的柱体易产生空隙。螺旋钻上行时,螺钻最好反向旋转,且不能停止,以防产生真空,有真空就可能导致柱体墙的坍塌(非饱和土体)。
3、施工应按跳孔顺序进行,为保证围护结构的连续性和接头施工质量,两桩搭接部分应重复套钻。
4、在搅拌桩的施工过程中,要特别注意水泥浆液的注入量和搅拌沉入及提升量及提升速度。下钻进的速度应比上提时的速度慢一倍左右,以便尽可能保证水泥土的充分搅拌,又可获得较高的贯入速度。在砂土互层或土性变化较大的场地施工时,应根据各种土质的情况选择水泥浆液的配合比,以便得到较均匀的墙体,确保工程质量。
5、H型钢的回收,通过在插入的H钢表面涂一层减摩材料,从而使H型钢便于拔出回收。针对不同工程,不同水泥浆液配合比,在施工前作H型钢的拉拔试验,以确保H型钢的顺利回收。基坑开挖时围护墙体会产生弯曲变形,弯曲后H型钢的回收会比较困难,因此若考虑型钢回收则开挖过程中应尽量减小围护结构的变形。
6、水泥浆液中的掺加剂:国内工程多掺入一定量的木质素,以减小水泥浆液在注浆过程的堵塞现象。也可在水泥浆液中掺加膨润土,利用膨润土的保水性以增加水泥土的变形能力。不致因墙体变形而过早开裂,从而影响墙体的抗渗性。日本公司在施工时,材料的配比基本是1m3土体注入水泥75~200kg,膨润土10~30kg,水灰比w/c为0.3~0.8,根据工程类别及土性选择使用。
三、地基加固
由于上海地区土质松软、含水量高、流变性强,因此对于较深的基坑,若不采取措施则开挖变形将较大。由于地铁基坑大多处于城市建筑物、管线较密集地区,对变形控制要求非常高,因此在基坑深度大、周围环境复杂时,应考虑对基坑进行加固。基坑加固方法有很多种,这里主要介绍在地铁工程中应用较多的几种:注浆法、深层搅拌法、旋喷法等。广意上讲此三种工法均属于注浆工法,此处所讲的注浆法是指狭义上的注浆法即通过注浆管进行的单液浆或双液浆施工方法。
3.1注浆加固
注浆法是指将注浆管置于(打入法、钻孔法、振冲法等)所要加固的地层中,通过注浆管注入浆液,使之与土体形成复合体,增加土体强度。
根据注浆进入土体的压力、掺和方式的不同,注浆可分为劈裂注浆和压密注浆。当注浆压力比较大时,浆液将沿作土体的薄弱处注入,沿径向流动,最终形成狼牙棒式的注浆体,这种方法称之为劈裂注浆。当压力较小时,浆液压力不足以劈裂土体,注浆体呈柱状,主要通过挤密作用加强土体,此方法称之为压密注浆。
根据浆液成分和配比的不同,可分为单液浆和双液浆。单液浆主要材料为水泥(可掺加适量的粉煤灰),而双液浆主要为水泥(适量粉煤灰)和水玻璃溶液的混合液。由于水泥浆和水玻璃液混合后会迅速凝固并产生强度,因此双液浆可用于工期紧、早期强度要求比较高的基坑加固。3.1.1注浆工艺流程:
1、注浆孔定位
2、浆液配置
3、机架就位
4、注浆管钻进(或打入、振入)
5、浆体注入边提升注浆管
6、机架移位 3.1.2注浆控制要点
1、控制浆液配比
正式施工之前,根据搅拌罐容积和设计配合比,配制标准水泥浆液,测得标准条件下水泥浆比重和粘度。施工过程中应随机抽检水泥浆比重、粘度,以检查水泥掺量是否符合设计要求。
2、控制注浆量
应配置浆液流量自动记录装置,如实记录浆液注入量。若无流量计,则在正式施工前,应对搅拌罐的容积进行标定,根据配合比、水灰比要求和加固深度、设计孔距等项数据,通过计算确定每孔水泥浆液注入量,作为施工标准和检查依据。
3、控制施工参数
首先是加固深度部位的控制,复核钻杆长度,使其满足加固深度要求;其次,施工中随机检查施工参数的执行情况,如注浆压力、注浆量、拔管间距等,发现问题,及时整改。
4、加固效果检验
确定检验方法,应满足设计单位提出的检验指标的要求,通常要求加固后土层的PS值达到1.0~1.5Mpa。要求进行静力触探检验,检验点位应随机抽样确定。
3.2搅拌桩加固 搅拌桩是指利用特殊的搅拌头或钻头,钻进地基至一定深度后,喷出固化剂,使其沿着钻孔深度与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。固化剂通常采用水泥或石灰,可以是浆体或粉体。搅拌桩适用于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120Kpa的粘土、粉土等软土地基。搅拌桩施工时无振动、无噪声、无泥浆污染、适合于在城市建筑物等密集地区进行地基加固。
根据机械中搅拌头数量可分为:单轴机、两轴机、三轴机和多轴机。每种机械在加固过程中的挤土和涌土性能均不相同,应引起足够重视。3.2.1搅拌桩加固工艺流程
1、定位
2、搅拌下沉
3、喷浆提升
4、重复搅拌下沉
5、重复搅拌提升
6、清洗
7、移位
3.3旋喷加固
旋喷加固是通过旋喷管将高压喷射流注入土体内,使之与土体充分混合并重新结构从而提高土体强度的一种加固方法。3.3.1旋喷加固的特点
1、受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间的影响较小,可以广泛应用于淤泥、软弱粘土、砂土甚至砂卵石地层等。
2、加固体强度较高,可达100~2000Kpa。
3、可以有计划地在预定地范围内注入必要地浆液,形成一定距离地桩,或连成一片地排桩或薄地帷幕,加固深度可以自由调节。
4、可以形成垂直的墙体亦可以根据需要形成水平或倾斜墙体。
旋喷法可分为单管旋喷、二重管旋喷和三重管旋喷。单管时仅喷射高压浆体;二重管旋喷同时喷射高压浆体和高压空气;三重管旋喷喷射喷射高压浆体、高压空气以及高压水。其中二重管旋喷加固半径可达100cm,三重管旋喷加固半径可达80~200cm。
3.3.2旋喷加固工艺
旋喷加固可分为两个阶段:第一阶段为成孔阶段,即用普通或专用钻机,驱动密封良好的喷射管和喷射头进行成孔,成孔时可采用水冲或振动的方法。
第二阶段为喷射加固阶段,即用高压浆体(以及高压水和空气)以较高的压力从喷嘴中向土中喷射。同时一边喷射一边提升,使浆体与周围土体混合,形成圆柱状的加固体。旋喷加固控制要点:
(1)旋喷桩浆液的固化剂可选用425、525号普通硅酸盐水泥,水泥浆液的水灰比应根据土体加固强度的需要选为1:1~1.5:1。水泥浆液中可添加水玻璃等化学辅助材料和掺合料,以及速凝、早强、悬浮等外加剂,浆液配比应通过试验确定。
(2)钻机安放应保证足够的平整度和垂直度,钻杆倾斜度不得大于1%,钻孔孔位与设计位置的偏差不得大于50mm;
(3)水泥浆拌制系统应配有可靠的计量装置;喷浆系统应配备流量表、压力计等检测装置;在喷浆过程中对提升速度应有控制装置和措施。
(4)施工前应对浆液流量、喷浆压力、喷嘴提升速度等进行标定。
(5)水泥浆宜在旋喷前一小时内搅拌,旋喷过程中冒浆量应控制在10~25%。相邻两桩施工间隔时间应不小于48小时,间距应不小于2m。
(6)成桩过程中钻杆的旋转和提升必须连续不中断,拆卸钻杆续喷时,注浆管搭接长度不得小于100mm;
(7)在高压喷射注浆过程中出现异常情况时,应及时查明原因并采取措施进行补救,排除故障后复喷高度不得小于500mm;(8)对泥浆的沉淀和排放应进行周密的设计和处理,确保施工过程中场地的清洁和不污染环境;
四、降水
1、深基坑降地下水的作用:
(1)保持开挖面的干燥,便于开挖施工(2)增加基坑稳定性
(3)改善基坑土体的特性,增加土体强度(4)防止坑底的隆起和破坏
降水工艺有很多种,如电渗法、喷射法、真空法等,有轻型井点、深井井点等。在选取时需根据不同的土层特性及基坑深度确定。见下表:
土层名称 渗透系数(m/d)土的有效粒径(mm)采用的降水方法 备注 粘土 0.001 0.003 电渗法 一般可用名排水,挖掘较深时可用电渗法 重粉质粘土 0.001~0.05 粉质粘土 0.05~0.1 粉土 0.1~0.5 0.003~0.025 真空法、喷射井点、深井法 上海地区使用较多 粉砂 0.5~1.0 细砂 1~5 0.1~0.25 普通井点法、喷射井点、深井法 中砂 5~20 0.25~0.5 粗砂 20~50 0.5~1 砾石 >50 多层井点或深井法 有时需水下挖掘
当土层的渗透系数较低时应采用真空井点系统,以便在井点周围形成部分真空,增加流向井点管的水力坡度。上海地铁深基坑采用较多的为真空深井法。
采用深井井点时,应根据土层渗透系数的不同开一截滤管或多截滤管。滤管周围应均匀填充填料,以保证水可以透过填料,而土体颗粒不会透过从而堵塞滤孔。填料应根据土体颗粒组成确定。为防止真空泄漏,应在孔口一定高度内用粘土回填密实。
降水施工的注意事项:
(1)应根据工程地质和水文地质条件、场地的施工条件、周围环境条件、机具及材料供应条件等,合理地选用轻型井点、喷射井点、深井井点、真空深井井点等井点类型,以及井点构造措施。(2)井点降水以不影响邻近建筑物及地下管线的安全为原则,必要时应采取回灌措施。(3)基坑降水必须在坑内外根据需要设置数量足够观测孔,并在坑外设置地面沉降观测点;(4)若遇承压水,应对坑底稳定性进行验算。必要时,应采用降承压水的措施,并应符合下列规定:
正式降承压水前应做抽水试验,确定降水参数;
井点布置应综合考虑基坑周围环境条件、地质条件和现场施工条件,当基坑周围环境容许时,宜在基坑外设置井点;
施工中应将基坑内的降水和抽取承压水分成两个独立的系统,并根据各自的技术要求制定降水组织设计。
承包商应对各工况下坑底抗承压水头的安全系数进行验算,并根据验算结果制定详细的降水和封井计划。
(5)应对成井口径、井深、井管配置、砂料填筑、洗井试抽、出水量等关键工序做好详细的纪录,每道工序完成后应进行检查和确认;
(6)应指定专人负责抽水、观测,并详细记录水位、水量变化情况;
五、开挖及支撑
1、开挖
下图为上海地区软土的流变试验,从图中可以知道: 上海软土流变试验曲线
在土体主压力较小时()蠕变变形很小,主要是弹性蠕变;不排水土体的流变要比排水土体的流变性显著,当(此应力约相当于14~15m的深基坑挡墙被动区土体的压应力)不排水的土样蠕变到最后会发生破坏,即呈破坏型;而排水土样蠕变则呈衰减型,蠕变是收敛和稳定的;当土体主应力达到或超过发生不收敛蠕变的极限应力水平时,从开始蠕变到蠕变速率急剧增大而发生破坏只有几天的时间,这说明在应力水平高的情况下,土体会在一定的承载时间内,以不易察觉的蠕变速度发生破坏。
从上述的试验结果的分析中可知,在处于具有流变地层的深基坑中,土的流变特性不仅会影响到基坑的稳定,而且对于基坑的变形控制也至关重要,这在控制基坑变形要求高的基坑工程中尤为突出。同时,在流变特性的分析中,我们可以取得有关控制软土深基坑变形的几点重要启示:
(1)分层分块开挖能够有效地调动地层的空间效应,以降低应力水平、控制流变位移。(2)减少每步开挖到支撑完毕的时间,即无支撑暴露时间,可明显控制挡墙的流变位移,这在无支撑暴露时间小于24小时效果尤其明显。
(3)解决软土深基坑变形控制问题的出路在于规范施工步序和参数,并将其作为实现设计要求的保证。
地铁深基坑施工工序及其参数可分为两种:
(1)长条形深基坑开挖(车站基坑标准段)如下图所示,其特点是基坑宽度较窄,一般为20左右,条形深基坑开挖施工技术要点是按有限长度L分段开挖和浇筑底板。每段开挖中又分层、分小段、限时完成每小段的开挖和支撑工作。每层厚度为hi,每小段宽度b,每小段开挖及支撑的工作在Tr时间内完成。主要施工参数见下图。车站标准段深基坑的开挖参数
车站深基坑端头井斜撑部分的开挖步序和参数
(2)基坑角部斜撑部分(端头井部分)的开挖 如下图所示,先自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分步开挖,每步挖土适当限定宽度,每步开挖与支撑工作在限定时间内完成,两个斜撑范围内的三角形土体开挖后,再挖除坑内余留的土体。如每步斜条状开挖长度大于20m时则先挖中间再挖两端。其主要施工参数如下图所示。
从上面的基坑开挖方式中可以看出,基坑开挖分层数、每一层的厚度、每小段的开挖顺序、尺寸和无支撑暴露时间等是和软土流变变形直接相关的重要施工参数。当这些参数和地基土参数、支护结构参数一起被作为基坑设计依据并在施工中得以切实实施,软土基坑变形就能够真正得以合理而准确的预测和控制。变形控制的主要措施有:
(1)调整后继开挖步序和参数,这是运用软土基坑工程时空效应规律,控制基坑变形的一个十分重要的方法。当基坑变形或变形速率超过警戒值,应用考虑时空效应的计算方法,可以找出后继开挖中满足环境保护要求的施工参数。
(2)利用双液分层注浆注浆控制基坑挡墙位移或保护对象的位移,注浆时要结合跟踪监测数据,谨慎合理地选用注浆参数。
(3)局部增设支撑或调整支撑位置。
深基坑开挖过程的控制要点:
(1)基坑开挖必须按设计要求分段开挖和浇筑底板。每段开挖中又分层、分小段,并限时完成每小段的开挖和支撑。因此,主要施工参数有:分段、分层、分小段;每小段宽度,每小段开挖的无支撑暴露时间以及每小段开挖厚度。
(2)车站端头井的开挖,应首先撑好标准段内的2根对撑,再挖斜撑范围内的土方,最后挖除坑内的其余土方。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。对长度大于20m的斜撑,应先挖中间再挖两端。主要施工参数有:每小段宽度,每小段开挖的无支撑暴露时间以及每层开挖厚度。
(3)基坑开挖过程中严禁超挖,分层开挖的每一层开挖面标高不得低于该层支撑的底面或设计基坑底标高。
(4)基坑纵向放坡不得大于安全坡度,并进行必要的人工修坡。应对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采用坡面保护措施,严防纵向滑坡。
(5)开挖过程中应及时封堵地下连续墙接缝或墙体上的渗漏点。(6)坑底开挖与底板施工
设计坑底标高以上30cm的土方,应采用人工开挖,局部洼坑应用砾石砂填实至设计标高。坑底应设集水坑,以及时排除坑底积水。集水坑与基坑挡墙内侧的距离应大于1/4基坑宽度。在开挖到底后,必须在设计规定时间内浇筑混凝土垫层(包括砼垫层以下的砾石砂垫层或倒滤层)。垫层所用混凝土的强度以及达到强度的时间必须满足设计要求。必须在设计规定的时间内浇筑钢筋混凝土底板。
2、支撑
在深基坑的施工支护结构中,常用的支撑系统按其材料分可以有钢支撑和钢筋混凝土支撑等种类。其优缺点比较如下表。钢支撑 钢筋混凝土支撑 优点 ◆便于安装和折除 ◆材料的消耗量小
◆可以及时施加预应力以减少无支撑暴露时间,合理地控制软土基坑变形 ◆有利于缩短工期 ◆整体刚度好 ◆节点构造处理相对简单 ◆结构稳定性好 缺点 ◆整体刚度较弱 ◆稳定性差
◆节点构造处理难度大 ◆制作时间长于钢支撑,不利于减少无支撑暴露时间 ◆拆除工作比较繁重 ◆材料的回收利用率低 ◆工期相对较长
就支撑结构的发展方向而言还是应该推广使用钢支撑,努力实现钢支撑杆件的标准化、工具化,建立钢支撑制作、安装、维修一体化的施工技术力量,提高支撑结构的施工水平。但还需强调指出,支撑系统应因地制宜,在特定条件下,钢筋混凝土支撑仍有其存在和优化的必要。上海地铁深基坑工程中绝大部分使用钢支撑。
支撑结构体系由围檩、支撑杆或支撑桁架、立柱、立柱桩等组成。深大基坑设计和施工中,必须对支撑系统中各节点,特别是多支撑交汇的关键节点的构造细节,做深入分析和谨慎处理,严防“一点失稳、全盘皆垮”的灾害性事故。
围檩 支撑结构的围檩直接与围护壁相连,围护壁上的力通过围檩传递给支撑结构体系。在采用地下连续墙的地铁地铁车站深基坑中,常常不设围檩而直接将支撑撑于地下墙面上,这种支撑布置要和地下墙相配,通常每道在一幅地下墙上设两根对撑。
支撑杆 是支撑结构中的主要受压杆件,由于受自重和施工荷载的作用,支撑杆属于一种压弯杆件。支撑杆相对于受荷面来说有垂直于荷载面和倾斜于荷载面二种,对于斜支撑杆要注意支撑杆和地下墙(或围檩)连接节点的力的平衡。
立柱和立柱桩 支撑杆和支撑桁架需要有立柱来支承,立柱通常采用H型钢或钢格构柱。立柱下要有立柱桩支承,立柱桩可以借用工程桩、也可以单独设计用于支承立柱。立柱和立柱桩可有效地保证支撑的稳定性,但立柱的沉降或回弹会引起支撑次应力,降低支撑稳定性。实测数据表明,基坑开挖到15m的坑底回弹范围通常是坑底以下12m深度内,因此建议立柱桩要穿越这一回弹区域。
支撑安装和制作要点
(1)在开挖每一层的每小段的过程中,当开挖出一道支撑的位置时,即在支撑两端墙面上测定出该道支撑两端与地下墙(或围檩)的接触点,以保证支撑与墙面垂直且位置准确,对这些接触点要整平表面,画出标志,并量出两个相对应的接触点间的支撑长度,以使地面上预先按量出长度配置支撑,并配备支撑端头配件以便于快速装配。而在地面上要有专人负责检查和及时提供开挖面上所需要的支撑及其配件,支撑在使用前应进行试装配,以保证支撑有适当的长度和足够的安装精度,对不符合技术要求的支撑配件一律弃用。
(2)支撑就位后应及时准确施加预应力,在施加预应力进程中要将钢支撑接头处连接螺栓拧紧三次以上以保持预应力。所施加的支撑预应力的大小应由设计单位根据设计轴力予以确定。通常取值为:第一道支撑预加轴力应大于设计轴力的50%;第二道及其下各道支撑预加轴力为设计轴力的80%。对于施加预应力的油泵装置要经常校验,以使之运行正常,所量出预应力值准确。每根支撑施加的预应力值要记录备查。
(3)为防止支撑施加预应力后和地墙(或围檩)不能均匀接触而导致偏心受压,首次施加预应力后立即在空隙处以速凝的细石混凝土填实。
预应力复加
(1)在第一次加预应力后12小时内观测预应力损失及墙体水平位移,并复加预应力至设计值;(2)当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,应立即在当天低温时段复加预应力至设计值;(3)墙体水位移速率超过警戒值时,可适量增加支撑轴力以控制变形,但复加后的支撑轴力和挡墙弯矩必须满足设计安全度要求;
(4)当采用被动区注浆控制挡墙位移时,应在注浆后1~2h内对在注浆范围的支撑复加预应力至设计值,以减少挡墙外移所造成的预应力损失。
六、内部结构
车站内部结构施工主要包括以下几部分:
板 顶板、中板、底板;侧墙 双墙体系中侧墙与地墙共同作用,单墙体系中无侧墙;梁柱体系等。
结构施工中控制要点如下:
1、底板施工
(1)底板施工前应将坑底软弱土清除干净,并用砾石、砂、碎石或素混凝土填平。(2)素混凝土垫层标高、厚度及强度满足设计要求,面层应无蜂窝、麻面和裂缝。(3)底板与地下连续墙的接触面必须进行凿毛、清洗,并在漏水处进行堵漏处理。
(4)底板钢筋与地下墙体底板相接时,应将钢筋连接器全部凿出弯正,连接时必须用测力扳手控制其旋紧程度。
(5)底板混凝土浇捣必须按顺序连续不断完成,采用高频震动器震捣密实,不得出现漏震或少震现象。
(6)底板混凝土浇捣完成的同时,及时收水、压实、抹光,终凝后及时养护,不少于14天。
2、侧墙施工
(1)侧墙施工前必须将地下墙凿毛处理,并按设计做好防水施工。(2)对地下连续墙的墙面渗漏应按规范及设计要求进行处理。(3)侧墙内模及支架应有足够的强度、刚度和侧向稳定性。
(4)应根据设计要求设置施工缝和诱导缝,并保证其稳固、可靠、不变形、不漏浆。(5)立内模之前,应对防水层、钢筋及预埋件工程进行检查,合格后办理隐蔽工程验收,进行下一道工序施工。
(6)一次立模浇捣高度超过3m时,应采取合理立模补强措施。(7)混凝土掺加微膨胀剂时要满足14天的养护要求。
(8)侧墙混凝土浇灌时应分层(每层高不超过30cm),浇捣连续不间断完成,分层浇捣时注意不出现漏震或过震。
(9)侧墙混凝土浇捣完成后,注意及时浇水养护,不少于14天。(10)侧墙外模板的拆除时间不应少于7天。
3、中楼板施工
(1)应根据设计要求设置施工缝和诱导缝,并经验收后方可浇筑混凝土。(2)中楼板梁、板的模板支架应采用满堂支架,其密度应满足强度和变形要求。(3)中楼板预埋件、预留孔洞的设置经监理检查验收后,方可浇筑中楼板混凝土。(4)中楼板底标高应考虑支架、搭板沉降及施工误差后,仍能满足下部建筑限界要求。(5)中楼板达到设计要求的拆模强度后方可拆模。
4、顶板施工
除严格遵循上节中楼板施工要求外,还应在施工过程中采取如下措施:(1)跨度在8m以上的结构,必须在混凝土强度达到100%时方可拆除模板;(2)顶板混凝土终凝前应对顶面混凝土压实、收浆成细毛面;(3)终凝后应及时养护,并尽量采用蓄水养护,养护时间不少于14d;(4)顶板上堆放设备、材料等附加荷载前必须进行强度验算。
(5)养护期结束后应立即施作顶板防水层和防水保护层,采用砂浆或混凝土作保护层时应进行养护。