第一篇: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.
第二篇: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。
第三篇:浅谈地铁车站主体结构工程施工的方法
浅谈地铁车站主体结构工程施工的方法
[摘 要]随着我??城市建设的飞速发展,交通堵塞等城市问题日益突出。地铁是解决城市公共交通和实现城市可持续发展的途径之一,近十几年来,我国大中城市纷纷兴起了建造地铁的热潮。本文主要分析的就是地铁车站主体结构工程施工方式,进而提出以下内容,希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值。
[关键词]地铁车站;主体结构;施工方式
中图分类号:U231.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)11-0149-01
1.地铁结构的特点
地铁结构设计特点:百年大计、周边环境复杂、岩土及地下工程具有明显的地域性和多变性、涉及专业多、协调配合多、设计与施工紧密联系。地铁结构的特点决定了地铁结构设计的流程多、设计周期长、反复多,其设计过程始终处于边设计、边施工的状态。对于一般的明挖车站从设计开始到施工结束一般需要2年的时间。
2.工程概况
某地铁4号线二期工程车站主体结构采用二层单柱双跨钢筋混凝土框架结构,防水以自防水为主,辅以全包防水,主体结构尺寸见表1。
3.主体结构施工流程
3.1 主体结构施工分段
分为站前段、站后段和车站主体等五个部分进行施工,主体施工分段进行,每段长度根据设计情况初步确定为20米左右,共12节段。每节段的施工时间为 25天,考虑到各阶段的搭接施工时间,节段施工按20天计算,南关岭车站主体结构采用“纵向分段、竖向分层”的原则施工,施工分段的原则是施工缝位于两个中间柱跨距的1/4-1/3处,并结合其它因素一并考虑。
3.2 施工前准备工作
一是基坑开挖到设计标高,仔细进行测量、放样及验收,严禁超挖。二是掌握车站结构浇筑和支撑拆除的要求及操作程序,对侧墙、中(顶)板模型支撑系统进行设计、检算、报监理业主审批后,根据施工进度提前安排进料。三是对内部结构施工顺序,施工进度安排,施工方法及技术要求向工班及全体管理人员进行认真交底,做到人人心中有数。四是垫层浇筑前,认真做好接地网等的施工。
4.钢筋施工
4.1 钢筋加工制作
(1)钢筋必须有质保书或试验报告单。(2)钢筋进场时分批抽样物理力学试验。使用中发生异常,要补充化学成份分析试验。(3)钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求。钢筋的表面保持洁净、无损伤,油渍、漆污和铁锈等在使用前清除干净。不使用带有颗粒状或片状老锈的钢筋。(4)钢筋的弯钩或弯折按国标GB规定执行。
4.2 钢筋焊接
(1)钢筋焊接使用焊条、焊剂的牌号、性能以及接头中使用的钢板和型钢均必须符合设计要求和有关规定。(2)焊接成型时,焊接处封锁水锈、油渍等。焊接后在焊接处无缺口、裂纹及较大的金属焊瘤,用小锤敲击时,应发出与钢筋同样的清脆声。钢筋端部的扭曲、弯折必须校直或切除。(3)钢筋焊接的接头形式、焊接工艺和质量验收,按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》的有关规定。(4)轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头,均采用焊接。普通砼中直径大于 22mm 的钢筋和轻骨料砼中直径大于20mm的I级钢筋及直径大于25mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋的接头,均采用焊接。
5.模板施工
5.1 模板及支架体系的选择
车站主体为二层框架结构,脚手架采用φ48×3.5 钢管扣件式金属脚手架系统。结构板采用组合钢模板,侧墙采用大块模板,结构板的掖角采用特制钢模板。
5.2 侧墙模板施工
侧墙采用 槽钢支承,φ48钢管斜撑与满堂脚手架结构固定的方法。施工方法:(1)在底板或中板上预埋 φ25、50cm长钢筋,其间距为 1000mm,分3排设置,与侧墙边的距离分别为1.5m、3.0m、4.5m。(2)按顺序先安装钢模板,然后竖向安设10cm×10cm长方木(方木间距为 50cm),再装纵向槽钢(,最后装φ48斜撑钢管。
5.3 模板施工技术要求
(1)模板必须支撑牢固、稳定、无松动、跑模、超标准的变形下沉等现象。对超重、大体积砼施工时模板支撑刚度须进行施工设计计算,并经监理验算。(2)模板拼缝平整严密,并采取措施填缝,保证不漏浆,模内必须干净。模板安装后及时报验及浇砼。(3)模板安装前,必须经过正确放样,检查无误后才立模安装。(4)中、顶板结构支立支架后铺设模板,并考虑预留沉降量。当跨度大于 4m 时,模板起拱,起拱高度为跨度的3%以确保净空和限界要求。侧墙模板采用大模板,模板拼缝处内贴止水胶带或玻璃胶,防止漏浆。
5.4 混凝土浇筑
要选择合适的混凝土浇筑方案,可以使用C30P8 防水商品混凝土,并将其运送在靠近工作面处,使用混凝土输送泵来进行混凝土的灌注。平均2-4台地泵,负责一个工作面。可以使用耐高压橡胶管作为工作面泵管端头的活动端,便于对其进行调节。在灌注时未使用插入式捣固器进行振捣,捣固器的直径约为32毫米。使用8米长的捣固器振捣侧墙。可以使用阶梯式分层浇筑法进行混凝土浇筑,对于侧墙则是用分层浇注的方法,将每层的高度控制在50-70厘米之内,保混凝土面上升的均匀性。要使用防水混凝土来进行地铁车站主体结构的浇筑,保障其抗渗标号和抗压强度、抗裂性能。在混凝土浇筑的过程中,首先要注意对其自由起落的高度进行有效的控制,避免出现混凝土离析。用振捣器振捣混凝土,保障 30 秒的振捣时间。从低处向高处分层灌注,尽量减少间隙时间。要事先制定钢筋密集处、预留孔洞图和结构预埋件的位置,进行加强振捣。
总结:地铁车站主体结构工程的施工质量关系着地铁行车的稳定性,必须要抓好每一个施工环节的质量,保障地铁车站主体结构的整体施工质量。
参考文献
[1] 袁志阳.暗挖地铁车站土体变形数值模拟研究[D].吉林大学,2016.[2] 桑国辉.北京地铁十号线潘家园站施工技术研究[D].石家庄铁道大学,2016.[3] 杨公标.洞桩法地铁车站施工引起的地层变形与结构受力特性分析[D].北京交通大学,2016.
第四篇: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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第五篇: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