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地鐵車(chē)站的施工方法

網(wǎng)站:公文素材庫(kù) | 時(shí)間:2019-05-29 23:14:27 | 移動(dòng)端:地鐵車(chē)站的施工方法

地鐵車(chē)站的施工方法

目前國(guó)內(nèi)外修建地鐵車(chē)站的施工方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法、盾構(gòu)法等。主要闡述了修建地鐵車(chē)站施工方法的原理、施工流程、優(yōu)缺點(diǎn),為我國(guó)各大城市修建地鐵車(chē)站時(shí)選擇合理的施工方法提供有益的參考。

關(guān)鍵詞:地鐵車(chē)站;施工方法;施工流程;優(yōu)缺點(diǎn);適用條件

伴隨著我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展與綜合國(guó)力的增強(qiáng),城市的規(guī)模也不斷的增大,城市人口流量還在增加、再加上機(jī)動(dòng)車(chē)輛呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢(shì),交通狀況不斷惡化。為了改善交通環(huán)境,采取了各種措施,其中興建地下鐵道得到了普遍的認(rèn)可,如最近幾年在北京、廣州、深圳等城市便興建了大量的地下鐵道。由于在城市中修建地下鐵道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地質(zhì)、環(huán)境保護(hù)、施工機(jī)具以及資金條件等因素的影響較大,因此各自所采用的施工方法也不盡相同。下面將就城市地下鐵道施工方法分別加以介紹。施工方法的選擇應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、規(guī)模、地質(zhì)和水文條件、以及地面和地下障礙物、施丁設(shè)備、環(huán)保和工期要求等因素,經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。1、明挖法

明挖法是指挖開(kāi)地面,由上向下開(kāi)挖土石方至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,自基底由下向上順作施工,完成隧道主體結(jié)構(gòu),最后回填基坑或恢復(fù)地面的施工方法。

明挖法是各國(guó)地下鐵道施工的首選方法,在地面交通和環(huán)境允許的地方通常采用明挖法施工。淺埋地鐵車(chē)站和區(qū)間隧道經(jīng)常采用明挖法,明挖法施工屬于深基坑工程技術(shù)。由于地鐵工程一般位于建筑物密集的城區(qū),因此深基坑工程的主要技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)基坑周?chē)瓲钍谋Wo(hù),防止地表沉降,減少對(duì)既有建筑物的影響。明挖法的優(yōu)點(diǎn)是施工技術(shù)簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì),常被作為首選方案。但其缺點(diǎn)也是明顯的,如阻斷交通時(shí)間較長(zhǎng),噪聲與震動(dòng)等對(duì)環(huán)境的影響。

明挖法施工程序一般可以分為4大步:維護(hù)結(jié)構(gòu)施工→內(nèi)部土方開(kāi)挖→工程結(jié)構(gòu)施工→管線恢復(fù)及覆土,如圖1.

上海地鐵M8線黃興路地鐵車(chē)站位于上海市控江路、靖宇路交叉口東側(cè)的控江路中心線下。該車(chē)站為地下2層島式車(chē)站,長(zhǎng)166.6m,標(biāo)準(zhǔn)段寬17.2m,南、北端頭井寬21.4m.標(biāo)準(zhǔn)段為單柱雙跨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),端頭井部分為雙柱雙跨結(jié)構(gòu),共有2個(gè)風(fēng)井及3個(gè)出人口。車(chē)站主體采用地下連續(xù)墻作為基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu),地下連續(xù)墻在標(biāo)準(zhǔn)段深26.8m.墻體厚0.6m.車(chē)站出人口、風(fēng)井采用SMW樁作為基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)。2、蓋挖法

蓋挖法是由地面向下開(kāi)挖至一定深度后,將頂部封閉,其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工。主體結(jié)構(gòu)可以順作,也可以逆作。在城市繁忙地帶修建地鐵車(chē)站時(shí),往往占用道路,影響交通當(dāng)?shù)罔F車(chē)站設(shè)在主干道上,而交通不能中斷,且需要確保一定交通流量要求時(shí),可選用蓋挖法。2.1蓋挖順作法

蓋挖順作法是在地表作業(yè)完成擋土結(jié)構(gòu)后,以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蕭結(jié)構(gòu)(包括縱、橫梁和路面板)置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通,往下反復(fù)進(jìn)行開(kāi)挖和加設(shè)橫撐,直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。依序由下而上,施工主體結(jié)構(gòu)和防水措施,回填土并恢復(fù)管線路或埋設(shè)新的管線路。最后,視需要拆除擋上結(jié)構(gòu)外露部分并恢復(fù)道路。施工順序如圖2.

在道路交通不能長(zhǎng)期中斷的情況下修建車(chē)站主體時(shí),可考慮采用蓋挖順作法。

工程實(shí)例:深圳地鐵一期工程華強(qiáng)路站位于深圳市最繁華的深南中路與華強(qiáng)路交叉口西側(cè),深南中路行車(chē)道下。該地區(qū)市政道路密集,車(chē)流量大,最高車(chē)流量達(dá)3865輛/h.車(chē)站主體為單柱雙層雙跨結(jié)構(gòu),車(chē)站全長(zhǎng)224.3m,標(biāo)準(zhǔn)斷面寬18.9m,基坑深約18.9m,西端盾構(gòu)并處寬22.5m,基坑深約18.7m.南側(cè)綠地內(nèi)東西端各布置一個(gè)風(fēng)道。主體結(jié)構(gòu)施工工期為2年,其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)及臨時(shí)路面施工期為7個(gè)月。為保證深南中路在地鐵站施工期間的正常行車(chē),該路段主體結(jié)構(gòu)施工采用蓋挖順作法施工方案。2.2蓋挖逆作法

蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱,和蓋挖順作法一樣,基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁,中間支撐多利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱以降低工程造價(jià)。隨后即可開(kāi)挖表層土體至主體結(jié)構(gòu)頂板地面標(biāo)高,利用未開(kāi)挖的土體作為土模澆筑頂板。頂板可以作為一道強(qiáng)有力的橫撐,以防止維護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形,待回填土后將道路復(fù)原,恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進(jìn)行,即自上而下逐層開(kāi)挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板,如圖3.

如果開(kāi)挖面積較大、覆土較淺、周?chē)鼐建筑物過(guò)于靠近,為盡量防止因開(kāi)挖基坑而引起臨近建筑物的沉陷,或需及早恢復(fù)路面交通,但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu),常采用蓋挖逆作法施工。

工程實(shí)例:南京地鐵南北線一期工程的區(qū)間隧道在地質(zhì)條件和周?chē)h(huán)境允許的情況下,以造價(jià)、工期、安全為目標(biāo),經(jīng)過(guò)分析、比較,選擇了全線區(qū)間施工方法。其中,三山街站,位于秦淮河古河道部位,位于粉土、粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)粘土土層中。因?yàn)槭堑?個(gè)車(chē)站,又位于十字路口,因此采用地下連續(xù)墻作圍護(hù)結(jié)構(gòu)。除人口結(jié)構(gòu)采用順作法外,其余均為蓋挖逆作法。2.3蓋挖半逆作法

蓋挖半逆作法與逆作法的區(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)高后先澆筑底板,再依次向上逐層澆筑側(cè)墻、樓板。在半逆作法施工中,一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力,如圖4.3、暗挖法暗挖法是在特定條件下,不挖開(kāi)地面,全部在地下進(jìn)行開(kāi)挖和修筑襯砌結(jié)構(gòu)的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:鉆爆法、盾構(gòu)法、掘進(jìn)機(jī)法、淺埋暗挖法、頂管法、沉管法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構(gòu)法應(yīng)用較為廣泛,因此,本文著重介紹這兩種方法。3.1淺埋暗挖法(淺埋礦山法)

淺埋暗挖法即松散地層的新奧法施工,新奧法是充分利用圍巖的自承能力和開(kāi)挖面的空間約束作用,采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段,對(duì)圍巖進(jìn)行加固,約束圍巖的松弛和變形,并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控,指導(dǎo)地下工程的設(shè)計(jì)施工。淺埋暗挖法是針對(duì)埋置深度較淺、松散不穩(wěn)定的上層和軟弱破碎巖層施工而提出來(lái)的,如深圳地鐵區(qū)間隧道大部分采用了淺埋暗挖法施工。

淺埋暗挖法的施工技術(shù)特點(diǎn):圍巖變形波及地表;要求剛性支護(hù)或地層改良;通過(guò)試驗(yàn)段來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。

淺埋暗挖法施工隧道時(shí),應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、圍巖情況、環(huán)境要求以及施工單位的自身?xiàng)l件等,選擇適宜的開(kāi)挖方法及掘進(jìn)方式。施工中區(qū)間隧道常用的開(kāi)挖方法是臺(tái)階法、CRD工法、眼鏡工法等;城市地鐵車(chē)站、地下停車(chē)場(chǎng)等多跨隧道多采用柱洞法測(cè)洞法或中洞法等工法施工。

地下鐵道是在城市區(qū)域內(nèi)施工,對(duì)地表沉降的控制要求比較嚴(yán)格,所以更要強(qiáng)調(diào)地層的預(yù)支護(hù)和預(yù)加固,所采用的施工方法有超前小導(dǎo)管預(yù)注漿、開(kāi)挖面深孔注漿、管棚超前支護(hù)。淺埋暗挖法的施工工藝可以概括為“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”18個(gè)字,其工藝流程見(jiàn)圖5.

工程實(shí)例:北京地鐵東單車(chē)站東南風(fēng)道與車(chē)站主體結(jié)構(gòu)正交,北側(cè)在長(zhǎng)安街下,中部及南側(cè)穿過(guò)居民區(qū),風(fēng)道全長(zhǎng)43.4m.采用淺埋暗挖洞樁法施工,在基本維持環(huán)境原狀條件的情況下從地面居民生活區(qū)和人防設(shè)施下面順利通過(guò)。3.2盾構(gòu)法

修建地鐵隨道盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)這種施工機(jī)械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(gòu)(shield)是一個(gè)既可以支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒的前端設(shè)置有支撐和開(kāi)挖土體的裝置,鋼筒的中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂;鋼筒的尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離,就在盾尾支護(hù)下拼裝(或現(xiàn)澆)一環(huán)襯砌,并向襯砌環(huán)外圍的空隙中壓注水泥砂漿,以防止隧道及地面下沉。盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)承擔(dān)。盾構(gòu)施工前應(yīng)先修建一豎井,在豎井內(nèi)安裝盾構(gòu),盾構(gòu)開(kāi)挖出的土體由豎井通道送出地面。盾構(gòu)法施工工藝見(jiàn)下圖6所示。

按盾構(gòu)斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好,襯砌拼裝簡(jiǎn)便,可采用通用構(gòu)件,易于更換,因而應(yīng)用較為廣泛;按開(kāi)挖方式不同可將盾構(gòu)分為:手工挖掘式、半機(jī)械挖掘式和機(jī)械挖掘式3種;按盾構(gòu)前部構(gòu)造不同可將盾構(gòu)分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下水與穩(wěn)定開(kāi)挖面的方式不同可將盾構(gòu)分為:人工井點(diǎn)降水、泥水加壓、土壓平衡式,局部氣壓盾構(gòu),全氣壓盾構(gòu)等。盾構(gòu)法的主要優(yōu)點(diǎn):除豎井施工外,施工作業(yè)均在地下進(jìn)行,既不影響地面交通,又可減少對(duì)附近居民的噪聲和振動(dòng)影響;盾構(gòu)推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等主要工序循環(huán)進(jìn)行,施T易于管理,施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時(shí)不影響航運(yùn);施工不受風(fēng)雨等氣候條件的影響;在地質(zhì)條件差、地下水位高的地方建設(shè)埋深較大的隧道,盾構(gòu)法有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。

工程實(shí)例:北京地鐵五號(hào)線即采用了盾構(gòu)法施工地鐵五號(hào)線是一條貫穿北京市中心的南北向地下交通大動(dòng)脈。南起豐臺(tái)區(qū)宋家莊,向北經(jīng)蒲黃榆、祟文門(mén)、東單、東四、雍和宮止于昌平區(qū)太平莊北站,全長(zhǎng)27.7km.由于該路段地上大型建筑物密集,交通流量大,地下管網(wǎng)復(fù)雜,為減少對(duì)城市經(jīng)濟(jì)和市民生活的影響,經(jīng)專(zhuān)家論證,決定在雍和宮至北新橋約700m長(zhǎng)的試驗(yàn)段率先采用盾構(gòu)施工方法。該盾構(gòu)為大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。4、沉管法

沉管法是將隧道管段分段預(yù)制,分段兩端設(shè)臨時(shí)止水頭部,然后浮運(yùn)至隧道軸線處,沉放在預(yù)先挖好的地槽內(nèi),完成管段間的水下連接,移去臨時(shí)止水頭部,回填基槽保護(hù)沉管,鋪設(shè)隧道內(nèi)部設(shè)施,從而形成一個(gè)完整的水下通道。

沉管隧道對(duì)地基要求較低,特別適用于軟土地基、河床或海岸較淺,易于水上疏浚設(shè)施進(jìn)行基槽開(kāi)外的工程特點(diǎn)。由于其埋深小,包括連接段在內(nèi)的隧道線路總長(zhǎng)較采用暗挖法和盾構(gòu)法修建的隧道明顯縮短。沉管斷面形狀可圓可方,選擇靈活;坶_(kāi)挖、管段預(yù)制、浮運(yùn)沉放和內(nèi)部鋪裝等各工序可平行作業(yè),彼此干擾相對(duì)較少,并且管段預(yù)制質(zhì)量容易控制;谏鲜龅膬(yōu)點(diǎn),在大江、大河等寬闊水域下構(gòu)筑隧道,沉管法稱(chēng)為最經(jīng)濟(jì)的水下穿越方案。

按照管身材料,沉管隧道可分為2類(lèi):鋼殼沉管隧道(有可分為單層鋼殼隧道和雙層鋼殼隧道)和鋼筋餛凝土沉管隧道。鋼殼沉管隧道在北美采用的較多,而鋼筋混凝土沉管隧道則在歐亞采用較多。沉管隧道施工主要工序:管節(jié)預(yù)制→基槽開(kāi)挖→管段浮運(yùn)和沉放→對(duì)接作業(yè)→內(nèi)部裝飾。

上程實(shí)例:廣一州珠江隧道是我國(guó)第一條公路與地鐵合用的越江隧道,公路隧道全長(zhǎng)1238.5m.河中段隧道埋置在河床下。不影響水面通航,河中沉管段全長(zhǎng)457m.該沉管為多孔矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其中包括兩個(gè)雙車(chē)道機(jī)動(dòng)車(chē)孔、一個(gè)地鐵孔、一個(gè)電纜管廊。沉管斷面為典型矩形斷面,外形尺寸為33mx7.956m(寬x高),底板厚1.2m、頂板厚1.0m,兩外側(cè)墻分別為0.7m和0.55m、最長(zhǎng)管節(jié)的混凝土量達(dá)1201*砰。管段的基底坐落在河床的風(fēng)化花崗巖層上。開(kāi)槽時(shí)采用了炸礁施工;A(chǔ)處理采用灌砂法。5、混合法

可以根據(jù)地鐵隧道的實(shí)際情況,在地鐵隧道的施工過(guò)程中采用以上2種或2種以上的方法同時(shí)使用,稱(chēng)其為混合法。

工程實(shí)例:北京地鐵東四站位于朝陽(yáng)門(mén)內(nèi)大街與東四南大街交叉日上,處于繁華的市中心,有多路公交車(chē)經(jīng)過(guò)。車(chē)站主體順東四南大街,呈南北走向,東四南大街規(guī)劃道路紅線寬70m,現(xiàn)狀路寬為22m,朝內(nèi)大街已改造完,道路紅線寬60m,兩方向客流均衡,交通十分繁忙;且遠(yuǎn)期六號(hào)線順朝內(nèi)大街,呈東西走向,在此站換乘。本車(chē)站兩端為明挖段,結(jié)構(gòu)形式為3層三跨框架結(jié)構(gòu);中間為暗挖段,結(jié)構(gòu)形式為單層三拱兩柱結(jié)構(gòu)。車(chē)站總長(zhǎng)度197m,暗挖段長(zhǎng)為96.80m,明挖段長(zhǎng)為100.20m。6、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)地下鐵道建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,原有的施工技術(shù)不斷地發(fā)展與提高的同時(shí),新的施工方法也被應(yīng)用到施工當(dāng)中,施工技術(shù)水平得到不斷提升,其中有些施工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。另外,由于城市交通流量的增加導(dǎo)致城市道路已擁擠不堪,加上城市環(huán)境的要求越來(lái)越嚴(yán)格,城市內(nèi)封路施工已不現(xiàn)實(shí)了。因此,暗挖技術(shù),如盾構(gòu)法、淺埋暗挖法將是今后研究和實(shí)踐的主攻方向。

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