西安地鐵施工方法技術(shù)

1、2021/3/111 西安地鐵二號(hào)線一期地下 工程施工方法淺析 2021/3/112 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要 l 西安地鐵背景情況介紹 l 西安地鐵二號(hào)線沿線工程地質(zhì)及水文地質(zhì) l 車(chē)站施工方法比選及適應(yīng)性簡(jiǎn)析 l 區(qū)間隧道施工方法比選及適應(yīng)性簡(jiǎn)析 l 施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及需進(jìn)一步研究解決的問(wèn)題 2021/3/113 一、一、西安地鐵背景情況介紹 西安是世界著名的歷史文化名城，是歐亞大陸橋中國(guó) 段和中西部的重要城市。是我國(guó)重要的科研、教育、裝 備制造業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地。是全國(guó)中西部地區(qū)交通 樞紐中心。西安有3100多年的建城史和1100多年的建都 史，歷史上有13個(gè)王朝在此建都，與雅典、羅馬、開(kāi)羅

2、 同被譽(yù)為世界四大著名古都。 2021/3/114 按照國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的西安市城市快速軌道交通建設(shè) 規(guī)劃，西安市總共建設(shè)6條地鐵線路，總長(zhǎng)251.8公里。 共設(shè)16座換乘站，150座車(chē)站（不含一號(hào)線東、西延伸 段），10座車(chē)輛段，4座停車(chē)場(chǎng)，2處控制中心。軌道交 通線網(wǎng)形成“棋盤(pán)+放射式”網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布局，線網(wǎng)中一、二、 三號(hào)線為骨干線，既滿足了城市東西向、南北向主軸線 上的客運(yùn)交通需求，又向外拓展了城市發(fā)展空間；四、 五、六號(hào)線是軌道交通網(wǎng)的輔助線，主要滿足城市功能 組團(tuán)之間的交通需求，對(duì)線網(wǎng)進(jìn)行加密完善。 2021/3/115 西安地鐵規(guī)劃設(shè)計(jì)圖 2021/3/116 二、西安地鐵二號(hào)線工程地質(zhì)及

3、水文地質(zhì) 西安市位于渭河沖積平原關(guān)中平原的中部，二號(hào)線 呈南北向展布，貫穿城區(qū)，沿線地勢(shì)平坦開(kāi)闊，東高西低， 中間高南北兩側(cè)低，平均坡降約25，局部黃土梁洼區(qū)， 坡降較大。自北而南依次通過(guò)渭河沖洪積平原、黃土梁洼、 潏河沖積平原三個(gè)次級(jí)地貌單元。 二號(hào)線線路通過(guò)不同的地貌單元，巖性及巖土組合也 有較大差異。 2021/3/117 二號(hào)線各車(chē)站、區(qū)間隧道主要修筑于第四系全新統(tǒng)、上 中更新統(tǒng)風(fēng)積及沖積土層中，屬中硬場(chǎng)地土和中軟場(chǎng)地土兩 類(lèi)，前者主要分布渭河、潏河河床及階地區(qū)、后者主要分布 于黃土梁洼區(qū)。 沿線地層以人工填土、黃土、黃土狀土、砂層、粉質(zhì)黏 土為主。對(duì)二號(hào)線影響較大的地質(zhì)問(wèn)題有地裂縫、

4、飽和軟黃 土、濕陷性黃土、液化砂層。此外西安市的人工填土不僅分 布廣、厚度大，土層的產(chǎn)狀和厚度在平面上變化迅速，而且 性質(zhì)十分復(fù)雜，人工填土在二號(hào)線廣泛分布最厚處大于10m。 2021/3/118 水文地質(zhì)方面：二號(hào)線主要行徑于潛水含水層系統(tǒng)中， 渭河河漫灘及一、二級(jí)階地一帶水文地質(zhì)條件差，含水層厚， 滲透系數(shù)大，其它地段均較好。環(huán)城墻護(hù)城河因渠道挖深大， 也可能對(duì)其下通過(guò)的區(qū)間隧道產(chǎn)生滲漏。水質(zhì)對(duì)混凝土建筑 材料不具腐蝕性，僅局部地段對(duì)混凝土中的鋼筋有一定腐蝕 性。 2.4地震條件及評(píng)價(jià) 西安市位于高地震烈度區(qū)，抗震設(shè)防烈度為八度。二號(hào) 線期工程地震動(dòng)峰值加速度值為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特

5、 征周期為0.35s。 2021/3/119 地下水位線地下水位線 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間地質(zhì)剖面圖西安地鐵二號(hào)線區(qū)間地質(zhì)剖面圖 2021/3/1110 地下水位線地下水位線 西安地鐵二號(hào)線站地質(zhì)縱剖面西安地鐵二號(hào)線站地質(zhì)縱剖面 2021/3/1111 地下水位線地下水位線 F6地裂縫地裂縫 F6地裂縫地裂縫 F7地裂縫地裂縫 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間地質(zhì)縱剖面圖西安地鐵二號(hào)線區(qū)間地質(zhì)縱剖面圖 2021/3/1112 三、車(chē)站施工方法比選及適應(yīng)性簡(jiǎn)析 地下車(chē)站施工方法的選擇，不僅受沿線工程地質(zhì)和水 文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件、埋置深度和城市規(guī)劃等因 素的制約，而且對(duì)線路的平縱斷面、工程的實(shí)施難度、 工期、

6、造價(jià)及施工期間的城市居民生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和周 圍環(huán)境等都會(huì)產(chǎn)生直接影響。因此必須通過(guò)對(duì)技術(shù)、環(huán) 境影響和使用效果等綜合評(píng)價(jià)，依據(jù)下述幾方面的綜合 比選確定： 2021/3/1113 3.1施工難度 選擇施工方法時(shí)應(yīng)考慮工程本身施工難度、施工前期準(zhǔn) 備工作實(shí)施的難易程度、施工安全等方面。具體應(yīng)從施工技 術(shù)的成熟性、地面沉降控制、工期、工程造價(jià)、房屋拆遷、 管線改移及處理措施等方面考慮。 3.2施工對(duì)環(huán)境的影響 施工對(duì)環(huán)境的影響著重體現(xiàn)在對(duì)城市交通的影響、城市 居民生活的影響、商業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響以及環(huán)境污染等方面。 特別是在交通繁忙地段的地鐵車(chē)站，如采用明挖法施工，其 地面交通組織的成敗是關(guān)系到施工

7、方案能否成立的關(guān)鍵。 2021/3/1114 3.3投資的影響 結(jié)構(gòu)型式與施工方法對(duì)土建投資起著決定性的作用。 主要內(nèi)容有土建工程費(fèi)、房屋拆遷費(fèi)及安置費(fèi)、管線遷改 費(fèi)等。 3.4施工工期的影響 車(chē)站的土建施工工期不僅受全線總工期的制約，同時(shí) 也直接影響到機(jī)電設(shè)備安裝及裝修的工期。對(duì)于有盾構(gòu)始 發(fā)、過(guò)站及終到要求的車(chē)站，車(chē)站土建工期還將影響區(qū)間 的貫通工期。因此，根據(jù)相關(guān)工期要求，合理選擇車(chē)站結(jié) 構(gòu)型式和施工方法十分重要。 2021/3/1115 根據(jù)國(guó)內(nèi)外在土層中修建地鐵的經(jīng)驗(yàn)，地下車(chē)站應(yīng)優(yōu)先 采用常規(guī)的明挖法施工；當(dāng)不允許長(zhǎng)期占用既有道路施工時(shí)， 可采用蓋挖順筑法、蓋挖逆筑法；僅當(dāng)不具備明挖

8、條件或當(dāng) 車(chē)站埋置過(guò)深，采用明挖法施工很不經(jīng)濟(jì)時(shí)，方可考慮采用 暗挖法施工。此外，對(duì)于樞紐車(chē)站或具有綜合功能要求的車(chē) 站，一般也不宜采用暗挖法施工。根據(jù)上述原則結(jié)合西安地 鐵二號(hào)線一期工程沿線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、周?chē)h(huán)境 等情況，經(jīng)綜合分析比較在地下車(chē)站埋置較淺，場(chǎng)地相對(duì)開(kāi) 闊且具備明挖施工條件的車(chē)站采用明挖法或蓋挖法施工。對(duì) 位于明城墻內(nèi)中心城區(qū)核心地段的鐘樓站，由于站位地面商 業(yè)繁華、交通飽和、人流密集，不具備明挖條件，考慮采用 暗挖法施工。 2021/3/1116 另外，基坑工程是個(gè)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大的系統(tǒng)工程，具有工 程量大，技術(shù)難度高，不可遇見(jiàn)因素多等特點(diǎn)。二號(hào)線是西 安市修建的首條地

9、鐵線，西安市具備類(lèi)似地鐵的深基坑基本 沒(méi)有先例，因此在調(diào)查西安市大量深基坑現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié) 合地鐵工程的基坑特點(diǎn)，二號(hào)線地下車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用混凝 土鉆孔灌注樁、SMW工法、土釘墻、錨桿等支護(hù)型式。 SMW工法在西安地區(qū)尚無(wú)使用的先例，需使用專用設(shè)備三 軸型鉆掘攪拌機(jī)，掌握型鋼回收技術(shù)，對(duì)施工質(zhì)量要求較高， 基坑較深時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較大，因此在出入口風(fēng)道等較淺基坑無(wú)土釘 墻施做條件時(shí)考慮采用。在車(chē)站基坑較淺，地面環(huán)境開(kāi)闊， 地面和地下建(構(gòu))筑物少的地段，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用土釘墻 或放坡噴錨支護(hù)型式。 2021/3/1117 草場(chǎng)坡車(chē)站草場(chǎng)坡車(chē)站 2021/3/1118 六、施工方案六、施工方案 明挖車(chē)站施

10、工流程明挖車(chē)站施工流程 降水井降水井 鋼支撐鋼支撐 圍護(hù)樁圍護(hù)樁 2021/3/1119 2021/3/1120 四、區(qū)間隧道施工方法比選及適應(yīng)性簡(jiǎn)析 目前國(guó)內(nèi)地鐵區(qū)間隧道的施工方法一般有明挖法及暗挖 法，暗挖法又可分為淺埋暗挖法（礦山法）及盾構(gòu)法。 4.1明挖法 明挖法施工工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、進(jìn)度快、質(zhì)量可靠、 防水效果好、風(fēng)險(xiǎn)小，適用各種不同的地質(zhì)條件。但明挖 法對(duì)周邊環(huán)境、市政管線和道路交通有較大影響，適用于 隧道埋深較淺，且地面有足夠施工場(chǎng)地地段。 2021/3/1121 明挖法施工，根據(jù)基坑開(kāi)挖深度及場(chǎng)地條件可采用放坡 開(kāi)挖、土釘墻、排樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。依據(jù)西安地鐵二號(hào) 線沿線地面交

11、通、配線布置、地裂縫分布、沿線建筑物分 布等情況，在線路平縱斷面設(shè)計(jì)中進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。一期工 程在線路北端出地面的過(guò)渡段及張家堡城運(yùn)村區(qū)間，采 用明挖法施工。因西安地區(qū)采用土釘墻作為基坑開(kāi)挖的圍 護(hù)結(jié)構(gòu)在技術(shù)上已比較成熟，所以推薦采用造價(jià)低、施工 進(jìn)度快、用料省的土釘墻作為主要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。由于此段 區(qū)間已接近城市郊區(qū)，場(chǎng)地開(kāi)闊，周邊建筑物較少，降水 方案可采用在基坑開(kāi)挖前先進(jìn)行管井井點(diǎn)降水。 2021/3/1122 4.2 礦山法 礦山法目前在我國(guó)軌道交通區(qū)間隧道建設(shè)中已廣泛采 用。礦山法施工近年來(lái)在西安地區(qū)主要用于過(guò)街通道的 施工，如鐘樓盤(pán)道、大雁塔地下通道等。 二號(hào)線區(qū)間隧道穿過(guò)的地層屬于典

12、型的第四系黃土地 層，隧道埋深位于地下水位以下，鉆孔資料顯示，隧道 埋深范圍內(nèi)的土層飽和度大多為85%以上，液性指數(shù)基 本大于0.30，隧道結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的地層多處于可塑到軟塑 狀態(tài)，加上地下水位附近有軟塑帶，而且地層的滲透系 數(shù)較大，區(qū)間施工降水困難。 2021/3/1123 由于圍巖自身承載能力很差，為避免隧道施工過(guò)程 中對(duì)地面和周?chē)ㄖ镌斐善茐?，需要?yán)格控制地面沉 降量。因此，要求初期支護(hù)剛度要大，支護(hù)要及時(shí)。針 對(duì)西安地層特點(diǎn)，在二號(hào)線部分區(qū)間有條件設(shè)置工作井， 淺埋暗挖法是可以應(yīng)用的。對(duì)普通的單線隧道從施工的 簡(jiǎn)便性方面可以采用雙排小導(dǎo)管注漿，并采用初期承載 力強(qiáng)的鋼支撐支護(hù)，并應(yīng)加厚

13、噴混凝土的厚度。對(duì)雙線 隧道應(yīng)采用長(zhǎng)管棚壓注雙液漿，并加強(qiáng)初期支護(hù)剛度， 支護(hù)要及時(shí)。 2021/3/1124 對(duì)策： 技術(shù)措施：根據(jù)不同斷面，采用數(shù)值模擬分析，研究施工順序、 步距，確定合理分塊順序，適宜步距，全過(guò)程進(jìn)行信息化管理， 加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)測(cè)，實(shí)施動(dòng)態(tài)化施工。 分部分塊：標(biāo)準(zhǔn)斷面采用臺(tái)階法、大跨隧道采用CRD法、雙側(cè) 臂導(dǎo)坑法施工、聯(lián)拱隧道采用中洞法開(kāi)挖，分部分塊開(kāi)挖施工、 快速封閉完成。加強(qiáng)隧道超前支護(hù)及初期支護(hù)。施工二襯時(shí)，嚴(yán) 格控制一次拆除臨時(shí)支撐的長(zhǎng)度，采取換撐措施，以策安全。 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間設(shè)置斷面多（達(dá)到16種斷面）、跨度大 （跨度最大19.9m）、形式多（單線單洞、雙線

14、單洞、雙聯(lián)拱、 三聯(lián)拱）、間距?。ㄗ钚艟?.17m）。如何合理安排工序轉(zhuǎn)換、 快速施工、確保施工安全是工程的施工重點(diǎn)和難點(diǎn)。 2021/3/1125 超前支護(hù)：大跨斷面采用雙層小導(dǎo)管或者大管棚小導(dǎo)管進(jìn)行 支護(hù)，根據(jù)地層特點(diǎn)選擇不同的注漿材料，嚴(yán)格控制漿液配合比， 檢查注漿效果；采取超前探測(cè)地層，根據(jù)地層特點(diǎn)動(dòng)態(tài)設(shè)置超前 小導(dǎo)管和選用合適的漿液。 資源保證：施工中配備充足勞動(dòng)力、施工物資材料，經(jīng)常檢修 設(shè)備，確保施工連續(xù)，同時(shí)成立以副經(jīng)理為組長(zhǎng)的施工攻堅(jiān)小組， 在管理、技術(shù)、物資設(shè)備上給予充分保證。 應(yīng)急響應(yīng)：為了保證施工安全，成立以項(xiàng)目經(jīng)理、總工為首的 坍塌應(yīng)急處理小組，做好應(yīng)急準(zhǔn)備，進(jìn)行合

15、理有序組織施工，確 保人員、管線、結(jié)構(gòu)等安全，路面交通暢通。 2021/3/1126 采用復(fù)合式襯砌。 標(biāo)準(zhǔn)段斷面支護(hù)參數(shù)為：初支采用250mmC25S6網(wǎng)噴砼（格 柵鋼架）；二次模筑為50mmC30、S8鋼筋砼。拱頂150范圍 采用小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)，環(huán)向0.3m，縱向1.5m布置。 停車(chē)線段斷面支護(hù)參數(shù)為：初支采用300mm C25、S6網(wǎng)噴 砼（格柵鋼架）；二次模筑為600mm C30S8鋼筋砼。拱頂 180范圍采用小導(dǎo)管注漿+89管棚超前支護(hù)，小導(dǎo)管環(huán)向 0.3m、縱向1.5m布置。 2021/3/1127 單線單洞斷面圖單線單洞斷面圖單洞雙線斷面圖單洞雙線斷面圖 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典

16、型斷面圖西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型斷面圖 2021/3/1128不對(duì)稱雙聯(lián)拱斷面圖不對(duì)稱雙聯(lián)拱斷面圖 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型斷面圖西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型斷面圖 2021/3/1129區(qū)間雙聯(lián)拱斷面圖區(qū)間雙聯(lián)拱斷面圖 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型橫斷面西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型橫斷面 2021/3/1130區(qū)間三聯(lián)拱斷面圖區(qū)間三聯(lián)拱斷面圖 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型橫斷面西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型橫斷面 2021/3/1131 標(biāo)準(zhǔn)斷面臺(tái)階法施工。先拱部超前小導(dǎo)管注漿加固，再開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)斷面臺(tái)階法施工。先拱部超前小導(dǎo)管注漿加固，再開(kāi) 挖上半斷面土體，預(yù)留核心土，掛鋼筋網(wǎng)、立上半斷面格柵鋼架、挖上半斷面土體，預(yù)留核心土，掛鋼

17、筋網(wǎng)、立上半斷面格柵鋼架、 噴混，后開(kāi)挖下半斷面土體，施工剩余初期支護(hù)，圍巖變形基本噴混，后開(kāi)挖下半斷面土體，施工剩余初期支護(hù)，圍巖變形基本 穩(wěn)定后，施工二次襯砌。穩(wěn)定后，施工二次襯砌。 停車(chē)線段雙線單洞隧道采用停車(chē)線段雙線單洞隧道采用CRDCRD法施工；停車(chē)線雙聯(lián)拱隧道法施工；停車(chē)線雙聯(lián)拱隧道 采用中導(dǎo)洞側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。采用中導(dǎo)洞側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。 停車(chē)線段小間距隧道的施工步驟：先施工上行線單線隧道，停車(chē)線段小間距隧道的施工步驟：先施工上行線單線隧道， 后施工停車(chē)線段隧道；停車(chē)線隧道采用后施工停車(chē)線段隧道；停車(chē)線隧道采用CRDCRD法施工，上行線隧道法施工，上行線隧道 采用臺(tái)階法施工，由于上行

18、線施工較快，當(dāng)上行線隧道開(kāi)挖時(shí)，采用臺(tái)階法施工，由于上行線施工較快，當(dāng)上行線隧道開(kāi)挖時(shí)， 可同時(shí)開(kāi)挖停車(chē)線遠(yuǎn)離上行線側(cè)，完成后，在上行線隧道已襯砌可同時(shí)開(kāi)挖停車(chē)線遠(yuǎn)離上行線側(cè)，完成后，在上行線隧道已襯砌 段開(kāi)挖近上行線側(cè)。段開(kāi)挖近上行線側(cè)。 2021/3/1132 標(biāo)準(zhǔn)暗挖區(qū)間臺(tái)階法施工流程標(biāo)準(zhǔn)暗挖區(qū)間臺(tái)階法施工流程 超前小導(dǎo)管超前小導(dǎo)管 上半臺(tái)階開(kāi)挖上半臺(tái)階開(kāi)挖 上半臺(tái)階初支上半臺(tái)階初支 二襯底板二襯底板 2021/3/1133 暗挖大斷面區(qū)間暗挖大斷面區(qū)間CRDCRD法施工流程法施工流程 2021/3/1134 暗挖區(qū)間雙聯(lián)拱隧道中洞法施工流程暗挖區(qū)間雙聯(lián)拱隧道中洞法施工流程 2021/3

19、/1135 暗挖區(qū)間雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工流程暗挖區(qū)間雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工流程 2021/3/1136 暗挖區(qū)間三聯(lián)拱隧道中洞法施工流程暗挖區(qū)間三聯(lián)拱隧道中洞法施工流程 2021/3/1137 4.3盾構(gòu)法 盾構(gòu)法是暗挖隧道施工中一種先進(jìn)的工法，近年來(lái)在軌 道交通建設(shè)中也被廣泛采用。盾構(gòu)法施工具有良好的隱蔽 性，控制地層變形能力強(qiáng)、能夠應(yīng)用于含水地層、結(jié)構(gòu)防 水質(zhì)量好、施工引起的噪聲、振動(dòng)的危害小，機(jī)械化程度 高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)城市居民的生活影響小。盾構(gòu)法可適用于埋 深較大，不宜采用明挖或暗挖法施工的地段。隨著盾構(gòu)技 術(shù)近年來(lái)的大量應(yīng)用，從廣州地區(qū)的微風(fēng)化巖層到上海地 區(qū)的淤泥質(zhì)地層均能夠適用，且近年來(lái)盾構(gòu)技

20、術(shù)發(fā)展迅速， 各種先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)的出現(xiàn)，如盾構(gòu)電子自動(dòng)控制技術(shù)，各 種輔助施工措施(如各種添加材料)、 2021/3/1138 盾尾同步注漿技術(shù)及地面監(jiān)測(cè)信息反饋技術(shù)的應(yīng)用，使盾 構(gòu)隧道的施工已經(jīng)能夠非常有效的控制地面沉降或隆起， 從量值上來(lái)講，已經(jīng)大大小于采用礦山法施工所引起的地 面沉降值。二號(hào)線區(qū)間要通過(guò)國(guó)家級(jí)文物保護(hù)單位西安古 城墻及鐘樓，施工中地面沉降和隆起的控制比一般地段更 要嚴(yán)格，此因素也是采用盾構(gòu)法的重要原因之一，在盾構(gòu) 機(jī)的選型中必須考慮到這樣的特殊要求。 依據(jù)二號(hào)線沿線地質(zhì)和交通現(xiàn)狀，在線路平縱斷面設(shè) 計(jì)和配線布置時(shí)對(duì)全線工法進(jìn)行統(tǒng)籌，由于部分區(qū)間結(jié)構(gòu) 基本位于地下水位以下的軟

21、塑層中，若采用淺埋暗挖施工， 2021/3/1139 第一施工安全方面存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，第二存在地面沉降不 易控制，地面建筑和地下管線會(huì)受影響的問(wèn)題，第三存在 淺埋暗挖法的通病，防水效果差的問(wèn)題。由于淺埋暗挖法 在西安的地層狀況中存在以上的缺點(diǎn)以及二號(hào)線工期非常 之緊張，所以在區(qū)間工法的選擇上在有條件時(shí)首選盾構(gòu)法 施工。二號(hào)線區(qū)間隧道主要穿過(guò)黃土及黃土狀土、上更新 統(tǒng)飽和軟黃土（局部含有砂層），地層中地下水位較高， 地鐵穿行于潛水含水層中，根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)穿越的地層土質(zhì) 特點(diǎn)，特別是土質(zhì)飽和性、流塑性、可塑狀，兼顧到經(jīng)濟(jì) 和安全兩大方面的考慮，選用封閉式盾構(gòu)較為合適。 2021/3/1140 4.4

22、沿線不良地質(zhì)情況及工程措施 二號(hào)線沿線的不良地址主要有飽和砂土液化、濕陷性黃 土、飽和軟黃土。 4.4.1飽和砂土液化 二號(hào)線飽和砂土液化層的分布，呈星點(diǎn)狀分布特征，主 要分布在渭河漫灘、一級(jí)階地及潏河一級(jí)階地，地震液化 層厚17m，埋深35m，等級(jí)屬輕微中等液化。從其 沿 區(qū) 間 隧 道 的 分 布 可 以 發(fā) 現(xiàn) ， 受 其 影 響 的 段 落 為 YAK3+343以前的區(qū)間隧道，該段區(qū)間埋深較淺，采用明 挖法施工對(duì)該段進(jìn)行地基處理。 2021/3/1141 4.4.2濕陷性黃土 二號(hào)線經(jīng)過(guò)段落地表廣泛分布有濕陷性黃土，以級(jí)、 級(jí)非自重濕陷性為主，少部分段落分布有級(jí)自重 濕陷性黃土。濕陷性

23、黃土主要分布于地表段，對(duì)占全線絕 大多數(shù)段落的暗挖法施工段在施工階段影響不大。濕陷性 地層影響的另一個(gè)方面是對(duì)明挖基坑的影響。由于施工過(guò) 程中雨水及工程用水的滲入，會(huì)引起基坑壁及周?chē)孛孀?形，具有潛在的安全隱患，施工過(guò)程中必須注意基坑一定 范圍內(nèi)疏排水工作，做好場(chǎng)地硬化?；咏邓紤]對(duì)周 圍環(huán)境的不利影響。 2021/3/1142 4.4.3 飽和軟黃土 二號(hào)線部分段落由于地下水位淺，部分黃土受地下水 的浸潤(rùn)及軟化，土體處于飽和狀態(tài)、濕陷性消失、承載力 降低，位于特殊的工程地質(zhì)層，對(duì)工程修建影響較大。從 飽和軟黃土的分布范圍可以看到，沿線幾乎所有的區(qū)間都 會(huì)受到影響，從飽和軟黃土的縱向分布

24、可以看出，沿線暗 挖區(qū)間隧道的拱部和部分邊墻部位均位于飽和軟黃土層中， 采取的工程措施是，在有條件的情況下盡量采用盾構(gòu)法施 工，在采用淺埋暗挖法施工的地段對(duì)拱部初期支護(hù)進(jìn)行加 強(qiáng)，采用小導(dǎo)管壓注水泥水玻璃漿液。在施工措施上盡量 減少對(duì)地層的擾動(dòng)，初期支護(hù)盡早封閉，二次襯砌緊跟。 2021/3/1143 五、施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及尚需進(jìn)一步研究解決 的問(wèn)題 西安地鐵二號(hào)線2006年9月29日開(kāi)始動(dòng)工，將于2011 年9月通車(chē)，其5年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)值得認(rèn)真總結(jié)。其曾在 7個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)生4次事故。 2009年08月04日，西安地鐵1 號(hào)線灑金橋站施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生坍塌事故，2名正作業(yè)工人被 埋身亡。 2008年1

25、2月30日，二號(hào)線長(zhǎng)延堡站引發(fā)防水材 料著火，所幸經(jīng)緊張施救，井下64名施工人員全部安全撤 離，沒(méi)有造成人員傷亡。 2021/3/1144 2009年1月2日，二號(hào)線鐘樓站右線隧道內(nèi)起火。 2009年5月26日,西安地鐵一號(hào)線再次發(fā)生市政施工引發(fā)著 火，一人輕傷。其在下一步施工中尚需進(jìn)一步研究解決的 問(wèn)題主要有： 地裂縫地裂縫 西安市自50年代以來(lái)，發(fā)現(xiàn)地裂縫13條，大的地面沉 降凹槽7個(gè)。二號(hào)線通過(guò)其中12條地裂縫，1個(gè)地面沉降凹 槽（小寨沉降槽）。西安地裂縫是在西安正斷層組的基礎(chǔ) 上發(fā)育起來(lái)的，由南而北，在黃土梁洼之間有規(guī)律排列， 呈帶狀分布，走向?yàn)镹E6080度，局部近EW，傾向SE，

26、傾角7080度。 2021/3/1145 它們一般都由主裂縫及其下降一側(cè)的次級(jí)裂縫組成地裂縫 帶，帶寬38m，局部可達(dá)2030m。地裂縫帶基本具有 統(tǒng)一的三維空間運(yùn)動(dòng)變形特征，即南傾南降的垂直位移、 水平引張和水平扭動(dòng)。其中以垂直位移量為最大，南北拉 張量次之，而水平錯(cuò)動(dòng)量則很小。各條地裂縫帶大體呈等 間距近似平行排列，間距為0.42.1km，平均約1km。地 裂縫和地面沉降調(diào)查結(jié)果表明，西安地面沉降區(qū)與承壓水 位下降區(qū)的分布位置相吻合，而地裂縫則出現(xiàn)在地面沉降 槽邊緣的陡變地帶上，組成地裂帶的次級(jí)裂縫均靠近地面 沉降槽中心的一側(cè)。西安地裂縫在剖面上的形態(tài)一般為上 寬下窄的楔形，向下逐漸消失，

27、最深達(dá)百余米。 2021/3/1146 對(duì)策： 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)：施工前進(jìn)一步調(diào)查地裂縫的現(xiàn)狀，同設(shè)計(jì)單位及時(shí)溝 通，加強(qiáng)相互的配合，對(duì)地裂縫段施工采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，快速施工。 技術(shù)保障：項(xiàng)目部專門(mén)成立地裂縫段施工專家小組，聘請(qǐng)地鐵設(shè) 計(jì)、施工、科研方面的專家和地質(zhì)工程的專家、西安市從事地裂縫 研究和處理的專家共同組成科研攻關(guān)小組，并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng) 指導(dǎo)。 地裂縫是西安地質(zhì)的一個(gè)突出特點(diǎn)，在二號(hào)線區(qū)間存在2條 地裂縫，分別是F6/F6和F7，由于裂縫破碎帶不能形成自然拱， 開(kāi)挖時(shí)容易發(fā)生拱部坍塌；初支完成后由于地基承載力不足，可 能造成初期支護(hù)的開(kāi)裂，二襯防水層被破壞，砼結(jié)構(gòu)由于垂直位 移、水平張拉及

28、扭動(dòng)，使成型的襯砌結(jié)構(gòu)破壞。如何保證隧道開(kāi) 挖初支順利通過(guò)地裂縫，確保二襯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和防水效果是工程 的難點(diǎn)。 地裂縫施工地裂縫施工 2021/3/1147 超前探測(cè)：在施工到地裂縫前，對(duì)前方地層進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)探 測(cè)到的地形情況對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整。 超前支護(hù)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用159的管棚進(jìn)行超前加固，同 時(shí)配合小導(dǎo)管超前注漿加固地層；拱墻配合設(shè)置砂漿錨桿。 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)：應(yīng)成立專項(xiàng)施工監(jiān)測(cè)小組，施工過(guò)程中對(duì)于地裂縫 段的地表、地面建筑物和隧道洞內(nèi)加密布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，且施工中增 加頻率。將監(jiān)測(cè)信息反饋給設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位，及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn) 行分析反饋。 F7地裂縫段位于區(qū)間聯(lián)絡(luò)線段，結(jié)構(gòu)斷面變化多，施工中按

29、照 先區(qū)間正洞再聯(lián)絡(luò)通道，施工完成一段及時(shí)進(jìn)行二次襯砌，必須 埋設(shè)預(yù)留結(jié)構(gòu)補(bǔ)償注漿管。 重視地裂縫地段防水板及沉降縫防水質(zhì)量。 2021/3/1148 單線單洞斷面圖 單線單洞過(guò)地裂縫處斷面圖 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型橫斷面西安地鐵二號(hào)線區(qū)間典型橫斷面 2021/3/1149 西安地鐵二號(hào)線區(qū)間下穿既有建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)多，西 安古城墻、鐘樓均屬全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，為了減少施 工及運(yùn)營(yíng)期間對(duì)文物的影響，必須采取可靠的工程措施。 在地面、區(qū)間隧道和文物的關(guān)鍵部位安裝監(jiān)測(cè)設(shè)施，對(duì)施 工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中地面變形，隧道結(jié)構(gòu)變形、文物基礎(chǔ)變形、 文物本身變形進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，確保施工安全及既有結(jié)構(gòu)的 正常使用是重

30、點(diǎn)之一。 下穿既有建（構(gòu)）筑物施工下穿既有建（構(gòu)）筑物施工 2021/3/1150 對(duì)策： 施工前調(diào)查：對(duì)區(qū)間經(jīng)過(guò)線路影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物 進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查，了解建設(shè)時(shí)期、地基基礎(chǔ)情況和結(jié)構(gòu)的現(xiàn) 狀等，并輔助影像資料。 針對(duì)地面建筑物現(xiàn)狀，制定具有針對(duì)性的施工技術(shù)措施。 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)及地面觀查，在洞內(nèi)及洞外布設(shè)足夠的觀測(cè)點(diǎn)， 即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，調(diào)整施工工法和支護(hù)參數(shù)；根據(jù)量測(cè)及 現(xiàn)場(chǎng)觀察結(jié)果調(diào)整區(qū)間的施工工藝和支護(hù)參數(shù)，對(duì)地面建筑 物或橋樁四周進(jìn)行跟蹤注漿、地下降水回灌等措施。 如草小區(qū)間在長(zhǎng)安中路地下穿行，隧道穿越的既有結(jié)構(gòu)主要 有南二環(huán)立交橋、環(huán)河蓋板河、人行天橋和路邊商鋪等，要保 證這些建

31、（構(gòu)）筑物的安全。引起地表下沉的原因主要有地下 水土的流失、隧道施工時(shí)圍巖應(yīng)力釋放地層變形。如何減小沉 降，保證既有建（構(gòu)）筑物安全是關(guān)鍵。 2021/3/1151 超前支護(hù)：預(yù)先控制開(kāi)挖面前方土體的變形，必要時(shí)采用長(zhǎng) 距離、大剛度的大管棚+小導(dǎo)管注漿作為超前支護(hù)的主要手段。 控制拱頂土體下沉：為防止砼噴的過(guò)厚因自重回落，在鋼格 柵架立完施噴前，用同標(biāo)號(hào)砼墊塊將拱部格柵拱架與土體之間 及大管棚之間的空隙墊實(shí)，然后施噴，并緊跟回填注漿。 控制拱腳下沉：施工時(shí)，在拱腳處打鎖腳錨管，并注漿固結(jié)， 同時(shí)為減小拱腳處的壓力，在下半斷面封閉前，安設(shè)臨時(shí)仰拱， 增加受力面積，待下半斷面封閉后拆除。 必要時(shí)采

32、取其它應(yīng)急輔助措施，諸如噴射早強(qiáng)砼、動(dòng)態(tài)跟蹤 注漿、架設(shè)型鋼鋼架、埋設(shè)臨時(shí)仰拱及改用CRD工法等。 2021/3/1152 對(duì)策： 堅(jiān)持管井降水的優(yōu)化與動(dòng)態(tài)監(jiān)控，管理方案優(yōu)化致力于適宜管徑、較小井 距、多排布設(shè)等方面進(jìn)行探索。 考慮地鐵為帶狀物而地層滲透系數(shù)較小，降水堅(jiān)持分段管理，超前于開(kāi)挖， 并較一般情況超前進(jìn)行。 要求洞內(nèi)排水溝底設(shè)隔水層并加大洞內(nèi)供水管線的巡查，避免擴(kuò)大洞內(nèi)排 水弱化影響基底承載力的范圍。 初支成型基面圓順，保證外包防水接頭質(zhì)量、保證二縫防水處理質(zhì)量，分 區(qū)分片形成外包防水體系。 區(qū)間二襯及車(chē)站主體結(jié)構(gòu)砼采用雙摻技術(shù)，嚴(yán)格按交底進(jìn)行工序作業(yè)，確 保砼自防水能力。 黃土的濕

33、陷性不得帶水施工受制于地下水為孔隙水地層滲透黃土的濕陷性不得帶水施工受制于地下水為孔隙水地層滲透 系數(shù)較小管井降水保證功效難度較大，防、排水尤為重要。系數(shù)較小管井降水保證功效難度較大，防、排水尤為重要。 濕陷性黃土施工濕陷性黃土施工 2021/3/1153 降水井施工 1）成孔 一般采用反循環(huán)鉆機(jī)或旋挖鉆機(jī)施工；對(duì)于施工場(chǎng) 地狹小或者在交通主干線上成孔的，可以采用鍋鉆施工（人 工加工半機(jī)械化，其工作原理基本同旋挖鉆機(jī)）。機(jī)械成孔 時(shí)，如水位較低，可采用灌水法將護(hù)壁水位保持在地面下2m 內(nèi)，以保證不出現(xiàn)塌孔等不良現(xiàn)象；并在機(jī)械施工時(shí)，鉆錘 要緩慢下落，防止碰撞井壁造成塌孔；施工時(shí)注意機(jī)械自身 安

34、全，要求施工前對(duì)各個(gè)部位的鋼絲繩、桿系、易磨損部位 等進(jìn)行詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)如鋼絲繩斷絲等現(xiàn)象需及時(shí)更換， 發(fā)現(xiàn)磨損部位沒(méi)有黃油了，及時(shí)增加。施工作業(yè)人員每天做 好相應(yīng)的成孔記錄。 2）成井 待成孔后，及時(shí)下無(wú)砂管，以防止塌孔。下完后要 高出地面2030cm，為了使井管不出現(xiàn)斷開(kāi)或錯(cuò)位等情況， 在井管外附著5根小竹竿，用12號(hào)鐵絲捆綁，用專業(yè)升降機(jī)緩 慢下沉。 2021/3/1154 待井管下沉完畢，及時(shí)回填濾料，濾料采用26mm粗粒豆石， 地面下5m反濾段填入黃土封井；回填濾料時(shí)，采用人工回填， 4人均勻站在井邊四周，采用鏟子一鏟一鏟均勻下料，下料不 宜過(guò)快，也不能出現(xiàn)四周下料不均等情況，特別

35、注意不能傾 倒下料，造成空洞后泥土堵塞無(wú)砂管，影響降水效果。注意 在穿越砂層時(shí)，無(wú)砂管上下1m范圍內(nèi)需要包裹濾網(wǎng)，以防止 無(wú)砂管堵塞而影響降水效果，濾網(wǎng)采用眼孔1mm大小的鋼絲 網(wǎng)，對(duì)于穿越細(xì)砂或特細(xì)砂層時(shí)，包裹兩層濾網(wǎng)。 3）洗井 回填濾料完成后，要及時(shí)進(jìn)行洗井，防止井底沉渣 厚度過(guò)大或無(wú)砂管孔隙堵死；洗井時(shí)間不少于3個(gè)臺(tái)班，要求 基本達(dá)到水清。洗井結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行單井試抽水試驗(yàn)，當(dāng)出水 量小于預(yù)計(jì)水量時(shí)，應(yīng)采取其他處理措施以增大出水量，必 要時(shí)應(yīng)重新施工降水井。 2021/3/1155 4）注意事項(xiàng) 施工注意事項(xiàng)：井徑誤差應(yīng) 20mm，垂直度 誤差應(yīng) 1%； 所用濾料應(yīng)具有一定磨圓度，濾料含泥

36、量應(yīng) 3%，要避免填料速度過(guò)快或不均造成無(wú)砂管偏移及濾料在 孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后濾料下沉應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充濾料，要求實(shí)際填 料量達(dá)到 95%的理論計(jì)算量；下管填料完成后應(yīng)立即進(jìn)行 洗井，即使特殊情況間隔時(shí)間應(yīng) 4h，采用隔離塞分段洗井， 如果泥漿中含泥砂量較大，可先撈渣或采用清水沖散稀釋，再 洗井；結(jié)構(gòu)開(kāi)挖施工前1520d開(kāi)始封閉抽水，前期采用大 口徑、大功率水泵進(jìn)行抽水，待降水深度趨于設(shè)計(jì)降深后，可 以換用小功率水泵抽水，但是要隨時(shí)觀察降深的變化，并嚴(yán)格 控制含砂量：粗砂含量1/50000，中砂含量1/20000，細(xì)砂 含量1/10000。 2021/3/1156 降水井的封堵 對(duì)于暗挖隧道，待二襯

37、施工完成方可停止降水； 對(duì)于明挖車(chē)站施工，結(jié)構(gòu)混凝土澆注高度大于地下常水位以上， 混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可停止抽水，并封堵降水井。降水井 封堵措施及步驟如下： （1）將封堵降水井中水位降落。 （2） 切斷電源，提出水泵及水管電纜等，向井內(nèi)回填砂礫石，回填 原地下水位面以上1.0m左右。 （3）往井內(nèi)澆筑速凝混凝土至 井口，恢復(fù)原始地面。 降水保證措施 1）水位下降導(dǎo)致的地面沉降 由于區(qū)間開(kāi)挖長(zhǎng)度大，降水深 度大，降水時(shí)間長(zhǎng)，有可能引起周?chē)ㄖ锛暗孛娌痪鶆虺两担?原因來(lái)自兩個(gè)方面：水位下降引起地面附加應(yīng)力增加導(dǎo)致土 體壓縮變形，特別是水位附近的飽和黃土；降水井反濾層失 效導(dǎo)致地層顆粒流失過(guò)大，

38、出現(xiàn)地面沉降。 2021/3/1157 降水過(guò)程中處于地下水位之下的土體，當(dāng)?shù)叵滤皇韪蓵r(shí)， 浮力消失，所消失的浮力轉(zhuǎn)化為自重應(yīng)力，其自重應(yīng)力增加值 相當(dāng)于浮力消失值，并可視等同于原始狀態(tài)下土體附加應(yīng)力增 加值。土體在附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生壓縮變形與附加應(yīng)力成正比， 附加應(yīng)力與水位下降深度有關(guān)。因此，應(yīng)分階段進(jìn)行抽水，控 制水位降落曲線，使之平緩下降，減小不均勻沉降。 降水分一般分三階段進(jìn)行控制：第一階段降至自然地面下 11.0m，第二階段降至自然地面下15.0m，第三階段降至隧道底 部1.0m；降至階段控制水位時(shí)應(yīng)對(duì)周鄰建筑進(jìn)行沉降觀測(cè)，待 沉降基本穩(wěn)定后再進(jìn)行下階段降水。 2）降水井反濾失效導(dǎo)致 的地層土顆粒的流失 采用管井法的井點(diǎn)降水，如果降