城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工11第十一章

1、城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工Structural Design and Construction of Urban Rail Transit主講：周順華 教授同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院第十一章 城市軌道交通工程施工目錄目錄第一節(jié) 工程施工特點第二節(jié) 明挖法施工第三節(jié) 暗挖法施工第四節(jié) 盾構(gòu)法隧道施工第五節(jié) 高架施工第一節(jié) 工程的施工特點 城市軌道交通工程項目一般有如下施工特點：a.交通疏解、管線改遷b.施工場地狹小，施工組織困難c.工程水文地質(zhì)復(fù)雜多變d. 建（構(gòu)）筑物的保護e. 技術(shù)復(fù)雜，施工難度大f.施工安全風(fēng)險源多g.安全文明施工管理標(biāo)準(zhǔn)高、要求嚴(yán)第二節(jié) 明挖法施工 1、順作法 明挖順作法先

2、施工圍護結(jié)構(gòu)，然后從地面向下開挖基坑、設(shè)置支撐，場地開闊時可以采用放坡施工，開挖到基底時鋪設(shè)混凝土墊層，并由下向上回筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 明挖法按主體結(jié)構(gòu)的施作順序可以分為：明挖順作法、逆作法和蓋挖法。 圖11-1 明挖順作法施工步驟 2、逆作法 逆作法施工，即利用先施工完成的地下連續(xù)墻作為深基坑開挖時擋土、止水的圍護墻，利用地下結(jié)構(gòu)各層的樓蓋、柱、墻等作為圍護墻的強大支撐體系，從地面向下逐層施工，直至底板完成。 圖11-2 逆作法施工流程圖 3、蓋挖法 蓋挖法施工，即利用圍護墻和基坑的中間立柱在其上方向內(nèi)架設(shè)臨時路面板，以保持地面交通的順暢。圖11-3 蓋挖順作法施工流程圖圖11-4 蓋挖逆作法施工

3、流程圖第三節(jié) 暗挖法施工 暗挖法施工分全斷面法、臺階法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 (眼鏡法) 、中隔壁法(CD)、交叉中隔壁法(CRD)、側(cè)洞法、中洞法、柱洞法(PBA)等。1、臺階法 臺階法施工是將隧道斷面分成上下兩部或幾部進行開挖，即分成上下兩個工作面或幾個工作面。-上半部開挖；-拱部噴錨支護；-下半部中央部開挖；-邊墻部開挖；-邊墻錨噴支護；-二次襯砌仰拱；-二次襯砌-上導(dǎo)坑開挖；-拱部噴錨支護；-中核開挖；-下部開挖；-邊墻錨噴支護；-灌注二次襯砌仰拱；-二次襯砌圖11-5 臺階法開挖順序圖11-6 臺階法開挖順序圖11-8 超前管棚法結(jié)合正臺階法施工2、單側(cè)壁導(dǎo)坑正臺階法圖

4、11-10 單側(cè)壁導(dǎo)坑臺階法開挖方式 單側(cè)壁導(dǎo)坑臺階法主要適用于地層較差、斷面較大、采用臺階法開挖有困難的工程。該方法的主要出發(fā)點是變大跨度斷面為小跨度斷面，從而保證施工安全或達到控制變形的目的。3、中隔墻法(CD)圖11-11 CD法施工工序圖4、交叉中隔墻法(CRD)圖11-12 CRD隧道施工流程 交叉中隔墻法，又稱CRD法，是在CD法的基礎(chǔ)上，將先挖中壁一側(cè)改為兩側(cè)交叉開挖、步步封閉成環(huán)的一種工法。5、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法圖11-13 雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工工序示意圖6、特大斷面隧道施工方法 中洞法施工先開挖中間部分的中洞，在中洞內(nèi)施作梁、板、柱以及二次襯砌，然后再施工兩側(cè)部分的側(cè)洞，并逐漸將側(cè)洞頂部

5、荷載通過初期支護轉(zhuǎn)移到梁、柱結(jié)構(gòu)上。1-用CRD法開挖中洞（包括初期支護和施工支護）；2-中洞底板底縱梁；3-鋼管柱、樓板；4-柱頂縱梁和中洞拱部；5-用臺階法開挖左、右洞；6-左右洞底板；7-左右洞部分邊墻和樓板；8-左右洞其余邊墻和拱部圖11-14 中洞法施工順序圖 側(cè)洞法施工是先開挖兩側(cè)部分的側(cè)洞，在側(cè)洞內(nèi)做梁、柱結(jié)構(gòu)，然后再開挖中間部分的中洞，并逐漸將中洞頂部荷載通過 側(cè)洞初期支護轉(zhuǎn)移到梁柱上。861011側(cè) 洞 法 施 工 順 序 圖1-CRD法開挖左、右洞包括初支和施工支護；2-柱底縱梁和鋼管柱；3-左右洞底板；4-分邊墻和左、右洞樓板；5-左、右洞其余邊墻和拱部；6-中洞上臺階環(huán)

6、形開挖；7-中洞拱部；8-中洞樓板以上土方開挖；9-中洞樓板；10-中洞其余部分開挖；11-中洞底板 圖11-15 側(cè)洞法施工順序圖 洞樁法，也稱“PBA”，先在梁柱、梁墻節(jié)點部分暗挖小導(dǎo)洞，并在小導(dǎo)洞內(nèi)施作邊樁、中樁（柱）、頂縱梁、頂拱形成初期受力體系。然后，采用順作法或逆作法施工剩余結(jié)構(gòu)。最終形成由初期支護和二次襯砌組合而成的永久承載體系。 圖11-16 PBA法施工順序圖1-上下導(dǎo)坑錯開距離開挖（包括初支）；2-孔樁開挖、底縱樁、中柱邊樁、頂縱梁；3-中洞上臺階開挖（包括初支）；4-左右洞上臺階開挖(包括處支) ；5-中洞拱部襯砌；6-側(cè)洞拱部襯砌；7-樓板以上土體開挖；8-樓板澆混凝土

7、；9-剩余部分土體開挖；10-底板及底部邊墻襯砌；11-站臺板澆筑9991111743411111111法施工順序圖7、 輔助施工方法超前小導(dǎo)管預(yù)注漿超前小導(dǎo)管預(yù)注漿 超前小導(dǎo)管是沿著開挖輪廓線向外將帶孔的小導(dǎo)管打入地層內(nèi)，并以一定壓力向管內(nèi)壓注具有固化作用的漿液，使圍巖形成固化的注漿體，小導(dǎo)管自身起加筋的作用。圖11-17 超前小導(dǎo)管注漿施工流程圖管棚法管棚法 管棚法施工的主要工序包括：設(shè)置管棚工作室、鉆孔、打入鋼管及注漿、管棚支護條件下進行開挖等。圖11-19 隧道內(nèi)管棚基地水平旋噴法水平旋噴法 水平旋噴注漿法是采用水平鉆機先鉆進土層的預(yù)定位置后，利用安裝在鉆桿前端的特殊噴嘴，將水泥漿液高

8、壓噴出，以噴射流切割攪動土體，從而形成一個均勻的圓柱狀水泥加固體，以達到加固地基和止水防滲的目的。圖11-20 水平旋噴法施工工序圖冷凍法冷凍法 冷凍法是利用人工制冷技術(shù)加固含水地層的一種特殊工法，具有適應(yīng)性強、隔水性好、環(huán)境影響小等特點。冷凍法的主要施工工序包括：鉆孔凍結(jié)器鋪設(shè)冷凍系統(tǒng)安裝冷凍制冷隧道開挖和襯砌。圖11-22 凍土結(jié)構(gòu)不同的發(fā)展階段第四節(jié) 盾構(gòu)法隧道施工盾構(gòu)法隧道施工系統(tǒng)的組成盾構(gòu)法隧道施工系統(tǒng)的組成盾構(gòu)法隧道施工系統(tǒng)包含兩部分：盾構(gòu)機和輔助系統(tǒng)，如圖所示。1、盾構(gòu)法隧道施工過程、盾構(gòu)法隧道施工過程圖11-23 盾構(gòu)施工系統(tǒng)盾構(gòu)法的工作井盾構(gòu)法的工作井在盾構(gòu)工作井內(nèi)的端墻上應(yīng)

9、預(yù)留出盾構(gòu)機通過的開口結(jié)構(gòu)，又稱為洞門（包括開口及封門）。封門主要起擋土和防止?jié)B漏的作用，一旦盾構(gòu)機安裝調(diào)試結(jié)束，盾構(gòu)刀盤抵住端墻，要求封門能盡快拆除或打開。圖11-24 洞門照片盾構(gòu)始發(fā)流程盾構(gòu)始發(fā)流程圖11-25 盾構(gòu)始發(fā)流程框圖盾構(gòu)法隧道施工的作業(yè)過程盾構(gòu)法隧道施工的作業(yè)過程圖11-26 盾構(gòu)施工作業(yè)工序流程圖盾構(gòu)同步注漿盾構(gòu)同步注漿圖11-27 盾尾同步注漿的示意圖）盾尾間隙示意圖；）同步注漿示意圖一般盾構(gòu)的設(shè)備配備的盾尾同步注漿一般采用個孔位，間距分布于尾盾內(nèi)，如圖3所示。圖11-28 盾尾同步注漿孔分布示意圖管片拼裝管片拼裝盾構(gòu)法隧道襯砌為預(yù)制混凝土管片的裝配式襯砌，盾構(gòu)向前掘進一

10、定的長度，滿足一環(huán)管片拼裝寬度的要求時，盾構(gòu)機利用自配備的管片拼裝機將管片拼裝成環(huán)。隧道管片拼裝按其整體組合可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。掘進中的渣土改良掘進中的渣土改良圖11-29 渣土改良系統(tǒng)示意圖土壓平衡盾構(gòu)所適應(yīng)的地層為流塑性較好的軟土地層，當(dāng)?shù)貙訔l件不適合時，容易出現(xiàn)渣土離析、結(jié)塊、排土不暢、刀盤扭矩過大等問題，此時需要必要的渣土改良措施。圖11-30 盾構(gòu)掘進過程中參數(shù)控制的主要流程影響掘進的主要施工參數(shù)有：掘進模式、土倉壓力、刀盤扭矩、刀盤轉(zhuǎn)速、推進力、推進速度、螺旋輸送機扭矩、泡沫注入率、同步注漿壓力、同步注漿量等。掘進參數(shù)的選擇依據(jù)有：地質(zhì)情況判斷；盾構(gòu)機當(dāng)前姿態(tài)；地面監(jiān)測結(jié)果反

11、饋；盾構(gòu)機狀況。2、盾構(gòu)掘進施工參數(shù)盾構(gòu)掘進施工參數(shù)掘進模式的選擇掘進模式的選擇圖11-31 敞開模式11-32 半敞開模式11-33 土壓平衡模式P0為設(shè)定的壓力Pi為土倉實際壓力盾構(gòu)掘進達到相對較為平衡的狀態(tài)即：P0 Pi圖11-34 土壓平衡的控制土倉壓力的設(shè)定土倉壓力的設(shè)定土壓平衡盾構(gòu)的特點為實現(xiàn)盾構(gòu)掘進面的土壓力平衡，即盾構(gòu)提供的開挖面土壓與地層原土壓力的平衡。靜止土壓力：土的靜止側(cè)壓力系數(shù)；土的重度（）；計算點的深度（）。同步注漿參數(shù)同步注漿參數(shù)當(dāng)注漿壓力相當(dāng)于隧道埋深處的地層應(yīng)力時，對減少地層損失和地表沉降量效果最為顯著。地鐵隧道一般埋深在 之間，采用太沙基的土壓力計算方法較為合

12、理。土壓（）隧道外徑（）隧道頂部松動圈幅（）；水平土壓和垂直土壓之比；土體的重度（）；土的內(nèi)聚力（）；土的內(nèi)摩擦角（）；覆土深度（）；地面荷載（）。（）注漿壓力同步注漿參數(shù)同步注漿參數(shù)注漿量為理論間隙量乘以充填系數(shù)得到：一個行程的注漿量；理論開挖直徑；管片外徑；行程長度；充填系數(shù)，主要和以下因素有關(guān)：注入壓力決定的壓密系數(shù)、土質(zhì)系數(shù)、施工損耗系數(shù)和超挖系數(shù)。式中（2）注漿量地表沉降的控制因素地表沉降的控制因素施工參數(shù)中對地表沉降起控制因素的參數(shù)主要有：土倉壓力、每環(huán)出渣量、每環(huán)同步注漿量。每循環(huán)的出渣量應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況計算得出或根據(jù)經(jīng)驗把握。出渣量可根據(jù)下式計算出來。每環(huán)出渣量；理論開挖體

13、積；虛方系數(shù)；開挖直徑；掘進行程長度。式中端頭加固始發(fā)臺兩側(cè)的加固始發(fā)后盾構(gòu)機姿態(tài)控制洞門密封盾構(gòu)到達掘進措施圖11-38始發(fā)時兩側(cè)的加固圖11-39 洞門密封示意圖3、始發(fā)與到達的安全措施始發(fā)與到達的安全措施4、姿態(tài)控制與糾偏姿態(tài)控制與糾偏圖11-40 盾構(gòu)激光導(dǎo)向系統(tǒng)圖11-41 糾偏曲線示意圖第五節(jié) 高架施工高架橋的基礎(chǔ)工程形式大致可以歸納為擴大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、管樁（往）基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)幾種。表11-4為常用的高架橋基礎(chǔ)施工方法及其優(yōu)、缺點。1、基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)施工表11-4 常用的高架橋基礎(chǔ)施工方法及其優(yōu)、缺點2、承臺、立柱及蓋梁施工承臺、立柱及蓋梁施工承臺土方開挖到樁頂高程時，要改為人工挖土，避免抓斗碰壞樁頭。為防止土方塌陷，應(yīng)采取放坡、打鋼板樁、加木支撐等支護方式。立柱施工采用拆裝方便的大型