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1 # 護欄阿剛
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2 # 工程專案經理
地鐵車站的施工方法的選擇不僅要滿足地鐵工程本身的使用功能,同時也要滿足合理開發利用地上、地下有效空間的要求,並考慮由於施工給周圍環境帶來的不良影響。其施工方法的選擇是否合理,對線路埋深、車站結構型式、工期及土建工程造價等具有極大的影響,直接影響到全線的社會效益、經濟效益和環保效益。 地鐵車站的施工方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法。根據《地鐵設計規範》(GB50157-2003),蓋挖法現已歸併到明挖法中;暗挖法包括盾構法和礦山法,在中國,一般特指礦山法。 各施工方法詳述如下: 1、明挖法-係指由地面挖開的基坑中修築地下構築物的方法 明挖法施工係指從地面向下開挖至基坑底面後,再自下而上澆注車站結構,然後回填土方,恢復路面。明挖法施工具有以下特點: 1)施工安全,質量容易保證。 2)結合地面工程改造及開發,其綜合工程造價優勢顯著。 3)施工作業面開闊,有利於提高工效、縮短工期。 4)施工降、排水容易。結構防水簡單,質量可靠。 5)施工期間對周圍環境或道路交通影響大,且易受到氣象條件的影響。 6)基坑較深時,須採取措施防止基坑變形及其周圍地面沉降。 明挖順作法一般適用於地面有條件敞口開挖,且有足夠施工場地的情況。當站位設在現狀道路範圍外;或站位設在現狀道路下,但施工允許暫時中斷交通或結合地面拆遷及道路拓寬,使地面交通客流得以疏散時,就有可能採用明挖法施工。當車站位於“十”字交通道路下時,為減少與車站垂直方向道路的影響,也可縱向分段施工,此時,前後施工段之間需設定臨時封堵牆。具體例項如圖
圖2-1 明挖法施工現場圖一
圖2-2 明挖法施工現場圖二
圖2-3 明挖法施工現場圖三
圖2-4 明挖法施工工序圖-疊合牆結構
圖2-5 明挖法施工工序圖-複合牆結構 在施工過程中,常會碰到一些不可預見或者臨時發現而且難以改移的地下管線透過明挖區域,此時需要採取一些懸吊或者臨時保護的措施,出現此種情況往往要消耗較多的時間和精力去處理,對施工也會帶來較大的不便,在設計時應引起重視。 2、蓋挖法—先修建臨時(或永久)路面系統後分層開挖、修築主體結構的方法 蓋挖法是在地面修築維持地面交通的臨時(或永久)路面系統後,構築地鐵車站的施工方法。 蓋挖法根據其臨時路面系統的構成及修建順序,可分為蓋挖順作法和蓋挖逆作法。分述如下: 1)蓋挖順築法 其方法是在地面修築維持地面交通的臨時路面及其支撐後,自上而下開挖土方至坑底設計標高,再自下而上修築結構的方法。蓋挖順築法的路面系統由鋼樑及路面蓋板、圍護結構組成,其中鋼樑及路面蓋板為臨時結構,車站施工完成後需拆除,其作業程式是: (1)區域性的交通疏解或圍擋,作好外圍結構; (2)用鋼樑及路面蓋板組成的蓋挖系統覆蓋路面,恢復交通; (3)在蓋挖系統的保護下順序的進行車站主體結構的作業; (4)拆除蓋挖系統,恢復永久路面。 當路面蓋板根據需要僅鋪設一部分時,為半蓋挖順築法。 除了臨時路面系統外,蓋挖順築法的作業程式、結構方案與明挖法完全一致。其特點為: (1)封閉道路時間比較短暫,而且允許分段實施,一旦路面先期恢復(或蓋挖系統完成後),後續施工對地面交通幾乎不再產生影響。 (2)蓋挖系統的存在,使得工程造價較高;而且挖土是在頂部封閉(或半封閉的)狀態下進行,大型機械應用受到限制,施工工期較明挖法長。
圖2-6 蓋挖順作法施工現場 典型的半蓋挖順作法的施工工序如圖,其要點是每步施工過程(工序)時,均根據路面通行要求設定相應寬度的路面系統。
2)蓋挖逆築法 其作業順序與明挖法相反,方法是開挖地面修築結構頂板及其豎向支撐結構後,在頂板的下面自上而下分層開挖土方、分層修築結構。 蓋挖逆築法的路面系統由車站頂板、中間支承、圍護結構組成,一般均為永久結構。 其作業程式為: (1)部分或全部封閉道路交通,作好中間支承柱及邊牆圍護結構; (2)明挖至頂板底面標高處,澆注頂板,回填覆土並恢復交通; (3)在上部頂蓋結構的保護下,繼續向下開挖基坑,並施工剩餘車站結構。 蓋挖逆築法的特點為: (1)對周圍環境的干擾時間較短,對防止地面沉降及對周圍建築物和地下管線的保護具有良好的效果。 (2)結構的主要受力構件常兼有臨時結構和永久結構的雙重功能。 (3)蓋挖逆作法需設定中間豎向臨時支承系統,與側牆共同承受結構封底前的豎向載荷。 (4)對地下連續牆、中間支承柱與底板、樓蓋的連線節點需進行處理。 (5)本工法的施工難度、施工工期及土建造價均屬中等水平。
蓋挖順築法對路面干擾較蓋挖逆作法小,透過合理組織車行路線,可以保證施工期間路面的交通,車站防水質量也較蓋挖逆築法好。 當車站位於現狀道路或跨越路口,或處於比較繁華而狹窄的街道下,無明挖條件,但允許短時間中斷交通或區域性交通改移時,可採用蓋挖法施工。 3、暗挖法 當車站透過繁忙交通地段,或因其它原因不允許封閉路面交通或車站位於較完整的岩石地層且地下水不發育時,可採用暗挖法施工。設計時,應對車站結構的設計方案和施工方法的可行性進行論證,經技術經濟比較後確定。 暗挖法已廣為採用的有盾構法(如圖2-9)、頂管法、礦山法(如圖2-10、11)等。盾構法是地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和注漿充填盾尾間隙等主要作業都在盾構保護下進行,並透過控制開挖面壓力、盾尾註漿等措施控制地面沉降,是工藝技術要求較高、綜合性較強的一種施工方法,主要適用於各類軟土地層和軟巖地層,尤其適用於市區地鐵和水底隧道。頂管法主要適用於車站下穿營業鐵路線時,為保證鐵路的安全運營,將鐵路路基一側預製好的鋼筋混凝土箱形框架,採用高壓油泵帶動油壓千斤頂,並藉助於預先修好的後背支承,頂入鐵路路基內,成為與鐵路立交的地下車站。
圖2-9 法國-大型盾構機施工的地下車站
圖2-10 暗挖法施工現場圖(全斷面法)
圖2-11 暗挖法施工現場圖二(CRD 法) 1)礦山法施工的地鐵車站的適用情形主要有以下幾方面: (1)礦山法車站主要適用於施工時不允許干擾地面交通,或因埋深過大,或拆遷過多,採用明、蓋挖施工非常不經濟時。 (2)在埋深較大、硬質圍巖時,礦山法車站有較好的適應性。 (3)在第四系的鬆散地層中用礦山法修建地鐵車站時,必須與明、蓋挖方案進行全面比較,經過充分論證後採用。 (4)對飽和軟土地層無法疏乾地下水,或者即便進行預加固和預處理,開挖後的自穩性仍很差時,可視為不適合採用礦山法施工。 2)礦山法施工的車站主要優缺點: (1)除豎井外,地面作業很少,對地面交通、地下管線、地表建築物等周圍環境影響較小,下穿河底時,不影響通航,也不受氣候的影響。隨著地鐵車站埋深增大,其優點更加突出。 (2)礦山法車站施工難度大、安全性差、造價高、工期長,而且從使用功能和運營質量分析,也遠不如明、蓋挖車站。 暗挖法的最大優點就是施工時對路面交通沒有干擾,對地下管線的改遷少,而且地面拆遷量也少。圍巖是否有足夠的自穩能力,是能否採用暗挖法施工的關鍵。如果圍巖級別在IV 級或IV 級以下時,施工不必採用特別的措施,否則由於圍巖的自穩能力較差,應採用特別的施工輔助措施,如採用超前注漿法對隧道周圍及掌子面前方的土層進行預加固,代價通常是很高的,且質量又較難保證。一般說來,在地下水位較高的軟弱土層中不考慮採用暗挖法施工,如上海等地。 3)礦山法的主要施工方法 (1)礦山法施工應遵循新奧法原理,即在監控資訊的指導下,根據地層的自穩能力適量開挖,及時施加噴射混凝土襯砌,根據需要增加錨杆、鋼筋網、鋼架、二次襯砌等支護襯砌措施,使襯砌與圍巖共同作用,形成支護體系,使洞室保持穩定。為提高開挖地層的自穩能力,或加大一次開挖尺度,且使工作面土體的有一定的自穩時間,足以進行必要的初期支護作業,常常採用輔助工程措施對地層實施預加固,如凍結法、注漿法、深層水泥攪拌樁(或旋噴樁)法、水平水泥攪拌樁(或旋噴樁)法、管棚法等。 (2)礦山法一般應遵循的施工原則是:管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、早成環、勤量測、二次襯砌緊跟等。該原則基本概括了礦山法施工工藝要求和施工經驗,針對車站隧道施工條件和工程措施,合理選擇施工原則。當大跨開挖或淺埋暗挖時,為保證施工安全、減少施工對周邊環境的影響,更應嚴密斟酌。 (3)礦山法施工方案應根據結構型式、圍巖條件、輔助工程措施、環境保護要求、施工工藝等分析一次開挖的尺度及支護結構受力狀態,綜合評定開挖支護的經濟合理性。根據地層的穩定條件和車站隧道斷面的大小可以選用全斷面法、短臺階法、帶臨時仰拱的上下臺階法。對於斷面較大的隧道,考慮分部開挖、分部支護和封閉成環的需要,選擇中隔壁法(CD 法)、交叉中隔壁法(CRD法)和側壁導坑法(眼鏡法)。對於多跨大斷面隧道,中間立柱必須先行開挖施工,形成支承,相應的施工方案有中洞法、柱洞法等。 暗挖法施工方案簡表
暗挖法施工方案的選擇還應考慮整個車站施工組織部署的需要、不同隧道斷面間的過渡、鄰近隧道施工的相互影響、施工工期的要求等因素。利用監控量測獲得的資訊指導施工,是礦山法施工中必不可少的一個組成部分。 拱頂沉降、洞周收斂等主要監測資料反饋,判斷施工方法及支護結構的合理性,並據此調整支護引數和施工方法,以期達到安全、經濟、快捷的施工效應。 三種施工方法的綜合比較如表2-2
根據上表,從功能要求、技術難度、施工質量及經濟性等方面出發,明挖法最優,蓋挖法次之,暗挖法再次之。明挖法主要缺點是對路面交通影響比較大,而鑑於功能要求、造價和工期等對能否發揮修建地鐵的社會效益和經濟效益起決定作用,而施工期間對環境的影響只是一種短期效應,所以淺埋地鐵車站仍首選明挖法施工。
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3 # 好奇攻城獅
城市軌道交通已經為我們的生活提供了極大的便利,作為城市軌道交通路網中一種重要的建築物--地鐵車站,大家對它瞭解嗎?它是供旅客乘降,換乘和候車的場所,應保證旅客使用方便,安全,迅速地進出車站,並有良好的通風,照明,衛生,防火裝置等,給旅客提供舒適,清潔的環境。
那麼地鐵車站都有哪些形式和結構呢?
地鐵車站形式分類
地鐵車站通常由車站主體,出入口及通道,附屬建築物3大部分組成。
1、地鐵車站形式分類:矩形(明挖法即淺埋,蓋挖法形成的斷面);拱形(單拱、多跨連拱);圓形(盾構法形成的斷面);其他(馬蹄形、橢圓形)。
2、站臺形式:(1)島式,最常用,站臺位於上、下行線路之間。具有站臺面積利用率高,提升設定共用等特點。(2)側式,站臺位於上、下行線路兩側,用於客流不大的地下車站。(3)島側混合式,島式站臺和側式站臺位同設在一個站臺內,用於共線車站。
施工方法(工藝)與選擇條件
1、明挖法施工
明挖法是指在地鐵施工時挖開地面,由上向下挖土石方至設計標高後,自基底由下向上經行結構施工,當完成地下主體結構後回填基坑及恢復地面的施工方法。
適用條件:(1)地面建築物少、拆遷少、地表干擾小的地區修建淺埋地下工程通常採用明挖法,按開挖方式分為放坡明挖和不放坡明挖兩種。明挖法是修建地鐵車站的常用施工方法,具有施工作業面多、速度快、工期短、易保證工期質量、工程造價低等特點,但是對周圍環境影響較大。在地面交通和環境允許的地方,應儘可能採用。明挖法基坑支護結構的安全等級劃分為3級。
2、蓋挖法施工
在現有道路上按所需寬度,以定型標準的預製棚蓋結構(包括縱、橫樑和路面板)或現澆混凝土頂(蓋)板結構置於樁(或牆)柱結枃上維持地面交通,在蓋結構文護下進行開挖和施做主結構.防水結構。然後回填土並恢復管線或埋設新的管線,最後恢復道路結構。
1)蓋挖法的優缺點
優點:(1)圍護結構變形小。(2)施工受外界氣候影響小,基坑底部土體穩定。(3)蓋挖逆作法用於坡市街區施工時,可儘快恢復路面,對逆路交通影響較小。
缺點:(1)蓋挖法施工時,混土結構的水平施工縫處理較為因難。(2)由於豎向出口少,需水平運輸,後期開挖土方不方便。(3)作業空間小,施工速度較明挖法較慢、工期長。
2)蓋挖法分類
蓋挖法可分為蓋挖順作法、挖逆作法及蓋挖半逆作法。採用最多的是蓋挖逆作法。
3、噴錨暗挖法
1)新奧法
“新奧法”是應用巖體力學理論,以維護和利用圍巖的自承能力為基礎,採用錨杆和噴射混凝土為主要支護手段,控制圍巖的變形和鬆弛。
支護在與圍巖共同變形中承受的是形變應力。因此,要求初期支護有一定柔度,以利用和充分發揮圍巖的自承能力。從減少地表沉陷的城市要求角度出發,還要求初期支護有一定剛度。
2)淺埋暗挖法
在城鎮軟弱圍巖地層中,在淺埋條件下修建地下工程,以改造地質條件為前提,以控制地表沉降為重點。遵循“十八字”原則,即管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。(打導管→管注漿→短進尺開挖一拱架支護→封閉成環→勤測拱沉、地沉、拱縮),適用條件:(1)淺埋暗挖法不允許帶水作業;(2)要求開挖面具有一定的自立性和穩定性
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根據《地鐵設計規範》(GB50157-2003),蓋挖法現已歸併到明挖法中。