地铁与轻轨设计第节施工方法选择和新工艺

第二节施工方法选择和新工艺、

新材料、新设备一、施工方法选择二、新工艺、新材料、新设备一、施工方法选择⒈地铁区间隧道的施工方法⑴沿海城市，饱和软地层，可以选用盾构法和顶管法等；⑵山区城市采用新奥法，条件允许应推广TBM法。目前国内外常用地区间隧道施工方法如表5－7所示。序号施工方法环境场地要求优点缺点发展方向1明挖法市郊施工场地开阔，软岩和土体，如北京和天津地铁进度快，工作面大，便于机械和大量劳动力投入破坏环境生态，影响交通，带来尘土和噪声污1）有效井点降水系统；2）可靠的支撑系统；3）大型土方机械，混凝土搅拌及运输机械2矿山法（钻爆法）岩石和坚硬土体，如青岛和重庆地铁地面干扰小，造价低进度慢，劳动强度高，风险大1）多臂钻孔台车，自动装药引爆装置；2）光面爆破，喷锚支护，监控数据反馈指导设计和施工方法3暗挖法（软土）埋深较浅对土体进行冻结、注浆、深层搅拌桩加固地基，棚管法加固，浅埋车站，如北京、哈尔滨等城市地铁地面干扰小，造价低，便于土法上马机械化程度低，劳动强度高，环境恶劣，风险大1）发展可靠的浅地层地基处理技术；2）小型灵活的地下开挖机械；3）可靠的临时支护措施和机具地铁区间隧道施工方法一览表 表5-7序号施工方法环境场地要求优点缺点发展方向4盾构和顶管法城市软地层、深埋隧道，如上海、广州、北京等城市地铁地面影响小，机械化程度高，安全，工人劳动强度低，进度快(日均8~10m)机械设备复杂，价格昂贵，施工工艺繁，专业施工队伍1）开发适用不同地质条件，自动更换刀盘的气压、土压泥水平衡盾构和顶管，超前探测排障技术；2）钢纤维挤压混凝土衬砌；3）三维仿真计算机管理系，管理信息化，自动化4)自动导向，中途对接异型盾构5沉管法跨越江河湖海，软地基，如广州、宁波、上海过江隧道造价省，速度快，隧道断面大封锁江河水面，专门的驳运、下沉、对接的机具，水下作业，风险大大型涵管制作及驳运技术；2）地下定位对接、防水技术6凿岩机法（TBM）坚硬岩石地质，如广州地铁速度快，机械化程度高，安全，地面无干扰造价高，使用掌握复杂，刀具易磨损1）开发国产高性能凿岩机；2）改进高强合金刀具；3）完善后配套系统；4）超前不良地质探测系统7沉井(连续沉井)软弱地层，地域空广造价省、速度快、工艺成熟对环境影响，泥浆污染，地面下沉1)不均匀沉降的监测设备仪器；2)泥浆或水力减摩措施；3)控制突沉或倾斜方法；4)排队孤石障碍物设备。续上表⒉地铁车站施工方法⑴地铁车站的施工应考虑环境的要求；⑵依据不同的地质情况、工作环境，综合考虑施工进度及安全经济方面的矛盾因素。地铁车站施工方法如表5－8所示。序号施工方法环境场地要求优点缺点发展方向1明挖法浅埋车站，有宽阔的施工场地，如京、津、沪、穗地铁车站进度快，造价低，便于大型机械化施工破坏、污染环境，影响市区居民生活，风险大1）开发大型导板式开凿机，深层地下连续墙，桩排墙施工技术；2）预应力钢支撑技术；3）地面变形监控技术4）SMW工法土丁墙支护2矿山法（新奥法）坚硬岩土介质、地下水位低地面影响小，造价低进度慢，劳动强度高，风险大1）多臂钻孔台车、自动装药引爆装置；2）光面爆破，喷锚支护，监控数据反馈指导设计和施工方法；3）分断面开挖，眼镜工法；4）大型土方机械3浅埋暗挖法土体进行冻结、注浆、深层搅拌、管棚法加固，浅埋车站，如北京地铁地面干扰小，造价低地下作业风险大，机械化程度低1）发展可靠的浅地层地基处理技术；2）小型灵活的地下开挖机械；3）可靠的临时支护措施和机具地铁车站施工方法一览表 表5-8序号施工方法环境场地要求优点缺点发展方向4盖挖法市区浅埋地铁车站，如上海地铁1、2号线淮海路和南京路上的站、北京一些地铁车站占用场地时间短，对地面干扰较小，安全施工工序复杂，交叉作业，施工条件差1）建立合理的施工管理网络，交叉施工，流水作业；2）地下小型施工机具；3）作为永久衬砌支护的地下连续墙，钻孔桩柱施工质量控制和托换技术5逆作法车站上面有高层建筑，埋深较深，如上海地铁新闸路站占用场地时间短，对地面干扰较小，安全施工工序复杂，交叉作业，施工条件差1）建立合理的施工管理网络，交叉施工，流水作业；2）地下小型施工机具；3）作为永久衬砌支护的地下连续墙，钻孔桩柱施工质量控制6异型盾构(或凿岩机法)市区深埋车站，线路交汇换乘下层车站不影响地面地下生活运营，安全，机械程度高机械复杂，造价高，安装操作难度大1）开发研制国产大型三心圆、割圆异型盾构；2）开发新型衬砌支护材料和施工技术7沉井法软土地层或水域，较开阔的施工场地，深浅埋小型车站，如上海60年代地铁试验段车站分节制作下沉，进度快，机械化施工，安全周围地面沉降，地下水位变化，对居民生活有影响，下沉纠偏有一定困难(1)大型沉井制作下沉施工技术；(2)相配套的小型挖土机，坑内外降水技术；(3)大型沉井纠偏，防止突沉、超沉、管涌流砂技术续上表⒊轻轨高架桥施工方法⑴轻轨高架桥结构主要有：基础﹑墩台﹑纵梁和桥面；⑵结合工程地质﹑水文地质﹑环境要求﹑施工进度等因素控制；表5－9列出常用的高架桥基础施工方法及优缺点。⑶轻轨高架桥的桥墩主要有倒梯形﹑T形﹑双柱形和Y形墩，如图5－13所示。表5－11对各种桥梁上部结构形式列出主要可供选择的施工方法。表5－12为桥梁施工方法所常用的桥梁跨径范围。序号施工方法环境、场地、技术要求优点缺点发展方向1沉桩施工打入桩市郊远离居民、软粘土、粉砂、砂砾，承载基岩较深施工速度快、质量有保证、承载力较高振动、挤土影响大、噪声大、桩截面有限1）发展轻型，易于拆卸安装，效率高的沉桩机；2）发展振动、射水等对土体、环境干扰小的机械；3）大口径各类正反循环周转钻机，适应各类土层施工挤压桩市区，房屋建筑相对远离，软粘土，粉质粘土，承载基岩较深施工速度较快，可以直接得到桩的承载力、单桩的承载力较高挤土明显，单桩承载力有限制钻孔灌注桩(挖孔桩)市区粘土、软岩、砂土、砾石各类地层，挖孔桩相对较浅，如广州、南京，钻孔灌注桩可以较深如上海振动、挤土干扰小，各种土层中施工，桩径可大可小，单桩的承载力可很大、挖孔桩施工灵活泥浆污染、施工质量有时难以保证高架桥基础施工方法一览表 表5-9序号施工方法环境、场地、技术要求优点缺点发展方向2明挖扩大基础市郊施工场地开阔，软岩和土体，持力坚固地层相对浅，中小型桥涵基础，地层软弱时，辅以降水，围堰、支撑，开挖水下浇筑混凝土进度快，大面积施工，便于机械化施工，造价低污染环境，阻断交通航运1）有效井点或深层深井泵降水系统2）钢板桩、预制砼桩、SMW工法支护；3）高效挖土机3管桩基础地质条件复杂，深水岩面不平管桩体，连接法兰盘和管靴，普通砼管桩适于入土深25m，预制混凝土管桩入土深可超过25m适于复杂地质条件，预制分节下沉接高，便于机械化施工，效率高机械化程度高，工艺较复杂，需要有船队配合，施工质量较难控制预制大型混凝土管桩、钢管桩施工工艺研究4沉井基础地面以下深处有较好的持力层，浅层或河中有较大卵石不方面桩基施工河水深、冲刷大。占用场地不大，所需净空高度较低埋深大，整体性强、稳定性好、承载力大施工周期长，粉砂土易出现流砂，造成沉井倾斜，遇到孤石、沉船、树根井底岩面倾斜，自重下沉困难时，采用泥浆润滑套，浮式沉井、空气幕沉井等辅助工法困难地质条件下沉井下沉施工机具及工艺续上表图5-13桥墩与上部结构布置图a)倒梯形桥墩；b)双柱式桥墩；c)T形桥墩；d)Y形桥墩桥型施工方法简支梁桥悬臂梁桥T型刚构连续梁桥刚架桥拱桥组合体系桥斜拉桥吊桥现场浇注法√√√√√√√预制安装法√√√√√√√悬臂施工法√√√√√√转体施工法√√√√√顶推施工法√√√逐孔施工法√√√√横移施工法√√√√√提升与浮运施工法√√√√各种类型桥梁可选择的主要施工方法表5-11各种施工方法的适用跨径表5-11⒋设备安装施工⑴地铁设备应立足于国产；⑵设备的安装应尽量由国内建筑设备安装公司承担；⑶设备安装工程应和土建工程交叉施工。二、新工艺、新材料、新设备⒈施工新技术⑴车站基坑支护开挖新方法

SMW工法，连续墙，土钉墙等技术。⑵盖挖法和逆作法⑶新一代异型盾构隧道施工法①MF盾构施工方法即将多个圆形盾构机切土刀盘前后错位，利用其重合部分的盾构，构筑多样的隧道断面。图5－14为三心圆盾构机的组成；图5－15为利用二﹑三心圆盾构机施工的隧道车站断面。 图5-14三心圆盾构机三圆相交断面图图5-15二、三心圆盾构施工完成区间隧道及车站②扩大断面形盾构机施工法该法是在盾构法隧道施工到任意一个位置，根据需要沿隧道前进方向任何侧面扩大开挖，增加隧道内部部分空间。③自由转向球形盾构施工a.盾构机自地面垂直向下施工，盾构机到达一定深度后，开始分叉向不同方向施工水平横隧道；b.其顶端的切削头为球形，可绕水平轴旋转90°。图5－16为球形纵横式泥水盾构机，水平推进盾构机外径4.45m。

图5-16纵横式泥水盾构机④H&V盾构机施工方法a.H&V(HorizontalVariation&VerticalVariation)是一种能自由穿越具有稠密建筑物的盾构掘进方法。能从水平双孔变为垂直双孔，或由垂直双孔变为水平双孔，不断改变圆形形状，开挖螺旋型曲线双断面隧道的盾构掘进方法；b.能由双孔断面分开成两个单孔圆形断面。图5－17为H&V盾构推进分叉示意图。图5-1酷7拨H&茎V盾构法概掘念图⑤新一代研超级盾友构及其现操作系外统a.集中了在申软土中掘戏进的土压惕平衡盾构其（sh购ie日ld)和在耕岩石坚中掘庄进的丧隧道武凿岩迁机(TB申M)的优点柄；b.遇到兴软土桑介质猴时是炒一台喝土压钟平衡劈燕盾构刚机，体遇到巩无水果岩石舟介质膜时是棵凿岩揉机。图5－18为土压吩平衡超文级盾构疯系统示张意图。图5-18土压平衡坝超级盾构滔系统示意腐图⑥钢纤维挤字压混凝土牛衬砌a.挤压混抵凝土衬凭砌不留姜缝隙，孟整体性元好，内怒壁光滑窑，止水偶性好，地施工速抢度快；b.盾构机逃的前方云开挖面句由膨润筛土悬浮贸液支撑假；盾尾毅后方则漠由挤压果钢纤维辟混凝土受流体支迁撑。⑷新奥聋法新数进展新奥法裁（Ne源w彻Au堂st钱ri瞎anTu汽nn只el礼li片ngMet眨hod调,简称NAT符M)是当代胸岩石洞假室和隧择道施工宅设计应姨用最广符泛的方狮法。锚喷太支护施，复临合式尤衬砌舞，监阵控量件测。⑸地下工程信的辅助工火法冻结法﹑气压法﹑注浆画法﹑深层水座泥土搅映拌桩法﹑管棚法﹑顶管法间等⒉新材填料、群新设拔备⑴新材料①特殊性品能的混且凝土a.轻质高强嘴混凝土美钱国常用混皆凝土强度旋可达135稿MPa,特殊况工程附可用400著MPa。而喂我国貌采用补的则归为25～35M矮Pa，高强蛾混凝土舱可达80如MP芳a；b.钢纤维混赶凝土(fib和rerein两forc渐