《地铁工程设计与施工（智媒体版）》课件 4.1 地铁明挖法施工1、2节

第四章：地铁明挖法施工明挖法明挖顺作盖挖顺作盖挖逆做暗挖法浅埋暗挖法全断面法台阶法CRD法侧壁导坑法顶管法盾构法沉管法施工方法分类第四章：地铁明挖法施工概述1明挖施工方法2基坑的围护结构3案例分析4明挖法施工模拟图

7.1概述What?什么是明挖法？特点？重点要解决的问题？——从地表面向下开挖，在预定位置修筑结构物方法的总称。

适应性强施工速度快优先使用可以为地下结构的施工创造最大限度的工作面，各项工序可以全面铺开，进行平行流水作业。在地面交通和环境条件允许的地方。适用于任何岩（土）体，可以修建各种形状的结构物。特点BCDA保证工程质量技术简单，便于操作。1基坑的稳定性问题及施工工序2围护结构的选择及施工降水深圳地铁7号线赤尾站明挖施工

4.1概述明挖法设计中应注意的若干问题：隧道埋置深度隧道结构形式隧道结构的防水及抗震明挖法施工分类隧道应设置在尽可能良好的地层中，一般情况应<20m，以确保隧道建成后的功能和安全性。并注意差异沉降。明挖法施工工序：

4.1概述明挖法施工流程围护结构施工

内部土方开挖

结构施工及防水管线恢复及覆土

4.2

明挖施工方法敞口明挖法（明挖顺作法）1

先从地表面向下开挖基坑至设计标高，然后在基坑内的预定位置由下而上地建造主体结构及其防水措施，最后回填土并恢复路面。（1）概述敞口明挖法1

4.2

明挖施工方法明挖法基坑类型敞口放坡基坑钢筋混凝土钻孔灌注桩围护基坑有围护结构基坑边坡面不加支护的基坑喷混凝土面和锚杆护坡基坑工字钢桩围护基坑钢板桩围护基坑人工挖孔桩围护基坑地下连续墙围护基坑土钉墙围护基坑

4.2

明挖施工方法（2）有围护结构的敞口明挖法

如果基坑很深，地质条件差，地下水位高，特别是又处于城市繁华的市区筑物密集，交通繁忙，无足够空地满足施工需要，没有条件采用敞口放坡基坑用有围护结构的基坑。1.围护结构施工2.第一层开挖支撑

4.2

明挖施工方法（2）有围护结构的敞口明挖法3.第n层开挖支撑4.浇捣底板混凝土

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明挖施工方法（2）有围护结构的敞口明挖法5.浇捣中板及顶板混凝土6.结构车站主体完成

4.2

明挖施工方法（2）有围护结构的敞口明挖法第一道支撑第二道支撑第三道支撑结构围护桩结构围护桩土建风道土建风道

⑸拆除第三道钢支撑，敷设侧墙防水，施做侧墙、土建风道及中楼板结构。

⑹拆除第二道钢支撑，敷设剩余侧墙防水层，施做剩余侧墙。

⑺施做顶板、顶板防水及站台板。

⑻拆除军用梁及第一道钢支撑，回填土。⑴施工结构围护桩及冠梁。⑵开挖至第一道钢支撑处，架设第一道钢支撑，架设军用梁端构架。⑶继续开挖基坑至第二道钢支撑处及第三道钢支撑处，架设第二道钢支撑及第三道钢支撑。

⑷随撑随挖至基坑设计标高，施做砼垫层，架设军用梁标准三角，施做防水层、防水保护层及结构底板。主体结构明挖顺作法施工步序图顺作法施工工序1.地下连续墙施工2.横支撑施工及基坑开挖3.底板施工4.中板施工5.顶板施工

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明挖施工方法敞口明挖法（明挖顺作法）1（3）敞口放坡明挖全放坡开挖

半放坡开挖1、敞口放坡明挖法（敞口基坑法）分类适用条件：地势空旷，地下水位低；土质稳定；放坡的长度，一般按1：1（450）优点：不设支护结构，成本低，技术含量少，施工简单；缺点：占地面积大，土方量大，回填大；半放坡较全放坡占地少，一般用于较稳定的地层中。

4.2

明挖施工方法（3）敞口放坡明挖2、特点

4.2

明挖施工方法3、设计

主要考虑边坡的稳定：边坡的大小、台阶高度、护台宽度。设计需要确定的基本参数：边坡开挖深度和坡度。影响基坑边坡稳定的因素（边坡未按设计开挖、边坡顶堆放较重的荷载、排水措施不力、暴露时间长、未及时刷坡等）；应采用相应的工程措施，以保证边坡稳定。基坑边坡的确定（计算法、图解法、查表法）

4.2

明挖施工方法

I．计算法（P86）假定边坡破裂面ABC，其重力G：

土体处于极限平衡状态时，边坡最大高度为：

计算法图C—土体粘结力(kN/m2)，

—边坡坡度角(o)；

—土的内摩擦角(o)；

r—土体重度(kN/m3)。

4.2

明挖施工方法C、、

r和h已知，基坑边坡的坡度角可求出。并由以上公式可知：

(1)当=，C=0时，则边坡极限高度不受限制，且边坡处于平衡状态；

(2)当>时，则边坡为陡坡，其C值越大，则边坡极限高度h越高；

(3)当>时，若C＝0，则h＝0，即非粘性土时，边坡任何高度都是不稳定的；

(4)坡度角越大，坡高h越小。反之，坡度角越小，则坡高越大.（P86）

4.2

明挖施工方法Ⅱ.图解法（）

对于基坑边坡坡度为直线，坡顶为一平面，而土质均匀时，其稳定边坡角或极限坡高，可由根据计算资料综合整理而得到的图来求得。

Ⅲ.查表法（）

在城市地下工程建设的明挖施工中，在地质条件良好、土质较均匀，地下水位低或通过降水将地下水位维持在基底面以下时，采用查表法确定基坑边坡的坡度。岩石类别风化程度坡度值8m以内8m~10m硬质岩石微风化1：0.1~0.21：0.2~0.35中等风化1：0.2~0.351：0.35~0.5强风化1：0.35~0.51：0.5~0.75软质岩石微风化1：0.35~0.51：0.5~0.75中等风化1：0.5~0.751：0.75~1.00强风化1：0.75~1.001：1.00~1.25岩石基坑边坡坡度表

4.2

明挖施工方法

4.2

明挖施工方法土的类别密实度或状态坡度值（高宽比）5m5m~10m10m~15m碎石土密实1：0.35~0.51：0.5~0.751：0.75~1.0中密1：0.5~0.751：0.75~1.01：1.0~1.25稍密1：0.75~1.01：1.0~1.251：1.25~1.5粉土Sr1：1.0~1.251：1.25~1.51：1.5~1.75粘性土坚硬1：0.75~1.01：1.0~1.251：1.25~1.5硬塑1：1.0~1.251：1.25~1.51：1.5~1.75

土质基坑边坡坡度表（P）世界各国地铁施工都把明挖法作为首选技术，明挖法具有施工技术简单、快速、经济的特点。根据地层条件，明挖法施工顺序大致可分为四大部分：维护结构施工￫内部土方开挖￫工程结构￫管线恢复及覆土。

4.2

明挖施工方法敞口明挖法（明挖顺作法）1

4.2

明挖施工方法1、在城市中，不能长期中断交通的道路下修建地下建筑；先修路面，恢复交通，在顶板的保护下修地下建筑；2、埋置较浅<3.0m；3、适用于软土地区、复杂形状、大平面、大深度的地下工程。4、不能使用大型机械，周边状况苛刻，对环境要求高。5、工期较长，作业空间较小，和基坑开挖、支挡开挖相比较贵。盖挖法工法概述盖挖法2

4.2

明挖施工方法盖挖法2盖挖顺作法盖挖逆作法盖挖半逆作法

4.2

明挖施工方法盖挖法2盖挖顺作法工法过程示意（1）盖挖顺作法盖板施工

4.2

明挖施工方法

4.2

明挖施工方法（1）盖挖顺作法

结构物的施工顺序是在开挖到预定深度后，按底板侧墙（中柱或中墙）顶板的顺序修筑，这是明挖法的标准方法。在路面交通不能长期中断的道路下修建地下铁道车站或区间隧道时，则可采用盖挖顺作法。

4.2

明挖施工方法（2）盖挖逆作法What?什么是盖挖逆作法？——盖挖逆作法又称盖挖逆筑法，盖挖逆筑法是先建造地下工程的柱、梁和顶板，然后以此为支撑构件，在顶板上面恢复地面交通，下部进行土体开挖及地下主体工程施工的一种施工方法。

1.边桩施工2.破路面挖土3.中间柱施工5.路面恢复通车6.挖地下一层土7.地下一层底板施工8.地下一层侧墙施工9.挖地下二层土10.地下二层底板施工11.地下二层侧墙施工12.地下二层地面工程施工完成4.顶板施工图示逆作法施工过程第Ⅰ阶段第Ⅱ阶段地面地下逆作法施工工序（流程）逆作法第一步：清理场地

清理场地，开挖表层土体到顶板设计标高，施工顶板。

4.2

明挖施工方法第二步：施工地下连续墙或围护桩

4.2

明挖施工方法支撑桩和立柱成孔第三步：施工立柱桩基础和安装立柱

4.2

明挖施工方法立柱（钢管桩）第三步：施工立柱桩基础和安装立柱

4.2

明挖施工方法第四步：浇筑顶板

4.2

明挖施工方法立柱顶做法首层楼板浇注第四步：浇筑顶板

4.2

明挖施工方法第五步：暗挖地下一层顶板预留孔挖掘机入内挖土地下一层暗挖

4.2

明挖施工方法第六步：浇筑中板楼板和地下连续墙钢筋及止水处理

4.2

明挖施工方法Page15第七步：暗挖地下二层

4.2

明挖施工方法Page16第八步：形成桩头形成桩头和止水措施

4.2

明挖施工方法第九步：浇注底板（施工完后闭合回填竖井）内装修和机电设备安装喷砂、清理地连墙和边柱

4.2

明挖施工方法

4.2

明挖施工方法3无需加大底板的厚度，或增加底板的配筋,即可满足抗浮要求。4临时支护与永久结构合二为一，不考虑临时支撑及拆除，因总工期缩短而创造经济效益。地下结构水平构件多；中间支承柱给底板增加了支撑点刚度大的框架体系；底板变形小；对周边建筑影响小。2地上地下同时交叉作业；只有地下一层占绝对工期。1逆作法的特点缩短工期基坑变形小结构合理经济性好

4.2

明挖施工方法逆作法与顺作法车站结构区别

4.2

明挖施工方法“逆作法”施工地下结构与“顺作法”施工原理主要哪些不同？基坑的支护。楼板与地下连续墙之间连接。气候因素影响。围护结构变形，周边地表沉降、邻近构筑物管线等不均匀沉降。逆作法与顺作法施工区别

4.2

明挖施工方法（3）盖挖半逆作法

类似逆作法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先建筑底板，再依次序向上逐层建筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。（该节同学自学为主）半逆作法施工步骤

4.2

明挖施工方法（4）支挡开挖与盖挖法施工比较

在施工顺序上和技术难度上差别不大，仅挖土和出土工作因受覆盖板的限制，盖挖顺作法无法使用大型机具，需要采用特殊的小型、高效机具和精心组织施工。效率相比较低。1、盖挖顺作法与支挡开挖顺作法除施工顺序不同外，还具有以下特点：(1)对围护结构和中间桩柱的沉降量控制严格，(2)中间柱如为永久结构，安装就位困难，施工精度高。(3)保证不同时期施工的构件连接能达到预期的设计，将各种施工误差控制最小。(4)除在非常软弱的地层中，一般不需再设置临时横撑。(5)是自上而下分层建筑主体结构，故可利用土模技术。(6)挖出土是决定进度的关键工序。(7)施工在顶板和边墙保护下进行，安全可靠，不受外界气象条件影响。

4.2

明挖施工方法2、盖挖逆作法和半逆作法与支挡开挖顺作法3、盖挖顺作、盖挖逆作和盖挖半逆作施工地铁车站的不同之处？从防水处理的角度，哪种方法最好，为什么？北京轨道交通昌平线工程地铁明挖车站（风井）施工工艺

7.2

明挖施工方法——工程实例二、地铁明挖车站施工工艺流程一、工程概况工程实例点击进入站名结构型式侧壁支护临时支护常熟路站双层双跨一字形地下连续墙，十字钢板接头，墙厚0.8m顶板以上一道，站厅层一道，站台层两道横撑陕西南路站双层三跨一字形地下连续墙，十字钢板接头，墙厚0.8m顶板以上一道，站厅层一道，站台层两道横撑黄陂路站双层三跨一字形地下连续墙，钢板接头，墙厚0.8m顶板以上一道，站厅层两道、站台层一道横撑三山街站双层三跨一字形地下连续墙，圆形接头，墙厚0.8m站厅层一道，站台层两道横撑永安里站三层三跨φ0.6m@1.0m分离式钻孔灌注桩加0.45m厚内衬站台层设锚杆一道大北窑站三层三跨一字形地下连续墙，圆形接头，墙厚0.6m天安门站三层三跨Φ0.8m@2.0m挖孔桩加0.5m厚