地铁施工技术

城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部1城市地铁施工技术城市地铁是一种快捷、轻型轨道交通系统，与公交系统相比，有速度快、运能大、环保等显著优点，也是现代化大都市的标志性工程。为节约用地，城市地铁多数在地下通过，主要包含地下车站和区间隧道两部分，地下车站一般采用先围护后明挖施工；区间隧道一般采用盾构法施工，盾构法隧道施工主要采用大型先进施工设备——盾构机进行掘进衬砌，机械化程度高、专业性强。本文主要以广深港客运专线ZH-4标福田站为例，介绍地下车站施工技术。1.工程概况1.1.设计概况广深港客运专线福田站位于福田区市民中心广场西侧益田路与深南大道交叉处益田路下方，车站沿益田路呈南北布置，为地下三层客运车站，站场规模4台8线，车站穿深南大道北侧为呈东西布置的深圳地铁2号线、11号线，与本站呈“十”字交叉，并从地下二层穿过。车站全长1021m，设计里程：DK110+966.00～DK111+987.00，结构宽15～78.86m。总建筑面积134608m2，详见图1-1福田车站平面示意图。1.1.1.车站主体结构设计A、车站主体除DK110+966～DK111+278.9段为地下三层直墙拱形结构外，其它均为地下三层矩形框架结构，主体结构为单柱双跨至四柱五跨框架结构，示意如图1-2。结构总高28.95m，图1-1福田站车站平面示意图城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部2施工段五施工段四施工段三施工段二施工段一地下一层为交通转换层，地下二层站厅层、地下三层为站台层。图1-2福田站典型断面示意图B、车站主体分为五个施工段施工，如图1-3所示。图1-3施工段划分示意图施工段一的A3区和段三、段四采用盖挖逆做法施工，其他段采用明挖顺做法施工。（1）围护结构设计主体围护采用1200mm和1500mm地下连续墙+5或6道支撑（第一道为钢筋混凝土支撑，其余为钢管支撑），地下连续墙最大深度约52m，入岩深度约25m，详见图1-4。图1-4围护结构示意图冠梁地面城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部3附属出入口等工程围护采用φ1000@1200钻孔灌注桩+φ600旋喷桩+钢支撑。（2）梁、板、柱设计车站主体侧墙与围护结构形成叠合墙结构，主体框架梁柱采用型钢混凝土和钢管混凝土，其余受力结构采用钢筋砼，顶板厚度1200mm，中板厚250mm，底板厚1400mm，侧墙厚度1000mm。1.1.2.交通环境及既有建筑物和管线福田站位于深圳市福田区市民中心广场西侧、益田路和深南大道交口的正下方，沿益田路方向南北布置，北起福中路，南到福华路，交通条件便利。车站东侧由北向南依次为益田路北端的莲花山公园、深圳市音乐厅、深圳市人民政府、市民广场、香格里拉大酒店（47层）、捷美商务中心（在建，地上高度约200m）、荣超会展大厦等，市民中心广场北区为市政府、文化活动场所；南区为市民活动场所，主要有商务和豪华酒店超高层建筑。车站西侧为深圳市图书馆、中国国际高新技术成果交易会展览中心、港中旅大厦、时代金融中心、国有免税大厦、丰立大厦、邮电大厦等多栋高层、超高层建筑。车站上方的主要道路为东西向的深南大道及南北向的益田路，与车站主体垂直布置且在开挖范围内的道路还有福中三路、福华一路以及数条城市支路。深南大道为深圳市东西向的主干道，共10车道。益田路为南北向的道路，站址处为上跨深南大道的高架桥（桥长340.4m，宽30.5m）及高架桥的起坡段下方，高架桥在车站施工期间拆除，车站施工完成后高架桥恢复重建。车站范围内地下管线密集，有数十条管线需要改迁或保护，包括燃气、电信、给水、排水、污水、雨水、电信、电缆、光缆等。1.1.3.工程地质地下连续墙深达35~52m，主要穿越地层包括：人工填土层（Q4ml）、冲洪积砂层（Q4al+pl）、残积粘性土层（Qel）、全风化花岗岩、强风化花岗岩、弱风化花岗岩。基坑开挖深度不超过32m，主要穿越地层包括：人工填土层（Q4ml）、冲洪积砂层（Q4al+pl）、残积粘性土层（Qel）、全风化花岗岩、强风化花岗岩、部分弱风化花岗岩。1.2.工程重、难点分析⑴、安全风险高福田车站处于深圳市中心，周围高楼林立，东侧有香格里拉大酒店、捷美商务中心、荣超会展大厦等；西侧有深圳市图书馆、中国国际高新技术成果交易会展览中心、港中城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部4旅大厦、时代金融中心、国有免税大厦、丰立大厦、邮电大厦等多栋高层、超高层建筑；基坑土石方开挖施工强度大（每个作业面1500m3/天，需14～15个月），运距远、作业面狭窄、垂直运输、受雨季影响大，施工安全风险高，是车站施工的关健环节和确保施工安全的重点。⑵、工期紧，任务重，施工干扰大福田站需要在大运会前达到恢复地面交通及绿化，施工任务重，各工序进度指标高。施工段四长250.30m、宽78.86m、深32m，采用盖挖逆做法施工，土石方开挖与主体结构施工分段同时进行，交叉作业，施工干扰大。施工段二能否按计划工期完成，是确保施工段三及开通益田路的关键，是本工程的重点也是难点。⑶、结构防水质量是确保车站工程质量的关键防水质量与结构质量及混凝土质量紧密关联，同时对本工程的正常运营有着重大影响，确保车站结构的防水质量，做到不渗不漏是施工的关键环节。⑷、地下水及暴雨对大跨度深基坑施工影响大深圳降暴雨的概率及雨量大，地下水及暴雨的疏排对深基坑明挖施工车站影响大，如不采取有效的防范措施，将危及基坑、围护结构及周边建（构）筑物的安全。2.施工组织及规划车站安排三个工区施工，施工段一由三工区负责施工，施工段四由四工区负责施工，施工段三、五由五工区负责施工，施工段二由在建的地铁（与本工程垂直交叉）施工单位施工。除段三必须等段二完成，交通疏解到段二后，才能开工外，其他段平行作业。按照总体规划，统一标准，因地制宜、节约用地、以人为本，满足施工需要的原则，分工区进行施工平面布置。采用型钢骨架钢板围挡，封闭式施工。城市施工对环保要求很高，围挡外面全部张贴彩色喷绘图画，每个大门内设置洗车台和门卫，未经冲洗干净的车辆，严禁外出。施工场内严禁闲杂人员进入，施工人员进入时，必须戴安全帽并进行登记。表2-1主要机械设备表序号机械设备名称规格型号数量国别产地制造年份额定功率生产能力备注1围护工程施工设备液压成槽机SF60～805台液压抓斗双轮铣成槽机1台意大利城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部5序号机械设备名称规格型号数量国别产地制造年份额定功率生产能力备注冲击钻机CZ-30110台济南042土、石方施工专用设备反铲挖掘机PC220-615台日本051.0m3/斗反铲挖掘机CAT3204台美国051.2m3/斗电动空压机VY－12/76台洛阳0612m3装载机ZL50C4台洛阳053m33运输设备自卸汽车斯泰尔30台0517t泥浆罐车斯泰尔2台0430t4起重设备龙门吊20t2台新购20t履带式吊车QUY1204台长沙04120t汽车起重机4台长沙0525t履带式吊车QUY260,3004台长沙新购260~300t5其它设备发电机GF2003台洛阳06200KW备用3.施工方案3.1.总体施工方案本车站总长1021m，分五个施工段，施工段二、三位于益田路与深南大道相交处，其中段二为车站与深圳地铁2、11号线福田站相交节点。益田路立交桥拆除进行围挡后，施工段一、施工段二，施工段四、施工段五同时展开施工，平行作业。施工段二需要及早完成，利用施工段二作为深南大道交通疏解通道，为施工段三施工创造条件。车站过福中三路需架设钢便桥保证东西向交通，局部铺盖系统采用盖挖施工。基坑开挖采取横向分层、纵向分段进行，挖掘机开挖，人工清底，土石方由挖掘机挖装，自卸汽车装运，临时存碴场堆碴，装载机装渣夜间外运。主体结构采用分步、分段，跳槽施工。混凝土在拌和站集中拌制，混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送到位。钢筋在加工厂集中下料制作成型，运到现场绑扎安装。钢筋、模板、钢支撑、钢管等材料的垂直运输采用履带吊或汽车吊。各段施工方法见表3-1。城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部6表3-1福田车站施工划分表分段里程长度m施工方法第一段DK110+966.00~DK111+343.550377.55明挖顺作法A3区：DK111+343.550~+397.01253.462盖挖逆作法第二段DK111+397.012~DK111+447.61250.600明挖顺作法第三段DK111+447.612~DK111+499.05051.438盖挖逆作法第四段DK111+499.050~DK111+746.950247.900盖挖逆作法第五段DK111+746.950~DK111+989.200242.25明挖顺作法3.2.相邻建筑物隔离、加固方案（1）部分位置相邻建筑物的基坑预应力锚索侵入车站范围，该位置地下连续墙施工前，首先在地下连续墙处采用人工挖孔桩，然后截断预应力锚索，确保其对地下连续墙施工无影响，并保证建筑物安全。（2）在临近免税大厦及香格里拉酒店、荣超中心等高层处，采取旋喷桩格构式加固和袖阀注浆对基坑外土体进行加固，加固范围为液化砂层。3.3.地下连续墙施工方案主体结构地下连续墙将基坑分割成5部分，车站地下连续墙标准分幅长度为5m，其中段一166幅，段二44幅（含两侧中间封堵墙），段三20幅，段四132幅，段五104幅，合计466幅。地下连续墙地质主要为素填土、全风化岩、强风化岩和弱风化岩，选用5台液压抓斗式成槽机辅以1台双轮铣成槽机及110台冲击钻机成槽。间隔跳槽施工，钢筋笼在场内加工平台制作，履带吊整体吊装，导管法进行水下砼灌注。总体施工原则：先易后难,科学安排，流水施工。认真仔细研究地质资料，结合现场具体条件，先施工地质条件好，不受管线迁改等影响的段落，尽快分段形成围护结构的闭合，为后续临时立柱、结构柱等钻孔桩施工提供工作面。地下连续墙工艺流程见图3-1。城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部7编审施工方案墙位测量浇筑导墙施工准备砼材料制开挖沟槽墙轴线导墙尺寸分槽段制备泥浆泥浆入槽清理导管，准备隔水泥浆回收泥土外运泥浆性能调整、补浆准备砼材准备清孔器具钢筋笼制留取砼试挖槽机就槽深、斜、沉渣挖槽下锁口管吊机移位换浆下灌注导吊装钢筋笼灌注水下吊机移位墙顶处理起拨锁口管砼养护沉渣墙顶标高灌注导管密封及深度钢筋笼定位、焊接检查砼材料坍落度槽底清淤图3-1地下连续墙工艺流程图（1）成槽施工地连墙成槽采用跳槽施工，先施工两个双雌段（Ⅰ序槽段，带工字钢接口），然后施工二序的双雄段（Ⅱ序槽段，不带工字钢接口）。成槽前，先施工钢筋混凝土导墙，城市地铁施工技术中铁十五局七公司广深港项目部8导墙相当于一般钻孔桩的护筒。Ⅰ序槽段成槽步骤：1、先用液压抓斗成槽机抓两侧土体，每侧多抓0.7m宽,抓斗宽度约3m，根据槽段宽度，最后抓中间剩余部分土体。2、入岩后，根据岩层厚度、硬度，合理选择双轮铣或冲击钻成孔。若采用冲击钻成孔，先钻多个圆孔，最后用方锤修成方槽。Ⅱ序槽段成槽步骤：1、先用冲击钻钻两端接头处导向孔，冲击回填的沙袋、渗漏出来的部分混凝土和下部岩层。2、再用液压抓斗成槽机抓中间土体，直至岩层顶。3、下部岩层采用冲击钻成孔，先钻剩余圆孔，最后用方锤修成方槽。（2）清孔清孔方法与一般钻孔桩类似，根据槽段大小、深度，适当选择正循环或反循环或气举反循环清孔方法，因连续墙槽段较大，且深度较深，一般采用气举反循环清孔方法。清孔完成后，按《地下铁道工程质量验收标准》验收孔深、宽度、泥浆比重、含砂率等指标，满足要求后，安装钢筋笼。（3）钢筋笼制作安装钢筋笼在场内加工平台整体一次制作完成，采用两台履带吊起吊，钢筋笼吊装必须根据最大钢筋笼长度、重量和履带吊性能参数，进行验算，并编制报批专项施工方案。两台履带吊分主吊和副吊，主吊吊上半部，副吊吊下半部，先平吊抬起，主吊慢慢起吊，副吊配合，将钢筋笼竖起，由主吊单独吊起，去除副吊，主吊带载行驶至孔口，安装到位后，用扁担悬挂于导墙上，去除主吊。整个起吊过程中，钢筋笼最低处一般保持离地约0.5m。（4）投放沙袋和