城市轨道交通工程施工技术介绍

城市轨道交通工程施工方法简介北京中昌工程咨询有限公司2010年08月简介内容•一、轨道交通工程概述•二、施工方法介绍•三、施工辅助措施一、轨道交通工程概述•1、城市轨道交通定义•2、城市轨道交通主要类型•3、城市轨道交通工程组成1、城市轨道交通定义•1.1城市轨道交通是一种利用轨道列车进行人员运输的交通方式，其一般定义为：以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。•1.2在不同型式轨道上运行的大、中运量城市公共交通工具，是当代城市中地铁、轻轨、自动导向、磁悬浮等轨道交通的总称。2、城市轨道交通主要类型•2.1有轨电车•2.2市郊铁路•2.3轻轨•2.4地铁•2.5悬浮列车地铁、轻轨的区别•无论是轻轨还是地铁，都可以建在地下、地面或高架桥上；轻轨和地铁同为城市轨道交通，它们的区别主要体现在运力上，以单向最大高峰小时客流量为指标。划分两者的依据是单向最大高峰小时客流量的大小：•地铁能适应的单向最大高峰小时客流量为3-6万人次；•轻轨能适应的单向最大高峰小时客流量为1-3万人次。•两者的其它主要区别•轴重：首先表现在地铁的轴重普遍大于13吨，而轻轨要小于13吨。•平面曲线半径：一般情况下，地铁的平面曲线半径不小于300米，而轻轨一般在100米到200米之间。•列车的编组：地铁每列车的编组数也要多于轻轨，车辆定员亦多。中等载客量的轻轨铁路车厢，一般的额定载客量是202人／辆（超员为224人／辆），编组采用每列2～4辆。而大载客量的地铁车厢，一般的额定载客量为310人／辆（超员为410人／辆），编组采用每列6辆。3、城市轨道交通组成•根据城市轨道交通的功能、使用要求及设置位置的不同，整条线路可划可分为：车站、区间、车辆段三部分。3.1工程分类•◇区间分类按照区间与地面的相对关系位置分类分为：地下区间（隧道）、路基和高架区间。•◇车站分类按照车站与地面的相对关系位置分类分为：地下车站、地面车站和高架车站。3.2按专业系统分类•按专业系统工程可分为：土建与机电设备两大类工程。•土建工程包括：路基、桥梁、隧道、车站、以及主变电室、集中冷站、控制中心及车辆基地等。3.1按专业系统分类•机电设备工程包括：轨道铺设；通信系统；信号系统；供电系统（变电所、环网电缆、接触网或接触轨、杂散电流防护等）；综合监控系统ISCS；环境与设备监控系统BAS；防灾与报警系统FAS；电力监控系统SCADA；安防及门禁；通风、空调与采暖系统；动力照明；给水排水与消防；自动售检票系统AFC、车站辅助设施（自动扶梯、自动人行道、垂直电梯、轮椅升降台、屏蔽门和安全门）等专业。3.3区间结构3.4车站结构二、施工方法•车站、区间隧道的施工方法有：1、明挖法2、暗挖法3、盖挖法（车站）在选择施工方法时，应遵循的第一个原则就是按照明挖法→盖挖顺作法→盖挖逆作法→暗挖法的先后顺序选择。二、施工方法•1、明挖法明挖是指先将车站、隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后修建主体结构，再进行防水处理、土方回填的施工方法。早期的地铁施工方法一般都采用明挖法施工。目前仅适用于开阔地段或者不太影响交通的地段。优点：施工简单、快捷、经济、安全的；缺点：是对周围环境的影响较大。二、施工方法•1、明挖法明挖是指先将车站、隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后修建主体结构，再进行防水处理、土方回填的施工方法。早期的地铁施工方法一般都采用明挖法施工。目前仅适用于开阔地段或者不太影响交通的地段。优点：施工简单、快捷、经济、安全的；缺点：是对周围环境的影响较大。二、施工方法•1.1明挖法施工顺序：围护结构、主体结构、防水施工、覆盖回填。各地区采用明挖车站结构，最大的不同之处在于其围护结构，围护结构的选定主要取决于：该地区的工程地质、水文地质以及该车站所处城市的位置。二、施工方法•1.2明挖法车站：1.1明挖法基坑支护类型1.2明挖结构支撑1.3明挖主体结构二、施工方法•1.3明挖法基坑支护的类型(1)放坡开挖(2)土钉墙(3)深层搅拌水泥土围护墙(4)高压旋喷桩(5)槽钢钢板桩(6)钢筋混凝土板桩(7)钻孔灌注桩（按成桩工艺：干作业法钻孔灌注桩；泥浆护壁法钻孔灌注桩；套管护壁法钻孔灌注桩）(8)地下连续墙(9)SMW(劲性水泥搅拌桩)工法04围护结构\基坑支护的类型.docx1.4明挖基坑钢支撑体系1.5明挖基坑锚索支撑体系1.6车站分层浇筑二、施工方法•2、盖挖法盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。按主体施工顺序可分为：盖挖顺作/盖挖逆作按顶盖封闭方式可为：临时封闭、永久封闭（半盖挖法：一半覆盖、一半明挖）-----北京八通线天安门东站----二、施工方法2.1盖挖顺作：盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆盖结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。----与明挖的区别-----二、施工方法盖挖顺作图示二、施工方法2.2盖挖逆作盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。二、施工方法2.3盖挖半逆作：盖挖半逆作法与逆作法的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浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、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。二、施工方法2.4半盖挖顺作：二、施工方法深圳地铁3号线红岭路半盖挖车站施工半盖挖顺作实例二、施工方法•3、暗挖法非地面开挖的施工方法，先施作导洞，再逐步车站结构框架的施工方法。根据车站特点有各类施工工法，北京地铁一号线线天安门西站采用八导洞暗挖法施工。（导洞开挖见区间隧道施工方法介绍）二、施工方法临近建筑物的车站洞桩暗挖施工二、施工方法临近建筑物的车站洞桩暗挖施工区间隧道可按照开挖及施工方法分为：•明挖法施工•新奥法施工•暗挖法施工•盾构法施工3、地下区间隧道施工方法3.1新奥法施工•新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称【NATMNewAustrianTunnellingMethod】。采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。•新奥法机理是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用。•一般采用机械开挖和爆破开挖方式。3.2暗挖法•浅埋暗挖法又称矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法，是城市地铁施工较为常用的方法之一。该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。3.2暗挖法•浅埋暗挖法特点：•①不开槽施工，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质(适用于全国各大城市)。•②不影响城市交通，无污染、无噪声。•③利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构。•④适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室，开挖方式灵活机动。3.3暗挖隧道支护结构暗挖法隧道结构一般采用复合式衬砌（初期支护结构和二次衬砌结构），即隧道开挖后分两次进行支护，初期支护为格栅钢拱架或型钢钢拱架+钢筋网+喷射混凝土；等初期支护基本稳定后进行二次衬砌，二次衬砌为模筑混凝土。初期支护和二次衬砌在完成后共同受力。这种形式的衬砌形式叫做复合衬砌。3.4暗挖隧道支护结构初期支护结构：在软弱围岩地段：一般由钢支撑（一般为:工字钢或花拱架）、超前小导管（超前支护、稳固前方地层）、锁脚锚杆组成、网片（一般φ8，100mm×100mm）、喷射混凝土（C20、添加剂速凝剂，干喷和湿喷）组成。一般通过调节刚支撑间距、超前导管的密度、注浆量的大小等的方式适应不同的围岩类型。在坚硬的围岩地段：一般采用锚杆、挂网喷浆即可。3.5暗挖隧道二衬结构二次衬砌：一般为模筑素混凝土，特殊地段采用模筑钢筋混凝土。一般采用衬砌模板台车。3.6区间隧道结构图施工顺序:初期支护施工→防水层施工→二次衬砌暗挖隧道施工工法汇总一般施工方法：台阶法施工示意图爆破设计施工图爆破设计参数分部开挖施工工法实例CRD施工工法双眼睛法施工防水施工图衬砌施工图全园穿行式模板衬砌台车3.3盾构法施工3.3盾构法施工•盾构法施工（shielddrivingmethod）是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构（shield）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。3.3盾构法施工•盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。3.3盾构法施工•盾构机根据工作原理一般分为：手掘式盾构、挤压式盾构、半机械式盾构（局部气压、全局气压）、机械式盾构（开胸式切削盾构、气压式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合型盾构、异型盾构）•以下主要以土压平衡盾构机做简介。3.3盾构法施工土压平衡盾构机：•属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。以S-261盾构机为列介绍其构成。3.3盾构法施工S-261盾构机是由德国海瑞克公司（HerrenknechtAG）在德国生产制造,直径为Φ6250mm的土压平衡式盾构机（简称EPB），用于广州市轨道交通四号线大学城专线【小～新盾构区间】土建工程右线隧道掘进,从新造向小谷围方向施工。（过新造海）•盾构机主要部位构成有：刀盘、前体、中体、盾尾、管片安装机、螺旋输送机、设备桥、拖车及拖车上部件等。4.3盾构法施工S-261盾构机4.3盾构法施工•盾构机主要有16大系统：•1、刀盘驱动系统；2、推进系统；•3、管片安装系统；4、出渣系统；•5、同步注浆系统；6、保压泵渣系统；•7、空气保压系统；8、泡沫系统；•9、聚合物系统；10、膨润土系统；•11、油脂供应系统；12、压缩空气系统；•13、操作控制系统；14、配电系统；•15、激光导向测量系统；•16、PDV数据采集系统等。3.3盾构法施工盾构机掘进配套功能主要有：•刀盘旋转开挖•渣土输送•掘进•管片安装•土压平衡•隧道施工通风等3.3盾构法施工•1、总体程序：•盾构井施工→盾构机吊装→进洞段端头加固→盾构机就位（反力架、导轨、洞门帘幕安装）→洞门破除→盾构机负环段掘进→盾构机正常段掘进→盾构机正常段换刀→盾构机过中间风井（或盾构机过站）→盾构机正常段掘进→出洞段端头加固→盾构机出洞→盾构机拆机→盾构机吊出、调头、转场3.3盾构法施工•2、盾构机每环掘进施工主要内容：•盾构机掘进→出渣→安装管片、同步注浆→盾构机掘进始发井地表加固3.3盾构法施工地面运输系统3.3盾构法施工洞内运输轨道3.3盾构法施工管片安装3.3盾构法施工区间效果图三、辅助措施及相关概念•1、注浆施工•2、大管棚施工•3、测量与量测1、注浆1.1注浆目的：（1）加固地层，确保开挖土体稳定、安全；（2）阻水，减少水土流失，确保开挖施工在吴说或者少水状态下进行。1.2注浆位置：（1）暗挖隧道开挖掌子面（2）盾构端头加固3.4注浆类别1.3暗挖隧道注浆分类：（1）超前注浆；（2）二次补充注浆；（3）衬砌背后注浆；（4）全断面注浆。3.4注浆类