地铁车站施工课件.ppt
常见地铁车站结构形式、施工流程及施工方法,1,目录,一、常见地铁车站结构形式、施工流程二、明挖基坑施工,2,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,1、盾构施工简述,盾构施工简述在建造隧道的设计阶段，首先要将隧道分段，再启动竖井吊装隧道钻挖机、在目的地挖掘回收井，隧道钻挖机抵达回收井，经分拆后运走。,3,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,1、常见竖井形式,4,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,2、常见盾构洞门形式,5,2、地铁车站形式与结构组成（一）地铁车站形式分类,地铁车站根据其所处位置、埋深、运营性质、结构横断面、站台形式等进行不同分类，具体详见右表。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,6,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,7,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,图2 侧式站台,8,（二）结构组成 1地铁车站通常由车站主体（站台、站厅、设备用房、生活用房），出人口及通 道，通风道及地面通风亭等三大部分组成。2车站主体是列车在线路上的停车点，其作用既是供乘客集散、候车、换车及上、下车；又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。3出入口及通道（包括人行天桥）是供乘客进、出车站的建筑设施。4通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站有一个舒适的地下环境。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,9,3、施工方法（工艺)与选择条件 地铁工程通常是在城镇中修建的，其施工方法选择会受到地面建筑物、道路、城市交通、环境保护、施工机具以及资金条件等因素影响。因此，施工方法的决定，不仅要从技术、经济、修建地区具体条件考虑，而且还要考虑施工方法对城市生活的影响。（一）明挖法施工 1明挖法是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。2明挖法是修建地铁车站的常用施工方法，具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点，因此，在地面交通和环境条件允许的地方，应尽可能采用。3明挖法施工基坑可以分为敞口放坡基坑和有围护结构的基坑两类。若基坑所处地面空旷，周围无建筑物或建筑物间距很大，地面有足够空地能满足施工需要又不影响周围环境时，则采用敞口放坡基坑施工。这种基坑施工简单、速度快、噪声小，无需做围护结构。如果因场地限制，基坑边坡坡度稍陡于规范规定时，则可采用适当的挡土结构，如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支护。即使如此，该方法的造价仍然是较低的。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,10,3、施工方法（工艺)与选择条件 如果基坑很深，地质条件差，地下水位高，特别是又处于繁华市区，地面建筑物密集，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时，则可采用有围护结构的基坑。其中，敞口放坡基坑分为边坡面不加支护的基坑以及喷混凝土面和锚杆护坡基坑两类；有围护结构基坑的围护结构又分为不同类型。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,11,3、施工方法（工艺)与选择条件,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,12,3、施工方法（工艺)与选择条件（二）盖挖法施工 1盖挖法施工与常见的明挖法施工的主要区别在于施工方法和顺序不同：盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通，再向下支护的基坑施工。施工基本流程：在现有道路上按所需宽度，以定型标准的预制棚盖结构（包括纵、横梁和路面板）或现浇混凝土顶（盖）板结构置于桩（或墙）柱结构上维持地面交通，在棚盖结构支护下进行开挖和施做主体结构、防水结构。然后回填土并恢复管、线、路或埋设新的管、线、路。最后恢复道路结构。2盖挖法具有诸多优点：围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护临近建筑物和构筑物；基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚锭，施工空间大；盖挖逆作法用于城市街区施工时，可尽快恢复路面，对道路交通影响较小。3.盖挖法也存在一些缺点：盖挖法施工时，混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高；盖挖法每次分部开挖与浇筑或衬砌的深度，应综合考虑基坑稳定、环境保护、永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。4盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。目前，城市中施工采用最多的是盖挖逆作法。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,13,3、施工方法（工艺)与选择条件(1)盖挖顺作法 盖挖顺作法主要依赖坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的邻近程度可选择钢筋混凝土钻（挖）孔灌注桩或地下连续墙，对于饱和的软弱地层应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。目前，盖挖顺作法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或全部。(2)盖挖逆作法 盖挖逆作法的具体施工流程见下图。盖挖逆作法施工时，先施作车站周边围护桩和结构主体桩柱，然后将结构盖板置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或混凝土柱）上，自上而下完成土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌的施工。盖挖逆作法是在明挖内支撑基坑基础上发展起来的，施工过程中不需设置临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）的支护作用。其工法特点是：快速覆盖、缩短中断交通的时间；自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大，可营造一个相对安全的作业环境；占地少、回填量小、可分层施工，也可分左右两幅施工，交通导改灵活；不受季节影响、无冬期施工要求，低噪声、扰民少；设备简单、不需大型设备，操作空间大、操作环境相对较好。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,14,3、施工方法（工艺)与选择条件(1)盖挖顺作法盖挖顺作法的具体施工流程见下图。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,15,工程施工完成,盖挖逆作,3、施工方法（工艺)与选择条件,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,16,3、施工方法（工艺)与选择条件(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过程，盖挖半逆作法的施工步骤见下图。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。采用逆作或半逆作法施工时都要注意混凝土施工缝的处理问题，由于它是在上部混凝土达到设计强度后再接着往下浇筑的，而混凝土的收缩及析水，施工缝处不可避免地要出现3lOmm宽的缝隙，将对结构的强度、耐久性和防水性产生不良影响。在逆作法和半逆作法施工中，如主体结构的中间立柱为钢管混凝土柱，而柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时，需要解决好两者之间的连接问题。一般是将钢管柱直接插入灌注桩的混凝土内1Om左右，并在钢管柱底部均匀设置几个孔，以利混凝土流动，同时也可加盖挖半逆作法施工流程。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,17,3、施工方法（工艺)与选择条件(3)盖挖半逆作法,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,18,4、不同方法施工的地铁车站结构（一）明挖法施工车站结构 明挖法施工的车站主要采用矩形框架结构或拱形结构。1矩形框架结构 这是明挖车站中采用最多的一种形式，根据功能要求，可以双层于单跨、双跨或多层多跨等形式。侧式车站一般采用双跨结构；岛式车站多采用双跨或三跨结构。站台宽度lOm时宜采用双跨结构，有时也采用单跨结构。在道路狭窄的地段建地铁车站，也可采用上、下行线重叠的结构。明挖地铁车站结构由底板、侧墙及顶板等围护结构和楼板、梁、柱及内墙等内部构件组合而成。它们主要用来承受施工和运营期间的内中外部荷载，提供地铁必需的使用空间，同时也是车站建筑造型的有机组成部分。构件的形式和尺寸将直接影响内部的使用空间和管线布置等，所以必须综合受力、使用、建筑、经济和施工等因素合理选定。(1)顶板和楼板 可采用单向板（或梁式板）、井字梁式板、无梁板或密肋板等形式。井字梁式板和无梁板可以形成美观的顶棚或建筑造型，但造价较高，只有在板下不走管线时方可考虑采用。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,19,4、不同方法施工的地铁车站结构（一）明挖法施工车站结构(2)底板 底板主要按受力和功能要求设置。几乎都采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构，这有利于整体道床和站台下纵向管道的铺设。埋置于无地下水的岩石地层中的明挖车站，可不设受力底板，但铺底应满足整体道床的使用要求。(3)侧墙 当采用放坡开挖或用工字钢桩、钢板桩等作基坑的临时护壁时，侧墙多采用以顶、底板及楼板为支承的单向板，装配式构件也可采用密肋板。当采用地下连续墙或钻孔桩护壁时，可利用它们作为主体结构侧墙的一部分或全部。这种情况下的侧墙，视场地土质条件不同，基本可分为两大类：一类是由灌注桩与内衬墙组成的桩墙结构；另一类是地下连续墙或地下连续墙与内衬墙组成的结构。在无水地层中，可选用分离式灌注桩；在保证柱间土稳定（必要时可施作喷混凝土层）的前提下，选择较大的桩径；当有地下水时，可结合注浆形成止水帷幕或改用相互搭接的灌注桩（钻孔咬合桩）。但在饱和软土或流沙地层中，从提高围护结构的强度、刚度、止水性和保护环境等方面考虑，尤其当挖深超过lOm时，多采用地下连续墙。当连续墙直接作为主体结构的侧墙或与内衬墙形成整体结构时，设计中需要考虑先期修建的连续墙与顶、楼、底板等水平构件的连接。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,20,4、不同方法施工的地铁车站结构（一）明挖法施工车站结构(4)立柱 明挖车站的立柱一般采用钢筋混凝土结构，可采用方形、矩形、圆形或椭圆形等截面。按常规荷载设计的地铁车站站台区的柱距一般取68m。当车站与地面建筑合建或为特殊荷载控制设计，柱的设计荷载很大时，可采用钢管混凝土柱、劲性钢筋高强凝土柱。2拱形结构 一般用于站台宽度较窄的单跨单层或单跨双层车站。结构由拱形和平底板组成，墙脚与底板之间采用铰接，并在其外侧设有与底板整体浇筑的挡墙，用以抵抗刚架的水平推力。（二）盖挖法施工车站结构 1结构形式 在城镇交通要道区域采用盖挖法施工的地铁车站多采用矩形框架结构。软土地区地铁车站一般采用地下墙或钻孔灌注桩作为施工阶段的围护结构。地下墙可作侧墙结构的一部分，与内部现浇钢筋混凝土组成双层衬砌结构；也可将单层地下墙作为主体结构侧墙结构。单、双层墙应经工程造价、进度、结构整体性、防水堵漏、施工处理等综合比较后，根据不同地质、周围环境等选用。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,21,4、不同方法施工的地铁车站结构（二）盖挖法施工车站结构 2侧墙 单层侧墙即地下墙在施工阶段作为基坑围护结构，建成后使用阶段又是主体结构的侧墙，内部结构的板直接与单层墙相接。在地下墙中可采用预埋“锥螺纹钢筋连接器”将板的钢筋与地下墙的钢筋相接，确保单层侧墙与板的连接强度及刚度。砂性地层中不宜采用单层侧墙。双层侧墙即地下墙在施工阶段作为围护结构，回筑时在地上墙内侧现浇钢筋混凝土内衬侧墙，与先施工的地下墙组成叠合结构，共同承受使用阶段的水土侧压力，板与双层墙组成现浇钢筋混凝土框架结构，3中间竖向临时支撑系统 中间竖向临时支撑系统由临时立柱及其基础组成，系统的设置方法有三种：在永久柱的两侧单独设置临时柱；临时柱与永久柱合一；临时柱与永久柱合一，同时增设临时柱。,一、常见地铁车站结构形式、施工流程,22,（一）深基坑支护结构与变形控制 基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间，深基坑四周一般设置垂直的挡土围护结构，围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板（桩）墙结构；板（桩）墙有悬臂式、单撑式、多撑式。支撑结构是为了减小围护结构的变形，控制墙体的弯矩；分为内撑和外锚两种。以地铁车站为主介绍基坑开挖支护与变形控制。一、围护结构,1基坑围护结构体系包括板（桩）墙、围檩（冠梁）及其他附属构件。板（桩）墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。,二、明挖基坑施工,23,2地铁基坑所采用的围护结构形式很多，其施工方法、工艺和所用的施工机械也各异；因此，应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境条件等，特别要考虑到城市施工特点，经技术经济综合比较后确定。（二）深基坑围护结构类型1在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。2不同类型围护结构的特点见下表。,二、明挖基坑施工,24,二、明挖基坑施工,25,(1)工字钢桩围护结构 作为基坑围护结构主体的工字钢，基坑开挖前，在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打人地下，桩间距一般为1O1.2m。若地层为饱和淤泥等松软地层也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。基坑开挖时，随挖土方随在桩间插入50mm厚的水平木板，以挡住桩间土体。基坑开挖至一定深度后，若悬臂工字钢的刚度和强度都够大，就需要设置腰梁和横撑或锚杆（索），腰梁多采用大型槽钢、工字钢制成，横撑则可采用钢管或组合钢梁。工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于lOOmm的砂卵石地层；当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。打桩时，施工噪声一般都在lOOdB以上，大大超过环境保护法规定的限值。因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出入口，临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。,二、明挖基坑施工,26,(2)钢板桩围护结构 钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可重复使用。因此，沿海城市如上海、天津等地区修建地下铁道时，在地下水位较高的基坑中采用较多；北京地铁一期工程在木樨地过河段也曾采用过。钢板桩常用断面形式，多为U形或Z形。我国地下铁道施工中多用U形钢板桩，其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同，但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。由于地铁施工时基坑较深，为保证其垂直度且方便施工，并使其能封闭合龙，多采用帷幕式构造。(3)钻孔灌注桩围护结构 钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。(4)深层搅拌桩挡土结构 深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合，从而达到加固地基的目的。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形，深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。,二、明挖基坑施工,27,(5)SMW桩 SMW桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用。,二、明挖基坑施工,28,(6)地下连续墙 地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层，除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。地下连续墙施工采用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽。挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，采用特制的泥浆护壁。泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、黏度、含砂率和pH等主要技术性能指标进行检验和控制。每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇筑水下混凝土。然后将若干个幅段连成一个整体，形成个连续的地下墙体，即现浇钢筋混凝土壁式连续墙。,二、明挖基坑施工,29,二、支撑结构类型（一）支撑结构体系 1内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统；外拉锚有拉锚和土锚两种形式。,2在软弱地层的基坑工程中，支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是围护（桩）墙-围檩（冠梁）-支撑，在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑可采用土锚和拉锚等外拉锚形式。3.在深基坑的施工支护结构中，常用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类，其形式和特点见下表。,二、明挖基坑施工,30,二、支撑结构类型（一）支撑结构体系,二、明挖基坑施工,31,二、支撑结构类型（一）支撑结构体系,现浇钢筋混凝土支撵体系由围檩（圈梁）、支撑及角撑、立柱和围檩托架或吊筋、立柱，托架锚固件等其他附属构件组成。钢结构支撑（钢管、型钢支撑）体系通常为装配式的，由围檩、角撑、支撑、预应力设备（包括千斤顶自动调压或人工调压装置）、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱桩及其他附属装配式构件组成。（二）支撑体系布置 1能够因地制宜、合理选择支撑材料和支撑体系布置形式，使其技术经济综合指标得以优化。2支撑体系受力明确，充分协调发挥各杆件的力学性能，安全可靠，经济合理，能够在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的要求。3支撑体系布置能在安全、可靠的前提下，最大限度地方便土方开挖和主体结构的快速施工。,二、明挖基坑施工,32,三、基坑的变形控制（一）基坑变形特征 1基坑开挖时，由于坑内开挖卸荷造成围护结构在内外压力差作用下产生水平向位移，近而引起围护外侧土体的变形，造成基坑外土体或建（构）筑物沉降；同时，开挖卸荷也会引起坑底土体隆起。可以认为，基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。2围护墙体水平变形 当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体（如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等）还是柔性墙体（如钢板桩、地下连续墙等），均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内凸出。,二、明挖基坑施工,33,三、基坑的变形控制 3围护墙体竖向变位 在实际工程中，墙体竖向变位量测往往被忽视，事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体产生竖向变位：上移或沉降。墙体的竖向变位给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程，当围护墙底下因清孔不净有沉渣时，围护墙在开挖中会下沉，地面也随之下沉；另外，当围护结构下方有顶管和盾构穿越时，也会引起围护结构突然沉降。4基坑底部的隆起 随着基坑的开挖卸载，基坑底出现隆起是必然的，但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆。过大的坑底隆起可能是两种原因造成的：基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起；基坑由于围护结构插入坑底土层,二、明挖基坑施工,34,三、基坑的变形控制（一）基坑变形特征深度不足而产生坑内土体隆起破坏。基坑底土体的过大隆起可能会造成基坑围护结构失稳。另外，由于坑底隆起会造成立柱隆起，进一步造成支撑向上弯曲，可能引起支撑体系失稳。因此，基坑底土体的过大隆起是施工时应该尽量避免的。但由于基坑一直处于开挖过程，直接监测坑底土体隆起较为困难，一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。5地表沉降围护结构的水平变形及坑底土体隆起会造成地表沉降，引起基坑周边建（构）筑物变形。根据工程实践经验，基坑围护呈悬臂状态时，较大的地表沉降出现在墙体旁；施加支撑后，地表沉降的最大值会渐渐远离围护结构，位于距离围护墙一定距离的位置上。,二、明挖基坑施工,35,二、明挖基坑施工,（二）基坑的变形控制1当基坑邻近建（构）筑物时，必须控制基坑的变形以保证邻近建（构）筑物的安全。2控制基坑变形的主要方法有：(1)增加围护结构和支撑的刚度；(2)增加围护结构的入土深度；(3)加固基坑内被动区土体。加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式；(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间，这一点在软土地区施工时尤其有效；(5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响。（三）坑底稳定控制1保证深基坑坑底稳定的方法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。2适时施作底板结构。,36,
