城市地铁工程施工特点、工法及安全性评估简论(修改

城市地铁工程施工特点、工法及安全性评估简论(修改内容摘要：

，概因其施工技术较简易，成本较低，对各种地质条件适应强。 缺点是深基坑的变形危及环境和建筑物；对自然景观破坏较大；影响地面交通的范围和时间较长，对居民的生活干扰大。 明挖地铁车站的关键是深基坑的稳定性。 因此，围护结构的选 择与设计、基坑开挖及构筑物的配套施工等至关重要，下面叙述较多。 暗挖法 在较为稳定的地层条件下，位于繁华市区的地铁车站会考虑采用暗挖法施工，其工法简见图 31。 这种施工工法亦称 “洞桩法 ”。 先行开挖的小导洞可以是 4 个，也可为 5 个，甚至为 6 个；在洞内施工的围护桩，有钻孔桩，也有挖孔桩 ……。 一般施工技术难度大，对周边围岩扰动大。 在围岩稳定性较好的地层可以采用。 在硬岩地质条件下，也可采用大断面单洞室的结构。 图 32，为开挖宽达 27m的大断面车站。 图 32(b)为采用大拱脚的单孔大断面车站。 两结构的施 工工法略有不同。 针对不同的地质条件，国内外还设计了很多各具特色的地下车站结构。 采用暗挖法的施工步骤和加固形式也大不同，因时间原因，在此不一一阐述。 暗挖法施工的优点是对地面交通和居民生活干扰小，缺点是施工技术难度大，一般造价较高，条件是围岩的稳定性好，地下水渗流不大。 盖挖法 盖挖法是指在完成围护结构施工后，先在基坑上建成一个封闭的交通承载系统（俗称即为 “盖 ”），然后在恢复交通的 “盖 ”子覆盖下，进行土石方开挖及建造车站主体结构，根据主体结构的建造顺序，可划分为盖挖顺作法、盖挖逆作法和盖挖半逆作 法，以下分别介绍如下： 图 31 暗挖施工工序图 (a) 大跨度单洞室地下车站结构 (b) 大拱脚单洞室地铁车站 图 32 硬岩单洞室大断面车站结构图 盖挖顺作法 在基坑顶修筑桥面系统恢复地面交通下，开挖基坑土方。 分层开挖分层支撑后，由下至上按常规施工方法建造车站主体结构。 桥面系统的结构形式也是多样的，如采用三跨的普通型钢结构，桥面系统的建造要分五次围挡才能建成，拆除须分三次围挡。 见 33。 如果采用大跨单跨桁架梁结构桥面系统，见图 34～ 图 37，采用四次围挡可建成桥面系统，拆除桥面系统则须二次围挡可完成。 图 盖挖顺作法施工工序图 图 34 第一次围挡及交通疏解示意图 27m 27m 图 35 第二次围挡及交通疏解示意图 图 36 第三次围挡及交通疏解示意图 图 37 第四次围挡及交通疏解示意图 从上可见，采用大跨单跨系统，基坑内无钢立杆，利于土方开挖与主体钢筋混凝土结构的施工。 因此，大多采用后一种方法。 盖挖顺作法对地面交通和居民的影响范围较小、时间短，经过几次的局部围挡封闭，建成桥面系统后，基坑的开挖和主体结构 施工不再影响地面交通。 但顺作法在封闭的结构内进行，土方开挖和建筑材料（包括钢支撑）均存在流通的困 难，在设备和机具配置上要有适当的安排。 盖挖逆作法 盖挖逆作法指的是主体结构的浇注与常规由下而上的施工是相反的，即主体结构图由上而下进行：土方开挖至第二层结构中板位置后，即浇灌中板、开挖至底板后浇注，然后分层浇注侧墙。 盖挖逆作法无须另行安装钢支撑。 在土方开挖过程中，结构的支撑及时、变形小。 在建筑密集的地段施工，该工法对周边建筑物的影响较小。 但施工空间狭窄，出土和进料通道缺乏，供应困难；在含水量丰富 的地层，尤为困难。 且主体混凝土结构接缝多，容易漏水，工程成本较大。 从施工角度看，盖挖逆作法的难点（或说关键技术）是：主体结构立柱的施工精度要求高（达到 1‰ 左右），所以在地质条件较好的情况（框架）结构立柱采用挖孔桩施工，立柱的柱脚精度能予保证。 如地质条件不容许，立柱的基础与柱的安装采用插入法。 即基础（框架结构底板以下桩基）采用大直径的钻孔桩，而结构立柱采用插入法。 解决了钻孔桩基垂直度误差较大（ 1%左右），而结构立柱柱脚误差不容许超标的难题。 一般立柱采用钢立柱（圆钢管或十字形钢柱），为保证插入精度，在地面设支 架控制，通过支架的水平调整而控制插入点的精确度，见图。 盖挖半逆作法 盖挖半逆作法是把车站结构顶板先浇注完毕，再恢复路面系统以及进行主体结构施工，简见图 38，减小了临时桥面系统的安装与拆除工序。 半盖挖法 当地铁明挖车站传位处闹市区，基坑两侧紧靠邻建筑物或城市主干道时，施工场地无法在坑侧建立。 如果地质条件差，坑内土质松软和含水量大，基坑内挖土和主体施工会带来巨大困难。 可考虑采用半盖挖法，即在基坑一侧（或两侧）设以临时的栈桥或走道，见图 39。 半盖挖法的栈桥坡道作 为基坑开挖和运输的承载结构，其强度、刚度、稳定性设计须结合工况认真进行计算和设计。 特别侧向的水平力须结合土方开挖的工况适当确定。 临时栈桥立柱设计也须详细考虑各种工况（不详述）。 盖挖法施工关键技术和注意事项 ⑴ 临时路面系统的设计优化和快速安装 优化临时路面系统的结构设计，减小与基坑其他工序的干扰，减小用钢量和系统重量，对成本是具有重要意义的。 而且结构要便于快速安装、快速拆除。 使用常备的杆件如军用梁、贝雷梁、万能杆件等，具有可周转性、节省成本，也便于安拆。 图 38 盖挖半逆作法施工工 序及交通疏解 构筑物或行车道围挡格构柱构筑物或行车道围挡 图 39 半盖挖法施工 示意图 ⑵ 路面系统的养护、维修 盖挖顺作法的基坑土方开挖和主体结构施工，均在桥（路）面系统的覆盖下进行。 因此，路面系统的安全承载至关重要，要确保结构各部连接可靠，完好无损。 并建立定期的检查、养护、维修制度，及时修复和加固，确保安全。 ⑶ 机械配置 盖挖施工供料通道受限，垂直运输和纵向、横向搬运困难，需合理配置机械。 在盖挖顺作法施工的车站，如图 310 所示。 利用桥面系统布置的走行桁吊，承担钢支撑的运输与安装，较好地解决了模板、钢筋及其它材料的运输问题。 图 310 施工走行龙门吊示意图 ⑷ 土方开挖的布置和出土供料通道 在全盖挖车站的深基坑内土方开挖和钢支撑安装相互干扰大，要根据结构的稳定条件精心布置。 图 311 介绍了站厅层土方开挖的安排，图 312 介绍了站台厅土方开挖的安排，图 313 介绍了出土和材料供应的循环通道。 ⑸ 排水与通风 对全盖挖的车站结构，无水作业的条件主要是建立在地层的地质条件上。 所以要求所处地层含水量极小或可用降水法疏平的地层，局部的水流经排水井排至地面。 通风要按计算确定。 具体运作时，可采用分区开挖方式，分区排水、分区通风的模式。 ⑹ 局部盖 挖 根据所处环境、交通等条件，采用局部盖挖更合理、更易于操作，在此不详述。 图 311 站厅层土方开挖示意图 图 312 站台厅土方开挖示意图 图 313 土石方开挖与主体施工的出土和材料供应循环 围护结构 明挖基坑的第一关键是围护结构的选择和设计，这与工程的安全、质量、工期、成本、环保都密切相关的。 围护通常应包括支撑，支撑和围护桩（桩板墙）形成的稳定结构是基坑的防护屏障。 根据统计，地铁车站工程的事故有一半以上都是出在围护结构的问题上。 围护结构的类型 ⑴ 放坡开挖，坡 率按稳定边坡要求，如开挖深度较大，可分级开挖、设边坡平台。 设排水沟、截水沟等排水设施，见图（略），直面保护可用喷锚支护。 ⑵ 土钉墙，图略。 ⑶ 锚杆墙或锚索挡墙，图略。 ⑷ 桩板墙结构 钻孔咬合桩： 人工挖孔桩（桩芯咬合） ① 连续式桩板墙结构。