第三章城市轨道交通工程
1、地铁车站形式分类
①车站与地面相对位置:高架车站(路中设置、路侧设置)、地面车站(岛式、侧式、岛侧混合式、路堑式)、地下车站(浅埋、深埋)
②运营性质:中间站(最常用、数量最多)、区域站(长短交路/大小交路)换乘站、终点站、枢纽站(分出另一条线路)、联运站(不同性质列车;中间及换乘的双重功能)
③结构断面:矩形(一般用于浅埋、明挖车站,常选用;一般明挖或盖挖)、拱形(多用于深埋、浅埋;明挖单跨也有采用;一般喷锚)、圆形(盾构施工常见)、其他形式(马蹄、椭圆)
④站台形式:岛式(上下行线路之间、较大客流量、站台面积利用率高)、侧式(上下行线路两侧、客流量不大)、岛侧混合(共线车站、一岛一侧或一岛两侧)
2、地铁构造组成
①车站主体:站台、站厅、设备用房、生活用房;作用供乘客集散、候车、换乘、地铁运营。
②出入口及通道:包括人行天桥(站内天桥);作用供乘客进、出车站。
③附属建筑物:通风道、风亭、冷却塔;作用维持地下车站内空气质量。
3、车站主体施工方法
明挖法分为敞口放坡和带围护结构,适用于场地开阔。建筑物稀少、交通环境允许,拆迁少、地表干扰少浅埋地下工程;盖挖法分为顺作法、逆作法、半逆作法,适用于交通不能中断且必须确保一定交通流量情况下;喷锚法分为新奥法和浅埋暗挖法,适用于结构埋置较深、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布、对地面沉降要求严格,对地层适应性较广。
4、车站主体明挖法
①适用范围:放坡明挖,埋深较浅、地下水位较低的城郊地段,边坡需要防护;不放坡明挖:场地狭窄及地下水丰富的软弱围岩地区。
②明挖法优点:施工作业面多、速度快、工期短、易保证施工质量、工程造价低。
③围护结构内支撑形式:现浇混凝土、钢管、H型钢;按支撑方向分:对撑、角撑、斜撑
④土方应分层、分段、分块开挖,开挖后要及时施工支撑,必须坚持先支撑后开挖原则;施加预应力值比设计轴力增加10%并做好记录,加设前后各12h内应加密坚持频率,发现损失或维护结构变形速率无明显收敛时应复加预应力至设计值。
⑤基坑支护结构安全等级:一级影响很严重;二级影响严重;三级影响不严重。
5、车站主体盖挖法
优点:维护结构变形小,有利于保护临近建筑物、受外界气候影响小、盖挖逆作法用于城市街区施工对道路交通影响小;缺点:结构水平施工缝处理困难、竖向出口少水平运输,挖土不方便、作业空间小,较明挖法施工速度慢工期长费用高。
6、车站主体盖挖顺作法
①临时路面一般由型钢纵、横梁和路面板构成;饱和软弱地层中,围护结构应以地下连续墙为首选方案,顺做法中维护结构常用来做主体结构边墙的一部分或全部;利用临时性设施(常用钢结构)做辅助措施维持道路通行,在夜间将道路封锁,掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工;无法使用大型机械,需采用特殊小型、高效机具
②工序:构筑连续墙---中间支承柱(临时结构)---连续墙及覆盖板---开挖及支撑---开挖及底板---侧墙、柱---侧墙、顶板--内部结构、恢复路面
7、车站主体盖挖逆作法
①施工过程中标不需设置临时支撑;施工缝处理,直接法:传统做法,不易做到完全紧密接触;注入法:预先设置注入孔;注入水泥浆或环氧树脂;充填法:浇筑至适当高度,清楚浮浆后用无收缩或微膨胀材料充填,充填高度,用混凝土充填为1m,用砂浆充填为0.3m,一般设置为V形施工缝,倾角以小于30°为宜。
②工序:构筑围护结构---中间支承立柱(永久结构)---顶板---回填、恢复路面---开挖中层土---上层结构主体施工---开挖下层土--下层结构主体施工
8、车站主体新奥法
维护和利用围岩的自承能力;采用锚杆和喷射混凝土未主要支护手段;要求初期支护有一定柔度(围岩自承能力)和刚度(地表沉降)
9、车站主体浅埋暗挖法
适用:软弱围岩地基中,浅埋条件;以改造地址条件为前提,以控制地表沉降为重点;初期支护手段:格栅(或其他钢结构)和锚喷;十八字原则:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测;不宜采用大范围淤泥质软土、细粉砂地层,降水有难度地层;不允许带水作业。要求开挖面有一定的自立性和稳定性。
10、地铁区间隧道结构与施工方法
施工方法:喷锚暗挖分为新奥法与浅埋暗挖,适用于城市区域、交通要道及地上地下构筑物复杂,施工结构断面一般为拱形;明挖法分为整体式和预制装配,适用于场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许,施工结构断面一般为矩形;盾构法分为单层衬砌和双层衬砌,适用于松软含水地层、埋深较大、长隧道,可带水作业,施工结构断面一般为圆型。
11、区间隧道结构明挖法
通常采用矩形断面,内部净空可以得到充分利用,结构受力合理,顶板便于敷设管网和设施。衬砌结构分类:整体式,整体性好,防水性能好,可适用于各种工程和水文地质,工序多、速度慢;预制装配式,整体性较差,对于有特殊要求(防护、抗震)的地段要慎重选用
12、区间隧道结构喷锚暗挖法
①结构形式:衬砌主要为复合式衬砌(多层、浅埋暗挖法)由初期支护(承担全部基本荷载、开挖分块施工必须从上到下随挖随支)、防水隔离层(主体结构自防水为主,辅以防水层,接缝和防水层施工为重点)、二次衬砌构成(安全储备特殊荷载,模注由下到上)。
②流程:预支护、预加固一段,开挖一段;开挖一段、支护一段;支护一段,封闭成环一段。
③监控量测:在设计文件中提出,费用应纳入工程成本;在实施过程中施工单位执行与管理,并由项目技术负责人同一掌握同一领导;拱顶沉降(水准仪)是控制稳定较直观的和可靠的判断依据,水平收敛(量尺子、测距)和地表沉降(水准仪)有时也是重要判断依据。
④衬砌基本结构类型:干燥无水的坚硬围岩采用单层喷锚支护:防水要求不高,围岩有一定自稳能力采用单层模筑混凝土衬砌(整体式衬砌),等截面直墙式(适用于坚硬围岩),等截面或变截面曲墙式(适用于软弱围岩);软弱松散围岩、浅埋地铁隧道采用复合是衬砌。
13、区间隧道结构盾构法
①施工流程:始发井、接受井制作--盾构机始发井就位--始发--推进并按照管片--衬砌背后注浆--进入接受井、拆解
②优点:不影响地面交通、施工易于管理、施工人员较少、穿越河底或其他建筑不影响通航和建筑物正常使用、土方衬砌施工安全、掘进速度快、松软含水地层修建埋深较大的长隧道具有技术和经济的优越性。
③缺点:曲线半径过小时,施工困难;覆土太浅时,施工困难;采用全气压方法疏干和稳定地层时,对劳动保护要求高,施工条件差;隧道上方一定范围内地表沉降难完全防止;在饱和含水地层中,所用拼装衬砌,对达到整体结构防水技术要求高;对于结构断面尺寸多变区段适应能力较差
④对使用管片的技术要求:进洞(到达接受井)时的10环管片,增设纵向拉紧装置,适当加强第一次螺栓紧固力:洞口预埋现浇钢筋混凝土环梁筋:保持匀速,严格控制出土量,必要时同步注浆:适当增加压力,提早做二次压浆
14、盾构法隧道衬砌
①管片类型:钢筋混凝土管片;钢管片、铸铁管片:负环管片(井内接长反力座)或联络通道;钢纤维混凝土管片和符合材料管片;箱型(手孔较大):平板型(手孔较小或无手孔):较大承载力、通风阻力小;较多采用
②管环构成:拼装顺序:A(标准块)--B(邻接块)--K(封顶块);封顶块K拼装分为径向插入(半径方向,由环心向环管片由下向上插入,上窄下宽易松动)和轴向插入(轴向由前向后插入,上宽下窄,优先推荐)
③通缝拼装:工艺简单、变形大、对防水要求高;错缝拼装:有效减少渗水、曲线变向控制好、配筋大广泛采用,整环空间刚度大,有一定安全储备。
15、联络通道
①流程:冻结侧通道预留钢管片--通道--冻结侧喇叭口--对侧喇叭口--集水井--对侧钢管片
②作用:安全疏散、消防、排水
③间距:相邻两个联络通道之间不应大于m,并列反向开启甲级防火门;长5-9m之间
④方法:暗挖法、超前预支护法(深孔注浆或冻结法)
16、轻轨交通特点:一般位于城区或郊区,具有施工速度快、投资相对少等优点,但对线路景观要求高,工期短及环保要求更严格。
17、轨道结构结构:钢轨、轨枕、连接临建、道床、道岔和其他附属设备;应具有足够的强度、刚度、稳定性、耐久性和适量弹性。
18、根据工程和水文地质条件、基坑周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、回灌或其他组合方式;疏干地下水作用:核心是降低水位提供干作业环境,增加坑内土体强度,控制围护结构变形;软土地区基坑开挖深度超过3m,井点降水;开挖深度浅,集水明排
19、截水目的:阻止坑外地下水流入,减小地下水沿帷幕水力梯度。厚度满足基坑防渗要求
20、隔水帷幕
①基础底部以下存在连续分布、埋深较浅的隔水层:落底式竖向隔水帷幕
②基础底部以下含水层厚度较大,隔水层不连续或埋深较深:悬挂式竖向隔水帷幕,同时应采取坑内降水,必要时外侧回灌
③地下暗挖隧道、涵洞:水平向或斜向隔水帷幕
④施工顺序;独立、连续式先帷幕,后支护结构;嵌入式搅拌工艺成桩先帷幕后支护,高压喷射工艺成桩先支护后帷幕;咬合式排桩先非加筋桩后加筋桩。
⑤落底式帷幕降水井点设置在坑内;悬挂式隔水帷幕位于承压水层隔水顶板降水井点位于坑外配合内部降水,悬挂式隔水帷幕位于承压水含水层中降水井点位于坑内,前期释压降低水头高度,后期疏干。
21、降水作用
①截住坡面及基底渗水②增加边坡的稳定性,并防止边坡或基底的土粒流失③减少被开挖土体含水量,便于机械挖土、土方外运、坑内施工作业。④有效提高土体的抗剪强度与基坑稳定性。放坡开挖,提高边坡稳定性;支护开挖,增加被动土坑力,减少主动土侧压力⑤减小承压水头对基坑底板的顶托力。防止坑底突涌。
22、降水方法选用
①集水明排,砂土不适宜,填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土,降水深度一般不超2m
②真空井点,粉质黏土、粉土砂土,渗透系数0.01-20,降水深度单级小于6m多级小于12m
③喷射井点,粉土、砂土,降水深度小于20m
④管井,粉土、砂土、碎石土、岩石,降水深度不限
⑤渗井,粉质黏土、粉土、砂土、碎石土,由下伏含水层埋藏条件和水头确定
⑥辐射井,粘性土、粉土、砂土、碎石土,降水深度4-20m
⑦电渗井,粘性土、淤泥、淤泥质土,渗透系数极低小于0.1,降水深度小于6m
⑧潜埋井,粉土、砂土、碎石土,降水深度小于2m
23、集水明排
①开挖不深,涌水量不大;最广泛,简单,经济
②排水明沟:坡度不宜小于0.3%,沟底防渗,离开基础边0.4m以上,离开坡脚不小于0.3m
③坡面渗水:插打倒水管引至排水沟;集水井:每个30-50m;低于沟底0.5m;尺寸和数量根据汇水量确定
④排水设施与市政管网(雨水管网,不得污水管网)连接口之间应设沉淀池
23、井点降水
①开挖较深,涌水量大,且有围护结构时应选用
②平面布置;宽度小于6m且降水深度不超6m,可采用单排井点;宽度大于6m或土质不良、渗透系数大,宜采用双排井点;面积较大,宜采用环形井点。环形井点下游方向留出入通道,间距4m。单排和双排井点,井点设置外延1-2倍基坑宽度。
③轻型井点,井管距坑壁不小于1-1.5m,井点间距0.8-1.6m,集水总管标高尽量接近地下水位线,沿抽水方向有0.25-0.5%上仰坡度,井点管入土深度坑底0.9-1.2m
④真空井点和喷射井点成孔,清水或泥浆钻进、高压水套管冲击(钻孔法、冲孔法、射水法),易塌孔松软地层宜采用泥浆钻进、高压水套管冲击钻进,不宜塌孔地层可采用长螺旋钻进、清水或稀泥浆钻进,喷射井点成孔深度应比设计深度大3-5m,滤料:填充密实、均匀,宜采用中粗砂,滤料上方宜使用黏土封堵,至地面的厚度应大于1m
⑤管井成孔,滤管:无砂混凝土、钢筋笼、钢管或铸铁管;滤料磨圆度号的硬质圆砾。
24、回灌
坑外降水幅度较大时,可采用人工回灌措施,浅层潜水回灌砂井和回灌砂沟;微承压水和承压水回灌井。坑内减压降水,回灌井深度不宜超过承压水层中帷幕深度;坑外减压降水,回灌井与减压井的间距不宜小于6m
25、监控量测
①应实施监控量测的范围:基坑设计安全等级为一、二;开挖深度大于等于5m的土质基坑;
②监控量测管理规定:施工前由建设方委托具备相应能力的第三方实施,监控量测单位应编制监控量测方案,需经建设方、设计方等单位认可。
③监控量测方案进行专家论证:临近重要建筑、设施、管线等破坏后果很严重的;工程地质水文地质条件复杂的:已发送严重事故,重新组织实施的,采用四新的一、二级基坑
④土质基坑检测项目一级基坑应测:地下水位、周边地表竖向位移、围护结构墙顶水平位移、竖向位移、支撑轴力、深层水平位移、锚杆轴力、立柱竖向位移、周边建筑竖向位移、倾斜、裂缝、周边管线竖向位移、周边道路竖向位移。
26、围护结构体系:板桩墙由悬臂式、单撑式、多撑式,支撑结构分为内撑和外锚
27、预制混凝土板桩
①施工较为困难,对机械要求高,挤土现象很严重
②需辅以止水措施
③自重大,受起吊设备限制,不适合大深度基坑
④接口形式:矩形(使用最多、制作方便)、T形(抗弯能力较大翼缘直接起挡土作用)、工字型(受力性能好、挤土少)、口字形(两块现浇组合,未组合刚度小)
⑤一般不能拔出,在永久性支护中使用较为广泛
28、钢板桩
①成品制作、可反复使用
②施工简便,但施工有噪音
③刚度小,变形大,与多道支撑结合,在软土层中也可采用
④新的时候止水性好,如有漏水现象,需增加防水措施
⑤最大开挖深度7-8m
29、钢管桩
截面刚度大于钢板桩,在软弱土层中开挖深度较大,需有防水措施
30、钻孔灌注桩
①刚度大,可用于深大基坑
②施工对周边地层、环境影响小,噪声低适于城区施工
③需降水或与能止水的搅拌桩、旋喷桩等配合使用
④桩径:悬臂式大于mm;拉锚或支持式大于mm
⑤排桩的中心距不宜大于桩径的2倍,桩身混凝土强度不宜低于C25.
31、SMW工法桩
①强度大,止水性好
②内插的型钢可拔出反复使用,经济性好
③用于软土地层时,一般变形较大
④28d无侧限抗压强度不小于0.5
⑤水泥:不低于42.5级普通硅酸盐水泥
⑥特别软弱或较硬地层,钻进速度较慢时水泥用量适当提高,砂性土加膨润土
⑦型钢布置形式:密插、插一跳一、插二跳一
⑧单根型钢接头不宜超过2个,应避免设在支撑位置或开挖面附件型钢受力较大处,相邻接头宜错开距离不宜小于1m,接头距坑底面不宜小于2m
⑨拔出型钢插入前应先在干燥条件下除锈,在涂减摩材料
32、重力式水泥土挡墙
①无支撑,止水性好,造价低。变位大,开挖深度不宜大于7m
②格栅面积转换率(水泥搅拌桩面积/总面积):粘性土、砂土--0.6;淤泥质土--0.7;淤泥--0.8
③嵌固深度(坑底入土深度)和墙体宽度:淤泥质土--1.2h,0.7h;淤泥--1.3h,0.8h。(h是开挖深度)
④28d无侧限抗压强度不宜小于0.8MPa
⑤板厚不宜小于mm,水泥强度不低于C15
33、地下连续墙
①震动小、噪声低,对周边地层扰动小,可临近建筑物使用
②开挖深度大,强度大,刚度大,变位小,隔水性好,可兼做主体一部分,造价高
③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地层影响成槽效率,对粘性土、无粘性土、卵砾石等各地层均能高效成槽。槽段长度宜取4-6m
④槽段接头:柔性接头,圆形锁口管、波纹管、楔形、工字形钢或混凝土预制等(没有咬合关系);刚性接头,作为主体地下结构外墙且需形成整体式,一字形或十字形穿孔钢板、钢筋承插式等。墙顶设通长冠梁、墙内接缝位置设结构壁柱、底板与地连墙刚性连接时也可采用柔性接头
⑤导墙作用:挡土、基准作用、承重、存蓄泥浆
泥浆要求:经试配确定,相对密度、粘度、含砂率和PH值
泥浆液面:保持在导墙顶面以下20cm并高于地下水位1m
34、质量检查
①重力式水泥土挡墙检查内容:直径、搭接宽度、位置偏差(开挖方法);单轴抗压强度、完整性、深度(钻芯取样)
②地下连续墙检查内容:垂直度、沉渣厚度、墙体混凝土质量
35、支撑结构体系
内支撑:钢支撑、混凝土支撑、钢或钢筋混凝土混合支撑;外拉锚(地质条件较好,有锚固力地层):土锚、拉锚。传力路径:围护墙--围檩(冠梁)--支撑
36、深基坑内支撑形式和特点
(1)截面形式
①钢筋混凝土:根据断面要求确定
②钢结构:单/双钢管、单/双工字钢、H型钢、槽钢及组合
(2)布置形式
①钢筋混凝土:对撑、边桁架、环梁结合边桁架等
②钢结构:竖向--水平撑、斜撑;平面--对称、井字撑、角撑
(3)特点
①钢筋混凝土:刚度大、变形小;可靠性强;施工方便;浇筑和养护时间长,被动区土体位移大;工期长、拆除困难、爆破拆除影响环境
②钢结构:安装、拆除方便;材料可周转使用;可加预应力,施工工艺要求高。
(4)组成构件
①钢筋混凝土:围檩(圈梁)、对撑及角撑、立柱和其他附属构件
②钢结构:围檩、角撑、对撑、预应力设备、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱及其他附属装配式构件组成
37、内支撑体系的施工
必须坚持先支撑后开挖原则;围檩与围护结构之间紧密接触,不得留有缝隙,有间隙用强度不低于C30细石混凝土填充或其他措施;钢支撑应按设计要求施加预应力,监测到预应力出现损失时,应再次施加预应力;支撑拆除应在替换支撑的构件达到换撑要求承载力后进行,分块部位或后浇带处设置可靠的传力构件;有时可利用内支撑结构施做施工平台(独立设计考虑施工荷载)
38、基坑边放坡
边坡基本要求:放坡应以控制分级坡高和坡度为主,必要时辅以局部支护和防护措施,放坡设计与施工时考虑雨水的不利影响。当条件许可时采取坡率法:碎石土比粘性土坡度陡,土体越密实坡度越陡。分级放坡时宜设置分级过渡平台,岩石边坡不宜小于0.5m,土质边坡不小于1m,分级降水时不宜小于1.5m,下级坡度宜缓于上级坡度
39、基坑边坡稳定控制措施
①确定边坡坡度,做出折线或留置台阶②不得挖反坡,做好防、排、截水。③严格禁止在基坑边坡坡顶堆放材料、土方和其他重物,以及停放或行驶较大的施工机具④排水和坡脚、坡面防护措施⑤严密监测坡顶位移,分析监测数据,有失稳迹象,采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载或其他有效措施。
40、护坡措施
①叠放沙包或土袋:坡脚一层或数层,坡面一层②水泥砂浆或细石混凝土抹面:厚度宜为30-50mm,水泥砂浆砌筑砖石胡坡脚,坡面水引入排水沟,抹面设置泄水孔,间距不宜大于3-4m。③挂网喷浆或混凝土:厚度宜为50-60mm④其他锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面等
41、长条形基坑开挖与过程放坡
软土地区纵向滑坡工程事故原因:坡度过陡、雨期施工、排水不畅、坡脚扰动等;慎重确定放坡坡度,雨天必须制定监护与保护措施,必要时可先在放坡处加固土体,严防失稳;若坑外有需要保护的建筑或管线,应适当减缓纵向土坡的坡度
42、土方开挖基本要求
根据支护结构设计、降水隔水要求确定开挖方案。坑外截水、坑内排水、先降水后开挖。分层、分块、对称、均衡;开挖后(自上而下)及时支护(紧跟开挖流水段),未达设计要求严禁向下开挖。采取措施防止开挖机械碰撞支护结构或扰动原状况土。异常情况,停止施工,查明原因,采取措施后方可继续施工。开挖至邻近基底mm,人工配合清底,不得超挖。五方验槽:勘察、设计、监理、施工、建设;验收内容:基底承载力、开挖偏差高程及水平、土质及水的情况。
43、土方开挖方法
①浅层土方开挖:表层土方采用短臂反铲挖机直接开挖,土方卡车运土;浅层接力短臂挖机和长臂挖机配合挖土。
②深层土方开挖:小型挖机将开挖土方运至维护墙边,用吊车提升出土。
③基坑分块开挖顺序,长条形基坑开挖原则:分段分层、由上而下、先支撑后开挖;兼做盾构始发井车站的开挖顺序:一般从两端或一端向中间开挖;地铁车站端头井:标准段对撑--挖斜撑范围内土方--挖除其余土方。
44、基坑变形特征:土体变形、围护结构水平变形、围护结构竖向变形、基坑底部的隆起、地表沉降
45、基坑变形控制措施
增加围护结构和支撑的刚度、增加围护结构的入土深度、加固基坑内被动区土体、减小开挖围护结构处土体尺寸和开挖支撑时间、调整结构深度或隔水帷幕深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响(增加隔水帷幕深度甚至隔断透水层、提高管井滤头底高度,降水井布设在坑内)。
46、坑底稳定措施:加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水、适时施作底板结构
47、地基加固的目的
①基坑外:主要是止水,并可减少围护结构承受的主动土压力
②基坑内:提高土体强度和土体的侧向抗力;减少围护结构位移,保护基坑周边建筑物及地下管线;防止坑底土体隆起破坏;防止坑底土体渗流破坏;弥补维护墙体插入深度不足。
48、基坑地基加固方式
①被动区土体加固:墩式加固(基坑周边阳角位置或跨中位置);抽条加固(长条形基坑);裙边加固(基坑面积较大);格栅式加固(地铁车站端头井);满堂加固(环境保护要求高,或为了封闭地下水)
②较浅基坑:换填,提高地基承载力为主
③深基坑:注浆法、水泥搅拌法和高压喷射注浆法等,提高土体强度和土体侧向抗力为主。
49、注浆法
①浆液组成:主剂(原材料)、溶剂(水或其他)、外加剂(固化、催化、速凝、缓凝)
②注浆方法:渗透注浆;只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石、碎石、砂卵石;压密注浆:中砂地基、黏土地基中若有适宜排水条件也可使用;劈裂注浆:低渗透性的土层;电动化学注浆:渗透性极低。
③工艺参数:注浆量、布孔、注浆有效范围、注浆流量、注浆压力、浆液配方等,有成熟经验的按照经验确定,没有经验可供参考时通过现场试验确定参数
50、水泥土搅拌法
①分类,浆液搅拌可选单、双、三轴搅拌机;粉体搅拌可选单轴搅拌机
②适用:淤泥、淤泥质土、素填土、粘性土不适用:含有大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的粘性土、密实的砂类土,以及地下水影响成桩质量的土层。地下水含量小于30%不宜选择粉体。
③优点:最大限度利用原土;无振动无噪声和无污染,可在密集建筑群众施工,对元有建筑物及地下管线影响很小;可灵活的才有柱状、壁状、格栅状等加固形式;与钢筋混凝土桩基比节约钢材,造价低。
④施工步骤:定位--预搅下沉--喷浆上提--重复搅拌下沉--重复搅拌上升--完毕。在预搅拌下沉时也可采用喷浆的施工方法,但必须确保全桩上下至少在重复搅拌一次。
51、高压喷射注浆
①适用范围:淤泥、淤泥质、粘性土;需要现场试验:硬黏土、含有较多块石或大量植物根茎,含有过多有机质;湿陷性黄土
②介质:单管喷浆;双管喷浆、压缩空气;三管喷浆、水、压缩空气;形状:旋喷(圆柱状)、定喷(壁状)、摆喷(扇状);定喷和摆喷常用双管和三管。
③施工参数通过实验或工程经验;单双管水泥浆和三管高压水压力大于20MPa;采用强度等级42.5级以上普通硅酸盐水泥
④程序:钻机就位--钻孔--置入注浆管--高压喷射注浆--拔出注浆管
52、基坑加固质量检验
①注浆法:注浆检验应在加固后28d进行,检验加固地层均匀性(标准贯入、轻型静力触探或面波)、强度或渗透性(每间隔1m进行室内试验)
②水泥搅拌法:上部桩身均匀性(成桩3d内,轻型动力触探);搅拌均匀性、成桩直径(成桩7d后,浅部开挖桩头);搭接宽度、位置偏差(开挖方法检测);单轴抗压强度、完整性、深度(钻心法检测)
53、基坑回填质量验收
①土质、含水率符合设计要求②宜分层、水平机械压实,压实后的厚度不应大于0.3m,结构两侧应水平、对称同时填压;分段回填接茬处应挖台阶,宽度不小于1m,高度不大于0.5m
③基坑位于道路下方时,回填碾压密实度应符合现行行业标准
54、特殊部位防水处理
①变形缝处端头模板应钉填缝板。止水带不得穿孔或用铁钉固定。留垂直施工缝时,端头模板不设填缝板。
②设置嵌入式止水带时,混凝土灌注规定:
灌注前应校正止水带位置,表面清理干净,止水带损坏处应修补;顶、底板止水带的下侧混凝土应振实,将止水带压紧后继续;边墙处止水带必须牢固固定,内外侧混凝土应均匀、水平灌注,保持止水带位置正确、平直、无卷曲现象
③结构外墙穿墙管处防水施工
穿墙管止水环和翼环应与主管满焊,并作防腐处理;预埋防水套管内的管道安装完毕,应在两管间嵌填防水填料,内侧法兰压紧,外侧铺贴防水层
55、基坑工程安全风险:坍塌和淹没
56、基坑周边堆放物品的规定
①支护结构达到设计强度前,严禁在滑裂面范围内堆载;临时土石方堆放稳定性验算:自身、临近建筑物、基坑
②支撑结构上不应堆放材料和运行施工机械,当需要利用支撑结构兼做施工平台时,应专门设计
③基坑周边必须进行有效防护,并设置明显警示标志。设置堆放物料的限重牌,严禁堆放大量物料。建筑基坑周围6m以内不得堆放阻碍排水的物品或垃圾
57、抢险支护与堵漏
①围护缺陷,渗漏少量清水。插入引流管--双快水泥封堵--封堵强度达标后关闭引流管
②渗漏较为严重,大量水夹带泥沙,直接封堵困难。回填土--围护结构外注浆封闭地层,聚氨酯或者水泥水玻璃双浆
③支护结构变形过大或较为危险的踢脚变形:坡度卸载,适当增加内支撑或锚杆,被动区堆载或注浆加固
④整体或者局部滑塌:降低水位,坡度卸载,加强为滑塌区段检测和保护
⑤坍塌或失稳征兆明显:回填土、砂或灌水
58、地下管线的安全保护措施
①工程地质条件及现况调查:建设方提供:地勘报告和各种管线相关资料,资料不详应向规划部门、管线管理单位查询,必要时在管理单位人员在场时进行坑探,调查信息施工图标注,现场设置醒目标志
②编制管线保护方案,保护方案需征得管理单位同意后方可实施
③与建设单位、规划单位和管理单位协商确定管线拆迁、改移、加固措施;开工前,由建设单位召开调查配合会,由产权单位指认所属设置及其准确位置;在施工过程必须设专人随时检查管线维护加固设施;观测管线沉降和变形并记录,遇到异常情况,必须立即采取安全技术措施
④必须制定应急预案和有效安全技术措施;建立组织体系,配备人员物资,进行应急演练;出现异常情况应立即通知管理单位人员到场处理
59、盾构类型
按支护地层的形式分为:自然、机械、压缩空气、泥浆、土压平衡
(2)按开挖面是否封闭分为密闭式(土压式、泥水式)、敞开式(手掘式、半机械挖掘式、机械挖掘式)
(3)按盾构的断面形状:圆形、异形(双圆马蹄、矩形、类矩形)
60、刀盘形式,面板式:开口率相对较小,面板直接支撑面,有挡土功能,单开挖黏土层时,易发生黏土黏附面板表面影响开挖效率;辐条式:开口率大,土砂流动顺畅,不易堵塞,土仓压力能有效作用与开挖面,单一般不能按照滚刀,且中途换刀安全性差。
61、土压平衡
①结构:盾壳、刀盘、刀盘驱动、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、人舱、液压系统等
②适用范围:黏稠土壤(黏土、粉质黏土或淤泥土),低渗透性。腐殖质、软岩、卵石、巨粒等需辅助工法并论证
③渣土要求:塑性变形、软稠度、内摩擦角小、渗透率小
④改良方法:加水、膨润土、黏土、CMC、聚合物或泡沫等,根据土层单独或组合使用
62、泥水平衡盾构
①特有系统:泥水循环、综合管理、泥水分离处理系统。
②适用范围:在软弱淤泥质土、松动的砂土层、砂砾层、卵石砂砾层、砂砾和坚硬土互层等,几乎能适应所有地层。腐殖质、软岩、卵石、巨粒、混有卵石的砂砾等需辅助工法并论证。
63、盾构施工条件
适用地层:除硬岩外的相对均质的地址条件;隧道埋深:覆土深度不宜小于1D(洞泾)
地下水防治:始发、接收、开仓换刀时需要辅助施工
64、始发井的长度应大于盾构机主机长度3m以上,宽度应大于盾构直径3m以上;接收井的平面尺寸应满足接收、解体和掉头的要求
65、盾构施工阶段划分
始发(洞口土体加固、初始掘进50-m)、正常掘进、接收(m)
66、洞口土体加固
①隧道衬砌轮廓线外:左右两侧各3m,顶板以上3m,底板以下3m,盾构直径增大而增大,②加固长度:根据土质,富水地层必须大于盾构本体长度2m以上
③常用的洞口土体加固方法:化学注浆、砂浆回填、深层搅拌(广泛采用)、高压旋喷注浆(缺点是造价高于深层桩,使用与工作井较深、洞门处土层为水头较高的承压水层,可以用作间隙补充)、冷冻法(缺点是造价高,解冻后存在沉降)
67、盾构始发施工技术
①施工流程:始发前端头井地层加固--安装始发基座--盾构组装调试--安装反力架--安装洞门密封--洞门凿除(或盾构直接磨除)--拼装负环管片--始发掘进、盾尾通过洞门,压板加固,壁后注浆--初始掘进
②初始掘进长度决定因素:衬砌与周围地层的摩擦阻力、后续台车长度
68、盾构接收施工技术要点
①施工流程:端头加固--洞门破除--接收基座安装与固定--掘进参数调整、洞门密封安装、掘进方向控制--到达段掘进--盾构推上接收基座
②施工注意内容
在贯通之前m、50m处分两次对盾构姿态进行人工复核;靠近洞门最后10-15环管片拉紧;到达接收工作井m时,应对盾构姿态进行测量和调整;到达接收井10m内,应控制掘进速度和土仓压力等;到达接收井时,使管片环缝挤压密实;主机进入接收井后,及时密封管片环与洞门间隙
69、掘进控制要素开挖(泥水,开挖面稳定、排土量;土压,开挖面稳定、排土量、渣土改良)、衬砌(管片拼装、真圆保持、误差控制、管片修补)、注浆(注浆状况,注浆量、注浆压力、材料选择;注浆方法,同步、二次、堵水)、线形(盾构姿态与位置)
70、壁后注浆的目的
①同步注浆:与掘进同时,选择水泥砂浆,目的:充填盾尾空隙,有效防止岩体坍塌,控制地表沉降
②二次注浆:同步注浆后,选择单浆或双浆,目的:通过吊装孔补强注浆,提供同步注浆效果,加固和止水。
③堵水注浆:二次注浆后,选择单双结合,目的:提高注浆层的防水性及密实度,富水地区必要时进行。
71、地层变形原因和阶段及控制措施
①第一阶段:盾构机到达断面之前,前期沉降,解决措施:保持地下水压
②第二阶段:盾构机通过断面前,开挖面前沉降或隆起。解决措施:土压(泥水压)控制
③第三阶段:盾构机通过断面时,通过时沉降或隆起,解决措施:控制好盾构姿态和注浆减阻
④第四阶段:盾构机通过断面后,尾部空隙沉降或隆起,解决措施:采用适宜衬砌背后注浆
⑤第五阶段:盾构机通过断面后较长,后续沉降,解决方法:尽可能减小对地层的扰动,采取向特定部位地层内注浆。
72、喷锚暗挖施工流程:施工准备--工作井、马头门--预支护预加固--掘进方式--喷锚支护--防水层施工--二次衬砌
73、竖井井口防护应符合规定:设置防雨棚、挡水墙(比地面高mm以上)、安全护栏(高度不小于1.2m,底部mm封闭)、安全警示标志(必须设置围挡,出口管理制度)
74、作业区安全防护:机具、运输车辆最外着力点与井边距离大于1.5m;井口2m范围不得堆放材料;工作井内必须设置安全梯或梯道,梯道应设扶手栏杆,梯道宽度不应小于1m。
75、锁扣圈梁
埋深较大时,上部应设置砖砌挡土墙、土钉墙或钢格栅架+喷射混凝土等临时围护结构;开挖竖井:混凝土强度应达到设计强度70%以上;
76、马头门施工技术
①竖井初期支护施工至马头门处应预埋暗梁及暗柱,并应沿拱部外轮廓线打入超前小导管,注浆加固或管棚
②分段破除竖井井壁:先拱部、在侧墙、最后底板
③环形开挖预留核心土施工工序:开挖上台阶土方时保留核心土---上部格栅、连接纵向钢筋,挂钢筋网,喷射混凝土---上台阶掌子面进尺3-5m时开挖下台阶,破除下台阶隧道洞口竖井壁---开挖下台阶---下部钢格栅,连接纵向钢筋,挂初支钢筋网,喷射墙体及仰拱混凝土
④马头门处隧道应密排三榀格栅钢架;隧道格栅主筋应与格栅主筋、连接筋焊接牢固
⑤同一竖井内的马头门不得同时施工,一侧隧道掘进15m后,方可开启另一侧马头门,马头门标高不一致时,先低后高
⑥开挖过程中必须加强监测,停止开挖时喷射混凝土封闭掌子面
77、超前小导管注浆加固
①适用条件:在软弱、破碎地层中成孔困难或一塌孔,施做超前锚杆困难或结构断面较大时
②注浆浆液材料:普通水泥单浆(卵石地层)、改性水玻璃浆(砂类土)、水泥-水玻璃浆、超细水泥;水泥42.5级以上;水玻璃浓度40-45;
③注浆工艺
砂卵石--渗入注浆法--水泥和水泥砂浆;砂层中--挤压、渗透注浆--改性水玻璃;黏土层--劈裂或电动硅化注浆
④顺序:由下而上、间隔对称;相邻孔位应错开、交叉进行;速度:不大于30L/min。
78、管棚支护
①结构组成:钢管应安装设计要求进行加工和开孔,管内灌注水泥浆和水泥砂浆
②适用条件:软弱地层和特殊困难地段,对地层变形有严格要求的;在穿越段、大断面、洞口、断裂带、特殊地段应考虑采用管棚进行超前支护
③工艺流程:测放孔位--钻机就位--水平钻孔--压入钢管--注浆(向钢管内和管周围土体)--封口--开挖
④钻孔顺序:由高位孔向低位孔进行,直径比管棚直径大30-40mm
⑤分段注浆:设定压力,稳压5min以上;注浆量达设计80%以上时停止。
79、总结小导管、管棚技术参数对比
钢管直径:小导管40-50mm,管棚80-mm;钢管长度:小导管3-5m花管、端头封闭、大于循环进尺2倍,管棚入土段尖靴状或楔形按,设计要求开孔;沿隧道纵向搭接长度:小导管小于1m,管棚大于3m;钢管间距:小导管根据地层特性确定,管棚-mm。管棚、小导管都必须配合刚拱架
80、深孔注浆加固
注浆段长度宜为10-15m;钻孔顺序:先外圈、后内圈、跳孔施工;
81、暗挖隧道外超前加固技术
①降低地下水位法,方法:地面降水或隧道内辅助降水
②地表锚杆,流程:先钻孔--吹净钻孔--用灌浆管灌浆--垂直插入锚杆杆体--孔口将杆体固定
③冻结法固结地层,适用于土体含水量大于2.5%,地下水含盐量不大于3%,地下水流速不大于40m/d;含水量大于10%和地下水流速不大于7-9m/d时效果最佳;流程:钻孔--敷管--安装冻结器--人工制冷;优点:冻结加固地层的强度高,地下水封闭效果好,地层整体固结性好,对工程环境污染小;缺点:成本高,有一定技术难度。
82、全断面:土质稳定、断面小;围岩必须有足够的自稳能力,自上而下沿着轮廓一次开挖成型,及时进行初期支护。跨度小于8m,沉降一般,工期最短,防水好。
83、台阶法:土质较好,软弱围岩,第四纪沉积地层,台阶数不宜过多,台阶长度1D内,断面分为上下两个或多个台阶,分布开挖。跨度小于10m,沉降一般,工期短,防水好。
84、环形开挖预留核心土:一般土质或易坍塌软弱围岩、断面较大,开挖进尺0.5-1m,台阶长度1D内,预支护或预加固。断面分为环形拱、上部核心土、下部台阶。跨度小于12m,沉降一般,工期短,防水好。
85、单侧壁:断面跨度大,地表沉降难于控制的软弱松散围岩,侧壁导坑宽度不超过0.5倍洞宽,断面分为侧壁导坑、上台阶、下台阶。跨度小于14m,沉降较大,工期较短,防水好。
86、双侧壁:当隧道跨度很大,地表沉降要求严格,围岩条件特别差,单侧壁导坑难以控制围岩变形,导坑宽度不超过最大跨度的1/3。断面分为左右导坑、上部核心土、下台阶,施工顺序,一侧导坑--初期支护闭合--另一侧导坑--初期支护闭合--上部核心土--拱部初期支护--下台阶--底部初期支护--拆除临空部分初期支护。小跨连续变大跨,沉降较大,工期长,防水差
87、中隔壁法(CD):地层差,岩体不稳定且沉降要求严格;大跨度隧道中应用普遍,一侧导坑上台阶--初期支护--下台阶--初期支护--另一侧上台阶--初期支护--下台阶--初期支护--拆除临时支护。跨度小于18m,沉降较大,工期较短,防水好。
88、交叉中隔壁法(CRD):当CD法不能满足要求时,加设临时仰拱,开挖快速,及时成环。一侧上台阶--初期支护临时仰拱--下台阶--初期支护临时仰拱--另一侧上台阶--初期支护临时仰拱--下台阶--初期支护临时仰拱--拆除临时支护临时仰拱。跨度小于20m,沉降较大,工期较短,防水好。
89、中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法
当地层条件差、断面特大时,一般设计成多跨结构,跨与跨之间有梁、柱连接,核心思想是变大断面为中小断面,提高了施工安全度
90、土方开挖施工宜用激光准直仪控制中线和隧道断面仪控制外轮廓线;每开挖一榀钢拱架间距,应及时架设支护、喷锚、闭合;严禁超挖。
91、城市爆破施工,必须实现编制爆破方案,专业人员操作,报城市主管部门批准,并经公安部门同意后方可施工
92、同一隧道相对开挖,距离2倍洞跨且不小于10m,一端停止掘进,保持稳定。平行隧道相距小于1倍洞跨,开挖面前后错开不得小于15m。
93、喷锚初期支护形式:钢筋网喷混凝土;锚杆-钢筋网喷混凝土;刚拱架-钢筋网喷混凝土
94、初期支护主要材料
①喷射混凝土:早强、严禁选用碱活性集料、速凝剂、初凝不大于5min,终凝不大于10min
②钢筋网Q、直径6-12mm,网格-mm
③刚拱架:宜选用拱架、型钢、钢轨等制成;钢格栅:主筋直径不小于18mm
95、格栅加工及安装
①应在模具内焊接成型,从两端均匀对称进行,以减少应力变形
②首榀格栅拱架进行试拼装,并经建设、监理、设计单位共同验收合格后方可批量加工
③连接长度:格栅钢架间距+搭接长度;双面焊搭接长度为5d;单面焊搭接长度为10d
④拱脚处不得座在虚土上,连接板下宜加垫板以减小拱架下沉量,相邻格栅纵向连接应牢固
96、喷射混凝土
①开始时先送风送水,后开机给料,结束时料喷完后关机停风,喷头处风压不得小于0.1MPa
②喷头与受喷面应垂直,距离宜为0.6-1m
③喷射:分段、分片、分层,由上而下,分层喷射,在前一层终凝后进行,拱顶比边墙薄,掺速凝剂比不惨厚,湿拌必须掺速凝。
④应先喷格栅拱架与围岩间,在喷拱架间。严禁使用回弹料
⑤遇水地段应先对渗漏水处理后在喷射,从远离漏水处开始,逐渐向渗漏处逼近
⑥砂层地段:应先紧贴在砂层表面铺挂钢筋网,并用钢筋沿环向压紧后在喷射,宜先喷一层加大速凝剂掺量水泥砂浆,并适当减小工作风压,待形成薄壳后方可正式喷射
⑦养护:终凝2h后进行养护,不小于14d,气温低于5℃不喷水,当环境潮湿有水时,可根据情况调整养护时间。
97、隧道拱脚应采用斜向下20°-30°打入锁脚锚管(杆)锁定
98、初期支护背后注浆
①注浆作业点与掘进面宜保持5-10m距离
②注浆管应与格栅拱架主筋焊接或绑扎牢固,管端外露不应小于mm
③根据地层变形控制要求可在初期支护背后多次进行回填注浆,注浆结束后,宜经雷达检测等手段检测合格并填写和保持注浆记录。
99、喷射混凝土前准备工作:钢筋类检测合格;埋设控制混凝土厚度标志;检测开挖断面清除杂物;通风、照明符合要求;做好降、排水,疏干地层积、渗水
、防水结构施工原则
①地下工程防水技术规范:防、排、截、堵相结合,刚柔相济,因地制宜,综合治理
②地铁设计规范:以防为主,刚柔结合,多道防线,因地制宜,综合治理
③以结构自防水为根本,辅以防水层组成防水体系,以变形缝、施工缝、后浇带、穿墙洞、预埋件、桩头等接缝部位及防水层施工为重点
符合式衬砌防水层施工
①优先选用射钉铺设
②防水层施工时喷射混凝土表面应平顺,不得留有锚杆投或钢筋断头,表面漏水应及时引排,防水层接头应擦净,铺设地段距开挖面不宜小于爆破安全距离
衬砌及防水层施工质量控制
①防水层铺设基面:凹凸高差不应大于50mm,阴阳角圆弧半径不小于mm
②固定钉距防水卷材外边缘的距离不应小于0.5m;衬垫材料搭接宽度不宜小于mm
③专用热合机焊接,焊接均匀连续,双焊缝搭接宽度不小于10mm,充气实验:气压0.15MPa经3min其下降值不大于20%
④施工缝和沉降缝的止水带不得有割伤、破裂,固定应牢固,防止偏移,提高止水带部位浇筑质量
、二衬施工混凝土
①混凝土:补偿收缩,具有良好抗裂性能
②模板:组合钢模板、模板台车(强度、刚度、稳定性)
③浇筑:泵送模筑,两侧边墙插入式振捣,底部附着式振捣,连续进行,两侧拱脚开始对称、水平浇筑
④模板支架预留沉降量10-30mm
⑤泵送混凝土:坍落度-mm;碎石级配,骨料最大粒径小于25mm;拆模时间:矩形断面顶板达到%强度;仰拱混凝土强度达到5MPa人员方可通行,达到设计强度%后车辆方可通行
、二衬施工安全措施
①初期支护变形稳定后,防水层铺设后进行。
②钢筋绑扎中,刚拱架呈不稳定状态是,必须设临时支撑架,刚拱架未形成整体且稳定前,严禁拆除临时支撑架
③模板及其支撑体系支设完成后,应进行检查、验收确认合格并形成文件后方可浇筑混凝土
④浇筑侧墙和拱部混凝土应自两侧拱脚开始,对称进行,作业中应配备模板工监护模板