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1、毕业论文题目地铁区间矿山法施工中格栅的加工及安装方法 学生姓名 学号 专业 建筑工程技术 学院 山西职业技术学院 指导教师 日 期 2012年5月 摘 要结合北京地铁区间隧道的施工技术，区间隧道的施工方法有盾构法及矿山法施工。本文主要介绍区间隧道施工方法中的矿山法，由于地质、受力等的不同，因此施工中采用4种截面，通过对起物区间与车公庄站平安里站区间隧道的施工方法及钢格栅的分析，得出格栅对地铁施工中的重要性。重点叙述4种断面中格栅的加工、形式、尺寸及连接方法。关键词:地铁;区间隧道;钢格栅 目 录1概述12. 地铁区间矿山法施工中格栅的加工、形式及安装方法12.1上下台阶法中格栅的加工、形式及安
2、装方法12.1.1钢格栅的加工顺序、形式及尺寸22.1.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点52.1.3小结62.2中间架设临时仰拱隧道中钢格栅的安装及连接方法62.2.1钢格栅的加工顺序、形式及尺寸72.2.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点82.2.3小结82.3CRD法中钢格栅的加工、形式、尺寸及安装方法82.3.1钢格栅的加工、形式及尺寸92.3.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点92.3.3小结102.4 双侧壁导坑法中钢格栅的加工、形式、尺寸及安装方法102.4.1钢格栅的加工形式及尺寸112.4.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点122.4.3小结133、小结13参
3、考文献;141概述北京的经济迅速发展，人口越来越密集，为了缓解人口通勤压力，要加强地铁的建设。一般地铁区间隧道的施工方法主要有盾构法及矿山法，矿山法施工中由于断面的不同，一般分为台阶法、中间架设临时仰拱、CRD法、双侧壁导法。在这几种施工方法中都不可缺少格栅的加工及架设，其中区间隧道的初期支护全部采用格栅支撑。现如今格栅技术被广泛应用及推广，它具有成本低、施工便捷、质量可靠等优点。若格栅安装不正确，影响结构受力稳定，土方坍塌，造成地面变形较大，周边建筑物不均匀沉降，进而产生工程施工风险。2. 地铁区间矿山法施工中格栅的加工、形式及安装方法简述：本章主要针对矿山法施工过程中典型的几种断面形式进行
4、介绍，分别为上下台阶法、中间架设临时仰拱、CRD法、双侧壁导法。简要介绍各种断面的施工方法，重点介绍施工中格栅的加工、形式、安装方法及格栅的控制要求。2.1上下台阶法中格栅的加工、形式及安装方法简述：一般地铁区间隧道中采用上下台阶法，其直径大约为6m，它的施工特点是：可以采用人力与机械混合开挖，初支封闭快，有利于缩短工期。如6号线二期的起物区间出入线，本区间出入线采用台阶法施工，施工中应严格遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，勤量测，早封闭”的原则进行施工和管理，循环进尺长度标准段为0.75m。施工主要步骤:（如图1-0、1-1、1-2）（1）施工拱部小导管注浆超前支护。（2）环状开挖上半断
5、面、预留核心土、初喷混凝土、挂钢筋网、架设格栅钢架，安装锁脚锚杆，复喷混凝土。（3）环状开挖下半断面、初喷混凝土，挂钢筋网，架设格栅钢架、复喷混凝土、在初期支护背后注浆，使吃起支护与地层密贴。（4）在喷射混凝土表面进行找平，铺设防水层后自下而上施工二衬 。拱部二衬预留压浆孔，保证初期支护与二衬之间密实。 图1-0 施工工序纵断面图1-1施工工序横断面 图1-2施工工序流程图2.1.1钢格栅的加工顺序、形式及尺寸 （一）钢格栅加工顺序加工厂集中加工，程序化施工，简要施工流程如下：施工准备 施工放样 制作模具 钢筋下料、加工 钢格栅 焊接 检查验收。工艺措施和作业要点：1、施工准备（1） 做好施工
6、用电，机械设备（如电焊机、弯筋机、切断机、卷扬机等）运转调试工作。（2） 做好材料用量计划，进场计划等工作。（3）做好格栅加工钢平台的铺设工作。2、施工放样测量人员根据钢格栅设计图和操作工人的要求在钢平台上放样，画出1：1的钢格栅大样图，包括各连接点的法线方向。3、制作模具操作者先复核格栅截面设计模具，模具材料钢板和钢筋（25）均可，做好模具可按大样线直接焊在钢平台上，必须保证焊接牢固和竖向垂直。4、钢筋下料加工（1）操作者先复核下料单上钢筋的尺寸及用料规格型号，且少下几根料现场弯制，检查是否符合设计要求。（2） 操作者按复核后的下料单进行下料，下料后各种规格、尺寸都分类分开放置并标识，以免误
7、用。对一些小料合理利用。（3） 操作者进行钢筋弯制，可用人工也可用机械弯制，但弯制必须做到以下几点要求：a：弯起点必须做标记b：弯曲机心轴直径应是钢筋直径的2.5倍。c：钢筋弯制形状正确，平面上无翘曲不平现象。5、钢格栅焊接（1）先将弯制成型的箍筋段位置及数量摆在模具中间，核定好数量。（2）将四个主筋一根一根地穿过夹持在模具卡槽上，并调整箍筋间距，符合设计要求。（3）主筋、箍筋的调整完成后，进行点焊将箍筋与主筋焊平。但不允许焊的太深，烧伤主筋。（4）箍筋焊完成后，接焊附加筋及加强筋，必须保证焊缝的长度和高度。（5）最后焊接连接板（角钢L10010010）、焊前角钢按设计尺寸钻孔。连接板的焊接必
8、须保证孔位与主筋的距离、及两个板孔的模距必须一致。本道工序为钢格栅作业要点之一，在该工序施工必须符合以下要求：A：钢筋的预弯和安装应保证两钢筋的轴线在同一条直线上。B：定位焊缝应离搭接端部20mm以上。C：施焊时主焊缝与定位焊缝，特别是在定位焊缝的始、终端应连接良好。D：焊缝表面平整，不得有较大的凹陷，焊缝接头处不得有裂纹。焊后必须敲掉焊渣。E：单元焊接必须标准化、标准件。6、检查验收（1）钢格栅焊缝检查，应逐一焊点检查。（2）按规范要求制作试件，实验检查。（3）第一榀完成后必须进行试拼检查净空尺寸。（4）批量生产随机抽样检查成榀的净空尺寸及连接板的位置。（二）格栅的形式：格栅是由各式各样的配
9、件构成，其配件断面有8字形、U形、X形、端部的钢板、箍筋等组成。其构件的断面的形式（如图1-3），各种格栅加工后的成品见图1-4。图1-3格栅及配件的断面形式 图1-4各类格栅成品（三）格栅的尺寸钢格栅的尺寸与初支厚度有关，它分为两种：一种是初支厚度为300mm断面格栅钢架，（图1-5,1-6）；另一种是初支厚度为250mm断面格栅钢架（如图1-7, 1-8）。图1-5 初支为300mm的钢格栅成品尺寸图1-6 初支为300mm的钢格栅配件尺寸图1-7 初支为250mm的钢格栅成品尺寸图1-8 初支为250mm的钢格栅配件尺寸2.1.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点（一）格栅钢架安装顺序
10、成品钢格栅从加工厂运至现场 选单元 吊运 就位 复核 定位 连接检查。1、工艺措施和作业要点：选单元根据施工方法（开挖方法）选定需用单元，运至井口。2、吊运选定的单元从存土场用电葫芦吊运至隧道，再用机动送到工作面，该过程注意保护格栅避免弯扭等现象。3、初步就位人工将运至工作面的格栅按放线的位置先就位。并将各单元用螺栓连接上。不要扭紧以便调整。4、复核格栅初步就位后，马上进行复核。主要复核中线及标高，及时调整，达到正确符合设计要求。5、定位复核合格后，扭紧连接螺栓，并与定位筋焊接牢固。（二）连接方法格栅定位后，及时焊接纵向连接筋和拱脚槽钢，与前一榀焊接牢固。安装过程复核，连接为作业要点，因此必须
11、符合下列要求：A：格栅净空必须符合设计要求，不得侵限。B：格栅标高必须符合设计要求。C：螺栓必须扭紧。D：连接筋和槽钢焊接必须符合施工规范、规定。E：准确复核里程，避免格栅安装出现纵向现象错位现象。（三）格栅的控制要点：（1）第一榀格栅加工好以后，拭拼成功后才能正式使用。（2）严格工序质量检查制必须做到每一榀格栅都要检查，细到每一个焊缝隙。（3）每榀格栅安装完毕请监理进行验收，合格后方可进行下道工序施工。2.1.3小结 本节通过6号线二期的起物区间出入线，主要介绍上下台阶法的施工方法，.重点叙述上下台阶法中的钢格栅，如它的加工顺序、形式、尺寸及安装顺序、连接方法及施工中的控制要点。采用本方法施
12、工安全、质量可控,并可降低工程成本。2.2中间架设临时仰拱隧道中钢格栅的安装及连接方法简述：地铁区间隧道有中间架设临时仰拱，其直径大约为6.6m，其施工特点：对周边建筑物沉降少，与上下台阶法相比，对土体的扰动小，比较稳定。如6号线车公庄站平安里站区间，本区间标准隧道断面采用中间架设临时仰拱施工，其施工主要步骤：(1).先进行深孔注浆。(2).深孔注浆效果未达到设计要求，增加设置小导管补充注浆，深孔注浆超前长度建议按15m施作。(3).短进尺施工，每开挖进尺0.5m，施做临时仰拱。先开挖上半断面，再开挖下半断面。(4).每部开挖均打设锁脚锚管，采取两根并排，每榀钢支撑共打设4根。(5).在初期支
13、护背后注浆,使初期支护与地层密贴。(6).然后二衬施工，二衬分段长度建议按4.5m施作。2.2.1钢格栅的加工顺序、形式及尺寸（一）钢格栅的加工顺序：同上下台阶法中钢格栅的加工顺序。（二）格栅的成品形式：1、本区间钢格栅的形式有2种：一种是一般格栅( 如图1-9 )，用于大断面的外围，成封闭式环状；另一种是特殊格栅，型钢（如图2-0），用于中间临时仰拱，起支撑作用。 图1-9 钢格栅的大样图 图2-0 型钢的大样图2、区间隧道钢格栅的断面形式：（图2-1） 图2-1钢格栅的断面形式（三）区间标准段断面及格栅尺寸：（图2-2）图2-2区间标准段断面及格栅尺寸2.2.2钢格栅的安装步骤、连接方法及
14、控制要点（一）钢格栅的安装步骤及连接方法同上下台阶法。（二）格栅的控制要点：（1）钢筋接头采用机械连接，接头等级为级。分布钢筋采用绑扎连接。（2）拱部二次衬砌预留压浆孔， （3）二衬钢筋混凝土保护层厚度为4cm。（4）钢筋绑扎搭接接头连接区段长1120mm，同一连接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率不大于50%。2.2.3小结本节通过车公庄站平安里站区间，主要介绍了中间架设临时仰拱施工方法。重点叙述其施工中的钢格栅的加工顺序、形式、尺寸及安装顺序、连接方法及施工中的控制要点。本区间中钢格栅有2中形式，一种是一般钢格栅、另一种是特殊格栅型钢。大断面采用的一般钢格栅，中间架设临时仰拱采用特殊形式的型
15、钢。2.3CRD法中钢格栅的加工、形式、尺寸及安装方法简述：由于周边沉降要求严格，断面直径较大，施工中可采用CRD法，它的大约直径是8.8m,一般用于人防段。其特点是施工工序复杂，工期长，可较好的控制地面沉降。如6号线二期起物区间，它的人防段采用CRD法，CRD法遵循“小分块，短台阶多循环，快封闭”的隧道原则，CRD法的主要施工步骤（如图2-3）：（1）超前小导管超前预注浆加固地层，首先开挖左上部导洞并施作永久及临时初期支护，采用锁脚锚杆加固墙脚。（2）开挖左下导洞并施作永久及临时支护。（3）超前小导管超前预注浆加固地层，开挖右上部导洞并施作永久及临时初期支护，采用锁脚锚杆加固墙脚。（4）开挖
16、右下导洞并施作永久及临时支护。（5）初期支护背后注浆，逐段拆除底部临时支撑，施作防水层，施作底部二衬，预留钢筋、防水板接头，一次拆除部分临时支撑长度3-5m。（6）逐段拆除剩余临时支撑，施作边墙防水层、拱部和二衬，结构封闭成环。进行二次砌背后注浆，一次拆除部分临时支撑长度为3-5m。图2-3 CRD法施工步骤2.3.1钢格栅的加工、形式及尺寸（一）钢格栅的加工与形式同上下台阶法。（二）钢格栅的断面尺寸：（如图2-4）图2-4人防段钢格栅的断面尺寸2.3.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点（一）钢格栅的安装步骤及连接方法与上下台阶法的相同。（二）格栅的控制要点：（1）格栅钢架每0.5m一榀,
17、加工后应放在水泥地面上试拼，其允许误差为：1）沿格栅钢架周边轮廓拼装偏差不应大于30mm; 2）格栅钢架由各单元钢构件拼装而成，各单元间用螺栓连接, 螺栓孔眼中心间距公差不超过0.5mm;（2）在钢架的每一片中布置完“8字节”后，未满部分布置N形筋。（3）格栅钢架接头必须按等强度加工、安装以确保钢架的整体性,且钢架接头螺栓不能同时就位。（4）格栅加工后放在水泥地面上试拼装，验收合格后方能进洞施工。2.3.3小结本节通过6号线二期起物区间的人防段，主要介绍CRD法的施工方法。 它可以解决大断面隧道开挖的安全性问题，具有结构简单，安全可靠。适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。由于施工中不可缺少的就
18、是格栅技术，因此本节重点叙述施工中格栅的加工顺序、形式、尺寸及安装顺序、连接方法。2.4 双侧壁导坑法中钢格栅的加工、形式、尺寸及安装方法简述：（一）双侧壁导坑法一般用于较大断面及平交段中，双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为台阶法的1/2。双侧壁导坑法施工安全，速度较慢，成本较高。如6号线二期起物区间平交段，本区间平交段断面采用双侧壁导坑法进行施工，循环进尺长度0.5m，施工步骤：(如图2-5、2-6、2-7)（1）打设大管棚、小导管超前注浆加固地
19、层，采用双侧壁导坑法施工，依次是左上、右上、左下、右下部导洞并施作初期支护，采用锁脚锚杆加固墙角。（2）开挖中跨上部导洞并做初期支护及临时支护，采用锁脚锚杆加固墙角。（3）开挖中跨上部导洞并做初期支护及临时支护。（4）初期支护背后注浆，拆除底部临时支撑，施作底部防水层。（5）施作拱顶防水层和二衬，结构封闭成环，进行二衬背后注浆。（6）逐段拆除剩余支撑，施作拱部、边墙防水层及二衬，结构封闭成环，进行二衬背后注浆。图2-5纵向施工示意图图2-6横向施工示意图图2-7施工工序流程图2.4.1钢格栅的加工形式及尺寸（一）钢格栅的加工与上下台阶法相同。（二）钢格栅的配件形式：（如图2-8）图2-8 双侧
20、壁导坑法中格栅的配件形式（二）钢格栅的配件尺寸：（如图2-9）图2-9 双侧壁导坑法中格栅的配件尺寸2.4.2钢格栅的安装步骤、连接方法及控制要点（一）钢格栅的安装步骤及连接方法与上下台阶法的相同。（二）格栅的控制要点：（1）格栅钢架加工后应放在水泥地面上试拼，且其允许误差为：1）沿格栅钢架周边轮廓拼装偏差不应大于30mm;2）格栅钢架由各单元钢构件拼装而成，各单元间用螺栓连接，螺栓孔眼中心间距公差不超过0.5mm; 3）格栅钢架平放时平面翘曲应小于20mm。（2）在钢架的每一片中布置完“8字节”后，未满部分布置U形筋。（3）所有焊缝均采用双面搭接电弧焊，焊缝高度不小于8mm，长度不小于5d（
21、d为该钢筋直径）。（4）格栅钢架接头必须按等强度加工、安装，以确保其整体性及施工安全。2.4.3小结当隧道跨度较大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差时，采用双侧壁导坑法。本节通过6号线二期起物区间平交段，主要介绍双侧壁导坑法的施工方法及施工中的格栅技术，格栅技术中重点叙述格栅的加工顺序、形式、尺寸及安装顺序、连接方法。3、小结北京地铁目前正在紧张的建设中，地铁的建设可以节省土地、减少噪声、节约能源、减少污染。地铁区间隧道的施工方法有盾构法和矿山法，盾构法的特点是设备沉重、复杂，且成本极高，一般应用于比较开阔的地方，便于盾构机的周转。盾构法的特点：1、地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境
22、影响小；2、自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；3、因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；4、穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；5、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；6、对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全。本文主要介绍矿山法施工中的4种断面，在初期支护中不论哪种断面都不可缺少格栅，它可以起到支撑作用。在地铁区间隧道施工中格栅的用处广泛，由于它可以有效地降低地铁的造价，做到了“安全、可靠、适用、经济”，因此本文着重叙述格栅的加工、形式、尺寸及连接方法。为今后地铁区间隧道奠定了基础。参考文献;1）地铁设计规范（GB 50157-2003）2）铁路隧道设计规范（TB 10003-2005）3）钢结构设计规范（GB 50017-2003）4）钢筋焊接及验收规程（JGJ182003）5）钢筋机械连接技术规程（JGJ1072010）6）北京市地铁暗挖隧道注浆施工技术规程(试行)（DBJ 01-96-2004）7）北京地铁6号线一期及二期相关施工图纸
