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1、地铁明挖法车站施工技术,二0一六年一月,提 纲,1、地铁工程简介与分类2、明挖法车站围护结构施工3、明挖法基坑降水施工4、明挖法车站基坑开挖与支护施工5、明挖法车站防水施工6、明挖法车站主体结构施工,一、地铁工程简介与分类,1.地铁工程发展前景,随着城市现代化进程的加快，解决现代大城市交通问题的根本出路在于建立一个以轨道交通系统为骨干，以道路交通为主体，多种交通方式相结合的综合交通系统。轨道交通具有运载量大、速度快、污染小、安全准时等优点，在我国，城市轨道交通真正受到重视和快速发展始于20世纪90年代以后。随着我国综合国力的不断增强，地铁和轻轨交通工程建设已呈现出快速发展的势头，各大城市均提出
2、把轨道交通作为城市交通的骨干，反复修订城市轨道交通线网规划。目前除西藏等偏远省份省会外，大多省会城市及部分经济较发达二线城市正在进行大规模修建。,2.地铁车站与区间的分类,2.1 地铁车站与区间相对地面的位置分为：地下车站或区间、浅埋车站或区间、地面车站或区间、高架车站或区间。,地铁车站根据营运性质分类为：中间站：仅供乘客上下车的车站区域站：设在两种不同行车密度交界处的车站，站内设有折返线和设备换乘站：设于两条及两条以上线路交叉点上的车站枢纽站：该站可分出另一条线路的车站终点站：设在线路两端的车站,2.2地铁车站根据营运性质分类,营运性质分类示意,2.3地铁车站站台形式分类,地铁车站站台形式分
3、类示意,2.4地铁施工的显著特点,（1）线路上方大多市政管线密布，尤其是地下通信光缆、高压电缆、天然气管道、给、排水管对施工影响较大，施工前必须做好管线调查，避免施工期间破坏，在采用明挖或盖挖施工时前期管线调查尤为重要；（2）城市地铁线路多设在市政干道以下，有时需要穿越地下、地上建（构）筑物，诸如河流、立交桥等等，因此施工期间地表建（构）筑物、市政管网的沉降控制是关键；,（3）地铁工程涉及专业多，土建工程施工阶段要与设备安装等专业密切配合，准确预埋铁件及预留孔洞是关键；（4）地铁分项工程多，同一区域点多面广、多项作业平行交叉进行，施工环节组织及协调复杂。,二、明挖法车站围护结构施工,1、明挖车
4、站的施工步骤 明挖法施工程序一般可分为以下几步：围护结构施工 井点降水 基坑第一层开挖 设置第一层支撑 第n层开挖 设置第n层支撑 最底层开挖 封底、地板砼浇注 最下层支撑拆除 砼内衬墙浇注 自下而上逐步拆支撑 顶板砼浇注 管线恢复及覆土。,明挖车站的施工步骤示意,基坑的围护结构至关重要，根据不同的地质条件，选择合适的围护结构形式，并切实保证围护结构的施工质量，基坑及明挖车站就成功了一半。围护结构可分为排桩围护结构、地下连续墙围护结构、土钉墙围护结构等。围护结构及其支撑体系关系到明挖法实施的成败。常见的内支撑体系有：现浇砼水平面格构（或框架）、圆形钢管、H型钢等。支撑的总体结构形式取决于开挖工
5、作面，根据支撑方向的不同，可将支撑分为对口撑、角撑、斜撑。当内支撑跨度较大时，还需在基坑内设置临时格构柱。,2、车站基坑的围护结构,排桩式围护结构是地铁基坑开挖施工中经常采用的形式，构成排桩的基本桩单元，可以是钢板桩、挖孔桩、钻孔桩、水泥土搅拌桩或劲性水泥土搅拌桩（）等。2.1.1挖孔桩适用于无水或地下水较少的土层中，对有流动性淤泥、流砂和地下水的地区不宜采用。桩的直径不宜小于1.2米。,2.1排桩式围护,挖孔桩开挖支护示意,挖孔达到设计深度后，应检查和处理孔底，然后立即进行砼封底。吊装钢筋笼时通常采取加设垫块或焊接“耳环”的方法保证钢筋笼的保护层，灌注桩身砼时应一次灌注完毕。,钢筋笼吊装,2
6、.1.2钻孔灌注桩施工,钻孔灌注桩成孔施工分为干作业和湿作业。干作业成孔施工，一般采用螺旋钻机进行，适用于地下水位低于桩底的一般粘性土、砂土等。1.上盘；2.下盘；3.回转滚轮；4.行车滚轮；5.钢滚轮；6.回转中心；7.行车油缸；8.中盘；9.支盘,步履式长螺旋钻机,湿作业成孔施工是利用钻机水下钻孔，同时借助泥浆护壁、携渣的成孔 施工方法。适用于一般粘性土、淤泥、和淤泥质土、砂性土和碎石类土，尤其适用于地下水位较高的土层，湿作业的成孔机械有冲击钻机、冲挖钻机及正、反循环旋转钻机等。,湿作业成孔施工,正循环旋转成孔示意图,反循环旋转成孔示意图,2.1.3水泥搅拌桩施工,水泥土搅拌桩是利用水泥、
7、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。劲性水泥土搅拌桩即SMW工法，它是在水泥土搅拌桩中插入型钢或其他芯材形成的同时具有承力与防渗两种功能的围护结构。搅拌桩施工过程大致为：,搅拌桩施工工艺示意,地下连续墙单元成墙过程,2.1.4地下连续墙施工,挖导沟筑导墙,挖槽,吊放接头管,吊放钢筋笼,灌注水下砼,成墙,地下连续墙工艺流程,土钉墙支护是在基坑开挖过程中，将土钉置入原状土体中，并在支护面上喷射钢筋网混凝土面层，通过土钉、土体和喷射砼的共同作用，形成的支护结构。打入式土钉是利用机械将土钉打入土体，打入土钉无需
8、注浆，施工速度快。最常用的土钉材料为变形钢筋、圆钢、角钢及钢管等。,2.1.5土钉墙施工,土钉墙施工流程,三、明挖车站基坑降水施工,明挖车站基坑降水，由于地质条件的不同，围护结构形式的不同等，其降水计算公式各种各样，建议委托有资质的勘察单位对其进行详细的降水设计。在此以哈尔滨地铁一号线哈东站站基坑降水设计为例，简单介绍哈尔滨富水砂层地质条件基坑降水设计。,哈东站站站围护结构断面图,杂填土,粉质粘土,粉细砂,中粗砂,粉质粘土,中粗砂,杂填土,粉质粘土,中、粉砂,潜水,微承压水,承压水,车站基坑均处于微承压含水层中，基坑下部存在承压水隔水顶板，车站围护结构深入隔水顶板中，通过施工围护结构，基坑内形
9、成一封闭的地下水含水体系，原微承压含水层承压水头压力消失，整个基坑内赋存静态地下水和下部承压含水层的越流补给，根据各地层的静态出水量和下部承压含水层的越流补给量计算基坑内涌水量。降水井井径为600mm，井管内径300mm，井管为无砂水泥管，全孔能通长下入内径300mm水泥砾石滤水管，滤水管外包2层300g/m2无纺布，井深范围内回填3-7mm砾石滤料。通过计算，基坑共设计疏干井17口，井深22m，上部3m用粘土回填封井，之下为滤水管。减压井井深为39m，上部29.00m用粘土填实，下部用3-7mm砾石滤料封井。水泵均采用7.5kw型。,回灌井井深22m，上部3m用粘土回填封井，之下为滤水管。,
10、四、基坑开挖与支护施工,基坑开挖,（1）基坑开挖根据现场条件选择放坡开挖或台阶法，局部采用垂直吊装法，基坑开挖时随时根据监测结果不断进行施工参数的调整和优化，及时架设支撑和施作结构，以减少围护结构变形，确保周边环境稳定。（2）基坑土方开挖遵循“纵向分段、竖向分层（每层约1.52m，以方便网喷砼施工）、由上至下、先支后挖”的原则，竖向从上到下分层开挖，纵向形成台阶，横向先挖中间土体，后挖两侧土体。（3）加强对地下水的堵漏处理，基坑内采取开挖排水沟、集水井集中抽排的方法疏干地下水。（4）尽量缩短围护结构暴露的时间，土方开挖满足混凝土结构施工条件后，后续工作立即展开。（5）实行信息化施工，加强施工监
11、测，发现异常情况及处理。,（1）放坡拉槽开挖,横向先开挖中间土体，后开挖两侧土；在靠近围护结构的位置，预留1m采用人工开挖，避免机械对围护结构产生破坏。每层土方开挖时，先沿断面中部自两侧向中间拉槽，拉槽深度及宽度，以满足挖掘机及土方运输车辆的作业、行走空间要求为原则，两侧各留3.05.0 m宽操作平台，供桩间网喷、钢支撑施工使用。自两端向中间开挖两侧及拉槽以下剩余土体至坡脚线处；同时，钢支撑架设紧随后退式开挖作业进行。,（1）放坡拉槽开挖,西兴站主体基坑放坡拉槽开挖示意图,（2）多级放坡开挖及垂直开挖采用挖掘机接力开挖时，设多级坡，坡度1：2，各级坡在每层支撑位置设宽度不小于4m的台阶，兼做作
12、业平台，如下图所示；采用吊车提升时，基坑内分段开挖，分段之间按1：2放坡。,多级放坡开挖,垂直吊装开挖,钢管撑施工,钢支撑施工工艺流程支撑编号对号运到现场焊接法兰盘焊三角形钢板托架钢围檩就位钢支撑就位校正施加预应力紧固钢楔拆除液压千斤顶钢支撑与围檩连接,内支撑体系安装施工要点,a、在富水砂层地区，第一道支撑多选择采用钢筋混凝土支撑，以保证整个围护结构整体刚度。b、千斤顶预加轴力必须对称同步，以平衡横撑自重下落的可能和初期开挖预放的初应变。拆除时要各钢支撑均匀卸载预应力。c、所有支撑连接处，均应垫紧贴密，直接承压钢板应要铣平，螺栓连接时必须紧固，防止钢管支撑偏心受压。d、端头斜撑处钢围檩及支撑头
13、，必须严格按设计尺寸和角度加工焊接、安装，保证支撑为轴心受力。e、钢管支撑安装的允许偏差应满足设计规定。,钢支撑作为基坑支护的常见支护结构，其施工质量非常重要，直接关系到基坑的稳定，及基坑内作业设备和人员的安全，除按照设计要求进行钢支撑拼装及施加轴力外，在施工过程应特别注意以下几点：1、直撑在安装过程中，需注意两端受力端同标高，否则容易造成钢支撑失稳；2、斜撑在安装过程中，应保证斜支座的焊接质量及焊缝长度，施工完成，应有质检人员严格把关；3、基坑阴阳角处钢围檩应严格设置抗剪墩，或确保钢围檩闭合，以防止钢围檩受水平剪力过大而整体脱落。4、采用地连墙做围护的基坑，其钢支撑设置应确保每幅墙体对称受力
14、，或与设计沟通设置钢围檩确保墙体均匀受力。,需特别注意斜支座的焊缝长度及质量,阳角处钢围檩需连续,哈尔滨地铁一号线南直路主体围护结构及细部示意图,灌注桩,旋喷桩,案例一,497根8001000钻孔桩,在围护结构施工过程，经常发生扩孔、塌孔现象，在基坑开挖过程，存在许多大肚桩，造成止水帷幕无法与桩体咬合，起不到止水作用，基坑存在多处漏水点，稍不注意就会发生涌水、涌砂现象。,基坑无法开挖到底，最后，在原围护结构外侧重新施工一圈素砼的地下连续墙做止水帷幕，确保了工程的顺利进行。,哈东站采用地下连续墙作围护结构，墙间采用柔性接头，除个别墙缝出现渗漏外，整个基坑围护结构止水效果较好，基坑开挖与主体结构施
15、工均较顺利。,建议：在富水砂层地质条件下施工明挖车站，基坑围护结构优先选用地下连续墙，且其墙体接头建议采用刚性接头,如果采用柔性接头，需特别注意刷壁的质量控制，在基坑开挖过程中对接缝进行探挖，为保险起见，建议在柔性接头处增加一根旋喷桩。,案例二,杭州地铁湘湖路站,原因分析：（1）土方超挖、支撑架设和垫层浇筑不及时；（2）支撑体系存在薄弱环节，设计没有钢支撑与地连墙节点详图，部分地连墙偏移较大造成钢支撑偏心受力。（3）监测工作失效。间接原因：（1）设计文件存在缺陷；（2）监理工作制止不力。,案例三,北京某地铁视频,原因分析,斜支撑钢围檩没有设置抗剪墩，且没有闭合。,案例四,长春地铁一号线基坑周边
16、存在市政管线，且长期渗漏造成水土流失，地表塌陷。,1、进场后首先对周边环境、包括地下管线、建筑进行详细调查，并留下影像资料。后期重点对其进行监测。2、严格按照开挖方案进行开挖，严禁超挖造成支撑架设滞后。3、钢支撑安装前进行地面试拼，钢支撑端和尾确保统一标高，确保同心受力，钢支撑活动端与钢围檩中心相齐，确保钢围檩中心受力，防止偏压。4、钢支撑与围护桩间空隙采用C20同回填密实。5、托盘、挂钩需焊接牢固，防止脱焊。6、预加轴力需到位。7、基坑到底后及时封底。8、中间过程加强监测，预应力损失后及时附加预应力。,施工注意事项,五、明挖车站防水施工,1.设计原则和防水等级、标准 设计原则 地下车站及区间
17、防水设计应遵循“以防为主、刚柔结合、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则。确立钢筋混凝土自防水体系，即以结构自防水为根本，施工缝（包括后浇带）、变形缝等接缝防水为重点，辅以柔性防水层加强防水。,防水等级、标准 车站和机电设备集中区段的防水等级为一级，不允许出现渗水，结构表面无湿渍。,（1）防水材料底板及侧墙：双面粘合沥青基聚酯胎预铺防水卷材；顶板：2.5mm厚单组份聚氨酯防水涂料；施工缝：钢边橡胶止水带加注浆管（止水胶）；变形缝：中空式橡胶止水带+背贴止水带+不锈钢接水盒（2）工具汽油喷灯、注浆机、铁锤、抹子、料桶、平铲、扫帚、剪刀、卷尺、压辊等。,2 防水材料及施工准备,对底板垫层及侧墙平整
18、度进行检查，对突起物进行处理，无积水。,对阴阳角进行处理,3、防水层的甩槎保护：卷材在施工缝、变形缝、诱导缝部位的预留搭接甩槎部位应进行保护，做法如下：1)所有接缝部位的甩槎隔离膜不得提前撕掉。2)甩槎部位应采用铺砖、木板等硬质材料覆盖严密，并在保护层与卷材层之间设置柔性缓冲层。3)甩槎部分在需要进行过渡搭接时，才可撕掉隔离膜并完成搭接。,侧墙与顶板防水层过渡应符合下列要求：1)顶板以上预留甩槎隔离膜不得提前撕掉，并采取有效保护措施。2)顶板防水层施工完毕后，应将搭接范围内的顶板防水层表面清理干净，并保持干燥，然后边撕掉隔离膜，边完成粘贴过渡。3)拐角部位的防水层应用密封胶进行密封处理。,4.
19、特殊部位防水做法,.施工缝包括迎水面结构施工缝、非迎水面结构施工缝。迎水面结构施工缝1)可安装止水带施工缝2)无法安装止水带的施工缝或安装止水带影响结构安全使用的施工缝 非迎水面结构施工缝.后浇带均按照施工缝2)考虑。.变形缝车站主体结构变形缝和通道结构变形缝。.盾构洞口后浇环梁,迎水面结构施工缝,可安装止水带的顶板施工缝,迎水面结构施工缝,可安装止水带的侧墙施工缝,迎水面结构施工缝,可安装止水带的底板施工缝,非迎水面结构施工缝,迎水面结构施工缝,无法安装止水带的施工缝,通道结构顶板变形缝,通道结构侧墙变形缝,结构底板变形缝,变形缝预留凹槽构造,变形缝在顶板收头做法,变形缝在顶板收头做法,盾构
20、洞口后浇环梁,5、防水施工常见质量问题,1-1、存在问题：钢边止水带接头未达到设计要求。,正确做法：钢边止水带接头采用热硫化对接。,1-2、存在问题：钢边止水带不居中，不顺直。,正常做法：使用钢筋、铁线或方木固定住止水带的上下沿，浇筑砼过程中注意保护。,1-3、存在问题：钢边止水带钉穿破坏。,2-1、存在问题：由于基面砼不够干燥，聚氨酯防水出现气泡。,2-2、存在问题：由于基面砼不平整，聚氨酯防水厚度不均匀。,2-3、存在问题：由于基面砼不干净，聚氨酯与基面粘结不紧密。,效果好的照片：表面平整。,2-4、存在问题：聚氨脂侧面防水保护不到位。,2-5、存在问题：聚氨脂被水浸泡。,3-1、存在问题
21、：施工缝砼强度不够进行凿毛。,3-2、存在问题：施工缝清理不干净，存在杂物。,3-3、存在问题：施工缝止水胶不连续。,3-4、存在问题：施工缝止水胶被水浸泡。,效果好的照片：施工缝基面处理非常好。,3-5、存在问题：施工缝止水胶失效。,3-6、存在问题：施工缝止水胶施工不顺直。,效果好的照片：施工缝止水胶施工非常好。,4-1、存在问题：砼结构顶板不密实渗漏水。,4-2、存在问题：砼结构侧墙不密实渗漏水。,4-3、存在问题：砼结构施工缝不密实渗漏水。,4-4、存在问题：预埋件部位渗漏水。,5-1、存在问题：基面渗漏水。,好的做法：采用先引后堵措施。,5-2、存在问题：基面不平整。,好的做法：基面
22、平整度及阴阳角处理很到位。,6-1存在问题：主体与附属连接部位部分防水板破损。,6-2存在问题：侧墙SBS防水局部有破损，保护不到位。,6-3存在问题：底板防水层保护不到位。,六、明挖车站主体结构施工,1、主体结构,施工缝划分图,纵向施工缝划分,第一道纵向施工缝,第二道纵向施工缝,第三道纵向施工缝,第四道纵向施工缝,侧墙模板,采用1.5cm木胶板配合55cm及1010cm方木做次、主龙骨，配合满堂支架，采用此种模板体系，在侧墙浇筑过程中，需注意两侧对称浇筑，否则易引起支撑体系变形失稳，影响主体结构施工质量。目前不太常用。目前地铁车站内衬墙多用5mm厚钢模板与三角支架组成支撑体系，侧墙模板在地面
23、预先拼装完成，钢模板面板宽2m，有4.52m、1.22m，12m三种型号。模板竖向肋板水平间距300mm，横向背楞采用双拼槽钢（槽钢背对背设置），采用不等距布置，从下往上间距分别为300mm、600mm、900mm、1100、1200、400mm，根据每层高度确定竖向内背楞高度及横向内背楞的道数。,侧墙模板施工前，预先在底板或楼板埋设地脚螺栓，螺栓采用25mm钢筋制成，长度75cm，间距300mm布置，距砼面距离为250mm，露出地面为130mm，并与地面成45夹角。同时距离墙面3m位置预埋25mm钢筋头，作为三角架背后支撑点，支撑采用600mmU托丝杠，埋设间距与三角支架间相同，同为3个/2
24、m。,侧墙模板示意图,侧墙模板示意图,1.22m模板,4.52m面板,侧墙大模板,（5）面板与竖肋、横向背楞采用焊接做成整体钢模，模板与模板之间横向背楞通过芯带进行连接，面板采用模板螺丝进行连接，模板与三脚架通过模板扣件进行连接,侧墙模板及三脚架,中板、顶板模板,中板厚度一般为400mm，采用15mm厚木胶板作为面板，55cm200mm方木做次龙骨，1010cm方木做主龙骨，间距同支架立杆间距，支撑采用碗口式满堂支架，立杆间距900900mm，横杆步距1200mm，纵梁下立杆间距加密至300mm。顶板厚度一般为800mm，采用15mm厚木胶板作为面板，55cm200mm方木做次龙骨，1010c
25、m方木做主龙骨，间距同支架立杆间距，支撑采用碗口式满堂支架，立杆间距600900mm，横杆步距1200mm，纵梁下立杆间距加密至300mm。,模板施工注意事项：,（1）为保证下部建筑限界、沉降后净空仍能满足设计要求，中楼板或顶板底标高应考虑支架、搭板沉降及施工误差。对于跨度不小于4m的梁、板，其模板应按要求起拱，起拱高度为跨度的1/10003/1000，浇筑混凝土前必须做好标高控制；（2）为保证脚手架稳定，每层均设置连墙撑（2步距），水平距离为框架的柱距，用钢管及扣件将脚手架与混凝土柱或墙顶紧；（3）脚手架搭设完成后，必须按照方案要求设置剪刀撑；（4）U托顶至最上一道横杆距离小于500mm，U托最大伸长量为200mm；（5）中楼板或顶板预埋件的设置、预留孔洞的位置，经复核无误，方可浇筑中楼板或顶板混凝土。,谢谢大家,
