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大跨度无柱地铁市二宫车站设计?
广州地铁二号线市二宫站是8m无柱岛式站台的车站,具有独特的建筑风格及高难度斜推刚构体系的结构形式。车站宽度小,一般应用于缓解车站在施工期间对地面道路交通的影响,公共区内无柱、车站的跨度大,公共区空间开阔。与暗挖施工方法相比,造价可大幅度降低。为以后的广州地铁二号线4座大跨无柱车站提供了设计借鉴。
关键词 大跨度 地铁车站 无柱 设计1 站位及地质概况1.1 车站位置广州二号线地铁市二宫车站位于江南大道与同福东路、小港路和规划的宝岗北路交叉的五叉路口下,偏道路东侧布置,大致呈南北走向。地面交通非常繁忙,现有路面宽约30.0m,其中快车道为4车道,宽13.5m,两侧为非机动车道及人行道,规划道路宽为40.0m,主要往东扩宽约10.0m。车站周边是高密度建筑区,几乎没有空地或绿地。站址范围内有近10条地面公交线路通过,并集中在交叉路口北端设站。根据城市交通规划资料,解放大桥通车后,为了疏解解放大桥的车流,将在江南大道上方修建两座桥面宽为12.5m江南大道—同福路立交桥,与地铁车站平行设置。为了施工期间不影响江南大道机动车的交通,在满足车站基本功能的情况下,将站位尽可能向东设置。为了尽量少拆迁、扰民,利用五叉路东侧的空地、将车站局部扩宽来设置车站必要的设备与管理用房,最大限度压缩车站长度,同时也避免了拆迁小港路口的邮局。在车站布置中还注意充分考虑了保护大榕树,少伐小榕树的原则。并根据线路、地面交通、地面建筑等综合分析、研究后将车站右线中心线置于规划道路红线外侧0.75m处,结构外缘超出道路红线4.00m,局部超出红线5.31m,基本上是在建筑物退缩线之内。 1.2 工程地质条件 (1)站区范围内地层从上到下依次分布为:人工填土层(Q4ml);海冲积淤泥层(Q4mc);海冲积淤泥质砂(Q4mc);冲积粘性土层(Q3al);冲积砂层(Q3al);残积土可塑层(Qel);残积硬塑土层(Qel);砂泥岩全风化带;强风化带;中风化带;微风化带。 (2)水文地质条件。本站场地下水类型主要为两种:孔隙水、裂隙水。孔隙水:主要为潜水,部分为微承压水。孔隙水主要储存于冲积淤泥层冲积松散砂层中,其余土层水量较少,透水性也弱。孔隙水受大气降水、生活废水的补给,且与珠江地表水互补。裂隙水:多属承压水,储存于基岩裂隙中,站场的基岩裂隙发育,地下水相对丰富,但其连通性较差,透水性均较弱。地下水对钢筋混凝土无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。 (3)场地地震基本烈度:根据国家、广东省地震烈度区划资料及可行性研究报告,地震基本烈度为Ⅶ度。 2 车站规模的确定 (1)市二宫站客流。根据地铁二号线工程可行性研究报告:市二宫站远期(2029年)早高峰小时预测客流量为14326人/h,超高峰系数按1.2考虑,其设计客流量为17191人/h。其中上车设计客流量为9561(单向)人/h,从地面分向客流量来看,目前考虑路口客流量较大。但东侧地块开发后,其客流也将成为地铁的主要吸引对象。 (2)确定站台型式、宽度及车站外轮廓尺寸。根据车站预测客流量计算以及车站所处位置,特别是受地面交通的控制及线路的要求,确定车站布置在路边靠近五叉路口路下。车站的宽度受地面交通影响尽量缩窄,采用无柱式岛式站台,站台宽度为8.00m,有效长度为140.0m。车站外轮廓尺寸车站总长为168.20m,车站标准段总宽为17.7m;考虑到盾构过站的要求,南端断面每侧加宽1.31m;北端利用小港路口加宽做设备用房,其最大宽度为38.01m。 (3)车站建筑特点及建筑布置。大跨度无柱车站(8m岛式站台)由通常采用的单柱、双柱车站的基础上演化而来。车站的宽度与最小10m岛式站台相比,由于10m岛式站台有立柱存在,楼扶梯与立柱对称布置,而8m岛式站台楼扶梯居中布置,所以站台通过能力是相同的。无柱车站(8m岛式站台)的站厅、站台的空间宽敞、开阔。车站的总宽度至少减少2m左右。这对于明挖车站在施工期间,城市道路的交通疏解非常有利。市二宫车站受着道路交通的限制,选用明挖的工法,无柱车站的构思就这样产生。
3车站结构形式的选择(1) 车站围护结构。采用人工挖孔灌注桩,为了满足地面交通,尽量少占车道,围护结构如采用地下连续墙,虽然整体性好,但是施工期间要占江南大道的地面交通,加之地质条件上软下硬,施工难度大,施工进度受影响,不宜采用。钻孔灌注桩作为围护桩,对于上软下硬地层来说,施工工艺难以保证,也不应采用。根据本工程的地质上软下硬的特点,车站围护结构采用人工挖孔灌注柱。桩径为1500mm×1000mm。由于车站范围内大部分存在厚6m左右的海冲积淤泥层,局部存在0.4~4.0m左右的冲积砂层,为保证人工挖孔桩的施工安全,施工前,在人工挖孔桩位置施作搅拌桩,预先对软弱地层进行加固。(2) 车站主体结构。车站主体结构为地下二层框架结构。根据其结构特点,在车站南北两端设为有柱区;车站中部为无柱区,南端二层双跨结构,北端为双层四跨结构,立柱采用钢管混凝土柱,中部为双层单跨结构。车站无柱区设计是该设计的难点,是地下结构工程少见的难题,根据车站处在的位置外界条件和车站的功能的要求,施工的倒边施工能满足道路的交通疏解,设计的重点是针对无柱区的结构形式的选择。由于车站无柱为单跨的两层框架结构,净跨跨度大到15.7m。在上部覆土(厚2~4m)和机动车的动载作用下,其受力和变形大,设计进行了密肋梁方案、变截面方案、预应力钢筋混凝土箱梁方案综合比较。为了满足结构受力和变形的要求,顶板采用现浇横向斜推刚构的框架结构体系。(3) 基坑开挖支撑结构。车站有柱区采用盖挖逆筑法施工,中柱为钢管砼柱,并同时作为各层板的支撑柱。车站无柱区采用半明挖顺筑法施工,即在其站厅层采用明挖顺筑法、站台层采用盖挖逆筑法施工。在无柱区站厅层基坑开挖时在车站顶板上设一道纵向间距为3.0m的支撑,支撑为φ600mm、t=12mm的钢管支撑。车站附属结构(出入口通道及通风道)明挖施工期间的支撑采用钢管支撑。4 车站施工注意事项(1)车站位于江南大道东侧,为了最大限度地减小车站施工对江南大道东侧行人及非机动车辆的影响,车站框架结构施工。①对车站有柱区:顶板施工采用盖挖逆筑倒边作业,当车站西侧顶板施工时,在车站东侧开辟一条6m宽的道路,供非机动车辆及行人通行;②对车站无柱区:采用站厅层明挖顺筑,站台层盖挖逆筑法施工。顶板施工完毕即可覆土恢复交通。(2)车站附属结构:车站附属结构基本不影响交通,且由于管线已基本迁改,车站出入口通道及通风道均采用明挖顺筑法施工。(3)地下管线迁改:在江南大道上的管线多,一般都沿车站方向布置,管线的埋深都在3m以内,施工期间将顺在车站上方的管线迁移在车站的一侧,并将横跨车站的电缆整体悬吊。5 结束语综上所述,在地铁车站设计中,应充分考虑施工期间对地面的交通影响,采用适应的车站形式,在满足车站的功能基础上缩小车站规模,减少投资。在这次地铁设计中大胆尝试采用新结构形式及施工方法。为地铁设计领域积累了一些经验。
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相关问答
Q1: 地铁站是怎样建出来的?
有以下建造方法:
1.明挖回填法:最简单直接的方法是明挖随填(明挖回填)。这种方法一般是在街道上挖掘大坑,再在下面建造隧道结构,隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。除了道路被掘开,其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。
2.钻挖法:先在地面某处挖一个竖井,再在井底挖掘隧道。最常见的方法为使用钻挖机(潜盾机,盾构机),一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。对于建筑物高度密集的地方(如香港的香港岛),钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。
地铁站
地铁站,英文Underground station,是为城市轨道交通系统(简称城轨系统)提供供铁路列车停靠的地方,用以搬运货物或让乘客乘车。
Q2: 怎么造地铁?地下挖洞吗
3 我国地铁施工技术
3.1 修建地铁的主要方法
3.1.1 浅埋矿山法
该方法用于地铁工程起源于1986年北京地铁 复兴门折返线工程,是适合中国国情的一种隧道施工方法,也是目前应用很广的一种地铁区间隧道施工方法。浅埋矿山法是在借鉴新奥法某些理论的基础上,针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道施工方法。它适合于城市地区松散土介质围岩条件,隧道埋深可小于或等于隧道直径,地表沉降可得到控制。其核心技术可概括为十八字方针:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点如下:
(1) 动态设计、动态施工的信息化施工方法,建立了一整套变位、应力监测系统;
(2)强调小导管注浆超前支护在稳定工作面中
的作用;
(3)用劈裂注浆法加固地层;
(4)采用复合式衬砌技术。
浅埋矿山法的突出优势在于不影响城市交通,无污染、无噪声,操作简单灵活,而且适合于各种地层条件和各种尺寸与断面形式的隧道和洞室,并且配合辅助工法,还可在有水地层甚至软流塑地层中应用,加之国内丰富的劳动力资源,因此在北京、广州、深圳、南京等城市的地铁区间隧道修建中得到广泛推广,已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道,而且在大跨度车站工程中也得到应用。此外,该方法也广泛应用于地下车库、人行过街道、城市道路隧道和地下管道隧道等工程。主要的典型工程有:北京地铁复兴门折返线工程、复八线区间隧道;北京城铁14标的双联拱隧道;广州地铁1号线的杨体区间、2号线的公纪区间隧道等;深圳地铁一期工程国贸一老街的重叠隧道等;北京国家计委地下停车场。
正在建设中的北京地铁5号线车站大多采用浅埋矿山法,开挖跨度达24m,高度达21 m。
除上述工程外,浅埋矿山法和下述的其他方法结合使用也成功地修建了一些地铁工程。北京地铁天安门东站,采用浅埋矿山法施作条形基础和盖挖逆作法修建,139天恢复路面交通,此法被称之为“条形基础盖挖逆作法”,该方法已被评定为国家级工法。北京地铁天安门西站采用浅埋矿山法开挖导洞隧道,在导洞中施作车站结构桩柱,最后暗挖完成车站,有效地保护了人民大会堂和众多的重要地下管线,该方法被称之为“浅埋暗挖洞梁、洞柱法”;广州地铁2号线越秀公园站采用了明暗结合群洞结构形式,采用了明挖法、矿山法施工技术。
3.1.2 明挖顺作法
明挖法是目前我国地铁车站采用最多的一种施工方法,对埋深不大、地面无建(构)筑物、地面交通和环境保护无特殊要求时的区间隧道也采用该方法,主要有放坡明挖和围护结构内的明挖两种方法,在修建地铁的城市均有应用。其技术上的进步主要反映在基坑的开挖方法和围护结构上。针对不同的地层,基坑的围护结构主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩围堰等。
在基坑开挖方面,有代表性的是时空效应理论。 在此基础上,上海地铁总结出一套在软弱地层中开挖、支撑和结构施工的方法。首先采用大口井进行I基坑降水,以提高基底被动土的强度,然后,对基坑实施分段开挖,随挖随支撑,控制坑底暴露时间(或对底板地层进行预加固),适时地浇注底板结构。同时,对基坑和周边管线和建筑进行严密监测,发现问题及时采取措施。
在基坑围护结构方面的主要施工技术有:
(1)地下连续墙
该结构适合于饱水软弱地层,如饱水沙层、饱和的淤泥土层等。在此类土层中地下连续墙既可以控制土压力,又可以有效地阻隔地下水,同时还可以作为车站结构的一部分,因此在上海地铁车站的建设中得到广泛应用。
(2)人工挖孔桩和钻孔灌注桩
人工挖孔桩和钻孔灌注桩均是采用排桩桩墙来挡土和防水,实现基坑的围护。其中人工挖孔桩适合于地下水位较深或无水的地层,要求地层强度较高。其断面形式不受施工机具的限制,可以作成圆形和方形,而且其施工质量和强度要高于普通的钻孔灌注桩,但后者具有较广的土层适用范围,二者不能替代。人工挖孔桩和钻孔灌注桩在北京、广州、深圳等地铁工程中都有应用。
(3)SMW工法桩
该工法是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其它种类的劲性材料,来增强水泥土搅拌桩抗弯、抗剪能力。以其作成的基坑支护结构同时具有较好的防水功能,在6—10m深的基坑中具备技术优势,与地下连续墙相比,SMW工法桩施工速度快,施工占地少,无污染。同时由于型钢可以拔出回收,造价低廉。因此,此方法在上海和南京地铁车站的出人口基坑围护中得到广泛应用。
(4)钻孔咬合桩
钻孔咬合桩是近年来开发的一种基坑维护结构新工法,采用全套管钻机成孔,相邻桩采用素混凝土和钢筋混凝土间隔布置并相互咬合排列。与其它类型灌注桩相比具有不坍孔、成桩质量好、防水效果好、成桩效率高、造价低、施工无污染等优点,在软土地层,尤其在富水软土地层中施做维护结构具有明显优势。该技术已首先在深圳地铁金益区间等明挖基坑施工中成功应用,并已推广应用于杭州等地区的基坑围护结构的施工。 .
3.1.3 盖挖逆作法
盖挖逆作法同样适用于地铁车站的修建,与明挖法相比,其优势在于减少交通封堵时间,减轻施工对环境的干扰,其区别在于主体结构的施工顺序上。盖挖逆作法的主要技术措施为:
(1)支撑桩采用以H型钢为柱芯的钢管桩或钻 孔灌注桩,满足了沉降控制的要求;
(2)采用地下连续墙或围护桩底注浆的方法,
增强基底持力层的刚性,使地下连续墙或围护桩与临时支撑柱共同承受上部荷载,减小了差异沉降;
(3)逆作法开挖支撑施工工艺中,利用混凝土板对地下连续墙或围护桩的变形约束作用,在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法,大大减少了工程量,加速了工程进度,控制了墙体位移。
北京、广州和上海地铁均采用该方法修建了一些地铁车站,如:北京地铁复八线的天安门东站;广州地铁的1号线公园前站等。
3.1.4 盾构法
我国应用盾构法修建隧道是从20世纪50-60年代开始的,最初是用在修建城市地下排水隧洞,采用的盾构机也是比较老式的(如网格式、压气式、插板式等)。从80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构用于地铁区间隧道的施工。由于盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点,在我国地铁建设中得到了迅速的发展,继上海地铁1号、 2号线区间隧道和广州地铁1号、2号线部分区间隧 道成功采用盾构法外,北京、天津、深圳、南京地铁以及上海、广州地铁等其它地铁线也大量推广采用盾构法,并且在越江道路、输气和市政排水隧洞等工程中也采用盾构法。盾构法目前已成为我国地铁隧道工程的一种主要施工方法。据不完全统计,我国各
城市地铁采用的盾构机已有60多台,其中主要是土压平衡盾构机。
随着盾构法研究的深入及应用工程的增多,盾构法的设计施工技术以及盾构机制造配套技术也得到了发展和提高。
上海地铁的区间隧道基本全部采用盾构法修建,除区间单圆盾构外,目前正在使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道,此外还试验采用过方形 断面盾构修建地下通道。采用直径11.2 m的泥水盾构建成了大连路越江道路隧道,这也是目前我国最大直径的盾构机。
广州地铁二号线采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功地应用于既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道的施工,大大拓宽了盾构法的应用范围,因此也使得在三号线更多(12台)地采用了盾构法修建区间隧道深圳、南京、北京、天津等城市的地铁工程,虽地质、水文条件各有不同,但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。
除上述外,目前我国盾构技术主要在如下几方面取得了较大进步:
(1)掌握盾构机的选型和配套技术,与外国合作设计生产盾构机。配套施工设备,包括管片模具完全能够自行设计制造。
(2)掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术。
(3)掌握了盾构掘进控制技术,如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表隆沉控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防裂、同步注浆等,实现了信息化施工,可以确保盾构施工的安全、优质、高效和环保。
(4)掌握了不同地质和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术(各种端头地层加固、联络通道施工),如:砂性地层的土压平衡盾构施工、硬岩(单轴抗压强度达80MPa)和软硬混合地层的安全掘进及换刀、浅覆土水下隧道掘进、近距离穿越既有建(构)筑物的安全掘进等。
我国盾构掘进速度最高已达到400m/月以上,平均进度一般为160-200 m/月,最高平均进度可达240m/月;地表隆沉可控制在+10——30 mm以内,可以在距既有建(构)筑物不足1 m的距离安全掘进,既有建(构)筑物的变形量可控制在2-5 mm以下(在上海、广州和南京地铁都有成功实例);隧道轴线误差可控制在30—50 mm以内。
近年来、我国也在研究采甩盾构法修建地铁车站的技术,主要集中在两种方法上:一是采用多圆断面盾构一次建成地铁车站;另一种是采用区间盾构修建地铁车站。
3.1.5 钻爆法
我国地域广大、地质类型多样,像重庆、青岛等城市的坚硬岩石地层,广州地铁也有部分区段处在坚硬岩石地层中,修建地铁隧道通常采用钻爆法开挖、喷锚支护(与通常的山岭隧道相当)。在建的重庆轻轨地下部分的区间和车站基本采用隧道形式,最大开挖断面积超过420 m2,采用微震控制爆破、分步开挖、喷混凝土和锚杆支护、现浇混凝土衬砌,已成功建成了临江门车站隧道等。已建成的青岛地铁试验段轻纺医院站,开挖断面积已超过300 m2,也是采用钻爆法施工,但没有二次衬砌;广州地铁1、2、3号线的某些区段、某些区间或车站下部的坚硬岩石地层也采用了微震控制爆破来辅助开挖。南京地铁一期TAl标段处于岩石地层中的3座隧道,均采用钻爆法施工。
Q3: 弱弱地问一下,地铁是怎么修得啊?
1、明挖法
明挖法是指挖开地面地铁站是挖孔浇筑的吗,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下向上顺作施工,完成隧道主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施工方法。
明挖法是各国地下铁道施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法,明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区,因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护,防止地表沉降,减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济,常被作为首选方案。但其缺点也是明显的,如阻断交通时间较长,噪声与震动等对环境的影响。
明挖法施工程序一般可以分为4大步地铁站是挖孔浇筑的吗:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土。
上海地铁M8线黄兴路地铁车站位于上海市控江路、靖宇路交叉口东侧的控江路中心线下。该车站为地下2层岛式车站,长166.6 m,标准段宽17.2 m,南、北端头井宽21.4 m.标准段为单柱双跨钢筋混凝土结构,端头井部分为双柱双跨结构,共有2个风井及3个出人口。车站主体采用地下连续墙作为基坑的维护结构,地下连续墙在标准段深26.8m.墙体厚0.6m.车站出人口、风井采用SMW桩作为基坑的维护结构。
2、盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。
在城市繁忙地带修建地铁车站时,往往占用道路,影响交通当地铁车站设在主干道上,而交通不能中断,且需要确保一定交通流量要求时,可选用盖挖法。
2.1盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后,以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通,往下反复进行开挖和加设横撑,直至设计标高。依序由下而上,施工主体结构和防水措施,回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后,视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。
在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时,可考虑采用盖挖顺作法。
工程实例地铁站是挖孔浇筑的吗:深圳地铁一期工程华强路站位于深圳市最繁华的深南中路与华强路交叉口西侧,深南中路行车道下。该地区市政道路密集,车流量大,最高车流量达3865辆/h.车站主体为单柱双层双跨结构,车站全长224.3 m,标准断面宽18.9 m,基坑深约18.9 m,西端盾构并处宽22.5 m,基坑深约18.7 m.南侧绿地内东西端各布置一个风道。主体结构施工工期为2年,其中围护结构及临时路面施工期为7个月。为保证深南中路在地铁站施工期间的正常行车,该路段主体结构施工采用盖挖顺作法施工方案。
2.2 盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱,和盖挖顺作法一样,基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩,中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高,利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑,以防止维护结构向基坑内变形,待回填土后将道路复原,恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行,即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷,或需及早恢复路面交通,但又缺乏定型覆盖结构,常采用盖挖逆作法施工。工程实例:南京地铁南北线一期工程的区间隧道在地质条件和周围环境允许的情况下,以造价、工期、安全为目标,经过分析、比较,选择了全线区间施工方法。其中,三山街站,位于秦淮河古河道部位,位于粉土、粉细砂、淤泥质粘土土层中。因为是第1个车站,又位于十字路口,因此采用地下连续墙作围护结构。除人口结构采用顺作法外,其余均为盖挖逆作法。
2.3 盖挖半逆作法
盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后,向下挖土至设计标高后先浇筑底板,再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中,一般都必须设置横撑并施加预应力。
3、暗挖法暗挖法是在特定条件下,不挖开地面,全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛,因此,本文着重介绍这两种方法。
3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工,新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的,如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。
浅埋暗挖法施工隧道时,应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等,选择适宜的开挖方法及掘进方式。施工中区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。
地下铁道是在城市区域内施工,对地表沉降的控制要求比较严格,所以更要强调地层的预支护和预加固,所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字。
工程实例:北京地铁东单车站东南风道与车站主体结构正交,北侧在长安街下,中部及南侧穿过居民区,风道全长43.4 m.采用浅埋暗挖洞桩法施工,在基本维持环境原状条件的情况下从地面居民生活区和人防设施下面顺利通过。
3.2盾构法
修建地铁随道盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构(shield )是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好,衬砌拼装简便,可采用通用构件,易于更换,因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式,局部气压盾构,全气压盾构等。
盾构法的主要优点:除竖井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施T易于管理,施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性。
工程实例:北京地铁五号线即采用了盾构法施工地铁五号线是一条贯穿北京市中心的南北向地下交通大动脉。南起丰台区宋家庄,向北经蒲黄榆、祟文门、东单、东四、雍和宫止于昌平区太平庄北站,全长27.7 km.由于该路段地上大型建筑物密集,交通流量大,地下管网复杂,为减少对城市经济和市民生活的影响,经专家论证,决定在雍和宫至北新桥约700 m长的试验段率先采用盾构施工方法。该盾构为大直径土压平衡盾构机。
4、沉管法
沉管法是将隧道管段分段预制,分段两端设临时止水头部,然后浮运至隧道轴线处,沉放在预先挖好的地槽内,完成管段间的水下连接,移去临时止水头部,回填基槽保护沉管,铺设隧道内部设施,从而形成一个完整的水下通道。
沉管隧道对地基要求较低,特别适用于软土地基、河床或海岸较浅,易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小,包括连接段在内的隧道线路总长较采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方,选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业,彼此干扰相对较少,并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点,在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道,沉管法称为最经济的水下穿越方案。
按照管身材料,沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多,而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。
沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。
上程实例:广一州珠江隧道是我国第一条公路与地铁合用的越江隧道,公路隧道全长1 238.5 m.河中段隧道埋置在河床下。不影响水面通航,河中沉管段全长457 m.该沉管为多孔矩形钢筋混凝土结构,其中包括两个双车道机动车孔、一个地铁孔、一个电缆管廊。沉管断面为典型矩形断面,外形尺寸为33 mx7.956 m(宽x高),底板厚1.2 m、顶板厚1.0 m,两外侧墙分别为0.7 m和0.55 m、最长管节的混凝土量达12 000砰。管段的基底坐落在河床的风化花岗岩层上。开槽时采用了炸礁施工。基础处理采用灌砂法。
5、混合法
可以根据地铁隧道的实际情况,在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用,称其为混合法。
工程实例:北京地铁东四站位于朝阳门内大街与东四南大街交叉日上,处于繁华的市中心,有多路公交车经过。车站主体顺东四南大街,呈南北走向,东四南大街规划道路红线宽70 m,现状路宽为22 m,朝内大街已改造完,道路红线宽60 m,两方向客流均衡,交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街,呈东西走向,在此站换乘。本车站两端为明挖段,结构形式为3层三跨框架结构;中间为暗挖段,结构形式为单层三拱两柱结构。车站总长度197 m,暗挖段长为96.80 m,明挖段长为100. 20m。
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