地铁车站结构与施工方法
一、地铁车站形式与结构组成
(一)地铁车站形式
略
(二)构造组成
1、由车站主体(站台、站厅、设备用房、生活用房)、出入口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。
2、车站主体作用:供乘客集散、候车、换车及上、下车,地铁运营设备设置的中心和办理运营业务。
3、出入口及通道:供乘客进出车站
4、通风道及地面通风亭:保证地下车站具有一个舒适的地下环境。
二、施工方法(工艺)及适用条件
(一)明挖法施工
优点:施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低。
分类:敞口放坡基坑、有围护结构的基坑
(二)盖挖法施工
先盖后挖,即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通再向下施工。
优点:
1、围护结构变形小,能有效控制土体变形和地表沉降,有利于保护邻近建筑物和构筑物;(开挖首要影响:变形与沉降)
2、基坑底部土体稳定,隆起小,施工安全;(安全)
3、盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚锭,施工空间大;(施工方便)
4、用于城市街区施工时,可尽快恢复路面,对道路交通影响较小。(交通影响)
★分类:盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。最多采用盖挖逆作法。
(1)盖挖顺作法
(2)盖挖逆作法
工法特点:快速覆盖、缩短中断交通的时间;自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大,可营造一个相对安全的作业环境;占地小、回填量小、可分层施工,也可分左右两幅施工,交通导改灵活;不受季节影响、无冬期施工要求,低噪音、扰民少;设备简单、不需大型设备,操作空间大,操作环境相对较好。
(3)盖挖半逆作法
逆作法或半逆作法施工时都要注意混凝土施工缝的处理问题,由于它是在上部混凝土达到设计强度后接着往下浇筑的,受混凝土的收缩及析水影响,施工缝不可避免地要出现3~10mm宽度的缝隙,而这将对结构强度、耐久性和防水性产生不良影响。
(三)喷锚暗挖法
分为“新奥法”和浅埋暗挖法。
1、“新奥法与浅埋暗挖法的区别
”“新奥法”:利用围岩的自承能力,使围岩成为支护体系的组成部分,支护与围岩共同承受形变应力。要求初期支护有一定的柔度以利用和充分发挥围岩的自承能力。
浅埋暗挖法:要求初期支护有一定的刚度,设计时基本不考虑利用围岩的自承能力(减少城市地表沉降)。
2、浅埋暗挖法的工艺特点
以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,按照“十八字”原则进行隧道的设计和施工。
“十八字”原则:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。
★浅埋暗挖法不允许带水作用。要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。
三、不同方法施工的地铁车站结构
(一)明挖法施工车站结构
主要采用矩形框架结构或拱形结构。
(二)盖挖法施工车站结构
多为矩形框架结构
(三)喷锚暗挖(矿山)法施工车站结构
分为:单拱式车站、双拱式车站、三拱式车站
地铁区间隧道结构与施工方法
一、不同方法施工的地铁区间隧道结构
(一)明挖法施工隧道
施工速度快、造价较低。
通常采用矩形断面,一般为整体浇筑或装配式结构,优点是:其内轮廓与地下铁道建筑临界接近,内部净空可以得到充分利用,结构受力合理,顶板便于敷设城市地下管网和设施。
可采用整体式衬砌和预制装配式衬砌。整体式结构整体性好,防水性能容易得到保证,可适用于各种工程地质和水文地质条件;但施工工序较多,速度较慢。预制装配式衬砌整体性较差,对于有特殊要求(如防护、抗震等)的地段要慎重选用。
(二)喷锚暗挖(矿山)法施工隧道
一般采用拱形结构,断面形式为:单拱、双拱、多跨连拱。
衬砌主要为复合式衬砌,由初期支护、防水隔离层和二次衬砌组成。外层为初期支护,作用是加固围岩,控制围岩变形,防止围岩松动失稳,为衬砌结构中的主要承载单元。
(三)盾构法施工隧道
在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁,施工条件困难地段。
优越性:振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠,对沿线居民生活、地下和地面构筑物及建筑物影响小。
衬砌分类:预制装配式衬砌、预制装配式衬砌和模筑钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌、挤压混凝土整体式衬砌。
预制装配式衬砌采用工厂预制的构件,称为管片,在盾构尾部拼装而成。
管片按材料划分:钢筋混凝土、钢、铸铁、集中材料组合而成的复合管片。钢和铸铁管片较贵,一般采用钢筋混凝土管片。
二、施工方法比较与选择
(一)喷锚暗挖(矿山)法
1、基本流程:
2、新奥法施工
适用于稳定地层
3、浅埋暗挖法施工
工艺流程和技术要求主要针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工面制定。
浅埋暗挖法与新奥法相比,更强调地层的预支护和预加固。支护衬砌的结构刚度比较大,初期支护允许变形量较小。
(1)地层预加固和预支护:
常用方法:小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护
(2)隧道土方开挖与支护
土方开挖与支护总原则: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。
初期支护封闭成环后,隧道处于暂时稳定状态,通过监控量测,确认达到基本稳定状态时,可以进行二次衬砌的混凝土灌注工作。如量测结果尚未稳定,则需继续监测;如监测结果证明支护有失稳的趋势时,则需即使通过设计部门共同协商,确定加固方案。
(3)初期支护形式
最佳支护形式:钢拱锚喷混凝土支护
(4)二次衬砌
初期支护的变形达到基本稳定,且防水结构施工验收合格后,可以进行二次混凝土衬砌施工。
二次衬砌模板多采用模板台车,有利于加快立模及拆模速度。
(5)监控量测
设计文件中应提出具体要求和内容,监控量测的费用应纳入工程成本。实施过程中,施工单位要有专门机构执行与管理,并由项目技术负责人统一掌握、统一领导。
(二)盾构法施工
1、施工基本原理
利用盾构壳体防止围岩的土砂坍塌,进行开挖、推进,并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。
基本施工步骤:
(建工作井→安装盾构→将盾构推出→盾构推进,出土、安装衬砌管片→向衬砌背后空隙注浆→盾构进入接受工作井拆除)
(1)在盾构法隧道的始发端和接收端各建一个工作(竖)井。
(2)盾构在始发端工作井内安装就位。
(3)依靠盾构千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出。
(4)盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土和安装衬砌管片。
(5)及时地向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置。
(6)盾构进入接受工作井并被拆除,如施工需要,也可穿越工作井再向前推进。
2、盾构法施工设备
按开挖面是否封闭,分为:密闭式、敞开式
按平衡开挖面的土压与水压的原理不同,密闭式盾构机分为土压式(常用泥土压式)和泥水式。
施工时的控制方法:
土压式盾构机:以土压和塑流性改良控制为主,辅以排土量、盾构参数控制。
泥水式盾构机:以泥水压和泥浆性能控制为主,辅以排土量控制。
3、盾构法适用条件:
(1)松软含水地层,相对均质的地质条件。
(2)应有足够埋深,覆土深度≮6m。
(3)必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置。
(4)隧道之间或隧道与其他建(构)筑物之间所夹土(岩)体加固处理的最小厚度为:水平方向1.0m,竖直方向1.5m。
(5)经济角度上,连续的盾构施工长度不宜小于500m。
4、优点
(1)除工作井施工外,施工地点均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少附近居民的噪声和振动影响。
(2)盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也较少。(机械自动化程度高)
(3)隧道的施工费用不受覆土量多少影响,适宜于建造覆土较深的隧道。
(4)施工不受风雨等气候条件影响。
(5)当隧道穿过河底或其他建筑物时,不影响施工。
(6)只要设法使盾构的开挖面稳定,则隧道越深,地基越差,土中影响施工的埋设物等越多,与明挖法相比,经济上、施工进度上越有利。
5、存在问题
(1)当隧道曲线半径过小,施工较为困难。
(2)在陆地建造隧道时,如隧道覆土太浅,则盾构法施工难度很大,而在水下时,如覆土太浅,则盾构法施工不够安全。
(3)采用全气压方法以疏干和稳定地层时,对劳动保护要求较高,施工条件差。
(4)盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止,特别在饱和含水松软的土层,要采取严密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度内。
(5)在饱和含水地层中,盾构法施工所用的拼装衬砌,对达到整体结构防水的技术要求较高。
河北 秦皇岛 | 建筑施工
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