地铁车站明挖施工技术课件.ppt
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1、地铁车站明挖施工技术地铁车站明挖施工技术编辑课件2 第一部分第一部分 地铁车站明挖施工技术地铁车站明挖施工技术 第二部分第二部分 地铁车站明挖施工事故案例地铁车站明挖施工事故案例第三部分第三部分 经验与建议经验与建议 六、主体结构施工六、主体结构施工编辑课件3第一部分第一部分 地铁车站明挖施工技术地铁车站明挖施工技术编辑课件4三、支护结构和地下水控制施工三、支护结构和地下水控制施工四、土方开挖及支撑体系施工四、土方开挖及支撑体系施工五、主体结构施工五、主体结构施工二、地铁车站明挖施工概述二、地铁车站明挖施工概述一、序言一、序言编辑课件5一、序一、序 言言编辑课件6o 城市轨道交通按运能范围、车
2、辆类型及主要技术特按运能范围、车辆类型及主要技术特征可分为有轨电车、征可分为有轨电车、地下铁道(地铁)、地下铁道(地铁)、轻轨道交轻轨道交通、市郊铁路、单轨道交通、新交通系统、磁悬浮通、市郊铁路、单轨道交通、新交通系统、磁悬浮交通七类。交通七类。o 若按线路架设方式,可分为地下、高架和地面;o 地铁车站通常由车站主体(站台、站厅、设备用房、生活用房),出人口及通道,通风道及地面通风亭等三大部分组成。 1、前言、前言编辑课件7编辑课件82、城市轨道交通工程特点、城市轨道交通工程特点(一一) 社会各界关注度高社会各界关注度高p 民生工程p 投资大p 建设规模大p 工期长p 大运能系统,对后期运营安
3、全影响大等编辑课件9(二)工程风险高(二)工程风险高1、技术风险、技术风险p工程环境复杂工程环境复杂地质环境复杂、周边环境复杂、自然环地质环境复杂、周边环境复杂、自然环境复杂、社会环境复杂;境复杂、社会环境复杂;p工程技术复杂工程技术复杂土建工程土建工程“深、大、险深、大、险”,安全风险高安全风险高(由于变形超限、涌水、涌砂、坍塌等致使结构破坏;(由于变形超限、涌水、涌砂、坍塌等致使结构破坏; 因沉降超限等引起的周边建(构)筑物损坏。)因沉降超限等引起的周边建(构)筑物损坏。)p设备系统自动化集成;控制标准严格。设备系统自动化集成;控制标准严格。编辑课件102、管理风险、管理风险p参建单位数量
4、多、专业多、项目多、环节多、接口多,作业时空交叉,组织协调量大;p工程与周边社区居民、与工程周边环境的权属与管理单位的利益攸关、关系密切,沟通协调难度大;p有经验的管理和技术力量不足:参建队伍水平参差不齐等p工期风险:工期压力大、施工周期长p成本与投资风险:BT项目、PPP项目等编辑课件11(三)事故社会影响大(三)事故社会影响大p易发生安全事故,特别是易发生影响周边环境的工程事故,经济损失和社会负面影响严重;p社会、媒体高度关注,地铁工程安全性成为公众舆论的关注焦点。编辑课件12事故时间事故时间事故地点事故地点事故类型事故类型伤亡及直接经济损失伤亡及直接经济损失2003-7-1上海地铁上海地
5、铁4号线浦东南号线浦东南路至南浦大桥区间隧路至南浦大桥区间隧道道 涌水涌水坍塌坍塌地面塌陷及建(构)物倾斜、倒塌,地面塌陷及建(构)物倾斜、倒塌,直接经济损失直接经济损失1.5亿元。亿元。2007-3-28北京地铁北京地铁10号线苏州号线苏州街车站东南出入口街车站东南出入口 基坑坍塌基坑坍塌6名施工工人被埋身亡,并在地面形成名施工工人被埋身亡,并在地面形成面积约面积约20m2、深约、深约7m的塌坑。的塌坑。2008-4-1深圳地铁深圳地铁3号线荷坳段号线荷坳段 桥墩浇筑混凝土桥墩浇筑混凝土施工模板坍塌施工模板坍塌3人被埋死亡、人被埋死亡、2人受伤。人受伤。2008-11-15杭州地铁杭州地铁1
6、号线号线湘湖湘湖站站基坑坍塌基坑坍塌21人死亡、人死亡、24人受伤(其中人受伤(其中4人重人重伤),直接经济损失约伤),直接经济损失约4961万元。万元。2009-5-15广州地铁广州地铁3号线号线中毒中毒3人中毒死亡,人中毒死亡,2人送医院。人送医院。2010-7-14北京地铁北京地铁M15号线顺号线顺义站义站物体打击物体打击(钢支撑脱落)(钢支撑脱落)2人被砸死亡、人被砸死亡、8人受伤。人受伤。2013-12-30武汉地铁四号线二期武汉地铁四号线二期汉阳王家湾站汉阳王家湾站基坑坍塌基坑坍塌未发生人员伤亡未发生人员伤亡2009-9-23天津地铁天津地铁3号线解放北号线解放北路站路站区间盾构隧
7、道涌区间盾构隧道涌水水坍塌坍塌伤亡不详伤亡不详2013-5-23西安地铁三号线工地西安地铁三号线工地暗挖隧道塌方事暗挖隧道塌方事故故造成造成5名施工人员被埋压遇难。名施工人员被埋压遇难。 二、地铁车站明挖施工概述二、地铁车站明挖施工概述 地铁车站施工常用的三种方法:明挖法、盖挖法、暗挖法,其中以明挖法施工最为普遍。 明挖法是在一定支护体系的保护下开挖基坑,然后在基坑内施作地下工程主体结构的施工方法。、明挖施工概述、明挖施工概述优点(1)便于设计:明挖法边坡支护结构、支撑和锚固体系受力比较明确,便于选择合理的设计方案和参数。 (2)便于快速施工:一般情况下,明挖法的施工场地比较开阔,工作面较多,
8、可以组织大量人员、设备、材料、机具等进行快速施工。(3)便于控制施工安全、质量和进度:明挖法的施工工序和作业面大部分可以直接观察和检查,施工项目便于检测,安全隐患便于发现,安全措施便于制订和落实,应急抢险救援场地条件比较好,因此施工的安全、质量和进度容易控制。 (4)在拆迁量小的情况下,工程造价较低:明挖法和矿山法、盾构法相比,人员投人相对较少,设备相对简单,施工效率相对较高,在拆迁量小的情况下,造价较低。2 2、明挖法的优缺点、明挖法的优缺点缺点(1)拆迁工作量大,扰民大,影响交通:在城市采用明挖法施工,一般情况下,需要拆迁建筑物、改移管线和树木,必要时进行交通管制。 (2)受气候、气象条件
9、变化影响大:在寒冷地区或大风、大雾、雨、雪、冰冻天气,明挖法施工比较困难,容易出现险情。(3)对环境影响校大:明挖法施工带来的噪声、粉尘、污水、振动等对环境影响比较大。此外,由于降水作业,可能引起地下水位下降、地面沉降、建筑物倾斜及地下管线破坏。(4) 易发生基坑整体失稳破坏:在不良地质和复杂环境中,一旦设计或施工不当,会发生边坡滑移或基坑整体失稳,可能造成重大人员伤亡和灾害。2 2、明挖法的优缺点、明挖法的优缺点编辑课件17 明挖法施工的基本要求明挖法施工的基本要求基坑的稳定安全基坑的稳定安全 支护结构体系与合理土方开挖支护结构体系与合理土方开挖 周边环境的安全周边环境的安全 道路;建(构)
10、筑物;地下管线等道路;建(构)筑物;地下管线等主体结构的质量主体结构的质量 混凝土质量(内在、外观)与防水混凝土质量(内在、外观)与防水工期与成本控制工期与成本控制编辑课件183 3、明挖法分类、明挖法分类 明挖法可分为明挖法可分为 : (1 1)明挖顺)明挖顺作作 盖挖顺作盖挖顺作 盖挖逆作盖挖逆作明挖地下车站横剖面图明挖地下车站横剖面图编辑课件19 (1 1)明挖顺作工法)明挖顺作工法 明挖顺作工法是地铁车站工程最常用的施工方法。明挖顺作工法是地铁车站工程最常用的施工方法。 概念:概念: 车站等的基坑从地面往下挖,一直挖到基坑底;车站等的基坑从地面往下挖,一直挖到基坑底;从基底的垫层逐渐的
11、往上施作混凝土结构,直至顶从基底的垫层逐渐的往上施作混凝土结构,直至顶板。板。 一般程序:一般程序: 支护结构支护结构降水降水 基坑开挖并架设支撑基坑开挖并架设支撑处理处理基坑底基坑底逐层向上施作防水及混凝土结构逐层向上施作防水及混凝土结构回填回填施工支护结构人工探孔开挖上部土方架设第一道支撑施工冠梁及挡土墙明挖顺作法施工工艺流程明挖顺作法施工工艺流程随撑随挖,开挖至明挖基底第三道支撑第四道支撑第二道支撑第一道支撑施工结构底板及部分侧墙拆除第四道支撑,施工地下三层侧墙侧墙达到设计强度后,进行倒撑施工地下三层中板拆除第三道支撑,施工地下二层侧墙施工地下二层中板拆除第二道支撑,施工地下一层侧墙拆除
12、剩余支撑,施做防水层后,回填顶板土方施工结构顶板编辑课件24(2) 盖挖顺作盖挖顺作 编辑课件25编辑课件26(3)盖挖逆作盖挖逆作三、支护结构和地下水控制施工三、支护结构和地下水控制施工三、支护结构和地下水控制施工三、支护结构和地下水控制施工地下水控制施工地下水控制施工支护结构施工支护结构施工施工准备工作施工准备工作1 1、施工准备工作、施工准备工作(1)施工场地:施工场地三通一平准备工作;(2)施工方案:机具选择、施工组织、专项施工方案等;(3)施工测量:测量放线,应经有一定资质的单位复核;(4)周边环境调查:地下管线、周边建构筑物等。2 2、支护结构施工、支护结构施工基坑开挖过程中,用于
13、支护周边土体,抵抗外部荷载,消除地下水流影响,并使基坑及周边环境保持相对稳定的结构统称为支护结构,主要分为支护体系和支撑体系。 支护体系主要有地下连续墙、混凝土灌注桩地下连续墙、混凝土灌注桩、型钢水泥土搅拌桩(SMW工法桩)、土钉墙、钢板桩、挡土墙、搅拌桩、旋喷桩等。 支撑体系主要有水平支撑、锚索等。编辑课件31基坑支护结构基坑支护结构钢板桩钢板桩地下连续墙地下连续墙灌注桩灌注桩SMW墙墙编辑课件32(1) 地下连续墙地下连续墙导墙导墙成槽成槽 清孔清孔 下钢筋笼及接头下钢筋笼及接头 灌注水下混凝土灌注水下混凝土地下连续墙施工关键点:导墙(车站主体)测量定位;护壁泥浆的配置质量;钢筋笼制作纵、
14、横向桁架筋和吊点的设置、关键点焊接质量和数量;抓斗成槽质量控制与验收;清孔质量控制与验收;相邻槽段地墙接头刷壁;钢筋笼起吊与安装;水下混凝土灌注。编辑课件33地下连续墙成槽机械地下连续墙成槽机械钻挖式(多头钻)钻挖式(多头钻)抓斗式抓斗式铣削式(铣削钻)铣削式(铣削钻)编辑课件34地下连续墙施工工序地下连续墙施工工序编辑课件35地下连续墙地下连续墙施工工艺流程施工工艺流程编辑课件36地下连续墙地下连续墙质量控制要点质量控制要点编辑课件37编辑课件38 1、桩位精度要求高 2、桩的垂直度要求高 3、桩承受侧压力不同于普通的垂直受力,桩的保护层不同将很大影响桩的受力状态,特别是桩径较小时对桩的影响
15、更大。 4、由于土方开挖的时效性,桩两侧钢筋处在不同的时间受力状态一直在改变。 (2 2)钻孔灌注桩施工)钻孔灌注桩施工支护桩的特点:编辑课件39泥浆比重泥浆比重1.151.151.251.25含砂率含砂率4%4%8%8%沉渣厚度沉渣厚度150150(锥形测锤重(锥形测锤重1Kg1Kg)膨润土膨润土7 710%10%粘度粘度18182828秒秒含砂率含砂率4%4%PHPH值值7 79 9材质检验材质检验主筋间距主筋间距10mm10mm箍筋间距箍筋间距20 mm20 mm钢筋笼直径钢筋笼直径10 mm10 mm钢筋笼长度钢筋笼长度30 mm30 mm保护层厚度保护层厚度10 mm10 mm纵向偏
16、差纵向偏差50mm50mm横向偏差横向偏差+30mm+30mm桩顶标高偏差桩顶标高偏差+30/-+30/-50mm50mm钻压钻压5 525KPa25KPa转速转速20205050转转/ /分分泵排量泵排量140140180m3/h180m3/h孔径孔径5mm5mm孔深孔深+300+300垂直度垂直度0.3%0.3%笼顶标高偏差笼顶标高偏差5050笼体安放方向应正确笼体安放方向应正确宜用中粗砂宜用中粗砂骨料粒径骨料粒径40mm40mm坍落度坍落度160160210mm210mm水泥用量水泥用量320Kg/m3320Kg/m3碱含量碱含量3Kg/m33Kg/m3氯离子含量氯离子含量0.15%0.
17、15%运载时间运载时间9090分分导管直径导管直径200200250mm250mm导管底距孔底导管底距孔底300300500mm500mm导管埋入砼深度导管埋入砼深度2 23m3m沉渣厚度沉渣厚度150mm150mm必须超灌必须超灌50cm50cm每每5 5根不得少于一组砼块根不得少于一组砼块桩身完整性检测不少于桩身完整性检测不少于桩总数的桩总数的30%30%钻孔灌注桩施工工艺流程钻孔灌注桩施工工艺流程编辑课件40旋挖钻机施工工艺流程 重点:在保证支护结构主体施工质量的基础上,采取一切可能措施减少其桩位和垂直度偏差。措施:1、选择合适的施工机械。2、测量放线要准确,并做好保护措施。3、施工机械
18、垂直度校准是关键。4、混凝土灌注过程应严密组织。5、对于成孔过程中的塌孔以及砼浇筑过程中断桩等现象应提前做好应急措施,以免造成事故。支护桩施工注意事项支护桩施工注意事项编辑课件42桩间网喷混凝土施工 为确保土坡稳定,每开挖一层土方后对坡表面采用挂网喷锚护坡(挂网)编辑课件43明挖车站基坑冠梁施工工艺明挖车站基坑冠梁施工工艺编辑课件443 3、编辑课件45深层搅拌法水泥土桩止水帷幕深层搅拌法水泥土桩止水帷幕 编辑课件46高压高压止水帷幕止水帷幕 编辑课件47水平向止水帷幕水平向止水帷幕编辑课件48(3)(3)降水施工降水施工 降水目的降水目的 降水设计与施工是地下工程技术及安全的重降水设计与施工
19、是地下工程技术及安全的重要环节,它的主要目标是通过降水,在基坑土方要环节,它的主要目标是通过降水,在基坑土方开挖过程中,使地下水位保持在基坑底以下开挖过程中,使地下水位保持在基坑底以下0.50.51.0m1.0m。若有承压水,应使深部承压水不致。若有承压水,应使深部承压水不致引起坑底突涌破坏。在降、排水过程中应不影响引起坑底突涌破坏。在降、排水过程中应不影响邻近建筑物及地下管线的正常使用。邻近建筑物及地下管线的正常使用。编辑课件49编辑课件50井壁回填粗砂及封井口正式抽水试抽洗井下滤管及井管清孔钻孔水位等施工监测图4 管井工艺流程图降水井施工工艺流程图降水管井构造及施工顺序降水管井构造及施工顺
20、序管井降水施工工序管井降水施工工序编辑课件51 四、土方开挖及支撑体系施工四、土方开挖及支撑体系施工编辑课件52基坑开挖条件节点验收内容基坑开挖条件节点验收内容o 1 施工现场已完成设计、勘察交底;o 2 基坑支护设计和施工方案通过评审(审查),专家评审(审查)意见已予落实并回复;o 3 基坑开挖的施组已经审批(施工企业技术负责人及总监),并组织了各方讨论,向管理层和作业层进行了交底,监理细则已编制审批和交底;o 4 支护结构及冠梁已完成,满足设计强度要求;o 5 地基处理已完成,经检测符合设计要求;o 6 立柱桩已完成;o 7 降水已满足设计施工工况;o 8 施工现场坑外排水措施已落实;编辑
21、课件53o 9 已调查基坑周围需保护的建(构)筑物、管线等现有状况,以及能承受变形的能力,并且制订好切实可行的保护措施;o 10 已按监测方案对周围环境及基坑布置了监测控制点,且已测得初始值;o 11 各分包单位资质经过审查且符合有关规定;o 12 人员(按合同)、机械(按方案)、支撑(满足进度的数量和符合设计要求的质量)都已到位;o 13 建立了“开挖任务单”和 “挖土支撑记录表”的现场管理制度;o 14 对本工程潜在的风险进行辨识和分析,已编制完成有针对性、可操作的应急预案并落实抢险设备、材料、人员、方案;o 15 相关质量保证资料齐全。车站明挖基坑土方开挖原则车站明挖基坑土方开挖原则1、
22、基坑开挖施工前,先进行降止水,保证水位降至基坑开挖面以下1m,确保基坑开挖施工无水作业。2、基坑开挖时采用“分层、分段、抽槽开挖、先撑后挖” 。横向先开挖中间土体,后开挖两侧土体。每层开挖高度不宜大于2米,软土层不宜大于1米,每层开挖完成后及时进行喷砼支护,保证土体稳定。3、基坑开挖过程中,加强对基坑周边环境的监控量测,做到信息化指导现场施工。编辑课件55土方开挖与支撑架设土方开挖与支撑架设安设第三道钢支撑第四层土方开挖至基坑底部第二层第二道钢支撑第三道钢支撑第三层第四层中部拉槽第一道钢支撑中部拉槽第一层第二层土方开挖至第二道钢支撑处第三层土方开挖至第三道钢支撑处安设第二道钢支撑第三层的中部拉
23、槽安设第一道钢支撑第二层的中部拉槽第一层土方开挖水平分层、分区水平分层、分区纵向分段纵向分段编辑课件56坡 度 1: 1坡 度 1: 1坡 度 1: 1基 坑 底车 站 西 端标 准 段基 坑 开 挖 方 向23345坡 度 1: 1 基坑土方开挖遵循“纵向分段、竖向分层、由上至下、中间拉槽、先撑后挖”的施工原则,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。明挖车站基坑开挖示意明挖车站基坑开挖示意编辑课件57编辑课件58明挖车站基坑支撑架设施工示意明挖车站基坑支撑架设施工示意编辑课件59托 架千斤顶千斤顶钻孔桩第一步:安装钢牛腿钢牛腿采用L80*8角钢加工制作而成,用2
24、根M25胀管螺栓锚固在钻孔桩桩身上。施工前需放设围檩高程线,保证牛腿位置准确。第二步:安装钢围檩钢围檩分节制作,采用吊车吊装就位,固定在牛腿托架上。围檩背后和桩体间留出60mm空隙 。第三步:细石混凝土填缝第四步:安装活络头及钢管安装活络头及钢管时先在地面将活络头拼装完毕,钢管与活络头连接成整体,整体吊运到正确位置后将插销的钢板与已安装的钢围檩焊接成整体,同时在另一侧安装钢支撑的固定端。钢支撑预应力施加完毕后,用钢楔子将活络头中的空隙塞紧。第五步:施加预应力钢管就位后,在活络头水平位置的两侧安置两台200t千斤顶。围檩背后和桩体间留出的空隙,用C30细石混凝土填嵌密实。施加预应力C30细石混凝
25、土填缝钢支撑的安装钢支撑的安装编辑课件60 支撑安装注意事项支撑安装注意事项支撑的安装应与土方施工紧密结合,在土方挖到设计标高的区段内,及时安装支撑。钢管横撑按现场实际需用长度进行分节,管节间用法兰、高强螺栓栓接,同时每根横撑两端分别配活动端和固定端。钢管对称安装确保两端同步,与钢围檩正交,斜撑要确保抗剪蹬角度与斜撑角度一致,钢管横撑安装后应及时施加预应力。组合千斤顶预加轴力必须对称同步,并分级加载,并确保对称加载。加强钢管支撑轴力及围护结构位移监测,发现异常及时处理和加固。钢管支撑、钢围檩为钢构件,一定要确保焊缝质量,使用前需进行无损伤焊缝检测。无论是工字钢的对接还是支撑的连接对整个钢支撑体
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