2011年一级建造师市政工程考试教材(14)

     1K413000 城市轨道交通工程
     1K413010城市轨道交通工程结构与特点
     1K413011掌握地铁车站结构与施工方法 
     地下铁道（本书简称为地铁）工程，包括轻轨交通，已成为城市基础设施的重要组成部分。本条文简要介绍车站形式、结构组成及常用的施工方法。
     一、地铁车站形式与结构组成
     （一）地铁车站形式分类
     地铁车站根据其所处位置、埋深、运营性质、结构横断面、站台形式等进行不同分类，具体详见表1K413011。
     地铁【轻轨交通）车站的分类 表1K413011
     （二）构造组成
     1．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。
     2．车站主体是列车在线路上的停车点，其作用既是供乘客集散、候车、换车及上、下车；又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。
     3．出入口及通道（包括人行天桥）是供乘客进、出车站的建筑设施。
     4．通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站有一个舒适的地下环境。
     二、施工方法（工艺>与选择条件
     地铁工程通常是在城镇中修建的，其施工方法选择会受到地面建筑物、道路、城市交通、环境保护、施工机具以及资金条件等因素影响。因此，施工方法的决定，不仅要从技术、经济、修建地区具体条件考虑，而且还要考虑施工方法对城市生活的影响。
     （一）明挖法施工
     1．明挖法是先从地表面向下开挖基坑至设计标高，然后在基坑内的预定位置由下而上地建造主体结构及其防水措施，最后回填土并恢复路面。
     2．明挖法是修建地铁车站的常用施工方法，具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点，因此，在地面交通和环境条件允许的地方，应尽可能采用。
     3．明挖法施工基坑(详见1K413020)可以分为敞口放坡基坑和有围护结构的基坑两类。若基坑所处地面空旷，周围无建筑物或建筑物间距很大，地面有足够空地能满足施工需要又不影响周围环境时，则采用敞口放坡基坑施工。这种基坑施工简单、速度快、噪声小，无需做围护结构。如果因场地限制，基坑边坡坡度稍陡于规范规定时，则可采用适当的挡土结构，如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支护。即使如此，该方法的造价仍然是较低的。
     如果基坑很深，地质条件差，地下水位高，特别是又处于繁华市区，地面建筑物密集，交通繁忙，无足够空地满足施工需要，没有条件采用敞口放坡基坑时，则可采用有围护结构的基坑。其中，敞口放坡基坑分为边坡面不加支护的基坑以及喷混凝土面和锚杆护坡基坑两类；有围护结构基坑的围护结构又分为不同类型，具体见图1K413011-1。
     （二）盖挖法施工
     1．盖挖法施工也是明挖施工的一种形式，与常见的明挖法施工的主要区别在于施工方法和顺序不同：盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通，再向下
     支护的基坑施工。施工基本流程：在现有道路上按所需宽度，以定型标准的预制棚盖结构（包括纵、横梁和路面板）或现浇混凝土顶（盖）板结构置于桩（或墙）柱结构上维持地面交通，在棚盖结构支护下进行开挖和施做主体结构、防水结构。然后回填土并恢复管、线、路或埋设新的管、线、路。最后恢复道路结构。
     2．盖挖法具有诸多优点：围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护临近建筑物和构筑物；基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚锭，施工空间大；盖挖逆作法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。
     盖挖法也存在一些缺点：盖挖法施工时，混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高；盖挖法每次分部开挖与浇筑或衬砌的深度，应综合考虑基坑稳定、环境保护、永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。
     3．盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。目前，城市中施工采用最多的是盖挖逆作法。
     (1)盖挖顺作法
     盖挖顺作法的具体施工流程见图1K413011-2。
     盖挖顺作法主要依赖坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的邻近程度可选择钢筋混凝土钻（挖）孔灌注桩或地下连续墙，对于饱和的软
     图1K413011-2盏挖顺作法施工流程(a)构筑连续墙；(6)构筑中间支承桩I(c)构筑连续墙及覆盖板}(d)开挖及支撑安装l(e)开挖及构筑底板}(f)构筑侧墙、柱
     (g)构筑侧墙及顶板，(h)构筑内部结构及路面复旧弱地层应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。目前，盖挖顺作法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或全部。
     (2)盖挖逆作法
     盖挖逆作法的具体施工流程见图1K413011-3。盖挖逆作法施工时，先施作车站周边围护桩和结构主体桩柱，然后将结构盖板置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或混凝土柱）上，自上而下完成土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌的施工。盖挖逆作法是在明挖内支撑基坑基础上发展起来的，施工过程中不需设置临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）的支护作用。
     其工法特点是：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；占地少、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，低噪声、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。 
     图1K413011-3盖挖逆作法施工流程(a)构筑围护结构}(b)构筑主体结构中间立柱；(c)构筑顶板I
     (d)回填土、恢复路面；(e)开挖中层土；(f)构筑上层
     主体结构；(g)开挖下层土；(h)构筑下层主体结构
     盖挖逆作法没有太复杂技术，它是将若干简单的、原始的技术巧妙地有机组合，形成的一套完整的施工工法。盖挖逆作法对钢管柱的加工、运输、吊装、就位要求精度极高，不论是旋挖桩钢管基础或条形基础都有一套完整的工艺流程。
     (3)盖挖半逆作法
     类似逆作法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面过程，盖挖半逆作法的施工步骤见图1K413011-4。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。
     采用逆作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再接着往下浇筑的，而混凝土的收缩及析水，施工缝处不可避免地要出现3～lOmm宽的缝隙，将对结构的强度、耐久性和防水性产生不良影响。
     在逆作法和半逆作法施工中，如主体结构的中间立柱为钢管混凝土柱，而柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时，需要解决好两者之间的连接问题。一般是将钢管柱直接插入灌注桩的混凝土内1．Om左右，并在钢管柱底部均匀设置几个孔，以利混凝土流动，同时也可加
     盖挖半逆作法施工流程 (a>构筑连续墙中间支承桩及临时性挡土设备；(B)构筑顶板(I)， (C)打设中间桩、临时性挡土及构筑顶板(Ⅱ)；(d)构筑连续墙及顶扳(Ⅲ)；（e)依序向下开挖及
     逐层安装水平支撑；(f)向下 开控，构筑底板，（g）构筑侧墙．柱及楼板；
     （h）构筑侧墙及内部之其余结构物强桩、柱间连接。有时也可在钢管柱和灌注桩之间插入H型钢加以连接。
     （三）喷锚暗挖法
     喷锚埋暗挖法（又称矿山法，详见1K41304】）对地层的适应性较广，适用于结构埋置较浅，地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，及对地面沉降要求严格L的城镇地区地下构筑物施工。
     1．新奥法
     “新奥法”是以维护和利用围岩的自承能力为基点，使围岩成为支护体系的组成部分，支护在与围岩共同变形中承受的是形变应力。因此，要求初期支护有一定柔度，以利用和充分发挥围岩的自承能力。而作用于浅埋隧道上的地层压力是覆盖层的全部或部分土柱重，其地层压力和支护刚柔度关系不大，从减少地表沉陷的城市要求角度出发，还要求初期支护有一定刚度。设计时并投有充分考虑利用围岩的自承能力，这是浅埋暗挖法与“新奥法”主要区别。
     2．浅埋暗挖法。
     在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”大部分原理。按照“十八字”原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，称之为浅埋暗挖技术。
     浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之以其他配套技术，比如地层加固、降水等。浅埋暗挖法十分讲究施工方法的选择（尤其是地铁车站多跨结构和大跨结构），一个合理的结构形式和正确的施工方法能起到事半功倍的作用。
     采用浅埋暗挖法时要注意其适用条件。首先，浅埋暗挖法不允许带水作业。如果含水地层达不到疏干，带水作业是非常危险的，开挖面的稳定性时刻受到威胁，甚至发生塌方。大范围的淤泥质软土、粉细砂地层，降水有困难或经济上选择此工法不合算的地层，不宜采用此法。第二，采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。我国规范对土壤的自立性从定性上提出了要求：工作面土体的自立时间，应足以进行必要的初期支护作业。对开挖面前方地层的预加固和预处理，视为浅埋暗挖法的必要前提，目的就在于加强开挖面的稳定性，增加施工的安全性。
     常用的单跨隧道浅埋暗挖方法选择（根据开挖断面大小）见图1K413011-5；具体详见1K413041。
     图1K413011-5常用的单跨隧道浅埋暗挖方法选择

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