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【摘要】目前国内外修建地铁的施工方法有明挖法、暗挖法、新奥法、盾构法和这四种方法的组合及变化形式。重点阐述了修建地铁车站各施工方法的原理、施工流程、优缺点和适用的车站形式,为我国各大城市在设计地铁车站时选择合理的施工方案提供直接参考。
【关键词】施工方法; 地铁车站;施工流程;优缺点;适用条件
前言
随着我国城市轨道交通建设的发展,地下铁道大量兴建,使我国地铁工程施工技术不断发展和提高。我国地下工程施工中先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法以及许多辅助工法等。本文将全面介绍这些施工技术和辅助工法。
1 明挖法
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,明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点,但因对城市生活干扰大,应用受到各种因素的限制,尤其是当地面交通和环境不允许时,只能采用盖挖法或新奥法。明挖法适用于浅埋车站、有宽阔的施工场地,可修建的空间比较大,如带有换乘站、地下商场、休息和娱乐场所及停车库等的地下综合体车站,如上海地铁徐家汇站。明挖法施工主要分为围护结构施工、站内土方开挖、车站主体结构施作和回填上覆土和恢复管线四个部分。根据不同的地质条件和车站结构的大小以及基坑深度,明挖法的围护结构可采用地下连续墙、锚杆、钻孔桩加旋喷桩止水、SMW水泥土加型钢等。
2 盖挖法
盖挖法是利用围护结构和支撑体系,在較繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通,在其下进行车站施工工法。盖挖法也成为修建车站的主要方法,在世界上盖挖法修建车站占有很大比例,采用这种方法,在北京、上海、南京、广州等修建了近10余座地铁车站。盖挖法具有占用场地时间短,对地面干扰小和施工安全等优点;适用于车站上面有高层建筑、埋深较大的地铁车站,如上海地铁新闸门路站;缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工条件差等。
3 新奥法
新奥法(NATM,为New Austrian Tunnelling Method的缩写) 也是通常所说的矿山法,新奥法是当代隧道施工设计应用最广泛的方法。其施工思路是在监控量测的基础上,及时更改喷射混凝土的厚度,锚杆、钢支持和钢丝网的参数以及二次衬砌等支护措施,来保持开挖洞室的稳定,从而保证施工的安全。当地面交通和环境不允许时,世界上各国常采用这种施工方法,如日本采
用新奥法修建的东叶高速线北习志野站,为三拱两柱单层式结构。其优点是对地面的影响小、造价低,适用于坚硬岩土介质、底下水位底,但是进度慢、劳动强度大和风险也大。
4 盾构综合法修建地铁车站
国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的施工方法,这种施工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通,再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站;或直接利用大直径盾构机或连体盾构机修建地铁车站。配合盾构法修建地铁车站的优点是可充分有效地利用盾构设备,达到进一步提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期,从总体上较大幅度地降低工程造价的目的,从而使得盾构法在城市地铁工程中得到了大规模的采用;这种施工方法适用于市区深埋车站和线路交汇处换乘下层站等。
目前世界上最先进的盾构,适合于复杂多变的地层。混合盾构的特点是:在大刀盘上安装适合各种地层的多种刀具,其在辐条上安装刀头的方法和角度的不同使之能适应不同松散的土质,同时在大刀盘上还要安装有能粉碎大石块和岩石的圆盘式切削刀头。这种具有特殊大刀盘的盾构,已在广州地铁工程中应用并获得成功。
5辅助工法
(1)降水施工技术。目前采用的降水方法主要有表面排水和井点降水,近来又发展了水平井降水。地下空间降水主要采取的
降水施工技术有:表面排水法、轻型井点法、深井泵井点法、渗井井点法、电渗井点法及水平井降水法等。
(2)注浆技术。注浆主要用于结构止水或加固地层,注浆方式一般有软土分层注浆、小导管注浆、帷幕注浆等。一般的注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。注浆作业可概括为充填或裂隙注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆四类。根据注浆材料的不同,又可分为单液注浆和双液注浆。
(3)高压旋喷注浆技术。高压旋喷主要用于地层加固,如:盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷注浆加固;还有地铁隧
道的联络通道施工时也常用此法来加固地层。近年来,也开发了在隧道内施作的水平旋喷注浆加固技术。
6结束语
明挖法仍然是首选的施工方法,但是应该开发深基坑围护技术和地面变形监控技术,以便明挖法在地铁车站的施工中得到更广的应用。盖挖法应是修建车站的主要方法,在世界上盖挖法修建车站占有很大比例,要建立合理的施工组织网络来疏导交通,降低对地面交通的影响,以及开发小型地下灵合的开挖机械等,来提高施工质量和缩短工期。暗挖法将有很大发展,在繁华市区,不中断交通,减少了对城市环境的影响,且具有灵活、安全的特点,有广泛的应用前景。配合盾构法修建地铁车站的施工技术应该得到发展,可充分有效地利用盾构设备,提高建设质量、缩短建设周期,从总体上降低工程造价,同时不影响地面交通和中断地下生命线,且机械化水平高。不断提高机械化水平、提高施工速度,目前除明挖法采用机械化施工外,盖挖、暗挖施工中大部分采用人工施工,虽然成本轻低,但施工速度慢。我国应创造条件发展适用的施工机械,不断提高施工机械化水平,才能不断加快施工进度。
参考文献
[1]陶龙光,巴肇伦.城市地下工程[M].北京:科学出版社,1995.
[2]王毅才.隧道工程[M].北京:人民出版社,2002.
[3]夏明耀,曾进伦.地下工程设计施工手册[M].北京:中国建筑出版社,1999.
[4]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
作者简介:
吴迪(1985—),男,汉族,辽宁沈阳人,东北大学 资源与土木工程学院硕士研究生,研究方向:工程力学方面研究
王群(1985-),男,汉族,辽宁沈阳人,东北大学 资源与土木工程学院 硕士研究生,研究方向:岩土工程
【关键词】施工方法; 地铁车站;施工流程;优缺点;适用条件
前言
随着我国城市轨道交通建设的发展,地下铁道大量兴建,使我国地铁工程施工技术不断发展和提高。我国地下工程施工中先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法以及许多辅助工法等。本文将全面介绍这些施工技术和辅助工法。
1 明挖法
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,明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点,但因对城市生活干扰大,应用受到各种因素的限制,尤其是当地面交通和环境不允许时,只能采用盖挖法或新奥法。明挖法适用于浅埋车站、有宽阔的施工场地,可修建的空间比较大,如带有换乘站、地下商场、休息和娱乐场所及停车库等的地下综合体车站,如上海地铁徐家汇站。明挖法施工主要分为围护结构施工、站内土方开挖、车站主体结构施作和回填上覆土和恢复管线四个部分。根据不同的地质条件和车站结构的大小以及基坑深度,明挖法的围护结构可采用地下连续墙、锚杆、钻孔桩加旋喷桩止水、SMW水泥土加型钢等。
2 盖挖法
盖挖法是利用围护结构和支撑体系,在較繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通,在其下进行车站施工工法。盖挖法也成为修建车站的主要方法,在世界上盖挖法修建车站占有很大比例,采用这种方法,在北京、上海、南京、广州等修建了近10余座地铁车站。盖挖法具有占用场地时间短,对地面干扰小和施工安全等优点;适用于车站上面有高层建筑、埋深较大的地铁车站,如上海地铁新闸门路站;缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工条件差等。
3 新奥法
新奥法(NATM,为New Austrian Tunnelling Method的缩写) 也是通常所说的矿山法,新奥法是当代隧道施工设计应用最广泛的方法。其施工思路是在监控量测的基础上,及时更改喷射混凝土的厚度,锚杆、钢支持和钢丝网的参数以及二次衬砌等支护措施,来保持开挖洞室的稳定,从而保证施工的安全。当地面交通和环境不允许时,世界上各国常采用这种施工方法,如日本采
用新奥法修建的东叶高速线北习志野站,为三拱两柱单层式结构。其优点是对地面的影响小、造价低,适用于坚硬岩土介质、底下水位底,但是进度慢、劳动强度大和风险也大。
4 盾构综合法修建地铁车站
国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的施工方法,这种施工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通,再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站;或直接利用大直径盾构机或连体盾构机修建地铁车站。配合盾构法修建地铁车站的优点是可充分有效地利用盾构设备,达到进一步提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期,从总体上较大幅度地降低工程造价的目的,从而使得盾构法在城市地铁工程中得到了大规模的采用;这种施工方法适用于市区深埋车站和线路交汇处换乘下层站等。
目前世界上最先进的盾构,适合于复杂多变的地层。混合盾构的特点是:在大刀盘上安装适合各种地层的多种刀具,其在辐条上安装刀头的方法和角度的不同使之能适应不同松散的土质,同时在大刀盘上还要安装有能粉碎大石块和岩石的圆盘式切削刀头。这种具有特殊大刀盘的盾构,已在广州地铁工程中应用并获得成功。
5辅助工法
(1)降水施工技术。目前采用的降水方法主要有表面排水和井点降水,近来又发展了水平井降水。地下空间降水主要采取的
降水施工技术有:表面排水法、轻型井点法、深井泵井点法、渗井井点法、电渗井点法及水平井降水法等。
(2)注浆技术。注浆主要用于结构止水或加固地层,注浆方式一般有软土分层注浆、小导管注浆、帷幕注浆等。一般的注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。注浆作业可概括为充填或裂隙注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆四类。根据注浆材料的不同,又可分为单液注浆和双液注浆。
(3)高压旋喷注浆技术。高压旋喷主要用于地层加固,如:盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷注浆加固;还有地铁隧
道的联络通道施工时也常用此法来加固地层。近年来,也开发了在隧道内施作的水平旋喷注浆加固技术。
6结束语
明挖法仍然是首选的施工方法,但是应该开发深基坑围护技术和地面变形监控技术,以便明挖法在地铁车站的施工中得到更广的应用。盖挖法应是修建车站的主要方法,在世界上盖挖法修建车站占有很大比例,要建立合理的施工组织网络来疏导交通,降低对地面交通的影响,以及开发小型地下灵合的开挖机械等,来提高施工质量和缩短工期。暗挖法将有很大发展,在繁华市区,不中断交通,减少了对城市环境的影响,且具有灵活、安全的特点,有广泛的应用前景。配合盾构法修建地铁车站的施工技术应该得到发展,可充分有效地利用盾构设备,提高建设质量、缩短建设周期,从总体上降低工程造价,同时不影响地面交通和中断地下生命线,且机械化水平高。不断提高机械化水平、提高施工速度,目前除明挖法采用机械化施工外,盖挖、暗挖施工中大部分采用人工施工,虽然成本轻低,但施工速度慢。我国应创造条件发展适用的施工机械,不断提高施工机械化水平,才能不断加快施工进度。
参考文献
[1]陶龙光,巴肇伦.城市地下工程[M].北京:科学出版社,1995.
[2]王毅才.隧道工程[M].北京:人民出版社,2002.
[3]夏明耀,曾进伦.地下工程设计施工手册[M].北京:中国建筑出版社,1999.
[4]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
作者简介:
吴迪(1985—),男,汉族,辽宁沈阳人,东北大学 资源与土木工程学院硕士研究生,研究方向:工程力学方面研究
王群(1985-),男,汉族,辽宁沈阳人,东北大学 资源与土木工程学院 硕士研究生,研究方向:岩土工程