作者简介:盛莉(1967-),女,山西太原人,毕业于上海铁道学院,工程师。
1概述
随着我国城市规模和经济建设的飞速发展,城市化进程正在逐步加快,城市人口在急剧增加,大量流动人口涌进城市,人们出行和物资交流频繁,交通需求急剧增长,城市交通供需矛盾日趋紧张。当前,我国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、
交通秩序混乱等现象,城市交通已经成为城市发展的“瓶颈”
问题。通过轨道交通与其他几种常见出行方式的比较分析,快速轨道交通具有高效、节能、环保、运量大、速度快、低污染、低噪音、低能耗、占地少、安全、舒适、全天候等得天独厚的优势,对解决城市交通堵塞,改变城市布局,实现城市环境和交通综合治理,引导城市走可持续发展之路起到了很大作用。
地铁做为轨道交通的一种型式,由于具有运量大、环保、舒适、方便、快捷等优点,逐渐成为各城市优先发展的公共交通形式。而地铁车站是地铁工程的重要组成部分,其施工难度大、标准高、工期长,并且施工期间对周边环境和居民的生活影响也较大,因此在地铁车站施工时,要根据工程所在地的工程地质、水文地质、周边环境、地表沉降控制要求、地表交通状况、施工技术水平等情况,因地制宜,进行技术经济比较,选择相对较为合理的施工方法。
本文结合北京、上海、广州、深圳等城市已建和在建的地铁车站,介绍地铁车站施工常采用的几种主要工法。
2地铁车站施工常用的几种工法
地铁车站大多位于城市中心区,因此,地铁车站施工方法
及结构型式的选择,主要根据以下几个方面综合比选确定:①车站功能,车站功能主要从车站使用效果和运营条件两方面来体现,而车站使用的效果又体现在客流组织及集散能力、设备用房布置、运营管理和地下空间利用等综合功能方面;②施工难度,主要从工程本身的施工难度、施工前期准备工作实施的难易程度、工期及施工安全等方面来评价,具体体现在施工技
术的成熟性、地面沉降的控制、建构物拆迁、管线迁改移及保护等方面;③施工对环境的影响,施工对环境的影响着重体现在对城市交通的影响、对城市居民生活的影响、对商业经营活动的影响以及对环境的污染等方面。
地铁车站施工方法有很多种,目前国内常用的主要有明挖法、盖挖法、暗挖法和混合法(主要是明暗挖结合法)等4种。其中盖挖法主要分为盖挖顺筑法、盖挖逆筑法2种;浅埋暗挖法主要有中洞法、侧洞法、洞桩法等3种工法。2.1明挖法
明挖法是传统的地面框架结构施工方法,即在地面先做基坑围护桩,然后从上向下进行基坑土方开挖,必要时加撑防止基坑变形,开挖到底后从下向上施作框架结构。由于明挖法施工技术简单、
快速、经济,因此地铁车站施工都把明挖法作为首选方案。明挖法施工一般均采用明挖顺筑法,明挖顺筑法施工顺序如下。
钻孔桩(或地下连续墙等)围护结构施工→坑内井点降水(或坑内土体加固)→第一层土方开挖→设置第一层钢支撑→第n 层土方开挖→设置第n 层钢支撑→底板开挖垫层施作→底板防水层和混凝土施作→最下层支撑拆除→施作侧墙防水层→浇注内衬混凝土结构→拆除钢支撑→顶板混凝土浇筑→顶板防水层施工→土方回填、恢复路面。
明挖法具体施工步序见图1。
2.2盖挖法
即利用围护结构和支撑体系,在一些交通繁忙路段利用结构顶板或临时设施维持路面通行,在其下进行车站施工。按结
地铁车站主要施工工法比较与浅析
Comparison and Approach of Main Construction Methods for Subway Station
盛
莉
(中铁十二局集团第二工程有限公司,山西太原030032)
摘
要:根据地铁车站的功能、所处的周边环境和水文地质条件、施工的难易程度以及施工期间对交通和居民生活的影响等因素,介绍了在地铁
车站施工中经常采用的几种主要施工工法,并对这些工法进行了比较,分析了这些工法的各自适用条件和优缺点。关键词:地铁车站;施工工法;比较与探讨中图分类号:TU74
文献标识码:B
文章编号:1007-7359(2009)03-0051-03
Sheng Li (The 2nd Engineering Co.,Ltd.of the 12th Bureau Group of China Railway,Taiyuan 030032,China
)A bstract :The article presents the several main construction methods for subway station and makes comparison of them on terms such as function of the subway station,surrouding environment and hydrologic conditions,the level of construction difficulty and influence of construction on traffic flow and people's life.It then dissects the different applied circumstances and merits of different construction methods.Key words :subway station ;construction method ;comparison and approach
图1
明挖法施工步序示意图
第1步
第2步
第3步
第4步
第5步
第6步第7步
第8步
安徽建筑
2009年第3期(总第166期)51
构施工的顺序分盖挖顺筑法和盖挖逆筑法2种。
盖挖顺筑法一般是利用临时性设施(钢结构)作辅助措施维护道路通行,在夜间将道路封锁,掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。盖挖顺筑法具体施工步序见图2。
盖挖逆筑法一般都是对交通短暂封锁,将结构顶板施工结束,恢复道路交通,利用竖井作出入口进行内部暗挖逆筑结构施工。盖挖逆筑法具体施工步序见图3。
2.3浅埋暗挖法
在城市中心区,由于地面交通不允许长期中断,地面建筑物众多,地面施工场地狭小,受城市立交桥下众多桥桩的影响,或者管线错综复杂,不易改移,因此在地质条件允许的情况下,可考虑采用暗挖法进行地铁车站的施作。
采用浅埋暗挖法修建地铁车站,其基本作业程序包括地层预支护和预加固、土方开挖、初期支护及二次初砌、监控量测指导施工组织设计等,这些与区间隧道的施工大体类似,但是车站的结构断面形式比区间隧道复杂,断面尺寸比区间隧道大,埋深更浅,地表沉降控制相对更严。地铁车站暗挖工法主要有以下几种。2.3.1侧洞法
这种暗挖施工方法是先作超前支护,然后采用CRD 法开挖左、右2个侧洞,及时做好初期支护,然后进行防水层和二次衬砌的施工,最后才进行中间洞室的开挖,之后进行封闭成环,施作底板、拱部等。这种方法中2个侧洞既可以同时对称开挖,也可以错开开挖。对于单层多跨的大断面的车站结构较为适用。侧洞法具体施工步序见图4。
2.3.2中洞法
这种工法的施工顺序与侧洞法恰恰相反,是先施作中洞,然后再施作两边的侧洞。优点是地面沉降可以相对很小,但是
造成的废弃工程量较大,因此造价较高,较为不经济。中洞法具体施工步序见图5。
2.3.3PBA 洞桩法
PBA 是桩、
梁、拱三个英文单词的首个字母(p-桩(Pile )、B-梁(Beam)、A-拱(Arc )),即由边桩、中桩(柱)、顶梁、底梁、顶拱共同构成初期受力体系,承受施工过程的荷载,在顶盖的保护下,逐层向下开挖土体,施作内部结构,最终形成由初期支护+内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。PBA 工法较之中洞CRD 法来说,
结构受力条件要好,地面沉降相对要小,断面利用率较高,废弃工程量要小,因而造价也相对较低,较为经济。
PBA 洞桩法具体施工步序见图6。
3地铁车站几种主要工法的比较
以上几种地铁车站施工工法的适用条件,优、缺点比较见
表1。
图2盖挖顺筑法施工步序示意图
第1步第2步第3步第4步
第5步
第6步第7步第8步
图3盖挖逆筑法施工步序示意图
第1步第2步第3步第4步
第5步
第6步第7步
第8步
图4
侧洞法施工步序示意图
第1步第2步第3步第4步
图5中洞法施工步序示意图
第1步第2步第3步第4步
第5步
第6步第7步
第8步
第1步第2步第3步第4步
第5步
第6步
第7步
第8步
图6
PBA 洞桩法施工步序示意图
地铁车站主要施工工法一览表
表1序号施工工法
适用条件
优点
缺点
1
明挖法适合多种不同类别的地质条件,周边环境具备明挖施工条件
工艺简单技术成熟、施工安全质量易保证、便于大型机械化施工
长时间中断地面交通,对周围环境影响大2
盖挖法在路面交通不能长期中断的道路下修建地铁车站时,则可采用盖挖法占用场地时间短,对地面干扰小,安全
施工工序复杂,交叉作业,施工条件差
3
浅埋暗挖法
在城市中心地区,由于地面交通不允许中断,地面建
筑物众多,或者管线错综复杂,不易改移,不宜采用明挖和盖挖法施工的地铁车站
避免大量拆改移工作,该法工艺
简单、
灵活,无需大型设备,在变截面地段尤为适宜,施工对道路交通基本无干扰
施工风险大、机械化程度低盛莉地铁车站主要施工工法比较与浅析
第16卷第3期
52
①减速器内一般采用50#机械油作为润滑油,
每隔半年更换1次;
②车轮、滑轮、卷桶等部位上的轴承注入钙基润滑脂,每半年更换1次;
③钢丝绳应保持良好的润滑状态,使用时每月至少润滑1次;
④开式齿轮和升降支腿上的螺杆要经常添加润滑脂;⑤钢丝绳表面磨损或腐蚀比名义直径小7%时,应及时报废;⑥制动块摩擦垫磨损超过50%时应更换;⑦制动轮磨损达2mm 时须更新。
⑧在钢轨上工作的车轮出现下列情况之一时,应报废:a.裂纹;
b.轮缘厚度磨损达50%;
c.轮缘厚度变形达20%;
d.踏面厚度磨损达15%。
⑨开式齿轮出现下列情况之一时,应报废:a.裂纹;b.断齿;
c.齿面点蚀损坏达齿合面的30%且深度达齿厚的10%时;
d.齿厚的磨损量达30%时。3.3.3其它注意事项
①操作人员严禁酒后或带病操作架桥机;
②整机吊梁横移时,
预制梁必须尽量落下,贴近桥墩台横行;③调节连接器螺杆时,
上、下螺杆必须保证旋合长度不得小于70mm ,防止脱落;另外,连接器与运梁车连接后,连接器上
的螺母必须拧紧;
④架桥机每次过孔后,调节升降支腿的伸缩幅度以确保前支腿垂直桥墩台平面;
⑤架桥机过孔时,
纵向运行轨道的铺设:架正交桥时,垂直对面桥墩;架斜交桥时,路轨与对面桥墩台的夹角必须与桥架伸缩的夹角一致;
⑥架桥机在组装好后,必须检查行走轮方向是否一致,并现场进行吊梁和悬臂过孔试验,检查无误后,方可过孔、架;
⑦架边梁时悬挑出去横移轨道的支点必须垫结实,防止下沉或倾斜;
⑧架第一片梁前及架完第一孔后复紧所有螺栓。
4结语
架桥机的安装使用与管理是一个系统工程,它需要架桥机操作人员和管理人员都能够全身心地投入其中,切实做到谦虚谨慎、精心操作,在工作中不急噪、不蛮干并能够很好地沟通,这样才能确保架桥机安全、有效的作业。
参考文献
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业标准汇编(起重机械卷)[M].北京:中国标准出版社,2002.[4]邵奇惠.中国机电产品目录[M].北京:机械工业出版社,2001.
从表1的比较中,可得出如下结论:
①地铁车站施工的原则上应首选明挖法,其次是盖挖法,最后才是浅埋暗挖法,该工法适用在交通要道、管线太多、不易采用明、盖挖的繁华城区;
②采用暗挖法施工车站大断面时应遵循变大洞为小洞的施工原则,开挖方法应按以下次序选择:正台阶开挖、CD 法开挖、CRD 法开挖、双侧壁导坑法开挖进行,这样可节约投资并可加快施工进度。
4地铁车站施工中应重视的几个问题
4.1应重视施工方案和施工方法的优化
目前由于规划、设计的深度不够,尤其是初步设计的时间
很短,造成管线及周边环境调查不细,开工后因个别管线无法拆迁等原因而改变设计推迟工期,给施工组织造成很大影响,且施工方案和工法也经常不能确定,造成重新设计,使得设计单位和施工单位都相当被动。因此科学地决策优化施工工法是一个重要而又严肃的问题。4.2应选择合理的辅助工法
地下工程首先解决的难题是水的处理,有降水和堵水两大类,当地层为砂砾石层时,可以考虑在施工中采用以降水为主、堵水为辅的方案,这样效果较好,地表也不会因降水而产生大的沉陷;但对软塑、
含水、流砂地层降水则会带来大的沉降,为此可采用以堵为主、排降为辅的方案。4.3应采取有效措施控制地层沉降和结构变形
暗挖施工首先要把住超前支护关,防止地层塌陷;其次要及时进行初期支护,快速封闭以形成合理的受力结构,控制地层沉降;最后要加强初期支护拱背回填注浆和二衬混凝土背后压浆,以填充初支和二衬拱背空隙。
5结束语
地铁车站的施工工法很多,在施工方法的选定上,要综合
考虑工程地质和水文地质条件、周围环境条件、地铁的功能要求、
线路平面位置、隧道埋深及开挖宽度等多种因素的制约,同时还要考虑到施工期间对地面交通和城市居民的正常生活、施工工期、工程的难易程度、城市规划的实施、地下空间的开发利用和运营效果等的影响。因此,合理选用施工方法对于安全、优质、按期完成地铁项目施工具有非常重要的意义。
参考文献
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技术出版社,2003.[2]施仲衡,张
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2009年6月
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施工技术研究与应用
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