地铁车站基坑施工技术课件

地铁车站基坑施工技术地铁车站基坑施工技术 市政工程一级建造师继续教育课程市政工程一级建造师继续教育课程 地铁车站基坑施工技术 市政工程一级建造师继续教育课程 1主主 要要 内内 容容地铁车站基坑施工方法简介地铁车站基坑施工方法简介地铁车站基坑工程事故及分析地铁车站基坑工程事故及分析基坑支护结构荷载理论基坑支护结构荷载理论主 要 内 容地铁车站基坑施工方法简介地铁车站基坑工程事故及2地铁车站基坑施工方法简介地铁车站基坑施工方法简介地铁车站基坑施工方法简介3地铁车站基坑开挖方法类型地铁车站基坑开挖方法类型地铁车站基坑开挖方法类型地铁车站基坑开挖方法类型 类类类类型型型型盖挖法盖挖法盖挖法盖挖法盖挖逆作法盖挖逆作法盖挖逆作法盖挖逆作法盖挖顺作法盖挖顺作法盖挖顺作法盖挖顺作法盖挖半逆做法盖挖半逆做法盖挖半逆做法盖挖半逆做法眀挖法眀挖法眀挖法眀挖法浅埋暗挖法浅埋暗挖法浅埋暗挖法浅埋暗挖法 地铁车站基坑开挖方法类型 类盖挖法盖挖逆作法盖挖顺作法盖挖半4一、明挖法一、明挖法一、明挖法一、明挖法 明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基地由下而上顺作施工，完成地铁站主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。明挖法是各国地下铁道施工首选方法，在地面交通环境允许的地方通常采用明挖法施工，浅埋地铁车站和区间隧道通常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状土的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的技术有点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。但缺点也很明显，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境影响较大。明挖法施工顺序一般可以分为4大步：围护结构施工内部土方开挖工程结构施工管线恢复及覆土。一、明挖法 明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土51.1.1.1.明挖法施工流程明挖法施工流程明挖法施工流程明挖法施工流程围围护护结结构构施施工工内内部部土土方方开开挖挖工工程程结结构构施施工工管管线线恢恢复复及及覆覆土土1.明挖法施工流程围护结构施工内部土方开挖工程结构施工管线62.2.2.2.明挖法施工关键技术明挖法施工关键技术明挖法施工关键技术明挖法施工关键技术 降低地下水位降低地下水位降低地下水位降低地下水位 边坡支护边坡支护边坡支护边坡支护 土方开挖土方开挖土方开挖土方开挖 2.明挖法施工关键技术 降低地下水位 7地下水处理方法归结成两类：一类是降水；另一类是止水防水帷幕。降水的方法有集水井降水和井点降水两类。井点降水法有：管井井点、轻型井点;按抽水设备分：真空泵、喷射井点和电渗井点 和深井泵井点等。地下水处理方法归结成两类：8降水降水9 电渗井点布置示意图喷射井点工作示意图金属棒插入地中为阳级，使弱含水层中带正电荷的水分子(自由水及结合水)向为阴极的井点管运动，加快水在土中的渗透。主要适用于渗透系数小于01md的细颗粒土层土，尤其是在淤泥和淤泥质粘土中。电渗井点布置示意图喷射井点工作示意图金属棒插入地中为阳级10管井井点就是沿开挖的基坑，每隔2050m设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水，适用于K=20200m/d，即地下水量大的土层中，此法可降低地下水位510m。管井井点就是沿开挖的基坑，每隔2050m设11 n城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管井井点降水，放坡大开挖，挂网喷浆护坡。井点降水井点降水 城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管12地铁车站基坑施工技术课件13 地下连续墙止水防水帷幕 地下连续墙止水防水帷幕14地铁车站基坑施工技术课件15地铁车站基坑施工技术课件16钻挖式（多多头钻）抓斗式铣削式（铣削钻）钻挖式（多头钻）抓斗式铣削式（铣削钻）17开挖基槽开挖基槽18连续墙钢筋笼制作平台连续墙钢筋笼制作平台 连续墙钢筋笼制作连续墙钢筋笼制作 连续墙钢筋笼起吊连续墙钢筋笼起吊连续墙钢筋笼吊起连续墙钢筋笼吊起连续墙钢筋笼入槽连续墙钢筋笼入槽连续墙钢筋笼制作平台 连续墙钢筋笼制作 连续墙钢筋笼起吊连续191234123420地铁车站基坑施工技术课件21Z字形槽段字形槽段拐角形槽段拐角形槽段三折线形槽段三折线形槽段丁字形槽段丁字形槽段圆弧形槽段圆弧形槽段十字形槽段十字形槽段直角形槽段直角形槽段双折线形槽段双折线形槽段直线形槽段直线形槽段施工槽段常见形式Z字形槽段拐角形槽段三折线形槽段丁字形槽段圆弧形槽段十字形槽22 形成地下连续墙 形成地下连续墙23水泥土搅拌桩和旋喷桩帷幕墙也可止水水泥土搅拌桩和旋喷桩帷幕墙也可止水24搅拌桩机的搅拌叶片搅拌桩机的搅拌叶片25水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩26 旋喷桩帷幕墙是钻孔后，将钻杆从地基土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中，形成水泥土桩，桩体相连形成帷幕墙。旋喷桩帷幕墙可用作支护结构挡墙，也可用于挡水。旋喷桩帷幕墙旋喷桩帷幕墙27 高压喷射注浆法70年代后期创始于日本，它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出，冲击破坏土体，同时钻杆以定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。高压喷射注浆的三种型式高压旋喷法 高压喷射注浆法70年代后期创始于日本，它是利28冻结法帷幕止水冻结法帷幕止水29 30地铁车站基坑施工技术课件31南京地铁“人工人工冻结冻结”施工施工 南京地铁“人工冻结”施工 32二、二、二、二、明挖法的边坡支护明挖法的边坡支护明挖法的边坡支护明挖法的边坡支护常常常常用用用用边边边边坡坡坡坡支支支支护护护护结结结结构构构构钢板桩钢板桩钢板桩钢板桩预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩深层搅拌桩深层搅拌桩深层搅拌桩深层搅拌桩旋喷桩旋喷桩旋喷桩旋喷桩地下连续墙地下连续墙地下连续墙地下连续墙钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑型钢及钢管支撑型钢及钢管支撑型钢及钢管支撑型钢及钢管支撑土层锚杆及土钉墙土层锚杆及土钉墙土层锚杆及土钉墙土层锚杆及土钉墙SMWSMWSMWSMW桩作基坑支护桩作基坑支护桩作基坑支护桩作基坑支护二、明挖法的边坡支护常钢板桩预制钢筋混凝土桩深层搅拌桩旋喷33 1.槽钢钢板桩 由槽钢并排或正反扣搭接组成。顶部宜设一道支撑或拉锚。钢板桩钢板桩342 热轧锁口钢板桩 其形式有U型、Z型、一字型、H型和组合型。U型 Z型 一字型2 热轧锁口钢板桩35板桩支护钢板桩 适用软土、淤泥土 挖深15m 板桩支护钢板桩 适用软土、淤泥土 挖深1536波形板桩（拉森式板桩）波形板桩（拉森式板桩）37地铁车站基坑施工技术课件38地铁车站基坑施工技术课件39地铁车站基坑施工技术课件40钢板桩支撑钢板桩支撑钢板桩支撑钢板桩支撑钢板桩支撑41地铁车站基坑施工技术课件42 该板桩截面带企口，有一定的挡水作用，顶部设圈梁，用后不再拔除，永留地基土中。适于36m基坑，但应用较少。钢筋混凝土板桩 该板桩截面带企口，有一定的挡水作用，顶部设圈梁，用后不再拔43n钢筋砼板桩 适用软土、一般粘性土 挖深10m 钢筋砼板桩 适用软土、一般粘性土 挖深10m 44钢筋混凝土灌注桩支护钢筋混凝土灌注桩支护钢筋混凝土灌注桩支护45 n隧道的陆地段采用SMW工法作基坑支护SMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构(Soil Mixing Wall)隧道的陆地段采用SMW工法作基坑支护SMW挡土墙是先46北京地铁五号线刘家窑车站北京地铁五号线刘家窑车站北京地铁五号线刘家窑车站北京地铁五号线刘家窑车站 本工程明挖车站围护结构形式采用护坡桩本工程明挖车站围护结构形式采用护坡桩本工程明挖车站围护结构形式采用护坡桩本工程明挖车站围护结构形式采用护坡桩+3+3+3+3道道道道钢支撑钢支撑钢支撑钢支撑+1+1+1+1道一桩一锚杆（仅北侧基坑北侧），围护道一桩一锚杆（仅北侧基坑北侧），围护道一桩一锚杆（仅北侧基坑北侧），围护道一桩一锚杆（仅北侧基坑北侧），围护桩直径桩直径桩直径桩直径600mm600mm600mm600mm，间距，间距，间距，间距800-1100mm800-1100mm800-1100mm800-1100mm，桩长为，桩长为，桩长为，桩长为19.54m19.54m19.54m19.54m23.82m23.82m23.82m23.82m，共，共，共，共385385385385根；锚杆长根；锚杆长根；锚杆长根；锚杆长20m20m20m20m，竖向设三道钢围檩竖向设三道钢围檩竖向设三道钢围檩竖向设三道钢围檩及及及及609X14mm609X14mm609X14mm609X14mm的钢支撑。的钢支撑。的钢支撑。的钢支撑。北京地铁五号线刘家窑车站 本工程明挖车站围护结构形式采用47北京地铁五号线刘家窑车站明挖基础北京地铁五号线刘家窑车站明挖基础北京地铁五号线刘家窑车站明挖基础北京地铁五号线刘家窑车站明挖基础北京地铁五号线刘家窑车站明挖基础48深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站 基坑开挖深度基坑开挖深度基坑开挖深度基坑开挖深度16.4-17.8m16.4-17.8m，开挖长度，开挖长度，开挖长度，开挖长度192m192m，宽，宽，宽，宽约约约约18.5-23m18.5-23m。围护结构采用连续墙围护结构采用连续墙围护结构采用连续墙围护结构采用连续墙+3+3+3+3道钢管支撑。连续墙道钢管支撑。连续墙道钢管支撑。连续墙道钢管支撑。连续墙厚度厚度厚度厚度800mm800mm，槽深，槽深，槽深，槽深21.4-22.83m21.4-22.83m，共，共，共，共74747474槽。总长槽。总长槽。总长槽。总长433.4m433.4m钢支撑三道，第一道钢支撑设在地连墙冠钢支撑三道，第一道钢支撑设在地连墙冠钢支撑三道，第一道钢支撑设在地连墙冠钢支撑三道，第一道钢支撑设在地连墙冠梁上，间距梁上，间距梁上，间距梁上，间距6m6m，采用直径，采用直径，采用直径，采用直径609mm609mm钢管，壁厚钢管，壁厚钢管，壁厚钢管，壁厚12mm12mm；以下两道支钢撑水平间距为；以下两道支钢撑水平间距为；以下两道支钢撑水平间距为；以下两道支钢撑水平间距为3m3m，采用直径，采用直径，采用直径，采用直径609mm609mm钢管，壁厚钢管，壁厚钢管，壁厚钢管，壁厚16mm16mm。深圳地铁翠竹车站 基坑开挖深度16.4-17.8m，开挖49深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站深圳地铁翠竹车站50 基坑开挖深度基坑开挖深度基坑开挖深度基坑开挖深度16.7m16.7m，基坑长，基坑长，基坑长，基坑长192.4192.4m m m m，宽，宽，宽，宽19.7m19.7m，总建筑面积总建筑面积总建筑面积总建筑面积1020010200平方米。平方米。平方米。平方米。工程围护结构形式为工程围护结构形式为工程围护结构形式为工程围护结构形式为挡土墙挡土墙+钻孔灌注桩钻孔灌注桩+3+3道锚杆，道锚杆，为一桩一锚为一桩一锚，东端大里程处及盾构井段围护结构形，东端大里程处及盾构井段围护结构形，东端大里程处及盾构井段围护结构形，东端大里程处及盾构井段围护结构形式为钻孔灌注桩式为钻孔灌注桩式为钻孔灌注桩式为钻孔灌注桩+3+3+3+3道钢支撑（斜撑）。挡土墙高道钢支撑（斜撑）。挡土墙高道钢支撑（斜撑）。挡土墙高道钢支撑（斜撑）。挡土墙高2.3m2.3m2.3m2.3m，护坡桩直径，护坡桩直径，护坡桩直径，护坡桩直径800mm，间距，间距，间距，间距1.3m1.3m，桩长，桩长，桩长，桩长19.661m19.661m，嵌固长度为，嵌固长度为，嵌固长度为，嵌固长度为5m5m，护坡桩护坡桩护坡桩护坡桩共计共计共计共计342根。锚杆根。锚杆根。锚杆根。锚杆为一桩一锚，长度为一桩一锚，长度为一桩一锚，长度为一桩一锚，长度为为27-30m。肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构 基坑开挖深度16.7m，基坑长192.4m，宽19.7m51肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构肖家村地铁车站围护结构52土层锚杆支撑土层锚杆支撑土层锚杆施工土层锚杆施工土层锚杆支撑土层锚杆施工53地铁车站基坑施工技术课件54地铁车站基坑施工技术课件55土钉墙支护土钉墙支护土钉墙支护土钉墙支护适用于有粘性土、粉性土、含有适用于有粘性土、粉性土、含有适用于有粘性土、粉性土、含有适用于有粘性土、粉性土、含有30%30%上粘土颗粒的砂土边坡。上粘土颗粒的砂土边坡。上粘土颗粒的砂土边坡。上粘土颗粒的砂土边坡。土钉墙支护适用于有粘性土、粉性土、含有30%上粘土颗粒的砂土56南浦超深地铁车站施工南浦超深地铁车站施工基坑挖土深24.6m,地下连续墙深36-39m.南浦超深地铁车站施工基坑挖土深24.6m,地下连续墙深36-57二、盖挖顺作法盖挖顺做法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆盖结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和架设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡土结构外露部分并恢复道路。二、盖挖顺作法盖挖顺做法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的58地铁车站基坑施工技术课件59地铁车站基坑施工技术课件60上海愚园地铁站施工上海愚园地铁站施工上海愚园地铁站施工61成都地铁某段盖挖顺做法施工成都地铁某段盖挖顺做法施工62昆明地铁某段盖挖顺做法施工昆明地铁某段盖挖顺做法施工63地铁车站基坑施工技术课件64地铁车站基坑施工技术课件65盖挖顺做法工序图盖挖顺做法工序图66五、盖挖逆作法 盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的围护机构和中间桩柱，和盖挖顺做法一样，基坑围护结构采用地连墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用为开挖土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止围护结构的水平变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。五、盖挖逆作法 盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑67地铁车站基坑施工技术课件68地铁车站基坑施工技术课件69地铁车站基坑施工技术课件702m 结构桩结构桩2m 结构桩712m 结构桩结构桩2m 结构桩72地铁车站基坑施工技术课件73地铁车站基坑施工技术课件74盖挖半逆做法示意图盖挖半逆做法示意图75六、浅埋暗挖法 浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过监控量测指导地下工程设计施工。针对埋深较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层而提出的施工方法。浅埋暗挖法的施工技术特点：围岩变形波及地表；要求刚性支护或地层改良；通过试验段来指导设计施工。根据围岩情况、工程特点、自身条件等，选择更适合的开挖方法和掘进方式。其中包括台阶法、CRD工法等，对于地铁车站而言更多采用的是柱洞法或中洞法等工法施工。六、浅埋暗挖法 浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，是充76地铁车站基坑施工技术课件77地铁车站基坑施工技术课件78地铁车站基坑施工技术课件79厦门市浦南：隧道长度虽然仅有685米，但要下穿居民区，且隧道上方共有95栋建筑，浦南隧道途经区域的地质强度较差，地质层基本上是残积亚粘土，又软又松，同时，还杂合着全风化花岗岩和杂填土，土质情况不均匀。此外，隧道所经地区地下水丰富，水位也较高。开挖前先实行全段面围幕注浆，防止土体和房子的侧移；开挖时则将采取三导洞施工，先挖中导洞，然后左导洞、右导洞再分开挖。厦门市浦南：隧道长度虽然仅有685米，但要下穿居民区，且隧道80土方开挖1 1、第一步土方开挖：地表开、第一步土方开挖：地表开挖至冠梁底，施做冠梁和第一挖至冠梁底，施做冠梁和第一道混凝土支撑。道混凝土支撑。3 3、第三步土方开挖：开挖至、第三步土方开挖：开挖至基底上基底上30cm30cm，采用人工开挖至，采用人工开挖至基底标高。基底标高。2 2、第二步土方开挖：中间拉、第二步土方开挖：中间拉槽开挖，两端预留土挖至第二、槽开挖，两端预留土挖至第二、三、四、五道支撑下三、四、五道支撑下50cm50cm左右，左右，开始架设钢支撑。开始架设钢支撑。土方开挖1、第一步土方开挖：地表开挖至冠梁底，施做冠梁和第一81地铁车站基坑施工技术课件82 开挖和挖掘施工技术开挖和挖掘施工技术在软弱岩层中修建隧道时，用混凝土作为临时支承，在开挖后立即喷上一层混凝土以将岩层封闭起来（必要时用锚杆加固），并进行施工量测，待变形发生到一定程度时做永久衬砌对下一步设计、施工提出修正。这种设计、施工隧道的方法称为新奥法。新奥法 开挖和挖掘施工技术在软弱岩层中修建隧道时，用混凝土作为临时83