《地铁施工技术》PPT课件.ppt

地 铁 施 工 技 术 交 流,二零一五年三月 郑州,第一篇 主要施工方法第二篇 特殊条件解决方案,第一篇 主要施工方法,主要内容：术语主要施工方法一览第一部分 明挖法施工第二部分 盖挖顺作法第三部分 盖挖逆作法第四部分 车站暗挖法第五部分 区间盾构法（略）第六部分 区间暗挖法第七部分 沉管法第八部分 施工监测技术,术语,明挖顺作法：从地面自上而下挖开的基坑中自下而上修筑结构。盖挖顺作法：在地面修筑维持地面交通的临时路面及基坑支撑后，自上而下开挖土方至设计坑底标高，再自下而上修筑结构。盖挖逆作法：开挖地面修筑结构顶板及其竖向支撑结构后，在顶板的下面自上而下分层开挖土方分层修筑结构。暗挖法：是在软土地层中以加固和处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合衬砌结构，选用非敞开分部开挖方式的地下施工法。矿山法：一般指置于基岩中的地下上程，采用传统钻爆法或臂式掘进机开挖的方法统称为矿山法。沉管法：就是在江河、海湾或海峡的水底预先挖掘好沟槽，把在干坞内预制的沉管浮运到施工现场，依次沉放在沟槽内并连接，从而建成隧道。说明:在行业或国外部分国家,明挖顺作法简称“明挖法”,盖挖顺作法又名“(临时)铺盖法”,盖挖逆作法又名“盖挖法”。,地铁车站,地铁区间,明挖顺作法,暗挖法或矿山法,盾构法,盖挖顺作法,地铁主要施工方法一览,明挖法,盖挖逆作法,沉管法,暗挖法或矿山法,第一部分 明挖法,杭州地铁二号线外环南路站,车站站位在道路以外,不影响交通和管线,1、明挖法适用条件一,东圃二马路,黄 埔 大 道 东,车站主体,1、明挖法适用条件二,广州地铁五号线东圃站,车站在道路范围内，但交通可以疏解、管线可以迁改,2、明挖法车站主体结构形式,广州地铁员村站（两层两跨）,广州地铁鹭江站（两层单跨）,哈尔滨地铁博物馆站（四层三跨）,广州地铁五羊新城站（三层二跨）,广州地铁杨箕站（三层三跨）,3、明挖法围护结构形式,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,广州地铁五号线鱼珠站,地下连续墙：防水效果好,造价较高,普通槽壁机,双轮铣槽壁机,连续墙接头可采用工字钢、十字钢板接头或锁口管接头。,工字钢接头,锁口管接头,3、明挖法围护结构形式,钻孔咬合桩平面布置示意图,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,钻孔咬合桩施工现场,3、明挖法围护结构形式,钢管支撑,广州地铁五号线员村站围护结构平面图,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,单重管旋喷,三重管旋喷,钻孔灌注桩,3、明挖法围护结构形式,广州地铁二号线越秀公园站,护壁配筋图,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,人工挖孔桩护壁,人工挖孔桩施工现场,3、明挖法围护结构形式,广州地铁二号线新港东站,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,SMW工法桩施工现场,工字钢起拔,工字钢下放,3、明挖法围护结构形式,广州地铁二号线客村站围护结构剖面图,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,土钉墙土钉、泄水管与钢筋网,土钉墙表面,适用于场地开阔条件,造价低,广州地铁二号线客村站围护结构剖面图,地下连续墙,放坡开挖+搅拌桩加固,钻孔咬合桩,钻孔灌注桩+旋喷止水,土钉墙,SMW桩,人工挖孔桩,3、明挖法围护结构形式,放坡开挖边坡支护现场,4、明挖法支撑体系形式,钢支撑,锚索,混凝土支撑,钢支撑体系（支撑腰梁格构柱联系梁）,钢支撑,钻孔桩锚索支撑（预应力锚索腰梁）,网喷砼+锚索支撑（预应力锚索腰梁）,钢支撑,锚索,混凝土支撑,锚索张拉,钢支撑,锚索,混凝土支撑,混凝土支撑,5、明挖基坑未切改管线保护措施,悬吊,黄海路站照片平面,黄海路站,黄海路,行政审批大厅,于洪区城乡建设管理委员会,于洪区交通局,太湖街,北,1号出入口,北风道,南风道,3号出入口,平面位置及周边环境,6、明挖顺作法实例,之沈阳地铁一号线黄海路站,结构型式：双层双跨钢筋砼矩形框架，结构埋深顶部4.3m，底部17.71m。围护结构：主体及风道采用1.0m1.2m钻孔灌注桩；出入口围护结构采用0.8m1.0m钻孔灌注桩。内 支 撑：60914钢管支撑及2I45钢围囹。防水：底板及侧墙防水层采用ECB、PVC卷材、膨润土防水毯；顶板采用单组分聚氨酯。其它：太湖街与黄海路节点部位设临时铺盖系统。,黄海路站,之设计概况,开挖土层主要为杂填土、中粗砂和粉质粘土。含水层分为两层：第一层含水层赋存于中粗砂中，属潜水，水位埋深6.5m。第二层含水层赋存于粉细砂、中粗砂，属承压水。含水层埋深19.9m，水位埋深12.1m。,粉细砂,粉粘土,中粗砂,杂填土,潜水位-6.5m,中粗砂,承压水.m,黄海路站,之地质条件,土方开挖方向,土方开挖方向,基坑开挖顺序：各采用3台反铲接力从中间往两端后退式开挖土方。结构施工顺序：区段的长度812m,随土方开挖由中间向两侧分段分层流水施工。,临时便桥,结构,黄海路站,之施工步序,降水井,围护桩,钢支撑,基坑回填,黄海路站,之桩+钢支撑施工步序,黄海路站,之施工照片,明挖基坑全景,基坑土方开挖,北京地铁四号线圆明园站,之施工照片,围护结构钢筋笼加工,旋挖钻机成孔作业,7、其它明挖地铁施工照片,北京地铁四号线圆明园站,之施工照片,钢筋砼钻孔桩小应变检测,龙门吊提升系统,北京地铁五号线东单站,之施工照片,BG18型旋挖打桩机成孔,冠梁、剪力块钢筋绑扎,基坑钢管内支撑,北京地铁五号线东单站,之施工照片,底板接地施工,底板防水施作,底板钢筋绑扎,底板砼浇筑,北京地铁五号线东单站,之施工照片,侧墙模板系统,中柱砼养生,汽车泵送砼浇筑中板砼,北京地铁五号线东单站,之施工照片,顶板钢筋绑扎,顶板砼养生,分段成型横断面,深圳地铁一号线购物公园站,之施工照片,截水帷幕施工,降水井施工,人工挖孔咬合桩桩顶空孔,桩间喷砼找平,人工挖孔咬合桩+钢管支撑,深圳地铁一号线购物公园站,之施工照片,履带吊安设钢管支撑,垂直接地钻孔,基底倒虑层排水盲沟施工,顶板回填压实度检测,深圳地铁一号线购物公园站,之施工照片,车站主体流水施工,深圳地铁一号线车公庙站,之施工照片,套管液压灌注磨桩机施工围护桩,反铲接力开挖土方,主体基坑钢管支撑体系,车公庙施工现场,南京地铁二号线向兴路站,之施工照片,施工现场,SMW桩+钢管支撑,上海轨道交通7号线3标大华三路站,之施工照片,亮马河站,之施工照片,钻孔桩施工,桩顶冠梁施工,锚索成孔,锚索灌浆,亮马河站,之施工照片,长臂反铲倒土,锚索张拉,预留盾构环,中板孔边梁钢筋绑扎,亮马河站,之施工照片,中板钢筋绑扎,顶板砼振捣及收光,侧墙模板支撑系统,杭州地铁九堡东站,之施工照片,降水井施工,一级基坑开挖,第二部分 盖挖顺作法（铺盖法）,1、盖挖顺作法（铺盖法）施工工序,杭州地铁二号线人民路站施工顺序图,2、盖挖法车站交通疏解（全盖挖）,杭州地铁二号线人民路站交通疏解图,广州地铁五号线员村站交通疏解,3、盖挖法车站交通疏解（局部盖挖）,4、盖挖顺作法施工说明,之军便梁+砼预制板铺盖体系,结合沈阳地铁一号线洪湖北街站说明。,洪湖北街站,之工程概况,洪湖北街站,之设计概况,结构型式：双层双跨钢筋混凝土矩形框架，结构覆土4m。围护结构：车站主体及风道采用1000mm1200mm钻孔灌注桩；出入口围护结构采用8001000钻孔灌注桩。内支撑：60914钢管支撑及2I45钢围囹。临时路面：采用六四军用梁加桥面板体系。防水：底板及侧墙附加防水层采用ECB、PVC卷材、膨润土防水毯；顶板采用单组分聚氨酯。,洪湖北街站,之地质条件,含水层分为三层：第一层含水层赋存于中粗砂中，属潜水，水位埋深4.5m；第二层含水层赋存于粉细砂、中粗砂，属承压水。含水层埋深13m，水位埋深4.0m。第三层含水层赋存于粉细砂、中粗砂、砾砂中，属承压水。含水层埋深20m，水位埋深12.1m。,洪湖北街站,之施工步序,基坑开挖顺序：地面以下2m范围，与军用梁安装同步进行；地面以下25.5m范围，由车站两端向车站中心采用挖掘机开挖；地面以下5.5168m范围开挖由车站中心向车站两端分三层，利用第二阶段的路面运土。结构施工顺序：区段的长度812m,随土方开挖由中间向两端分段分层流水施工。,土方开挖方向,土方开挖方向,结构,军用梁路面,洪湖北街站,之施工步序,南风道,北风道,开挖出土,开挖出土,盖挖军用梁临时路面体系形成后，从中间各采用3台反铲接力往两端后退式开挖，分别以南侧、北侧风道作为主要出土口。,洪湖北街站,之施工步序,临时墩,军用梁路面,换 撑,换 撑,洪湖北街站,之施工照片,围护桩成孔作业,军用梁基槽开挖,军用梁安装,预制盖板安装,洪湖北街站,之施工照片,沥青砼路面恢复,铺盖车站开挖及内支撑架设,铺盖车站风道基坑兼作施工通道,洪湖北街站,之施工照片,底板钢筋制安,浇筑完成的车站底板,中柱模板安装,侧墙钢筋制安,5、盖挖顺作法施工说明,之砼梁+预应力砼预制板铺盖体系,结合广州地铁二、八号线延长线凤凰新村站说明。,凤凰新村站,之工程概况,送、排风亭,号出入口,公厕,号出入口,号出入口,号出入口（预留）,北端隧道风亭,规划道路,规划道路,规划道路,南端隧道风亭,凤凰新村站,之工程概况,凤凰新村站位于南田路与工业大道北交叉口。站厅区及设备区分层于右线外侧外挂上置，设明暗结合分离岛式站台。主体结构为三层三跨钢筋砼框架结构，围护结构为密排人工挖孔桩，支撑体系为四道钢筋砼内支撑，基坑中间设临时立柱，基坑施工采用局部盖挖法。投标阶段铺盖系统采用军便梁，后经过综合比选，施工确定选用预制砼盖板：将第一道砼支撑断面矩形改为“T”型并加大，使之作为铺盖体系的承重梁，同时基坑剩余的三道撑竖向位移适当调整，缩减到二道（局部仍三道），盖板采用先张法预应力预制盖板。,车站效果图,凤凰新村站,之砼铺盖平面布置,一期围护桩及盖板,二期围护桩及盖板,三期围护桩、中间立柱及盖板,四期围护桩后作为基坑施工口,凤凰新村站,之地质概况,沙园方向,从上往下依次是：素填土、粉质粘土、硬塑状残积土、强风化、中风化局部夹微风化层。基坑深度(底板埋深)约21m，车站底板主要位于中风化层。,凤凰新村站,之周边环境,A15,内环高架桥,龙凤街办事处,公路管理局招待所,低矮房屋区（拆除）,明兴制药厂,卷烟仓库,明挖基坑,N,凤凰新村站,之铺盖系统施工步序,第三部分 盖挖逆作法,结合北京地铁复八线天安门东站说明。,天安门东站为三层三跨二柱框架结构，长218.3m，宽24.2m，高15.25m，平均埋深1.5m。地下一层为自行车停车场兼作地下过街通道，净高2.8m；地下二层为站厅层，净高4.5m；地下三层为站台层，净高为6m。边桩为800mm的钢筋砼柱，桩间距2.0m。中柱为直径800mm的钢管砼柱，柱间距横向9m，纵向6.6m。采用下导洞柱下条形基础、无入土深度短桩作周边围护结构的盖挖逆筑法施工。车站共设有4个出入口及2座风道，其中西北出入口与既有的天安门地下通道相接。,天安门东站,之工程概况,平面布置图,天安门东站,之工程概况,结构横断面图,天安门东站,之工程概况,车站地处永定河冲洪积扇的脊部地带，上部为第四纪地层，总厚度达80m，呈韵律分布。下部为第三纪碎屑岩。地质条件较为复杂，属I类地层。自上而下依次为杂填土、轻亚粘土、中、细砂、圆砾土、轻亚粘土、圆砾土。在第四纪地层中蕴藏着上层滞水、潜水、承压水。上层滞水赋存于上层的轻亚粘土中，水位标高37.8m；潜水赋存于上层的圆砾土层中，水位标高28.1130.45m之间，随季节变化幅度为0.51.0m；承压水赋存于下层的圆砾土中，水位标高23.9727.18m，水位变化幅度0.53.0m。地下水对砼无侵蚀性。,天安门东站,之地质条件,天安门东站位于天安门广场东侧、历史博物馆北侧的长安街下，距天安门城楼仅300m。车站纵轴平行于长安街永中线，偏南15.2m。地理位置重要，施工环境非常特殊，需把施工对环境的干扰降至最小。,天安门东站,之周边环境,填砂,边桩挖孔桩,中桩挖孔桩,施工小竖井,回填、路面恢复,降水井,天安门东站,之施工步序,提升井架,顶板留“天窗”出土,天安门东站,之施工照片,盖板砼浇筑,天安门东站,之施工照片,顶板地模施工,侧墙钢筋电渣压力焊焊接,天安门东站,之施工照片,车站土方开挖,负一层全景,负二层钢管柱,天安门东站,之施工照片,完工后站内实景,天安门东站,之施工照片,第四部分 车站暗挖法,在工程设计中，根据施工特点，地下工程分为深埋、浅埋、超浅埋地下工程。按照铁路隧道设计规范规定，当单线或双线隧道拱顶深小于：级围岩石3540m、级围岩1825m、级围岩石1014m、级围岩石57m，为浅埋隧道。也可用实测压力P和垂直土柱重量rh之比来确定，根据实测资料统计，当P/rh0.40.6为浅埋隧道。城市地铁、地下工程结构断面变化很大，仅用拱顶埋深确定深埋或浅埋是不妥的，还必须考虑地下工程的跨度大小，跨度大时，对覆土的影响范围也大。拱顶覆土厚度（H）与结构跨度（D）之比，即H/D称为覆跨比。当0.6H/D1.5时，均称为浅埋；当H/D0.6时，均称为超浅埋。,1、浅埋与深埋的界定,北京地铁西单站横断面图,北京地铁东单站横断面图,北京地铁王府井站横断面图,多拱多跨,单拱多跨,单拱大跨,2、暗挖法断面形式,2、暗挖法车站断面形式,北京地铁五号线崇文门站横断面图,北京地铁五号线蒲黄榆站横断面图,多拱多跨,单拱多跨,单拱大跨,2、暗挖法车站断面形式,多拱多跨,单拱多跨,单拱大跨,青岛地铁青纺医院站,车站主体位于微未风化的花岗岩中,CRD工法,PBA工法,矿山法,3、暗挖法车站施工方法,北京地铁五号线崇文门站施工工序图,3、暗挖挖法车站施工方法,CRD工法,PBA工法,矿山法,3、暗挖法车站施工方法,青岛地铁青纺医院站横断面图,采用爆破开挖，适用于围岩较好地层。,CRD工法,PBA工法,矿山法,主要开挖方法表,4、暗挖法主要开挖方法,区间隧道上半断面临时封闭正台阶法施工,区间隧道采用模板台车二次衬砌照片,中隔壁法（CD工法）,交叉中隔壁法（CRD工法）,双侧壁导坑法（眼镜工法）,中洞法施工的三联拱隧道,三联拱隧道建成后的中洞照片,三联拱隧道建成后的侧洞照片,北京地铁宣武门车站横断面图柱洞法施工,北京地铁宣武门车站建成后车站下层照片,5、工程实例,大跨暗挖车站工程实例：5.1 洞柱法施工实例：北京地铁天安门西站；5.2 PBA工法实例：沈阳地铁一号线青年大街站；,5.1 洞柱法施工实例：北京地铁天安门西站,天安门西站位于人民大会堂西侧长安街下，所处地理位置极其重要。车站全长226m、宽22.2m、高13.15m，为三拱两柱直边墙双层框架结构。,北京地铁天安门西站效果图,车站拱部二次衬砌扣拱照片,车站中层板以上土方开挖照片,车站中层板以上土方开挖照片,车站采用土模技术施工中层板照片,车站中层板混凝土浇筑照片,车站边墙采用台车衬砌照片,青年大街站沈阳地铁为一、二号线的十字交叉换乘车站，一号线车站沿十一纬路、大西路呈东西向布置(长211m)，二号线车站沿青年大街站南北向布置(长141m)。二号线在上，采用侧式站台、一号线在下，采用岛式站台。青年大街站车站主体均为暗挖施工，一号车站采用PBA工法（洞柱法）和CRD工法（中柱法）结合施工，PBA工法为两层三跨三连拱结构，CRD工法为单层三跨三连拱结构；二号线采用PBA工法为两层两跨两连拱结构。,5.2 PBA工法实例：沈阳地铁一号线青年大街站,青年大街站总平面图,沈阳地铁一号线青年大街站效果图,青年大街站一号车站主体结构横断面图,PBA工法施工横断面图,CRD工法施工横断面图,一号车站地质纵断面图,青年大街站双层三跨PBA工法施工步序图,青年大街站单层车站CRD工法施工步序图,青年大街站施工场地照片,青年大街站车站上层导洞施工照片,车站施工方法综合比较,第五部分 区间盾构法（略）,粘土、淤泥质地层：上海、南京、杭州、武汉冲积砂层：北京、沉积粗砂、砾砂：沈阳砾砂、卵石地层：成都岩石、土岩混合（上软下硬）：广州、深圳,第六部分 区间暗挖法,广州地铁三号线华岗区间,广州地铁三号线番禺广场折返线,区间暗挖法与车站暗挖法施工方法基本相同，由于断面稍小，施工难度小于暗挖车站，内容不再具体介绍。,2、区间暗挖法（特殊地层段）,广州地铁五号线花区区间,特殊地段：暗挖法开挖，盾构通过。,区间暗挖法与盾构工法对比,以在建的广州生物岛大学城隧道为主介绍沉管法。,第七部分 区间沉管法,总体概述,本工程北接南部快速干线和科韵路延长线，南部与大学城26号路与中环路相接，为进出规划中的生物岛和大学城的主要干线。线路主要穿过仑头海和官洲河水道，全长2448.567m。工程分两期实施：一期为仑头生物岛隧道工程：线路全长1109.98米，穿过仑头海，沉管段长277米；二期为生物岛大学城隧道线路全长1338.587米，穿过官洲河，沉管段长214米。,工程范围,主要工作内容：北岸堤防护岸和接口段工程 干坞工程 管段预制 水中基槽浚挖 管段浮运沉放对接及回填 北岸岸上段主体结构施工,本项目工程简述,设计概况,工程地质、水文及通航条件,历年最高潮位7.62m（老雅岗站），百年一遇潮位7.55m，最低潮位3.64m，年平均潮差1.50m，平均潮位5.62m，枯水期最大流速0.85 m/s。官洲河航道属珠江后航道，通行2000吨级的海轮，航道宽度80米，航道设计深度6米。,主要施工方法沉管,施工基坑围护结构、护岸连续墙、组合式坞门；明挖法开挖干坞段基坑至-6.43m、接口段基坑到底，进行坞底起浮层 处理至-5.61m标高；E1、E2和E3管节模板台车预制和止推结构施工，水中基槽开挖；E2、E3管节坞内拉合处理，完成管节一次舾装。,干坞、管段预制及基槽开挖,主要施工方法,管节预制及接口段止推结构完成后，完成岸控系统布设。抽水进坞内 分别进行低、高水位两次检漏。,检漏、岸控系统安装,主要施工方法,高水位检漏完成后，破除坞门；进行临时支撑垫块安装。调节压载水箱水，管段起浮；坞内临时系泊，进行二次舾装并方驳就位，调节干弦值。,管段起浮、二次舾装,E1临时垫块,主要施工方法,坞内临时系泊，进行拖航前的系缆 等准备工作；以岸控拖航为主，辅以拖轮导航，利用测量系统进行初步定位；拖航就位后，进行精确定位，准备 下沉；,管段拖航就位,坞内系泊,岸控拖航,拖航就位,主要施工方法,双方驳提供足够的浮力；通过调节水箱压载水以提供负浮力进行下沉，同时通过方驳提供的浮 力以控制下沉速度；沉放过程中通过GPS实时定位系统以保证精确定位。,管段沉放(一),主要施工方法,管段沉放(二),靠拢下沉,着地下沉,初步下沉,主要施工方法,(一)初步对接,(二)水压对接、机械拉合,(三)稳定压载,管段对接、压载稳定,主要施工方法,砂流法基础,主要施工方法,岸边最终水下接头(一),主要施工方法,顶封板,侧封板,底封板,止推梁,岸边最终水下接头(二),主要施工方法,管段回填,砂基础层,碎石反滤层,片石回填层,一般回填层,一般回填层,主要施工方法,管节浮运完成并进行最终水下接头施工后进行二次围堰施工；二次围堰结构采用大型薄壁砌块分层砌筑、分层填充，砌块最大吊重 达75吨，中间设有防渗墙，背后反压砂袋；二次围堰防渗达到强度后进行干坞内抽排水。,二次围堰,第八部分 城市地下工程监控量测与 信息反馈,1、施工监测的意义与目的2、主要监测项目3、控制基准的确定4、信息反馈5、现代化自动监测系统,主要内容,1.监测的意义与目的,监测的意义 在岩土中修建地下工程，地下工程设计理论分析牵涉问题较多，如：(1)岩土的复杂性，(2)施工方法难以模拟性，(3)围岩与结构支护（围护）相互作用的复杂性;同时考虑城市地下工程的特点，地质条件差、周围环境一般比较复杂，因此有必要通过信息化施工，及时了解施工过程中围岩与支护结构的状态，并及时反馈到设计与施工中去，以确保地下工程施工和周围建（构）筑物安全。作为信息化施工的最基础工作，监测显得非常重要。,城市地下工程监测的主要目的通过监测了解地层在施工过程中的动态变化，明确工程施工对地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。通过监测了解支护结构及周边建（构）筑物的变形及受力状况，并对其安全稳定性进行评价。通过监测了解施工方法的实际效果，并对其进行适用性评价。及时反馈信息，调整相应的开挖、支护参数；通过监测，收集数据，为以后的工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验。,2、主要监测项目,监测项目分类（1）从考虑地下工程结构稳定及施工对环境影响出发，地下工程主要监测项目可以分成三类：第一类是支护结构的变形和应力、应变监测，第二类是支护结构与周围地层（围岩与结构）相互作用监测，第三类是与结构相邻的周边环境的安全监测。（2）根据监测项目对工程的重要程度可分为“必测项目”和“选测项目”两类。城市地下工程施工采用较多的是浅埋暗挖法、明挖法、盾构法这三类方法,其监测内容见下面表格。,浅埋暗挖法工程主要监测项目,盾构法工程主要监测项目,明挖法工程主要监测项目（表1）（上海市工程建设规范地基基础设计规范（DGJ07111999）,建筑基坑支护技术规程（JGJ1209）规定的基坑侧壁安全等级及重要性系数，以及据此等级确定的基坑监测项目。（表2）,注：1破坏后果系指支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响程度，2有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定；3应测；宜测；可测,3、监测控制基准的确定,控制基准确定原则（1）监测控制基准值应在监测工作实施前，由建设、设计、监理、施工、市政、监测等相关部门共同确定，列入监测方案；（2）有关结构安全的监测控制基准值应满足设计计算中对强度和刚度的要求，一般应小于或等于设计值；（3）有关环境保护的控制基准值，应考虑被保护对象（如建筑物、地下工程、管线等）主管部门所提出的确保其安全和正常使用的要求；（4）监测控制基准值的确定应具有工程施工可行性，在满足安全的前提下，应考虑提高施工速度和减少施工费用；（5）监测控制基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规范和规程的要求；（6）对一些目前尚未明确规定控制基准值的监测项目，可参照国内外类似工程的监测资料确定。在监测实施过程中，当某一监测值超过控制基准值时，除了及时报警外，还应与有关部门共同研究分析，必要时可对控制基准值进行调整。,地表沉降控制基准确定方法 通常地表沉降控制基准值应综合考虑地表建筑物、地下管线及地层和结构稳定等因素，分别确定其允许地表沉降值，并取其中最小值作为控制基准值。（1）按环境保护要求确定最大允许地表沉降值.（2）从考虑地下管线的安全角度确定最大允许地表沉降值.（3）从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表沉降值.地下工程支护结构（围岩）稳定控制基准确定方法（1）根据支护结构的稳定性确定.（2）根据地表沉降控制要求确定.（3）利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值进行修正.,国内外主要监测项目控制基准值（1）暗挖隧道主要监测项目控制基准值 我国铁路隧道采用允许相对位移值的方法。隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）规定值，即下表所列的数值。,法国工业部制定的隧道位移基准值如下表（隧道断面50100 m2），可作为初选位移基准的参考值。,日本“NATM设计施工指南”提出按测得的总位移量值，或根据已测值预计的最终位移值，给出围岩的类别，然后确定与围岩相应的支护系统。下表给出了隧道施工中各类围岩容许收敛值。,我国北京、广州根据地区经验，提出地铁工程施工相应的监测控制基准。,北京地铁浅埋暗挖法施工监测控制基准值,北京地铁盾构法施工监测控制基准值,广州地铁施工监测控制基准,（2）明挖基坑工程变形控制基准确定 上海市和深圳市基坑设计规程规定将基坑工程按破坏后果和工程复杂程度区分为三个等级，各级基坑变形的设计和控制值见下表。,基坑工程等级划分及变形制控基准值,深圳市建设局还对深圳地区建筑深基坑的地下连续墙作了稳定判别标准，见下表。,深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别标准,注：1.F2上行适用于基坑旁无建筑物或地下管线，下行适用于基坑近旁有建筑物和地下管线。2.F6、F7上、中行与F2同，下行道用于对变形有特别严格的情况。,工程建设行业标准建筑基坑工程技术规范（JGJ12-99）规定重力式挡墙最大水平位移的控制值见下表。,重力式挡墙最大水平位移控制值,4、信息反馈,信息反馈的内容 对设计的反馈内容对施工的反馈内容 在施工过程中，通过对监测结果的分析判断，及时调整施工方案，必要时增加辅助施工措施，以确保施工安全。监测数据的处理方法散点图与回归分析法一元线性回归分析非线性回归分析地下工程监测数据分析中常用的回归函数地表沉降横向分布规律 地表沉降横向分布规律回归函数采用Peck公式，Peck在1969年提出了地层损失的概念，即在不考虑土体排水固结和蠕变的条件下，得出了一系列与地层有关的沉降槽宽度的近似值。,位移历时回归方程 对地表沉降、拱顶下沉、净空收敛等变形的历时曲线一般采用如下函数进行回归。指数模型：；对数模型：；双曲线模型：；式中：t监测时间（单位：日）；St时间对应的位移值；a、b回归系数。,沉降历程回归方程 由于地下工程开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空收敛等位移受掌子面的时空效应的影响。采用单个曲线进行回归时不能全面反映沉降历程，通常采用以变弯点为对称的两条分段指数函数式或指数函数进行近似回归分析。,式中：A，B回归参数；x距开挖面的距离；S距开挖面x处的地表沉降；x0、u0变弯点x0处的沉降值u0。,监测信息反馈 监测反馈的程序 右图信息反馈方法 1）采用收敛限制法 2）参数控制法 3）工程类比法 4）数值计算方法 5）反分析法,5、现代自动化监测系统,近景摄影测量系统 近景摄影监测的主要问题在于地下工程内施工条件下不易实施，而且精度目前尚难达到要求。但随着技术的进步，它仍值得进一步研究探索。三维隧道影像扫描仪（简称DIBIT系统）做以下简单介绍。DIBIT为可携带式隧道影像记录器，近年来奥地利ILF与Tunel Conslt公司合作开发成功，曾应用于德、奥境内施工中高速铁路隧道。采用三维隧道影像扫描仪除可全面并精确地记录隧道开挖面地质与支撑施作结果之影像与几何资料，改善目前本地传统工法中有关监测或记录方法之缺点外，并可提供隧道开挖高精度资料与建立施工品质资料库，有助于提升国内施工品质控制与工程管理效率。,DIBIT系统外观,光纤监测系统 光栅传感器是近几年正在研发的新型传感器，光纤光栅传感器可集信息的传感与传输于一体，与传统的传感器相比它具有很多优势：如防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便。特别适合在恶劣环境下使用。它克服了电阻应变片的易受电磁干扰、易损坏、寿命短和不能重复使用的缺点。通过此项技术可准确的将地震、不均匀沉降、建筑物的动荷载等等带给结构的危害程度，做到实时、长期、直观的监控。我集团在北京地铁5号线05标和广州地铁5号线小北站成功试验。,自动全站仪非接触监测系统 全站仪非接触监测系统采用先进全自动全站仪，具有自动目标识别、自动跟踪、无棱镜测距的功能、将全站仪置于固定测站，通过数据线与远处控制室连接，通过控制室电脑发出指令控制全站仪对目标进行监测。该系统具有获取信息及时、监测精度高。其具有以下优点：适应隧道恶劣环境；克服了传统接触量测在大跨度隧道中速度慢、误差大等缺点；自动化程度高，能够实现数据自动采集、观测安全快速。我集团应用此项技术较早，在内昆铁路曾家坪隧道首次试验成功，后在磨狗岭隧道、北京城铁14标等多个工程应用，效果良好。,全站仪非接触监测洞内监测图,对于一些特殊结构，如；桩基托换过程中的高层建筑物，运营中的地铁线路，交通繁忙的铁路、公路桥梁等，常规监测方法实施的难度特别大，必要时可采用远程监测系统进行监测。远程监测系统由现场采集系统和远程控制系统两部分组成。将各类传感器埋设在待测结构上，并连接在数据采集仪上，即构成数据采集系统，可在无人值守状态下，实现各类监测数据的自动采集。,静力水准仪,北京地铁五号线静力水准仪布置图,4.远程监测系统（重要建（构）筑物变形监测）,数据采集仪为连接远程监控中心及各类监测传感器的中继站，直接控制各类传感器，并将传感器的信号进行编译传输至监测中心。,远程监测在北京地铁五号线的数据采集仪,数据采集仪,远程监测在北京地铁五号线的应用主控电脑,主控电脑,远程监测中心由主控计算机，通过数据采集仪，控制监测传感器的工作。通过设置参数，可实现高频自动监测，通过强大的数据后处理系统，可实现大量监测数据的实时分析，及时反映监测对象的各类信息，为施工控制提供参考数据。,巴赛特结构收敛系统 巴赛特结构收敛系统可以进行隧道断面变形的连续监测，该系统可安装在隧道典型断面用于监测因结构变形而引起的变形破坏。能够适应隧道交通、防震、水流、温度变化以及电磁辐射环境。,巴赛特结构收敛系统,第一部分 重叠隧道第二部分 桩基托换技术第三部分 浅埋硬岩超大断面地下车站 暗挖施工技术,第二篇 特殊条件解决方案,第一部分 重叠隧道,以深圳地铁一期工程3C标重叠隧道工程实例说明重叠隧道施工方法。,深圳地铁一期工程3C标段（国贸站老街站区间北段）位于深南东路与人民南路交汇处及其南、北部，由四个子单位工程组成，分别为华中国际酒店桩基托换工程、百货广场桩基托换工程、国老区间北段明挖及暗挖隧道工程。其中本标段暗挖区间隧道长205.30m，为单洞双层重叠隧道，隧道断面形状为直边墙拱形，开挖平均高度为13.2m，宽度为6.8m，高跨比接近于2.0。隧道沿线分别穿越深圳市百货广场大厦、东西向主干道深南东路、人民南人行天桥、华中国际酒店、南北向主干道人民南路等，地下各种管道、管线纵横交错，工程施工所及周边环境极为复杂。,1、工程概况,单洞双层重叠隧道穿越百货广场及华中国际酒店效果图,2、单洞双层重叠隧道矿山法施工,本区间单洞双层重叠隧道开挖支护施工在充分理解新奥法原理的基础上，严格贯彻执行浅埋暗挖法十八字方针：管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测，确保隧道施工及周边环境安全受控。,隧道掘进采用正台阶法，即自上而下划分成四个台阶顺序施工，台阶间设置临时仰拱与初期支护结构封闭成环，台阶间纵向距离递次控制在12倍洞跨。,重叠隧道采用喷锚构筑法设计与施工，复合型支护结构，二次衬砌为C25S8现浇钢筋砼。隧道二次衬砌施工自下而上逐层顺筑，由中隔板结构构建形成上、下重叠的左、右线地铁区间隧道。,第二部分 桩基托换,桩基托换即为“偷梁换柱”，就是在已经建成的建筑物中，重新施筑托换大梁，把既有柱与托换大梁连接起来，使上部已经存在的荷载转换到托换大梁，再通过托换大梁传递到另外新施筑的托换新桩，从而以托换结构代替原来的桩来承受上部建筑的荷载。其目的就是要在基本维持上部结构受力变形不变、保证托换建筑物使用安全的前提下，将需托换的既有桩基承受的上部荷载有效地转移到新施筑的托换结构上。下面以深圳地铁一期工程3C标重叠隧道工程实例说明重叠隧道施工方法。,需托换桩与隧道位置关系图,1、桩基托换概况,隧道施工之前，先对被穿越建筑物百货广场大厦和华中国际酒店部分受隧道施工影响较大的桩基实施托换处理，将这部分桩基所承受的上部结构物荷载，通过新构筑的托换结构传递给隧道施工影响范围以外的桩基上。对于基础埋置较深且轴力较大的百货广场大厦桩基采用托换梁包柱式主动托换技术，托换转换层设于地下室负三层；基础埋置较浅且轴力较小的华中国际酒店桩基采用托换梁包承台式被动托换技术，托换转换层设于地表附近，通过桩基托换技术的运用实现了在地铁修建期间对这两栋建筑物的工程保护。,百货广场上部建筑结构为塔楼22层，裙楼9层，地下室为3层。地铁工程桩基托换段位于百货广场的西侧裙楼，其地下室负一层为商铺、地下室负二层及负三层为地下停车库。大楼为框架-剪力墙结构型式，桩基为独立桩基、端承桩。采用SAP84有限元分析，估算托换桩柱最大设计轴力约15734kN（托换期间最大轴力可达18900kN）。百货广场大厦桩基托换，它具有托换桩多（6根），托换轴力大（1890t），托换桩径大（2000mm），地质条件差，地下水头高，托换位置深（地下三层），使用环境复杂（中间穿越地铁，振动影响）等几大特点。目前国内外尚无类似施工经验。（国外日本类似托换最大轴力875t，国内590t）。因此，此类托换设计、施工、科研都无先例。,2、桩基主动托换施工简介,桩基主动托换步骤演示,地下室三层,主动托换桩,区间隧道,1,2,3,主动托换桩,主动托换桩,托换大梁,桩帽,桩帽,齿槽,第一步 破除地下室底板，在暗挖隧道两侧，各施工一根托换新桩，直径为2.0m，深25m的人工挖孔桩，施工桩顶扩大帽梁,第二步 在被托换柱与设计的托换大梁结合部加工企口槽，植入钢筋，采用（企口+钢筋+双向预应力）梁柱节点型式，将被托换柱“包死固接”；,第三步 再托换新桩顶上方一定位置施工现浇一根混凝土预应力托换大梁，梁高2.2m、宽3.2m；,第四步在新桩桩帽和托换大梁之间安置千斤顶，利用千斤顶对托换大梁进行多级加载至11.2倍的托换轴力，并控制在顶升2mm以内，目的是使新桩在短时间内完成沉降并可初步检验梁柱节点强度。当新桩完成沉降后，逐步卸载至40%左右托换轴力，顶升力及卸载终止根据实施监测数据信息可作调整,第五步 然后逐步截桩，被托换柱的轴力逐步转换到新桩上,结构柱,3、桩基主动托换技术难题 大轴力桩基托换工程具有三大技术难题：1、迄今为止，国内外地铁、地下工程中桩基托换工程最大轴力为5850kN。而百货广场所需托换轴力在12000kN18900kN之间；而且，由于线路走向的限制，导致托换梁柱斜交、偏载，接头受力复杂；因此，必须首先解决托换梁与被托换柱之间的接头型式问题；2、大轴力桩基托换工程难度大、技术要求高、工序复杂，毫厘的偏差，就可能引起灾难性后果；因此，必须制定严密的施工工艺、施工技术参数和监测方案，充分实现信息化施工；3、工程地质条件复杂及地下水位高，托换工程处在地下室负三层，操作空间狭小，托换新桩（人工挖孔桩）施工难度大。,工程照片,桩基托换梁截桩千斤顶预顶监测,吊装1500吨千斤顶作业,桩基托换全自动实施监控,周边环境复杂、环境保护要求高,地质条件复杂,4、本工程桩基被动托换步骤演示,被动托换群桩,被动托换群桩,托换大梁,被托换桩,齿槽,被动托换是托换建筑物托换荷载小、变形控制要求不甚严格，依靠托换结构自身的截面刚度，可以在托换结构完成后即将托换桩切除，直接将上部荷载通过托换梁（板）传递到新桩，而不采取其它调节变形的措施。托换后既有建筑物及托换结构的变形不能再进行调节，上部建筑物的沉降由托换结构承受变形的能力控制，变形控制为被动适应。,区间隧道,2,1,3,桩基托换具有跨专业综合性强、多界面接口制约因素多、安全和环境保护问题突出的特点。另外，地铁暗挖隧道与桩基托换结构之间的相互影响，也是本工程与其他桩基托换工程的显著不同。桩基托换的关键是荷载转换，目标为变形控制，二者构成了桩基托换的核心。桩基托换设计实施方案围绕此核心问题，结合托换建筑物的现状条件进行了深入研究。按照变形控制程度的不同，托换实施方案可以分为主动托换和被动托换两种形式。1、主动托换 主动托换是当托换建筑物托换荷载大、变形控制要求严格，需要通过主动的变形调节来保证变形要求，即在托换桩切除之前对新桩和托换结构施加荷载，使需要托换的柱在上顶力的作用下，随托换大梁一起上升，从而克服由于托换大梁刚度不足可能产生的上部建筑物较大的沉降，同时也通过预加载消除部分新桩和托换结构的变形，使托换桩和结构的变形可以控制在较小的范围。因此主动托换的变形控制具有主动性。图2.1-2被动托换示意图2、被动托换 被动托换是托换建筑物托换荷载小、变形控制要求不甚严格，依靠托换