第二章方案比选
一地铁车站盖挖逆作法与明挖法方案比选
1 施工技术上的比较
在一般的软土地层中,明挖法是地铁车站首选的施工方法。
其基本施工顺序是地面向下开挖至基底设计高程,然后从下往上施作地铁结构,结构作业完成后进行回填及恢复路面。
明挖法具有施工工序简单、施工管理方便、作业面宽敞、方便使用具有高效率的施工机械和运输工具等优点,施工进度比较快。
盖挖法是由明挖法派生出来,既非完全明挖,也非完全暗挖的施工方法,一般使用在城市交通繁忙地段。
盖挖法的特点是减少对城市交通的干扰,因此基坑开挖到一定深度时,先以临时路面或者顶板使得路面交通恢复畅通,然后再继续向下开挖。
盖挖法包括盖挖顺做法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。
盖挖逆作施工方法一般采用在开挖面大、覆土浅、基坑距周围建筑物很近,为了尽量防止因开挖基坑而引起的周围建筑物的沉陷,或者需要及早恢复路面交通的施工路段。
盖挖逆作法的施工顺序是:先在地表面向下施工基坑的围护结构和中间桩柱(和盖挖顺做法一样,基坑)围护结构多采用地下连续墙或帷幕桩,中间的桩柱则多采用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价),然后开挖上表土层到主体结构的顶板,把没有开挖的土体看作为模板浇筑混凝土作为车站顶板。
顶板是一道橫撑,有效地防止了基坑内围护结构的向基坑内部的变形,然后回填土将道路复原,恢复原来的交通。
剩下的开挖工作将在顶板以下进行,从上往下逐渐进行,直到车站的主体结构底板。
概括出来,盖挖逆作法的基本施工工序就是﹕车站内部的临时支撑桩→地下连续墙围护结构的施工→地下连续墙墙脚的加固,地基和基坑之间的连接加固→第一层橫撑的施工→车站内部第一层开挖施工→第二层橫撑的施工→车站的顶板立模型,绑扎钢筋,浇筑混凝土→顶板用土覆盖,埋设管件,恢复路面交通→车站内部第二层开挖→第二层的橫撑下移到三层、四层安装→中间层立模板,绑扎钢筋然后浇筑混凝土→第三次车站内部开挖→车站底板混凝土浇筑。
2 安全及施工条件比较
明挖法类似于房屋建筑物在露天的基坑内修建,又称之为基坑法,此法施工质量可以得到充分保证。
明挖法围护结构的形式的选取主要是根据土质的好坏,围护的刚度以及对基坑防水的要求来确定的,如果条件允许的话甚至可以采用放坡开挖,不需添加围护结构。
当侧压力比较小的时候以及基坑比较浅的时候,可
以考虑取消横撑的设置,或者考虑采用锚杆等设施代替橫撑。
车站内部开挖土方主要根据土质情况,以及空间、时间等因素进行开挖。
对于地下水位较高的地区,开挖要注意水土流失导致基坑不稳定,或者对周围环境的影响。
盖挖逆作法中间柱是永久结构,施工精度要求高、施工工艺较难而且对围护结构和中间桩柱沉降量控制严格,需将各种施工误差控制在较小范围内,并有可靠连接措施,暗挖施工难度大。
盖挖逆作法是在顶板和边墙保护下施工,可以保证施工人员的安全,又不受天气影响。
3 经济和环境方面的比较
明挖法排除征地、拆迁等因素,就工程造价而言,明挖法是所有上施工方法中造价最低的开挖方法。
但是明挖法多数情况下沿城市街道进行开挖,必然会影响城市的正常交通运输,而且会给城市居民带来很多生活中的麻烦。
况且明挖法施工对周围环境的污染较大。
因此,明挖法施工只有在各方面条件都允许的情况下方可采用。
盖挖逆作法费用较高,但可以在短期时间内恢复路面交通,而且对环境污染较小。
所以,在城市当中修建地铁多采用盖挖逆作法。
在明挖法与盖挖逆作法方案比选时,在前面的分析当中可以看出,在城市当中修建地铁车站易选取盖挖逆作法。
二地铁区间施工方案比选
1 明挖法
在一般的软土地层中,明挖法是地铁车站首选的施工方法。
明挖法具有施工工序简单、施工管理方便、作业面宽敞、方便使用具有高效率的施工机械和运输工具等优点,施工进度比较快,但是采用明挖法修建城市地下铁道,其最大的缺点是对城市交通及居民生活干扰较大。
在城市繁忙地带修建地铁车站时,往往占用道路,影响交通。
同时,明挖法还要拆迁和维修大量的地下管网和地面建筑物,其经济损失巨大。
2、浅埋暗挖法
根据国内外的工程实践,浅埋暗挖法的施工原则是:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。
与其他施工方法比较,浅埋暗挖法具有许多优点:
⑴、使用于各种地质条件和地下水条件
⑵、具有适合各种断面形式和变化断面的高度灵活性。
⑶、与明挖法比较,可以减轻地面交通压力,缓解对城市人口的日常生活的
影响,避免大量的拆迁。
⑷、与盾构法比较,在较短的开挖地段采用比较经济实用。
⑸、分部开挖和辅助工法相结合有效的控制了地表下沉。
⑹、综合比较,浅埋暗挖法是比较经济的方法。
大量的工程实践表明,浅埋暗挖法可以安全的用来利用于地铁区间的建设,并且可以将地表沉降控制在设计要求范围内。
3 盾构法
盾构施工法是使用盾构机在在地下掘进,在盾构的保护下,在机内安全的的进行开挖和衬砌施工,从而构成隧道的施工方法。
在闹市区或软弱地层中,盾构法是修建地下铁道较好的施工方法之一。
盾构法施工具有作业在地下进行,不影响地面交通,减少对附近居民的噪声和振动影响,施工费用不受埋深影响,有较高的技术经济优越性,易于管理,施工人员较少,穿越江、河、湖、海时,不受航线的影响。
且盾构法施工不受气候影响,对地下铁道施工技术的发展有很大的推进作用。
盾构法施工的发展趋势是:开挖超大断面的盾构机和异型断面以及多断面盾构机,再加上挤压混凝土施工衬砌的技术和管片自动组装技术,用计算机进行各种施工管理,提高了盾构法的施工安全性、适用性和经济性,拓展了盾构法的使用范围。
随着人类对地下空间的进一步开发利用,盾构技术施工将会是将来长大隧道修建的主要施工方法。
在城市有限的地下空间结构中,兼顾环境保护和降低施工费,盾构法将具有十分重要的意义。
4 沉管法施工
沉管隧道设计时必须充分考虑施工工艺要求,沉管施工根据断面形式可以分为钢壳圆形断面、钢壳长方形断面、钢筋混凝土长方形断面、预应力混凝土长方形断面。
沉管法施工的施工工序是沉管管节在干坞中预支好以后,必须浮运到隧道预定地址上进行沉放就位,并进行水下链接。
5 冻结法施工
目前,很多城市进行市政岩土工程及地下空间开发过程中,遇到许多传统岩土施工方法难以解决的问题,对于城市建设,由于高层建筑越来越多,而且多数地下工程往往处于建筑物密集的地区,导致在地下施工时,大多数情况需
要在人工支护条件下进行基础开挖施工,为了保证基坑周围建筑物的稳定,道路交通的畅通和施工人员安全的需要,地下施工需要大力研究新型深基坑支护技术。
在这样的需要下,冻结法施工的出现很好地解决了传统岩土施工方法难以解决的问题。
人工冻土墙围护结构以其对复杂的水文条件和地质条件的适用性强,冻结施工方法灵活,形式多样,冻土墙均匀完整,可靠性强、强度高、设备简单、技术经济效果较好等优点。
最近几年在地下工程施工中备受关注。
冻结法有着独特的优点,所以冻结法施工在以后有着很大的前景。
所以,综合比较北京八达岭地段地铁区间段的施工方法采用浅埋暗挖法施工。