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1、1K 4130I0城市轨道交通工程结构与特点1K 413011掌握地铁车站结构与施工方法一、地铁车站形式与结构组成（一）地铁车站形式分类见教材第8 2页。（二）构造组成1.地铁车站通常由车站主体（站台、站厅、设备用房、生活用房），出入口及通道，通风道及地面通风亭等三大部分组成。2.车站主体是列车在线路上的停车点，其作用既是供乘客集散、候车、换车及上、下车；又是地铁运营设备设立的中心和办理运营业务的地方。3.出入口及通道（涉及人行天桥）是供乘客进、出车站的建筑设施。4.通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站有一个舒适的地下环境。二、施工方法（工艺）与选择条件（一）明挖法施工1.明挖法是先从地表面
2、向下开挖基坑至设计标高，然后在基坑内的预定位置由下而上地建造主体结构及其防水措施，最后回填土并恢复路面。2.明挖法是修建地铁车站的常用施工方法，具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点，因此，在地面交通和环境条件允许的地方，应尽也许采用。3.明挖法施工基坑（详见1K413020）可以分为敞口放坡基坑和有围护结构的基坑两类。若基坑所处地面空旷,周边无建筑物或建筑物间距很大，地面有足够空地能满足施工需要又不影响周边环境时，则采用敞口放坡基坑施工。这种基坑施工简朴、速度快、噪声小，无需做围护结构。假如因场地限制，基坑边坡坡度稍陡于规范规定期，则可采用适当的挡土结构，如土钉加
3、混凝土喷抹面对边坡加以支护。即使如此，该方法的造价仍然是较低的。假如基坑很深，地质条件差，地下水位高，特别是又处在繁华市区，地面建筑物密集，交通繁忙，无足够空地满足施工需要，没有条件采用敞口放坡基坑时，则可采用有围护结构的基坑。其中，敞口放坡基坑分为边坡面不加支护的基坑以及喷混凝土面和锚杆护坡基坑两类；（一）盖挖法施工1.盖挖法施工也是明挖施工的一种形式，与常见的明挖法施工的重要区别在于施工方法和顺序不同：盖挖法是先盖后挖。2.盖 挖 法 具 有 诸 多 优 点：围 护 结 构 变 形 小，可 以 有 效 控 制 周 边 土 体 的 变 形 和 地 表 沉 降，有助于保护 临 近 建 筑 物
4、和 构 筑 物；基 坑 底 部 土 体 稳 定，隆起 小，施 工 安 全；盖挖逆作法施工一般不设内部支撑 或 锚 锭，施 工 空 间 大；盖 挖 逆 作 法 用 于 城 市 街 区 施 工 时，可 尽 快 恢 复 路 面，对 道 路 交 通 影 响 较 小。盖 挖 法 也 存 在 一 些 缺 陷：盖 挖 法 施 工 时，混 凝 土 结 构 的 水 平 施 工 缝 的 解 决 较 为 困 难；盖挖逆作法施工 时，暗 挖 施 工 难 度 大、费 用 高；3.盖 挖 法 可 分 为 盖 挖 顺 作 法、盖 挖 逆 作 法 及 盖 挖 半 逆 作 法.目 前，城市中施工采用最多的是盖挖逆作 法。（1）
5、盖挖顺作法盖挖顺作法重要依赖坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周边建筑物的邻近限度可选择钢筋混凝土钻（挖）孔灌注桩或地下连续墙，对于饱和的软弱地层应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。目前，盖挖顺作法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或所有。（2）盖挖逆作法盖挖逆作法施工时，先施作车站周边围护桩和结构主体桩柱，然后将结构盖板置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或混凝土柱）上，自上而下完毕土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌的施工。盖挖逆作法是在明挖内支撑基础上发展起来的，施工过程中不需设立临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）
6、的支护作用。其工法特点是：快速覆盖、缩短中断交通的时间；自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大，可营造一个相对安全的作业环境；占地少、回填量小、可分层施工，也可分左右两幅施工，交通导改灵活；不受季节影响、无冬期施工规定，低噪声、扰民少；设备简朴、不需大型设备，操作空间大、操作环境相对较好。（3）盖挖半逆作法在半逆作法施工中，一般都必须设立横撑并施加预应力。采用逆作或半逆作法施工时都要注意混凝土施工缝的解决问题，由于它是在上部混凝土达成设计强度后再接着往下浇筑的混凝土的收缩及析水，施工缝处不可避免地要出现310mm宽的缝隙，将对结构的强度、耐久性和防水性产生不良影响。在逆作法和半逆作法施工中
7、，如主体结构的中间立柱为钢管混凝土柱，而柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时,需要解决好两者之间的连接问题。一般是将钢管柱直接插入灌注桩的混凝土内10m左右，并在钢管柱底部均匀设立几个孔，以利混凝土流动，同时也可加强桩、柱间连接。有时也可在钢管柱和灌注桩之间插入H型钢加以连接。（三）喷锚暗挖法喷锚暗挖法对地层的适应性较广，合用于结构埋置较浅、地面建筑物密集、交通运送繁忙、地下管线密布,及对地面沉降规定严格的城乡地区地下构筑物施工。1.新奥法“新奥法”是以维护和运用围岩的自承能力为基点，使围岩成为支护体系的组成部分，支护在与围岩共同变形中承受的是形变应力。因此，规定初期支护有一定柔度，以运用和充足发挥围
8、岩的自承能力。而作用于浅埋隧道上的地层压力是覆盖层的所有或部分土柱重，其地层压力和支护刚柔度关系不大，从减少地表沉陷的城市规定角度出发，还规定初期支护有一定刚度。设计时并没有充足考虑运用围岩的自承能力，这是浅埋暗挖法与“新奥法”重要区别。2.浅埋暗挖法在城乡软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵 循“新奥法”大部分原理，按 照“十八字”原 则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，称之为浅埋暗挖技术。浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之以其他配套技术，比如
9、地层加固、降水等。浅埋暗挖法十分讲究施工方法的选择（特别是地铁车站多跨结构和大跨结构），一个合理的结构形式和对的的施工方法能起到事半功倍的作用。采用浅埋暗挖法时要注意其合用条件。一方面，浅埋暗挖法不允许带水作业。假如含水层达不到疏干，带水作业是非常危险的，开挖面的稳定性时刻受到威胁，甚至发生塌方。大范围的淤泥质软土、粉细砂地层,降水有困难或经济上选择此工法不合算的地层，不宜采用此法。第二，采用浅埋暗挖法规定开挖面具有一定的自立性和稳定性。三、不同方法施工的地铁车站结构（-）明挖法施工车站结构明挖法施工的车站重要采用矩形框架结构或拱形结构。1.矩形框架结构这是明挖车站中采用最多的一种形式，根据功
10、能规定，可以双层于单跨、双跨或多层多跨等形式。侧式车站一般采用双跨结构；岛式车站多采用双跨或三跨结构。站台宽度W 10m时宜采用双跨结构，有时也采用单跨结构。在道路狭窄的地段建地铁车站，也可采用上、下行线重叠的结构。明挖地铁车站结构由底板、侧墙及顶板等围护结构和楼板、梁、柱及内墙等内部构件组合而成。（1）顶板和楼板可采用单向板（或梁式板）、井字梁式板、无梁板或密肋板等形式。井字梁式板和无梁板可以形成美观的顶棚或建筑造型，但造价较高，只有在板下不走管线时方可考虑采用。底板底板重要按受力和功能规定设立。几乎都采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构，这有助于整体道床和站台下纵向管道酌铺设。埋置于无地下水
11、的岩石地层中的明挖车站，可不设受力底板，但铺底应满足整体道床的使用规定。侧墙当采用放坡开挖或用工字钢桩、钢板桩等作基坑的临时护壁时，侧墙多采用以顶、底板及楼板为支承的单向板，装配式构件也可采用密肋板。当采用地下连续墙或钻孔桩护壁时，可运用它们作为主体结构侧墙的一部分或所有。这种情况下的侧墙，视场地土质条件不同，基本可分为两大类：一类是由灌注桩与内衬墙组成的桩墙结构；另一类是地下连续墙或地下连续墙与内衬墙组成的结构。在无水地层中，可选用分离式灌注桩；在保证柱间土稳定（必要时可施作喷混凝土层）的前提下，选择较大的桩径；当有地下水时，可结合注浆形成止水帷幕或改用互相搭接的灌注桩（钻孔咬合桩）。但在饱
12、和软土或流沙地层中，从提高围护结构的强度、刚度、止水性和保护环境等方面考虑，特别当挖深超过10m时，多采用地下连续墙。（4）立柱明挖车站的立柱一般采用钢筋混凝土结构，可采用方形、矩形、圆形或椭圆形等截面。按常规荷载设计的地铁车站站台区的柱距一般取68m。当车站与地面建筑合建或为特殊荷载控制设计，柱的设计荷载很大时,可采用钢管混凝土柱、劲性钢筋高强凝土柱。2.拱形结构一般用于站台宽度较窄的单跨单层或单跨双层车站。结构由拱形和平底板组成，墙脚与底板之间采用较接,并在其外侧设有与底板整体浇筑的挡墙，用以抵抗刚架的水平推力。（二）盖挖法施工车站结构1.结构形式在城乡交通要道区域采用盖挖法施工的地铁车站
13、多采用矩形框架结构。软土地区地铁车站一般采用地下墙或钻孔灌注桩作为施工阶段的围护结构。地下墙可作侧墙结构的一部分,与内部现浇钢筋混凝土组成双层衬砌结构；也可将单层地下墙作为主体结构侧墙结构。单、双层墙应经工程造价、进度、结构整体性、防水堵漏、施工解决等综合比较后，根据不同地质、周边环境等选用。2 .侧墙单层侧墙即地下墙在施工阶段作为基坑围护结构，建成后使用阶段又是主体结构的侧墙，内部结构的板直接与单层墙相接。在地下墙中可采用预埋锥螺纹钢筋连接器将板的钢筋与地下墙的钢筋相接，保证单层侧墙与板的连接强度及刚度。砂性地层中不宜采用单层侧墙。双层侧墙即地下墙在施工阶段作为围护结构，回筑时在地上墙内侧现
14、浇钢筋混凝土内衬侧墙，与先施工的地下墙组成叠合结构，共同承受使用阶段的水土侧压力，板与双层墙组成现浇钢筋混凝土框架结构。3 .中间竖向临时支撑系统中间竖向临时支撑系统由临时立柱及其基础组成，系统的设立方法有三种：在永久柱的两侧单独设立临时柱；临时柱与永久柱合一；临时柱与永久柱合一，同时增设临时柱。(三)喷锚暗挖(矿.山)法施工车站结构喷锚暗挖法施工的地铁车站，视地层条件、施工方法及其使用规定的不同，可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站，并根据需要可作成单层或双层。此类车站开挖断面一般为1 5 0 2 5()m 2。由于断面较大，开挖方法对洞室稳定、地面沉降和支护受力等有重大影响，在第四纪地
15、层中开挖时常需采用辅助施工措施。1.单拱车站隧道这种结构形式由于可以获得宽敞的空间和宏伟的建筑效果，在岩石地层中采用较多；近年来国外在第四纪地层中也有采用的实例，但施工难度大，技术措施复杂，造价也高。2 .双拱车站隧道双拱车站有两种基本形式，即双拱塔柱式和双拱立柱式。3 .三拱车站三拱车站亦有塔柱式和立柱式两种基本形式，但三拱塔柱式车站现已很少采用，土层中大多采用三拱立柱式车站。1 K 4 1 3 0 1 2掌握地铁区间隧道结构与施工方法本条文简要介绍地铁区间隧道结构形式及施工方法。一、不同方法施工地铁区间隧道(-)明挖法施工隧道1.在场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许的地区，应优先采用施工
16、速度快、造价较低的明挖法施工。明挖法施工的地下铁道区间隧道结构通常采用矩形断面，一般为整体浇注或装配式结构，其优点是其内轮廓与地下铁道建筑限界接近，内部净空可以得到充足运用，结构受力合理，顶板上便于敷设城市地下管网和设施。2.整体式衬砌结构明挖现浇隧道结构断面分单跨、双跨等形式，由于结构整体性好，防水性能容易得到保证，可合用于各种工程地质和水文地质条件；但是，施工工序较多，速度较慢。3.预制装配式衬砌预制装配式衬砌的结构形式应根据工业化生产水平、施工方法、起重运送条件、场地条件等因地制宜选择，目前以单跨和双跨较为通用。关于装配式衬砌各构件之间的接头构造，除了要考虑强度、刚度、防水性等方面的规定
17、外，还规定构造简朴、施工方便。装配式衬砌整体性较差，对于有特殊规定（如防护、抗震等）的地段要慎重选用。（二）喷锚暗挖（矿.山）法施工隧道1.在城市区域、交通要道及地上地下构筑物复杂地区，隧道施工喷锚暗挖法常是一种较好的选择；隧道施工时，一般采用拱形结构，其基本断面形式为单拱、双拱和多跨连拱。前者多用于单线或双线的区间隧道或联络通道，后两者多用在停车线、折返线或喇叭口岔线上。采用喷锚暗挖法隧道衬砌又称为支护结构，其作用是加固围岩并与围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，共同承受也许出现的各种荷载，保持隧道断面的使用净空，防止地表下沉，提供空气流通的光滑表面，堵截或引排地下水。根据对隧道衬砌
18、结构的基本规定以及隧道所处的围岩条件、地下水状况、地表下沉的控制、断面大小和施工方法等，可以采用基本结构类型及其变化方案。2.衬砌的基本结构类型复合式衬砌这种衬砌结构 是 由 初 期 支 护、防水隔离层和二次衬砌所组成，复合式衬砌外层为初期支护，其作用是 加 固 围 岩，控 制 围 岩 变 形，防止围岩松动失稳，是 衬 砌 结构中的重要承载单元。一般应在开挖后立 即 施 作，并 应 与 围岩密贴。所 以，最 适 宜 采 用 喷 锚 支 护，根 据 具 体 情 况，选 用 锚 杆、喷 混 凝 土、钢 筋 网 和 钢 支 撑等单一或并用而成。3.衬砌结构的变化方案在 干 燥 无 水 的 坚 硬 围
19、 岩 中，区间隧道衬砌亦 可 采用单层的喷锚支护，不做防水隔离层和二次衬砌，但此时对喷混凝土的施工工艺和抗风化性能都应有较高的规定，衬 砌 表 面 要 平 整，不允许出现大量的 裂 缝。在 防 水 规 定 不 高，围岩有一定的自稳能力时，区间隧道亦可采用单层的模注混凝土衬砌，不做初期支护和防水隔离层。施工时如有需要可设立用木料、钢材或喷锚做成的临时支撑。不同于受力单元，一般情况下，在浇注混凝土时需将临时支撑拆除，以供下次使用。单层模注衬砌又称为整体式衬砌，为适应不同的围岩条件，整体式衬砌可做成等截面直墙式和等截面或变截面曲墙式，前者合用于坚硬围岩，后者合用于软弱围岩。(三)盾构法施工隧道1.在
20、松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁，施工条件困难地段，采用盾构法施工 隧道能显示其优越性：振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠，对沿线居民生活、地下和地面构筑物及建筑物影响小等。盾构法修建的区间隧道衬砌有预制装配式衬砌、预制装 配式衬砌和模注钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类。2.预制装配式衬砌预制装配式衬砌是用工厂预制的构件，称为管片，在盾构尾部拼装而成的。管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。钢筋混凝土管片的耐压性和耐久性都比较好；钢和铸铁管片价格较贵，现在除了在需要开口的衬砌环或预计将承受特殊荷载的地段采用外，一般都采用
21、钢筋混凝土管片。按管片螺栓手孔成型大小，可将管片分为箱型和平板型两类。衬砌环内管片之间以及各衬砌环之间的连接方式，从其力学特性来看，可分为柔性连接和刚性连接，实践证明，刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，并且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后果，因此，目前较为通用的是柔性连接，常用的有：单排螺栓连接、销钉连接及无连接件等。3.双层衬砌为了防止隧道渗水和衬砌腐蚀，修正隧道施工误差，减少噪声和振动以及作为内部装饰，可以在装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混凝土内衬。根据需要还可以在装配式衬砌与内层之间铺设防水隔离层。双层衬砌重要用在具有腐蚀性地下水的地层中。4.挤压混凝土整体式衬砌挤压混凝土
22、衬砌(Extrude Concrete Lining,简称EC.)就是随着盾构向前掘进，用一套衬砌施工设备在盾尾同步灌注的混凝土或钢筋混凝土整体式衬砌，因其灌注后即承受盾构千斤顶推力的挤压作用，故有此称谓。挤压混凝土衬砌可以是素混凝土，也可以是钢筋混凝上，但应用最多的是钢纤维混凝土。挤压混凝土衬砌一次成型，内表面光滑，衬砌背后无空隙，故无需注浆，R对控制地层移动特别有效。但因挤压混凝土衬砌需要较多的施工设备，其中涉及混凝土成型用的框模，拼拆框模的系统，混凝土配制车、泵、阀、管等组成的混凝土配送系统。并且，混凝土制备、配送、钢筋架立等工艺较为复杂，在渗漏性较大的土层中要达成防水规定尚有困难。故挤
23、压混凝土衬砌的应用尚不广泛。二、施工方法选择与比较(一)喷锚暗挖法2、新奥法施工3.浅埋暗挖法施工浅埋暗挖法的工艺流程和技术规定重要是针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工面而形成的。浅埋暗挖法与新奥法相比，更强调地层的预支护和预加固。由于地铁工程基本是在城镇施工，对地表沉降的控制规定比较严格。浅埋暗挖法支护衬砌的结构刚度比较大，初期支护允许变形量比较小。这样对保护周边地层的自承作用和减少对地层的扰动是必须的。(1)地层预加固和预支护在城市地铁隧道施工中，经常碰到砂砾土、砂性土、黏性土或强风化基岩等不稳定地层。这类地层在隧道开挖过程中自稳时间短暂。往往在初期支护尚未来得及施作，或
24、喷射混凝土尚未获得足够强度时，拱墙的局部地层已开始坍塌。为此，需采用地层预加固、预支护的方法，以提高周边地层的稳定性。常用的预加固和预支护方法有：小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆及管棚超前支护；(2)隧道土方开挖与支护采用浅埋暗挖法开挖作业肘，所选用的施工方法及工艺流程，应保证最大限度地减少对地层的扰动，提高周边地层自承作用和减少地表沉降。根据不同的地质条件及隧道断面，选用不同的开挖方法，但其总原则是：预支护、预加固一段，开挖一段；开挖一段，支护一段；支护一段，封闭成环一段。(3)初期支护形式在软弱破碎及松散、不稳定的地层中采用浅埋暗挖法施工时，除需对地层进行预加固和预支护外，隧道初期支护施作
25、的及时性及支护的强度和刚度，对保证开挖后隧道的稳定性、减少地层扰动和地表沉降，都具有决定性的影响。在诸多支护形式中，钢拱锚喷混凝土支护是满足上述规定的最佳支护形式；(4)二次衬砌在浅埋暗挖法中，初期支护的变形达成基本稳定，且防水结构施工验收合格后，可以进行二次混凝土衬砌灌注工序。通过监控量测，掌握隧道动态，提供信息，指导二次衬砌施作时机。这是浅埋暗挖法中二次衬砌施工与一般隧道衬砌施工的重要区别。其他灌注工艺和机械设备与一般隧道衬砌施工基本相同。二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板，更多情况则使用模板台车，由于区间隧道的断面尺寸基本不变，有助于使用模板台车，加快立模及拆模速度。监控量测运
26、用监控量测信息指导设计与施工是浅埋暗挖施工工序的重要组成部分。在设计文献中应提出具体规定和内容，监控量测的费用应纳人工程成本。在实行过程中施工单位要有专门机构执行与管理，并由项目技术负责人统一掌握、统一领导。经验证明拱顶下沉是控制稳定较直观的和可靠的判断依据，水平收敛和地表下沉有时也是重要的判断依据。对于地铁隧道来讲，地表下沉测量显得尤为重要。(二)盾构法施工1.盾构法施工其基本施工环节：(1.)在盾构法隧道的始发端和接受端各建一个工作(竖)井；(2)盾构在始发端工作井内安装就位；依靠盾构千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出；(4)盾构在地层中沿
27、着设计轴线推动，在推动的同时不断出土和安装衬砌管片；(5)及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；(6)盾构进入接受工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推动。2.盾构法施工隧道具有以下优点：(1)除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；(2)盾构推动、出土、拼装衬砌等重要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少;(3)隧道的施工费用不受覆土量多少影响，适宜于建造覆土较深的隧道；(4)施工不受风雨等气候条件影响：(5)当隧道穿过河底或其他建筑物时、不影响施工；(6)只要设法使盾构的开挖面稳定，则隧道越深，地基越好，
28、土中影响施工的埋设物等越少，与明挖法相比,经济上、施工进度上越有利。3.盾构法施工也存在以下一些问题：(1)当隧道曲线半径过小时，施工较为困难；(2)在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，则盾构法施工困难很大，而在水下时，如覆土太浅则盾构法施工不够安全；(3)盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，对劳动保护规定较高，施工条件差；(4)盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采用严密的技术措施才干把沉陷限制在很小的限度内；(5)在饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达成整体结构防水的技术规定较高。1 K 4 1 3 0 1 3熟悉轻轨交通高架桥梁结
29、构与施工要点(二)高架桥的基本结构1.高架桥墩台和基础软土地基条件下，为保证基础的承载能力，防止沉陷，宜采用桩基础。常用的桥墩形式有以下几种。倒梯形桥墩 图l K 4 1 3 0 1 3(a)倒梯形桥墩构造简朴，施工方便，受力合理，具有较大的强度、刚度和稳定性，对于单箱单室箱梁和脊梁来说，选用倒梯形桥墩在外观和受力上均较合理。(2)T 形桥墩墩 图 l K 4 1 3 0 1 3(b)T形桥墩占地面枳小，是城乡轻轨高架桥最常用的桥墩形式。这种桥墩既为桥下交通提供最大的空间，又能减轻墩身重量，节约培工材料。特别合用于高架桥和地面道路斜交的情况。(3)双柱式桥墩 图l K 4 1 3 0 1 3(
30、c)双柱式墩在横向形成钢筋混凝土刚架，受力情况清楚，稳定性好，其盖梁的工作条件比T形桥墩的盖梁有利，无须施加预应力，其使用高度一般在3 0 m以内。上海市明珠线的双柱式桥墩设计成无盖梁结构，上部结构箱梁直接支承在双柱上，双柱上部设一横系梁。这种构造须在箱梁内设立强大的端横隔板。（4）Y 形桥墩 图 l K 4 1 3 0 1 3（d）Y形桥墩结合了 T形桥墩和双柱式墩的优点，下部成单柱式，占地少，有助于桥下交通，透空性好，而上部成双柱式，对盖梁工作条件有利，无须施加预应力，造型轻巧，比较美观。2.高架桥的上部结构采用最多的是连续梁、连续刚构、系杆拱。在建筑高度不受限制，或刻意压低建筑高度得不偿
31、失的场合，一般合用于城市桥或公路桥的正常高度桥跨结构均可用于城市轨道交通的高架桥。二、高架桥施工要点（一）桩基础1 .高架桥成桩工艺应根据地质条件、地面建筑和地下管线的分布状况等拟定，宜采用施工速度快、技术成熟的成桩工艺。2 .钻孔灌注桩施工时应采用有效措施防止泥浆外溢污染道路，影响正常交通和道路排水设施，保持环境清洁。（二）桥墩1 .高架桥墩造型轻巧，比较美观，结构相对来说较复杂，施工有一定难度。2 .高架桥墩混凝土现浇施工应采用专门设计加工的钢模板。（三）上部结构1 .高架桥上部结构宜采用工厂预制结构，对于跨度2 2 m以内的桥跨，可采用梁宽1.51 T l的先张法空心板梁;工厂预制易于保
32、证施工质量，运送吊装容易解决，可缓解施工期间场地紧张的矛盾，合用于直线地段和半径较大的曲线地段。2 .T梁设计和施工经验成熟，可以预制也可现浇，避免了箱梁内模的拆除困难；建筑高度稍高，预拱度加以控制可以在很大限度上减轻混凝土收缩徐变影响。3 .箱梁结构（单室双箱梁、单室单箱梁、双室单箱梁）抗扭刚度大，整体受力性能好，线条流畅，造型美观,设计及施工经验成熟。但箱梁不便整体运送吊装，一般需就地浇筑，相应工期较长，合用于小半径曲线地段和跨越道路、河流跨度较大的情况。采用钢一混凝土组合梁结构，可减少现场施工时间和难度。1 K 4 1 3 01 4 了解城市轨道交通的轨道结构组成轨道（通称为线上）结构是
33、由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他附属设备等组成的构筑物。本条文简要介绍城市轻轨交通和地铁交通的轨道结构与组成。一、轨道组成（一）轨道结构（二）轨道结构特点城市轨道交通的轨道结构由于线路一般穿过居民区（地下、地面或高架），还要此外考虑以下一些问题：（1）为保护城市环境，对噪声控制规定较高，除了车辆结构采用减振措施，必要时修筑声屏障外，轨道也应采用相应的减振轨道结构.（2）轨道交通行车密度大，运营时间长，留给轨道维修作业的时间很短，因而一般采用较强的轨道部件。近年新建轨道交通系统的浅埋隧道和高架桥结构，基本采用无砧道床等少维修轨道结构。（3）轨道交通车辆一般采用电力牵引，以走行轨作为供电回
34、路。为减小因漏泄电流而导致周边金属设施的腐蚀，规定钢轨与轨下基础有较高的绝缘性能。（4）受原有街道和建筑物所限，城市轨道交通曲线区段占很大比重，曲线半径一般比常规铁路小得多。在正线半径小于400m的曲线地段，应采用全长淬火钢轨或耐磨钢轨。钢轨铺设前应进行预弯，运营时钢轨应进行涂油以减少磨耗。二、轨道形式与选择（二）道床与轨枕1.长度大于100m的隧道内和隧道外U形结构地段及高架桥和大于50m的单体桥地段，宜采用短枕式或长枕式整体道床。2.地面正线宜采用混凝土枕碎石道床，基底坚实、稳定，排水良好的地面车站地段可采用整体道床。3.车场库内线应采用短枕式整体道床，地面出入线、试车线和库外线宜采用混凝
35、土枕碎石道床或木枕碎石道床。（三）减振结构1.一 般减振轨道结构可采用无缝线路、弹性分开式扣件和整体道床或碎石道床。2.线路中心距离住宅区、宾馆、机关等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用较高减振的轨道结构，即在一般减振轨道结构的基础上，采用轨道减振器扣件或弹性短枕式整体道床或其他较高减振轨道结构形式。3.线路中心距离医院、学校、音乐厅、精密仪器厂、文物保护和高级宾馆等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用特殊减振轨道结构，即在一般减振轨道结构的基础上，采用浮置板整体道床或其他特殊减振轨道结构形式。1 K 4 1 3 0 2 0 明挖基坑施工1 K 4 1 3 0 2 1 掌握深基坑支护结构与变形控
36、制一、围护结构(一)基坑围护结构体系(二)深基坑围护结构类型1 .在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。2 .不同类型围护结构的特点见表1 K 4 1 3 0 2 1 1。(1)工字钢桩围护结构基坑开挖前，在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打入地下，桩间距一般为1.01.2 m。合用范围：工字钢桩围护结构合用于黏性土、砂性土和粒径不大于1 0 0 m m 的砂卵石地层；这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。(2)钢板桩围护结构特点：钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可反复使用。钢板桩常用断面型式，多为U 形或Z 形。我国地
37、下铁道施工中多用U 形钢板桩。(3)钻孔灌注桩围护结构钻孔灌注桩一般采用机械成孔。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工(4)深层搅拌桩挡土结构深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合，从而达成加固地基的目的。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形，深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。(5)SM W 桩SM W 桩是注入水泥类混合液搅拌形成的挡墙，最后在墙中插入型钢。特点：止水性好，构造简朴，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、反复运用。(6)地下连续墙施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可合用于多种土层，除夹
38、有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。三、地下连续墙分类与施工技术要点按成槽方式可分为桩排式、壁式和组合式三类；按挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。地下连续墙施工过程示意图（a）成槽；（b）插入接头管；（c）放入钢筋笼；（d）浇注混凝土1 一已完毕的单元槽段；2泥浆；3一成槽机；4一接头管；5-钢 筋 笼；6导管；7浇筑的混凝土（小资料）高压喷射桩就是运用工程钻机钻孔至设计解决的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周边土体高压喷射固化浆液（一般使用水泥浆液），同 时 钻 杆（喷杆）以一定
39、的速度边旋转边提高，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。SM W是So i l M i x i n g W a l l的缩写。SM W工法连续墙于1 9 7 6年在日本问世，该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采用重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体.SM W工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用用于粘性土及用于砂砾土和基岩之
40、分，此外还研制了其他一些机型，用于城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。二、支撑结构类型（一）支撑结构体系内支撑外拉锚1.内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统；外拉锚有拉锚和土锚两种形式。2.在软弱地层的基坑工程中，支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递途径是围护（桩）墙一围楝（冠梁）一支撑，在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑可采用土锚和拉锚等外拉锚形式。3.在深基坑的施工支护结构中，常用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类，其形式和特点见表1K4130212o现浇钢筋混凝土支撑体系由
41、围橡（圈梁）、支撑及角撑、立柱和围楝托架或吊筋、立柱、托架锚固件等其他附属构件组成。钢结构支撑（钢管、型钢支撑）体系通常为装配式的，由围楝、角撑、支撑、预应力设备（涉及 斤顶自动调压或人工调压装置）、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱桩及其他附属装配式构件组成。三、基坑的变形控制（一）基坑变形特性1.基坑开挖引起周边地层移动的重要因素是坑底的土体隆起和围护墙的位移。2.墙体水平变形当基坑开挖较浅，尚未设支撑时，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增长，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移。柔性墙假如设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐
42、向基坑外移动，墙体腹部向基坑内突出。3.围护墙体竖向变位4.基坑底部的隆起过大的坑底隆起也许是两种因素导致的：基坑底不透水土层由于其自重不可以承受不透水土层下承压水水头压力而产生忽然性的隆起；基坑由于围护结构插入坑底土层深度局限性而产生坑内土体隆起破坏。基坑底土体的过大隆起也许会导致基坑围护结构失稳。此外，由于坑底隆起会导致立柱隆起，进一步导致支撑向上弯曲，也许引起支撑体系失稳。因此，基坑底土体的过大隆起是施工时应当尽量避免的。但由于基坑一直处在开挖过程，直接监测坑底土体隆起较为困难，一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。5.地表沉降围护结构的水平变形及坑底土体隆起会导致地表沉降，引起
43、基坑周边建（构）筑物变形。根据工程实践经验，基坑围护呈悬臂状态时，较大的地表沉降出现在墙体旁；施加支撑后，地表沉降的最大值会渐渐远离围护结构，位于距离围护墙一定距离的位置上。（二）基坑的变形控制1.当基坑邻近建（构）筑物时，必须控制基坑的变形以保证邻近建（构）筑物的安全.2.控制基坑变形的重要方法有：（1）增长围护结构和支撑的刚度；（2）增长围护结构的入土深度；（3）加固基坑内被动区土体。加固方法有抽条加固、裙边加固及两者相结合的形式；（4）减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间。通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响。（三）坑底稳定控制1 .保证深基坑坑底稳定的方
44、法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。2 .适时施作底板结构。案例 1 K 4 1 3 0 2 1 A 公司中标某市地铁车站工程。车站为地下双层三跨箱形框架结构，采用明挖顺作法施工，车站主体基坑长度约2 12 m,宽度约2 1加，基坑平面呈长方形，开挖深度为16 m,围护结构标准段为。10 0 0 16 0 0 钻孔桩加三道。6 0 9 钢支撑。基坑所在位置均为现状道路，基坑长边临近运河，车站围护桩外皮与河堤最近距离约9 m,且基坑周边存在多条重要地下管线，基坑安全等级设计定为一级。工程项目部在A 公司批准了项目部施工组织设计及安休保证计划等文献后，组织了实行。2 .问题
45、(1)试分析本工程施工重点和难点(2)简述一级基坑施工安全的重要控制指标(3)给出基坑开挖和基坑支护的重要技术措施3 .参考答案(1)问题1从背景介绍，本工程施工的重点和难点是施工期间保证运河的河堤安全及航道正常使用；车站主体施工期间加强围护结构刚度和内撑刚度，如采用增大钻孔桩直径和内撑壁厚等措施，以控制基坑变形在设计允许范围内。(2)问题2据有关规范规定，安全等级为一等的标准段基坑变形控制标指应为：最大地表沉释W O.15%H 且W 3 0 m m；围护结构最大水平位移W O.2%H 且W 3 0 m ll1。问 题3基坑开挖和基坑支护应采用的重要技术措施基坑开挖前:应对周边管线进行确认，并
46、采用适当的保护措施。对基坑临近河堤上部及下部的杂填土、素填土进行地面注浆加固，可采用单液水泥浆，土体加固体强度应达成0.3 0.5 M P a,加固纵向、横向范围应经论证拟定。基坑开挖过程中随挖随锚喷桩间混凝土，并按设计位置架设钢管支撑。临近河堤保护段范围，基坑开挖应严格遵循平面分层分步，纵向拉槽开挖，充足考虑空间效应，以控制基坑变形，减少土体开挖对河堤的影响。并对河堤进行严密监测。加强基坑量测监控，做到信息化施工。基坑开挖至坑底后应及时施作垫层和结构底板。点评：第3问应掌握。第1、2问几乎不会考，因答案不具有唯一性。IK413022掌握基槽土方开挖及护坡技术本条文以地铁工程为主，简要介绍明挖
47、基（槽）坑的土方开挖及护坡技术。一、基（槽）坑土方开挖（一）基本规定1.基坑开挖应根据支护结构设计、降排水规定，拟定开挖方案。2.基坑周边地面应设排水沟，且应避免雨水、渗水等流入坑内；同时，基坑也应设立必要的排水设施，保证开挖时通过及时排出雨水；放坡开挖时，应对坡顶、坡面、坡脚采用降排水措施。3.软土基坑必须分层、分块、均衡地开挖，分块开挖后必须及时施工支撑。对于有预应力规定的钢支撑或锚杆，还必须按设计规定施加预应力。4.基坑开挖过程中，必须采用措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土。（二）发生下列异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清因素和及时采用措施后，方能继续
48、挖土：1.围护结构变形明显加剧。2.支撑轴力忽然增大。3.围护结构或止水帷幕出现渗漏。4.开挖暴露出的基底出现明显异常。涉及黏性土时强度明显偏低或砂性土层时水位过高导致开挖施工困难时。5.围护结构发生异常声响。6.边坡出现失稳征兆时。二、护坡技术（一）基坑边（放）坡1.地质条件、现场条件等允许时，通常采用敞口放坡基坑形式修建地下工程或构筑物的地下部分。但保持基坑边坡的稳定是非常重要的，否则，一旦边坡坍塌，不仅地基受到扰动，影响承载力，并且也影响周边地下管线、地面建筑物、交通和人身安全。2.基坑边坡稳定影响因素基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素。当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时
49、，边坡就会失稳坍塌。另一方面，施工不妥也会导致边坡失稳，重要表现为:(1)没有按设计坡度进行边坡开挖；(2)基坑边坡坡顶堆放材料、土方及运送机械车辆等增长了附加荷载；(3)基坑降排水措施不力，地下水未降至基底以下，而地面雨水、基坑周边地下给水排水管线漏水渗流至基坑边坡的土层中，使土体湿化，土体自重加大，增长土体中的剪应力；(4)基坑开挖后暴露时间过长，经风化而使土体变松散；(5)基坑开挖过程中，未及时刷坡，甚至挖反坡。3.基坑放坡规定按是否设立分级过渡平台，边坡可分为一级放坡和分级放坡两种形式。在场地土质较好、基坑周边具有放坡条件、不影响相邻建筑物的安全及正常使用的情况下，基坑宜采用全深度放坡
50、或部分深度放坡。放坡应以控制分级坡高和坡度为主，必要时辅以局部支护结构和保护措施，放坡设计与施工时应考虑雨水的不利影响。当存在影响边坡稳定性的地下水时，应采用降水措施或深层搅拌桩、高压旋喷桩等截水措施。分级放坡时，宜设立分级过渡平台。分级过渡平台的宽度应根据土(岩)质条件、放坡高度及施工场地条件拟定，对于岩石边坡不宜小于0.5 m,对于土质边坡不宜小于1.0 m。下级放坡坡度宜缓于上级放坡坡度。(二)长基坑开挖与过程放坡1 .地铁车站等构筑物的长条形基坑在开挖过程中通常考虑纵向放坡目的：一是保证开挖，安全防止滑坡(见图 1 K 4 1 3 0 2 2 1)；二是保证出土运送方便。2 .坑内纵向