第27讲 1k413000城市轨道交通工程三新版文档格式.docx

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在干燥无水的坚硬围岩中，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要求，衬砌表面要平整，不允许出现大量的裂缝。

在防水要求不高，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置用木料、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，前者适用于坚硬围岩，后者适用于软弱围岩。

（三）盾构法施工隧道

1．在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁，施工条件困难地段，采用盾构法施工隘道能显示其优越性：

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。

见图1K413012-1。

图1K413012-1盾构法隧道衬砌横断面示意图（a）单层装配式衬砌；

（b）双层复合式衬砌；

（c）挤压混凝土整体式衬砌

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；

目前已可生产抗压强度达60MPa、渗透系数小于lO-11m／s的管片，而且，这几种管片刚度大，由其组成的衬砌防水性能有保证。

钢管片的强度高，具有良好的可焊接性，便于加工和维修，重量轻也便于施工。

与混凝土管片相比，其刚度小、易变形，而且钢管片的抗锈性差，在不做二次衬砌时，必须有抗腐、抗锈措施。

铸铁管片强度高，防水和防锈蚀性能好，易加工。

和钢管片相比，刚度亦较大，故在早期的地下铁道区间隧道中得到广泛的应用．。

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。

箱型管片是指因手孔较大而呈肋板型结构，手孔较大不仅方便了接头螺栓的穿入和拧紧，而且也节省了材料，使单块管片重量减轻，便于运输和拼装。

但因截面削弱较多，在盾构千斤顶推力作用下容易开裂，故只有强度较大的金属管片才采用箱型结构。

当然，直径和厚度较大的钢筋混凝土管片也有采用箱型结构的。

在箱型管片中纵向加劲肋是传递千斤顶推力的关键部位，一般沿衬砌环向等距离布置，加劲肋的数量应大于盾构千斤顶的台数，其形状应根据管片拼装和是否需要灌注二次衬砌的施工要求而定，见图1K413012-2。

平板型管片是指因螺栓手孔较小或无手孔而呈曲板型结构的管片，由于管片截面削弱少或无削弱，故对盾构千斤顶推力具有较大的抵抗力，对通风的阻力也较小。

无手孔的管片也称为砌块，现代的钢筋棍凝土管片多采用平板型结构见图1K413012-3。

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，前者允许相邻管片间产生微小的转动和压缩，使衬砌环能按内力分布状态产生相应的变形，以改善衬砌环的受力状态。

后者则通过增加连接螺栓的排数，力图在构造上使接缝处的刚度与管片本身相同。

实践证明，刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而且会在村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。

双层树砌主要用在含有腐蚀性地下水的地层中。

4．挤压混凝土整体式衬砌

挤压混凝土衬砌（ExtrudeConcreteLining,简称ECL）就是随着盾构向前掘进，用一套村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，困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，也可以是钢筋混凝土，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，村砌背后无空隙，故无需注浆，且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，其中包括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。

而且，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到防水要求尚有困难。

故挤压混凝土衬砌的应用尚不广泛。

图1K413012-4喷锚暗挖法施工流程

二、施工方法比较与选择

（一）喷锚暗挖（矿山）法

1．喷锚暗挖法施工基本流程见图1K413012-4。

2．新奥法施工

新奥法施工隧道适用于稳定地层，应根据地质、施工机具条件，尽量采用对围岩扰动少的支护方法。

岩石地层当采用钻爆法开挖时，应采用光面爆破、预裂爆破技术，尽量减少欠挖、超挖。

围岩开挖后应立即进行必要的支护，并使支护与围岩尽量密贴，以稳定围岩。

围岩条件比较好时可简单支护或不支护。

采用喷混凝土锚杆作为初期支护时的施工顺序一般为先喷混凝土后打锚杆；

围岩条件恶劣时，则采用初喷混凝土一架钢支撑一打锚杆-二次喷混凝土。

锚杆杆位、孔径、孔深及布置形式应符合设计要求，锚杆杆体岩面的长度不宜大于喷混凝土层厚度，锚杆施工质量应符合有关规范要求。

3．浅埋暗挖法施工

浅埋暗挖法的工艺流程和技术要求主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。

因为地铁工程基本是在城镇施工，对地表沉降的控制要求比较严格。

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。

这样对保护周围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，经常遇到砂砾土、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，以提高周围地层的稳定性。

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；

详见1K413044和1K413045。

（2）隧道土方开挖与支护

采用浅埋暗挖法开挖作业时，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，提高周围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。

初期支护封闭成环后，隧道处于暂时稳定状态，通过监控量测，确认达到基本稳定状态时，可以进行二次衬砌的混凝土灌注工作。

如量测结果证明尚未稳定，则需继续监测；

如监测结果证明支护有失稳的趋势时，则需及时通过设计部门共同协商，确定加固方案；

详见1K413041。

（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要求的最佳支护形式；

详见1K413042。

（4）二次衬砌

在浅埋暗挖法中，初期支护的变形达到基本稳定，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主要区别。

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，因为区间隧道的断面尺寸基本不变，有利于使用模板台车，加快立模及拆模速度。

衬砌所用的模板、墙架，拱架均应式样简单、拆装方便、表面光滑、接缝严密。

使用前应在样板台上校核；

重复使用时，应随时检查并整修；

详见1K413043。

（5）监控量测

利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。

在设计文件中应提出具体要求和内容，监控量测的费用应纳入工程成本。

在实施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；

详见1K420153。

（二）盾构法施工

1．盾构法施工见图1K413012-5所示，其基本施工步骤：

（1）在盾构法隧道的始发端和接收端各建一个工作（竖）井；

碴土储舱和料斗

（2）盾构在始发端工作井内安装就位；

（3）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）盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进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进。

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）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，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，地基越差，土中影响施工的埋设物等越多，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，对劳动保护要求较高，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，要采取严密的技术措施才能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，对达到整体结构防水的技术要求较高。

详见1K413030有关内容。

1K413013熟悉轻轨交通高架桥梁结构与施工要点

轻轨交通常与地铁交通组合形成城市轨道交通体系。

轻轨交通一般位于城区或郊区，与地铁交通工程相比，具有施工速度快、投资相对少等优点l但对线路景观要求高，施工工期及环保要求也有所不同。

本条文简要介绍城市轻轨交通高架桥梁结构特点及施工要点。

一、高架桥结构与特点

（一）高架桥结构与运行特点：

1．轻轨交通列车的运行速度快，运行频率高，维修时间短。

2．桥上多铺设无缝线路无砟轨道结构，因而对结构形式的选择及上、下部结构的设计造成特别的影响。

3．高架桥应考虑管线设置或通过要求，并设有紧急进出通道，防止列车倾覆的安全措施及在必要地段设置防噪屏障，还应设有防水、排水措施。

4．高架桥大都采用预应力或部分预应力混凝土结构，构造简单，结构标准，安全经济，耐久适用，同时满足城镇景观要求，力求与周围环境相协调。

5．高架桥墩位布置应符合城镇规划要求，跨越铁路、公路、城市道路和河流时的桥下净空应满足有关规范的限界规；

上部结构优先采用预应力混凝土结构，其次才是钢结构，须有足够的竖向和横向刚度。

6．高架桥应设有降低振动和噪声（设置声屏障）、消除楼房遮光和防止电磁波干扰等系统。

（二）高架桥的基本结构

1．高架桥墩台和基础

高架桥墩台的基础应根据当地地质资料确定。

当地质情况良好时，应尽可能采用扩大基础。

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。

高架桥墩除应有足够的强度和稳定性外，还应结合上部结构的选型使上下部结构协调一致，轻巧美观，与城市景观和谐、匀称，尽量少占地，透空好，保证桥下行车有较好的视线，给行人一种愉快感。

常用的桥墩形式有以下几种。

（1）倒梯形桥墩[图1K413013（a）]

倒梯形桥墩构造简单，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1K413013（b）]

T形桥墩占地面积小，是城镇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，节约圬工材料。

特别适用于高架桥和地面道路斜交的情况。

墩身一般为普通钢筋混凝土结构，圆形、矩形或六角形，具有较大的强度和刚度，与上部结构的轮廓线过渡平顺，受力合理。

大伸臂盖梁，承受较大的弯矩和剪力，可961K410000市政公用工程技术采用预应力混凝土结构。

墩身高度一般不超过8～lOm。

（3）双柱式桥墩[图1K413013（f）]

双柱式墩在横向形成钢筋混凝土刚架，受力情况清晰，稳定性好，其盖梁的工作条件比T形桥墩的盖粱有利，无须施加预应力，其使用高度一般在30m以内。

上海市明珠线的双柱式桥墩设计成无盖梁结构，上部结构箱粱直接支承在双柱上，双柱上部设一横系梁。

这种构造须在箱梁内设置强大的端横隔板。

（4）Y形桥墩[图1K413013（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，有利于桥下交通，透空性好，而上部成双柱式，对盏梁工作条件有利，无须施加预应力，造型轻巧，比较美观。

2．高架桥的上部结构

站间高架桥可以分为一般地段的桥梁和主要工程节点的桥梁。

跨越主要道路、河流及其他市内交通设施的主要工程节点可以采用任何一种适用于城市桥梁的大跨度桥梁结构体系。

采用最多的是连续梁、连续刚构、系杆拱。

一般地段的桥梁虽然结构形式简单，然而就工程数量和土建工程造价而言，却可能占据全线高架桥的大部份额。

对于城市景观和道路交通功能的影响不可轻视。

因此，其结构形式的选择必须慎重其事，多方比较。

从城市景观和道路交通功能考虑，宜选用较大的桥梁跨径给人以空透舒适感，按桥梁经济跨径的要求，当桥跨结构的造价和下部结构（墩台、基础）造价接近相等时最为经济}从加快施工进度着眼，宜大量采用预制预应力混凝土梁。

桥梁形式的选定往往是因地制宜综合考虑的结果。

在建筑高度不受限制，或刻意压低建筑高度得不偿失的场合，一般适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确定，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取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

l-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22m以内的桥跨，可采用梁宽1.5m的先张法空心板梁工厂预制易于保证施工质量，运输吊装容易解决，可缓解施工期间场地紧张的矛盾，适用于直线地段和半径较大的曲线地段。

2．T粱设计和施工经验成熟．可以预制也可观浇，避免了箱梁内模的拆除困难I建筑高度稍高，预拱度加以控制可以在很大程度上减轻混凝土收缩徐变影响。

3．箱梁结构（单室双箱梁、单室单箱粱、双室单箱粱）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。

但箱梁不便整体运输吊装，一般需就地浇筑，相应工期较长，适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。

4．高架桥两侧挡板通常采用定型设计，应考虑与主体结构连接牢固性和预留声屏障的安装施工，人行道板的边缘设置栏杆；

同时应考虑运营过程中对其进行检查、维修所需的空间及设施。

曲线地段及道岔区的桥面宽度，根据曲线半径和渡线形式分别进行加宽。

1K413014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

1．要求组成轨道部件材料的力学性质差异极大，通过科学而可靠的方式把它们组合在一起，用以导向列车的运行、承受高速行驶列车的荷载并把荷载传递给支撑轨道结构的基础。

2．轨道结构应具有足够的强度、稳定性、耐久性和适量弹性，以确保列车安全、平稳、快速运行和乘客舒适。

轨道结构应采用成熟、先进的技术和施工工艺。

（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），还要另外考虑以下一些问题：

（1）为保护城市环境，对噪声控制要求较高，除了车辆结构采取减振措施，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，基本采用无碴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路。

为减小因漏泄电流而造成周围金属设施的腐蚀，要求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

（一）轨道形式及扣件、轨枕

1．地铁正线及辅助线钢轨应依据近、远期客流量，并经技术经济综合比较确定，宜采用60kg/m钢轨，也可采用50kg/m钢轨。

车场线宜采用50kg/m钢轨。

2．不同道床形式的扣件宜符合表1K413014规定。

扣件类型表1K413014

道床形式

类型

扣压件

与轨枕连接方式

一般整体道床

弹性分开式

有螺栓弹条、无螺栓弹条

在轨枕预埋套管

高槊桥上整体道床

有螺栓弹条、小阻力

混凝土枕碎石道床

弹性不分开式

在轨枕内预埋螺检或铁座

木枕碎石道床

采用螺纹道钉

车场库内整体邀床、检查坑

在轨枕或立柱内预埋套管

（二）道床与轨枕

1．长度大于lOOm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。