地铁车站明挖法施工工艺简述.docx

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地铁车站明挖法施工工艺简述

地铁车站明挖法施工工艺简述

北京****工程有限责任公司

第一部分地铁车站施工常用工艺

1.1地铁车站简介

车站是路网中一种重要的建筑物，它是供旅客乘降，换乘和候车的场所，应保证旅客使用方便，安全，迅速地进出车站，并有良好的通风，照明，卫生，防火设备等，给旅客提供舒适，清洁的环境。

车站应容纳主要的技术设备和系统，从而保证城市轨道交通的安全运行。

地铁车站里的辅助设备包括：

自动扶梯、直升电梯、、防洪门、旅客引导、照明、售检系统、车站设备自控系统等。

根据需要还可设置和防门等。

地铁车站的组成：

地铁车站通常由车站主体（站台、站厅、设备用房、生活用房），出人口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。

（1）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置的中心和办理运营业务的地方。

（2）出入口及通道（包括人行天桥）是供乘客进、出车站的建筑设施。

（3）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。

地铁车站的分类：

地铁车站根据其所处位置、埋深、运营性质、结构横断面、站台形式等进行不同分类。

（1）车站与地面相对位置：

分为高架车站、地面车站、地下车站。

（2）运营性质：

分为中间站、区域站、换乘站、枢纽站、联运站、终点站。

（3）结构断面：

分为矩形、拱形、圆形等，其中矩形断面是车站中常用的形式，一般用于浅埋、明挖车站，车站可设计成单层、双层或多层；跨度可选用单跨、双跨或多跨。

拱形断面多用于深埋或浅埋暗挖车站设有单拱和多跨连拱等形式，单拱断面由于中部起拱较高，而两侧拱脚相对较低，中间无柱，因此建筑空间显得高大宽阔，明挖车站采用单跨结构时也有采用拱形断面的。

圆形多为盾构法施工时常用的形式。

（4）站台形式：

分为岛式站台、侧式站台、岛侧混合站台。

1.岛式站台的站台位于上下行线路之间，具有站台面积利用率高、提升设施共用，能灵活调剂客流、使用方便、管理较集中等优点，常用于较大客流量的车站。

2.侧式站台的站台位于上、下行线路的两侧。

侧式站台的高架车站能使高架区间断面更趋合理．常见于客流不大的地下站和高架的中间站。

3.岛侧混合站台将岛式站台及侧式站台同设在一个车站内。

常见的有一岛一侧，或一岛两侧形式．此种车站可同时在两侧的站台上、下车。

共线车站往往会出现此种形式。

侧式站台

1.2地铁车站施工常用工法

地铁车站大多位于城市中心区，因此地铁车站施工方法选择除主要受工程地质、水文地质、地形地貌、沿线环境的要求外还受施工技术的成熟性、地面沉降的控制、建构物（管线）拆迁改移及保护、对城市交通、居民生活、商业经营活动的影响以及对环境的污染、施工单位的技术水平、施工进度、经济条件等因素限制。

地铁车站施工方法有很多种，目前国内常用的主要有明挖法、盖挖法、暗挖法等3种。

其施工工法的分类如下：

复合式围护

1.2.1明挖法

明挖法是传统的地面框架结构施工方法，即在地面先做基坑围护桩，然后从上向下进行基坑土方开挖，同时加支撑防止基坑变形，开挖到底后从下向上施作框架结构。

由于明挖法施工技术简单、快速、经济，因此地铁车站施工都把明挖法作为首选方案。

明挖法施工一般均采用明挖顺筑法。

明挖顺筑法施工顺序如下：

钻孔桩（或地下连续墙等）围护结构施工→坑内井点降水（或坑内土体加固）→第一层土方开挖→设置第一层钢支撑→第n层土方开挖→设置第n层钢支撑→底板开挖→垫层施作→底板防水层和混凝土施作→最下层支撑拆除→施作侧墙防水层→浇注侧墙混凝土→拆除钢支撑→顶板混凝土浇筑→顶板防水层施工→土方回填、恢复原地貌。

⑧

⑦

⑥

⑤

④

③

②

①

注：

①施作围护结构（含降水），②设置第一道支撑挖一层土，③设置第二道支撑挖二层土，④设置第三道支撑挖三层土，⑤垫层底板施作（含防水层），⑥拆除第二三道支撑施作一层结构，⑦拆除第一道支撑施作二层结构，⑧土方回填恢复原地貌

1.2.2盖挖法

盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶盖封闭，恢复原地貌，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。

在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往要占用道路，影响交通。

盖挖法即利用围护结构和支撑体系，在一些交通繁忙路段利用结构顶板或临时设施维持路面通行，在其下进行车站施工。

按结构施工的顺序分盖挖顺筑法和盖挖逆筑法2种。

盖挖顺筑法主要依赖于坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度及周围构筑物的临近程度可选择钢筋混凝土钻孔灌注桩或地下连续墙，对于饱和的软弱地层应以刚度大、止水性好的地下连续墙为首选方案。

顶盖一般是利用临时性设施（钢结构）作辅助措施维护道路通行，在夜间将道路封锁，掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。

盖挖顺筑法具体施工步序如下图：

注：

（a）构筑连续墙桩（b）构筑中间支撑桩（c）构筑连续墙及覆盖版（d）开挖及支撑安装（e）开挖及构筑底板（f）构筑侧墙、柱（g）构筑侧墙及顶板（h）构筑内部结构及恢复原地貌

盖挖逆筑法施工时，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，自上而下完成土方开挖和边墙、中隔墙及底板衬砌施工。

施工过程中不需要设置临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）的支护作用。

一般都是对交通短暂封锁，将结构顶板施工结束，恢复道路交通，利用竖井作为出入口进行内部暗挖逆筑结构施工。

盖挖逆筑法具体施工步序如下图：

注：

（a）构筑连续墙桩（b）构筑主体结构中间立柱（c）构筑顶板（d）回填土、恢复路面（e）开挖中层土（f）构筑上层主体结构（g）开挖下层土（h）构筑下层主体结构

1.2.3浅埋暗挖法

在城市中心区，由于地面交通不允许长期中断，地面建筑物众多，地面施工场地狭小，受城市立交桥下众多桥桩的影响，或者管线错综复杂，不易改移，因此在地质条件允许的情况下，可考虑采用暗挖法进行地铁车站的施作，对地层的适应性较广，适用于结构埋置较浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布及对地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。

在城镇软弱围岩地层中．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，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。

采用浅埋暗挖法修建地铁车站，其基本作业程序包括地层预支护和预加固、土方开挖、初期支护及二次初砌、监控量测指导施工组织设计等，这些与区间隧道的施工大体类似，但是车站的结构断面形式比区间隧道复杂，断面尺寸比区间隧道大，埋深更浅，地表沉降控制相对更严。

地铁车站暗挖工法主要有侧洞法、中洞法、PBA洞桩法、双侧壁导坑等工法。

1.2.4几种主要工法的比较

序号

施工工法

适用条件

优点

缺点

1

明挖法

适合多种不同类别的地质条件，周边环境具备明挖施工条件

工艺简单技术成熟、施工作业面多、速度快、工程造价低、施工安全、质量易保证，便于大型机械化施工

长时间中断地面交通，对周围环境影响大

2

盖挖法

在路面交通不能长期中断的道路下修建地铁车站时，则可采用盖挖法

要综合考虑基坑稳定、环保、永久结构形式等因素

占用场地时间短，对地面干扰小，围护结构变形小。

基坑底部土体稳定，隆起小，施工空间大，施工安全，低噪声，设备简单，对交通影响小

施工工序复杂，交叉作业，施工条件差，水平施工缝处理较困难，费用高

3

浅埋暗挖法

在城市中心地区，由于地面交通不允许中断，地面建筑物众多，或者管线错综复杂，不易改移，不宜采用明挖和盖挖法施工的地铁车站

避免大量拆改移工作，该工法工艺简单、灵活，无需大型设备，在变截面地段尤为适宜，施工对道路交通基本无干扰，对保护暗挖结构附近的地下构筑物（桥桩、管线等）和周边建筑物的安全十分有利

施工风险大、机械化程度低，不允许带水作业，开挖面具有一定的自立性和稳定性，

结论：

1.地铁车站施工的原则上应首选明挖法，其次是盖挖法，最后才是浅埋暗挖法，浅埋暗挖法适用在交通要道、管线太多、不易采用明、盖挖法的繁华城区。

2.采用暗挖法施工车站大断面时应遵循变大洞为小洞的施工原则，开挖方法应按以下次序选择：

正台阶开挖、CD法开挖、CRD法开挖、双侧壁导坑法开挖进行，这样可节约投资并可加快施工进度。

通过以上几种常用地铁车站施工工法的介绍和比较，我们知道地铁车站的施工应尽可能的采用明挖法施工，以下着重介绍有围护结构的明挖法施工工艺在地铁车站施工中的应用。

第二部分地铁车站明挖法施工工艺

2.1明挖法施工概述

通过第一部分的介绍可知地铁车站施工常用的有明挖法、盖挖法、暗挖法三种方法，明挖法施工最为普遍。

明挖法是在一定支护体系的保护下开挖基坑，然后在基坑内施作地下工程主体结构的施工方法。

由于明挖法易于保证施工安全质量、地层适应性强、施工工期较短、造价低等优点，近年来在国内各城市中得到普遍应用。

2.1.1明挖法的特点

（1）优点

1.便于设计：

明挖法边坡支护结构、支撑和锚固体系受力比较明确，便于选择合理的设计方案和参数。

2.便于快速施工：

一般情况下，明挖法的施工场地比较开阔，工作面较多，可以组织大量人员、设备、材料、机具等进行快速施工。

3.便于控制施工安全、质量和进度：

明挖法的施工工序和作业面大部分可以直接观察和检查，施工项目便于检测，安全隐患便于发现，安全措施便于制订和落实，应急抢险救援场地条件比较好，因此施工的安全、质量和进度容易控制。

4.在拆迁量小的情况下，工程造价较低：

明挖法和盖挖法、浅埋暗挖法相比，人员投人相对较少，设备相对简单，施工效率相对较高，在拆迁量小的情况下，造价较低。

（2）缺点

1.拆迁工作量大，扰民大，影响交通：

在城市采用明挖法施工，一般情况下，需要拆迁建筑物、改移管线和树木，必要时进行交通管制。

2.受气候、气象条件变化影响大：

在寒冷地区或大风、大雾、雨、雪、冰冻天气，明挖法施工比较困难，容易出现险情。

3.对环境影响校大：

明挖法施工带来的噪声、粉尘、污水、振动等对环境影响比较大。

此外，由于降水作业，可能引起地下水位下降、地面沉降、建筑物倾斜及地下管线破坏。

4.易发生基坑整体失稳破坏：

在不良地质和复杂环境中，一旦设计或施工不当，会发生边坡滑移或基坑整体失稳，可能造成重大人员伤亡和灾害。

5.明挖法施工的关键是基坑坑壁的稳定。

2.1.2支护结构形式

车站基坑是由地面向下开挖一个地下空间，基坑四周一般设置垂直的挡土支护结构，支护结构包含围护结构和支撑体系。

围护结构用于围护周边土体，抵抗外部荷载，消除地下水流影响，并使基坑及周边环境保持相对稳定的结构，围护结构在开挖面基底有一定插入深度，主要有地下连续墙、混凝土灌注桩、SMW工法桩、钢板桩、土钉墙、旋喷桩等，支撑体系是为了减小围护结构的变形，控制板（桩）墙体的弯矩；支撑体系主要有水平横撑、锚索等。

2.1.3施工工艺流程

场地平整夯实、施工围挡→护坡桩施工→坑内降水→土方摘帽、冠梁施工→设置一层支撑体系（或锚索体系）及一层土方开挖→支护结构及土方持续施工至坑底→垫层施作→底板防水层和混凝土施作→最下层支（锚）护体系拆除→施作侧墙防水层→浇注侧墙混凝土→拆除支（锚）护体系→顶板混凝土浇筑→持续进行上一层结构施工→顶板防水层施工→土方回填、恢复原地貌。

2.2支护结构施工

本次主要介绍三种常用形式的支护结构施工，即钻孔灌注桩+内支撑、钻孔灌注桩+土层锚杆、土钉墙护坡。

其施工内容主要包含钻孔灌注桩施工、钢管内支撑的安装、土层锚杆施工、安装钢筋网片及喷射混凝土。

钻孔灌注桩+钢管内支撑

钻孔灌注桩+土层锚杆

2.2.1钻孔灌注桩+内支撑施工

（一）施工工艺流程

第一步：

架设围挡、管线改移，开挖至冠梁底设计标高，进行钻孔灌注围护桩及冠梁施工

图一