地铁施工质量控制概述

地铁施工质量控制概述

一、地铁发展史 二、地铁施工方法分类 三、地铁施工技巧及注意事项 一、地铁发展史 一、世界地铁发展概述 世界上首条地下铁路系统是在 1863 年开通的伦敦大都会铁路 。当时电力尚未普及，所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害，所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。 到了 1870 年，伦敦开办了第一条客运的钻挖式地下铁，在伦敦塔附近越过泰晤士河。但这条铁路并不算成功，在数月后便关闭。 现存最早的钻挖式地下铁路则在 1890 年开通，亦是伦敦，连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者 计划使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条电动地下铁。 法国巴黎的巴黎地铁在 1900 年开通 亚洲最早的地下铁路在日本东京，于 1927 年开通。土耳其伊斯坦布尔的第一条地铁修建于 1910 年（隧道开挖于 1875 年， 1910 年以前使用马车），但因该城市坐落在欧洲，因此没有被算作亚洲第一条地铁。 非洲最早的地下铁路在埃及开罗， 1987 年开通。 中国大陆第一条地下铁路是 1969 年开通的北京地铁。 二、北京地铁发展概述 北京地铁始建于 1965 年 7 月 1 日， 1969 年 10 月 1 日第一条地铁建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。 一期工程于 1965 年 7 月 1 日开工，其线路沿长安街自西向东贯穿北京市区，采用明挖填埋法施工。全长 23.6 公里，设 17 座车站和一座车辆段（古城车辆段）。北京地铁二期工程始于 1969 年，其线路沿北京内城城墙自建国门至复兴门，呈倒 U 字型，设 12 座车站及太平湖车辆段，线路长度为 17.2 公里。 1981 年 9 月 15 日，北京地铁正式对外运营。 北京地铁复八线于 1992 年 6 月 24 日开工建设， 1999 年 9 月 28 日通车试运营， 2000 年 6 月 28 日与一线全线贯通。 至今，北京地铁已开通的线路包括 1 号线、 2 号线、 13 号线、八通线、 5 号线、 10 号线一期、 8 号线一期、 4 号线，在建线路有 6 号线一期、 7 号线、 8 号线二期、 9 号线、 10 号线二期、 14 号线、 15 号线、大兴线、亦庄线等。 明挖法施工 二、地铁施工方法 盖挖法施工 暗挖台阶法施工步序 暗挖 CRD 法施工步序 暗挖洞桩法施工步序 三、暗挖施工注意事项 浅埋暗挖施工技术核心可总结为 “ 管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测 ” 18 字方针。 一、超前探测及支护 1.1 超前管探测 1.1.1 超前管探测是了解当前围岩情况的重要手段，为确定暗挖作业参数提供重要依据 1.1.2 超前管一般采用普通钢管打设，打设长度根据地质情况确定一般为 2~5m 。 1.1.3 超前探测主要是了解掌子面前方空洞、层间水及地下构筑物情况。 1.1.4 一般超前管探测在拱部粘土、粉土等隔水效果较好的掌子面进行打设。打设角度 45 度左右，一般中粗砂、卵石圆砾地层可不打设。 1.2 大管棚施工 1.2.1 大管棚打设外插角度根据工艺确定，原则不大于 3° 。如采用地质钻机外插角取高限，如选用导向跟管钻进技术，钻进精度能够达到 5 ‰ ，可减小外插角度。在管棚施工精度较低时，注意不要将管棚打入开挖掌子面范围内。管棚一般在初支轮廓线外 100mm 处设置。 1.2.2 管棚作业前，工作面封闭严密，牢固，清理干净。 1.2.3 管棚钻孔作业孔位应由高到低进行，防止土体扰动，成孔困难。 1.2.4 成孔后，及时安装钢管。砂卵石地层中采用跟管成孔时，管棚壁厚不小于 6mm 。 1.3 超前小导管 1.3.1 根据地质情况确定小导管打设长度，及纵向间距。粘土可不打设，粉细砂可现场试验后决定，砂层、中粗砂、圆砾卵石层必须打设。 1.3.2 超前小导管顶部应加工成尖锥形，一般采用三瓣焊接尖头；如采用锤击打入需加强尾部刚度，一般采用钢筋焊箍加固。 1.3.3 中粗砂、圆砺卵石层地质条件下，小导管需采用吹孔手段成孔，缩短导管长度，加密纵向间距。 1.3.4 小导管打设纵向搭接不得小于 1m ，具体为隔榀打设导管长 2.5m ，每榀打设导管长 1.8~2m 。（格栅间距 500mm ） 1.3.5 小导管不能盲目追求角度要求，防止下榀格栅因无架设空间而割断导管。 1.4 注浆 1.4.1 在中粗砂、卵石地层注浆由于空隙率较大，设计中多采用水泥浆，但水泥浆凝结时间较长，不利于施工安排。实际操作中注浆材料以双液浆或改性水玻璃注浆为主，减少浆液凝结时间，加快施工进度。 1.4.2 砂层注浆浆液选用改性水玻璃。 1.4.3 粘土粉土根据土层情况可不注浆。 1.4.4 小导管注浆压力以 0.3~0.5MPa 为宜，管棚注浆压力可适当加大。 1.4.5 初支壁后回填注浆采用水泥浆，水灰比 0.5~1 。 1.4.6 注浆嘴连接：超前注浆压力较小，可采用皮管套接或钢管套接；管棚及壁后回填注浆压力较大应采取套丝阀门连接。 2 、土方开挖 2.1 上台阶土方开挖应先开挖侧墙，后开挖拱顶。 2.2 上台阶应留够核心土，掌子面应留成一个斜面，防止掌子面滑移。台阶留置长度 3~5m ，尽早封闭初支结构。 2.3 土方开挖时，前一循环喷混凝土立面沾染的土渣应清除干净。 2.4 土方严禁欠挖，尤其注意前一循环喷射混凝土处。 2.5 土方开挖前应确定格栅已到位，或在开挖开始后 30 分钟内保证格栅到位。 3 、格栅架设 3.1 由于暗挖施工中时间 - 空间效应明显，土方开挖完成后必须及时架设格栅及喷射混凝土。 3.2 格栅间距严格按设计执行，每榀格栅间距误差控制 30mm 之内。 3.3 纵向连接筋环向间距 1m ，靠近连接板 50mm 位置内至少有两根连接筋，非挑高段纵向连接筋搭接焊缝长度 220mm 。 3.4 格栅架设垂直度偏差应严格控制，保证下部格栅连接板密贴。 3.5 格栅安装时连接螺栓应全部上紧。如确有安装不上情况，需用与格栅主筋等强度钢筋帮悍，焊缝符合单面焊 10d ，双面焊 5d 。 3.6 连接格栅的高强螺栓应保证紧固，受施工空间限制，格栅连接位置前方上部螺栓操作空间狭小，可用手工带上，待下次进尺时使用工具紧固。 4 、喷射混凝土 4.1 喷锚过程中均匀掺入速凝剂，喷锚时应严格分层喷射施工，不得堆喷，防止出现断缝。 4.2 混凝土拌合料应随用随拌，防止拌合料中水泥搁置时间长而失效。 4.3 喷射混凝土前，清理受喷面及之前已完成的混 凝土面，重点为连接板周边不易喷实的部位。 4.4 喷射混凝土后应及时进行复喷及修整。 5 、背后回填注浆 5.1 根据施工进展及时进行处置背后回填注浆，背后注浆时机控制在前方导洞闭合成环 3~5m 时进行。 5.2 背后回填注浆浆液采用水泥浆或水泥砂浆，注浆管径向穿过初支结构，注浆填充背后空隙。 5.3 回填注浆管一般布置在拱部，纵向间距 3m ，环向拱部布置 3 根。 6 、监控量测 由于暗挖施工不确定因素较多，监控量测作为暗挖施工中的重要指导手段，对暗挖施工中的方案调整、参数确定，起到决定性作用。 了解围护结构、暗挖支护结构的变形情况，为施工日常管理提供信息，保证施工安全。 保证施工影响范围内建筑物、地下管线的正常使用，为合理制定保护措施提供依据。 验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方案的修订提供反馈信息。 积累资料，以提高地下工程的设计和施工水平。 监控量测主要工作内容：地表沉降、地面建筑物沉降、倾斜及裂缝、地下管线沉降、隧道拱顶下沉及水平收敛、桩顶位移、支护结构内力、临时支护内力、墙背土压力、地下水位、地中土体垂直位移、地中土体水平位移等。各种观测数据相互印证，确保监测结果的可靠性，为确保周围建筑物的安全，合理确定施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的。 监控量测点的分级管理 根据 “ 分区、分级、分阶段 ” 管理的原则将监控量测点的安全状态划分为四级管理。分别为正常状态、黄色预警、橙色预警和红色预警。 (1) 正常状态：双控指标（变化量、变化率）均未达到监控量测控制值的 70% 时，或双控指标（变化量、变化率）之一达到监控量测控制值的 70% ～ 85% 之间（不含 85% ），而另一指标未达到监控量测控制值的 70% 时。 (2) 黄色预警：双控指标（变化量、变化率）均超过监控量测控制值 70% 时，或双控指标（变化量、变化率）之一超过监控量测控制值 85% 时。 (3) 橙色预警：双控指标均超过监控量测控制值的 85% 时，或双控指标之一达到或超过监控量测控制值时。 (4) 红色预警：双控指标均达到或超过监控量测控制值，且实测变化速率出现急剧增长时。 根据以上四级安全状态，进行相应施工措施。 四、针对风险源的施工措施 1 、超前地质预报 施工中采用超前地质预报，可探明开挖面前方或周围土体中可能存在的地质突变、地下空洞、废弃的人防、管沟和局部水囊等地质灾害，防止作业过程中可能产生的废气、突泥、涌水、塌陷等地质风险对工程的危害。 施工中的工程地质预报：结合工程特点采用超前探孔方法，探测开挖面前方或周围地地质情况并加予分析，为动态设计提供依据，为安全施工提供情报保证。 超前钻探预报：采用轻型地质钻机在导常掌子面前方进行钻孔超前探测。超前钻探采用 φ50-100mm 孔，每断面布置 1-3 孔。钻孔时，记录钻孔速度、岩土特征、冲洗液颜色、含泥量、出水部位、钻杆是否突进等情况，探明水量和水压情况，按设计和开挖面的地质资料，判定工作面前方的工程、水文地质情况，以采取必要的预防措施。 观察法进行实时地质预报：在进行开挖作业时，地质工程师每个循环收取一定量的岩土，出水状况进行观察、记录、分析若无异常变化，则可进行正常施工，否则立即采取相应措施。 2 、针对地质风险的施工措施 对突泥、突水的技术措施：根据超前预测预报，加强超前支护管理，特别是注浆管理，堵住突泥、突水通道，确保达到先固结、增强结石率，对围岩补强，降低透水性后开挖，确保不因水的流动，引起裂隙张开，侧壁及洞顶坍塌。 3 、针对自身风险的施工措施 (1) 增设马头门加强钢格栅（防马头门开口坍塌失稳） 在施工隧道破除马头门时，在洞口处连立三榀加密格栅钢架，并将截断的横通道格栅与马头门连立三榀加密格栅钢架焊接牢固，增加马头门与横通道的整体性。 (2) 增设开口加强型钢环梁 在施工隧道破除马头门时，在洞口处支设型钢钢架，马头门破除时，原隧道拱架破除部分格栅受力转换到型钢钢架上，增强开口部位强度。 (3) 其它控制风险管理对策 对不良地质地段，采用小导管预注浆进行支护处理，以加固围岩。 预注浆施工完成后，及时对注浆效果进行分析，确保达到预加固岩体的目的。 加强对隧道沉降、收敛等的监控量测，及时整理、分析测量数据，向风险管理组汇报监控量测结果。 4 、保证管线的安全施工措施 (1) 编制好管线保护方案，在隧道开挖施工中做好管线的保护措施。 (2) 做好地面巡视工作，并做好巡视记录。 (3) 与产权单位取得联系，发生紧急情况时迅速联系。 (4) 加强监控量测，及时反馈监测结果。 右图为暗挖穿越雨水方沟 时对其防护措施 四、应急措施 1 、突泥涌水应急措施 紧急疏散地面人员及车辆，并进行交通疏导。 立即向有关部门报告，调集专业队伍抢险。 开启所有抽水泵，进行排水，同时寻找涌水源，切断水体补给来源。 立即进行回填土方，在四周堆码土袋墙进行封堵。 对支撑结构进行排查补强，确保围护结构的整体安全。 喷射混凝土封闭掌子面进行全断面超前注浆。加强初支背后回填注浆，保证初支背后密实。 加强对基坑及地面的沉降观测。 2 、隧道初支塌方应急措施 紧急组织人员到位，紧急疏散塌方范围地面人员及车辆，进行交通疏导。 快速调集足够的应急物资（方木、型钢、沙袋、水泥等）到场。 采用方木或型钢立即对初支进行加固。 封堵塌方面，洞内实行喷射混凝土回填或注浆回填。 地表在塌方相应位置打设注浆孔，由地面向塌方处灌注混凝土或砂浆，保证回填密实。 加强监测地面及管线的沉降和变形情况。 3 、管线变形过大应急措施 适当加大注浆压力和注浆量，以主动控制其沉降。 视情况开挖并暴露管线，对其进行保护。 缩短开挖步距，减少封闭循环时间。 联系配合产权单位对管线进行修补。 加强监测频率、强化监测措施和要求。 我的汇报完毕， 谢谢大家！