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地铁隧道是怎么修建的?用什么工具开挖?

时间:2021-09-21 14:56:50 阅读:

盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。

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盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

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盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响地面交通等特点。

2015年11月14日,由中国铁建重工集团和中铁十六局集团合作研发的中国国产首台铁路大直径盾构机在长沙下线,拥有完全自主知识产权,打破了国外近一个世纪的技术垄断,将加速中国快速城市化和大铁路网建设的步伐。下线的大直径盾构机开挖直径8.8米,总长100米,每台售价比进口同类产品便宜2000万元以上,性价比高,可靠性好,能够适用于多种复杂地层,下线后将服务于广珠城际轨道交通线。

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在施工缝处继续浇筑混凝土时,应符合的规定如下:

1、结合面应采用粗糙面;结合面应清除浮浆、疏松石子、软弱混凝土层,并应清理干净;

2、结合面处应采用洒水方法进行充分湿润,并不得有积水;

3、施工缝处已浇筑混凝土的强度不应小于1.2MPa;

4、柱、墙水平施工缝水泥砂浆接浆层厚度不应大于30mm,接浆层水泥砂浆应与混凝土浆液同成份;

5、后浇带混凝土强度等级及性能应符合设计要求;当设计无要求时,后浇带强度等级宜比两侧混凝土提高一级,并宜采用减少收缩的技术措施进行浇筑。相关拓展:混凝土浇筑一般要求有哪些?1、混凝土应在初凝前浇筑,如已有初凝现象,则应进行一次强力搅拌,使其恢复流动性后,方可入模;如有离析现象,亦须重新拌和后才能浇筑。2、混凝土的自由下落高度。浇筑混凝土时,混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2m,在竖向结构中限制自由倾落高度不宜超过3m,否则应沿串筒、斜槽、溜管或振动溜管下料,以防止混凝土因自由下落高度过大而产生离析。3、在浇筑竖向结构混凝土前,应先在浇筑处底部填人50~lOOmm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥浆或水泥砂浆。4、混凝土的分层浇筑。混凝土浇筑应分层进行以使混凝土能够振捣密实,在下层混凝土凝固之前,上层混凝土应浇筑振捣完毕。混凝土浇筑层的厚度应符合规定5、混凝土浇筑工作应尽可能连续作业,如上、下层混凝土浇筑必须间歇,其间歇的最长时间(包括运输、浇筑和间歇的全部延续时间)不得超过规定。

6、施工缝的留设与处理。

答:

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带大家看一个优秀的地铁施工案例

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只要到静安寺,相信大家都会注意到这个在建车站:

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比螺蛳壳都小的14号线9标工程静安寺站,地处交通要道,需下穿延安高架完成施工,其施工难度和技术要求,堪称上海地铁建设史“之最”。

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那么,要怎么做才能将施工对周边的影响降到最低?

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隧道股份上海隧道的施工团队想出了一个绝妙的主意:创新式地采用超大断面矩形顶管机暗挖施工。用顶管工艺建造地铁车站,这在上海还是头一回。

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▲大断面矩形顶管机已就位

来到14号线9标静安寺站的施工现场,工地君看到在基坑底部这个长9.9m、宽8.7m的大断面矩形顶管已经就位。据项目书记王建清介绍,静安寺站的主体沿线分为A、B、C三区(如下方效果图所示),我们所看到的矩形顶管现就位于C区基坑东侧。这个布设精密的“庞然大物”都是由施工团队自己设计制作的。

▲区间效果图

按照计划,它将从C区东侧出发到A区基坑东侧后,之后平移至A区基坑西侧,再由西侧始发,回到C区西侧。这样一往返就完成了两根站台层区间。之后,在两个基坑井中段搭建小顶管作业层,小顶管将由A区基坑始发,到达C区基坑,完成站厅层区间。

▲大小顶管施工流程

整个区间截面分上下两层,呈“品”字型,下层为站台,上层为站厅。站台层的两根区间通道,将由上述的矩形大顶管完成;站厅层则由另外的矩形小顶管完成。

▲顶管区间截面呈“品”字型

为什么采用暗挖法施工?

静安寺站车站位于延安中路与华山路交叉口,这里是市中心的重要交通枢纽。如果采用明挖的话,首先需要封路,会给这里的交通造成极大的负担。其次,若采用明挖法开挖基坑,易使延安高架桥墩产生变形,而且受到高架垂直高度的限制,将地墙钢筋笼吊装进入难度大,风险高,施工工期长。综合考虑后,决定采用顶管暗挖来施工。

同样是非开挖技术,矩形顶管与盾构施工相比优势在哪?

主要原因有三点:首先,传统盾构推进完成的区间通道是圆形的,对于建造类矩形通道结构的站台而言,其周边的空间都浪费了;而矩形顶管往前推进的过程中,能一次性将地铁通道以及站台所需的空间全部做完,更加高效。其次,矩形顶管施工所需的始发工作井的空间,比盾构施工要小。最后,管段整体预制,结构强度易保证。

除了要解决下穿延安高架以外,这个车站还有哪些难点呢?

基坑周围建筑密集,距离最近的大厦仅0.2m

静安寺站是地下三层岛式车站。车站A、C两区的基坑开挖深度均超过26m,52m钢筋笼吊装过程中距离贵都大楼最近约5m。此外,基坑围护体结构距离会德丰大厦地下室最近距离只有0.2m;距离华山路人行天桥的桥墩仅3.5m;距离2号线站地下主变电站仅10m;距离上海国际贵都大饭店副楼地下结构仅12m。由于周边复杂环境下的不确定因素,这两个基坑已经被业主申通纳入严格管控。

▲车站周围环境复杂

围场宽度仅19m,设备机械周转困难

为了减少对交通道路的影响,静安寺站整个车站主体基坑西侧都是用盖板盖住作为社会道路,只留下东侧作为基坑作业场地。整个场地19m,基坑敞开区域仅8~9m,施工便道只有8m宽,场地内起重作业和材料运输需要仔细协调。

▲半社会道路,半施工场地

▲施工便道只能容纳一台机械设备

除了这些施工难点之外,工地君还发现这个车站不少亮点。

独具特色的体验式展厅

项目部精心布置的一个展示厅。展厅墙壁设计图案是一列正在行驶的地铁,静安寺站的施工难点、亮点通过每节车厢的展示板,直观呈现出来。

▲体验式展示厅

展厅中央摆放了静安寺车站主体结构的3D模型,在它后方摆放了大断面矩形顶管机模型,让参观者更容易理解整个顶管施工过程。另外,展厅配有VR技术体验,工地君现场了解了顶管施工的操作过程。

▲3D矩形顶管机模型

▲VR体验区

美丽又环保的生态墙

静安区站的施工围挡采用的是生态围墙。绿色植物铺满在围挡上,成为都市一道靓丽的风景线。除了美观之外,它还能够吸收工地扬尘,消除噪音,起到泥浆防护的作用。

华山路天桥上的防护隔离也是经过精心设计,除了防尘降噪功能外,夜灯点亮时,还呈现了上海城市建筑轮廓的缩影,与“千年古刹”静安寺遥相辉映。

文 / 徐 晶

主编 / momo