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1、軌道交通工程建設明挖法施工培訓材料北京市軌道交通建設管理有限公司呂高峰 博士 高工二一二年十月,圍護結構施工,土方開挖及支撐體系施工,防水施工,主體結構施工,地鐵明挖施工概述,一、地鐵明挖施工概述,地鐵車站施工常用的有明挖法、蓋挖法、暗挖法三種方法，不常用的還有鋪蓋法、擴挖法等，明挖法施工最為普遍。明挖法是在一定支護體系的保護下開挖基坑，然后在基坑內(nèi)施作地下工程主體結構的施工方法。由于明挖法易于保證施工安全質量、地層適應性強、施工工期較短、造價低等優(yōu)點，近年來在國內(nèi)各城市中得到普遍應用，北京市甚至提出了“能明則明、能盾則盾”的地鐵施工原則。,一、明挖施工概述,、明挖施工概述,優(yōu)點（1）便于設計

2、：明挖法邊坡支護結構、支撐和錨固體系受力比較明確，便于選擇合理的設計方案和參數(shù)。 （2）便于快速施工：一般情況下，明挖法的施工場地比較開闊，工作面較多，可以組織大量人員、設備、材料、機具等進行快速施工。（3）便于控制施工安全、質量和進度：明挖法的施工工序和作業(yè)面大部分可以直接觀察和檢查，施工項目便于檢測，安全隱患便于發(fā)現(xiàn)，安全措施便于制訂和落實，應急搶險救援場地條件比較好，因此施工的安全、質量和進度容易控制。 （4）在拆遷量小的情況下，工程造價較低：明挖法和礦山法、盾構法相比，人員投人相對較少，設備相對簡單，施工效率相對較高，在拆遷量小的情況下，造價較低。,一、明挖施工概述,2、明挖法的優(yōu)缺點

3、,缺點（1）拆遷工作量大，擾民大，影響交通：在城市采用明挖法施工，一般情況下，需要拆遷建筑物、改移管線和樹木，必要時進行交通管制。 （2）受氣候、氣象條件變化影響大：在寒冷地區(qū)或大風、大霧、雨、雪、冰凍天氣，明挖法施工比較困難，容易出現(xiàn)險情。（3）對環(huán)境影響校大：明挖法施工帶來的噪聲、粉塵、污水、振動等對環(huán)境影響比較大。此外，由于降水作業(yè)，可能引起地下水位下降、地面沉降、建筑物傾斜及地下管線破壞。（4） 易發(fā)生基坑整體失穩(wěn)破壞：在不良地質和復雜環(huán)境中，一旦設計或施工不當，會發(fā)生邊坡滑移或基坑整體失穩(wěn)，可能造成重大人員傷亡和災害。,一、明挖施工概述,2、明挖法的優(yōu)缺點,施工鉆孔灌注樁,人工探孔,

4、開挖上部土方,架設第一道鋼支撐,施工樁頂冠梁及擋土墻,3、明挖施工工藝流程,隨撐隨挖，開挖至明挖基底,第三道支撐,第四道支撐,第二道支撐,第一道支撐,、明挖施工工藝流程,施工結構底板及部分側墻,拆除第四道支撐，施工地下三層側墻,側墻達到設計強度后，進行倒撐,施工地下三層中板,拆除第三道支撐，施工地下二層側墻,施工地下二層中板,、明挖施工工藝流程,拆除第二道支撐，施工地下一層側墻,拆除剩余支撐，施做防水層后，回填頂板土方,施工結構頂板,、明挖施工工藝流程,二、圍護結構施工,二、圍護結構施工,降止水施工,鉆孔灌注樁施工,施工準備工作,支撐體系施工,二、圍護結構施工,1、施工準備工作,（1）、施工場

5、地：施工場地三通一平準備工作；（）施工方案：機具選擇、施工組織等；（）施工測量：樁位放線，應經(jīng)有一定資質的單位復核，應比設計基坑寬度適當外放100150mm；（）周邊環(huán)境調查：地下管線、周邊建構筑物等。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,基坑開挖過程中，用于圍護周邊土體，抵抗外部荷載，消除地下水流影響，并使基坑及周邊環(huán)境保持相對穩(wěn)定的結構統(tǒng)稱為支護結構，主要分為圍護結構和支撐體系，圍護結構的分類主要有地下連續(xù)墻、混凝土灌注樁、SMW工法樁、地釘墻、鋼板樁、擋土墻、攪拌樁、旋噴樁等，支撐體系主要有水平橫撐、錨索等。,1、樁位精度要求高 2、樁的垂直度要求高 3、樁承受側壓力不同于普通的垂直受力，

6、樁的保護層不同將很大影響樁的受力狀態(tài)，特別是樁徑較小時對樁的影響更大。 4、由于土方開挖的時效性，樁兩側鋼筋處在不同的時間受力狀態(tài)一直在改變。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【圍護樁的特點】,根據(jù)施工圖紙及現(xiàn)場導線控制點，使用全站儀測定樁位，根據(jù)地質情況直接定點或打入木樁定點，并以“十字交叉法”引到四周作好護樁點；孔位偏差軸線方向50mm,垂直軸線方向+300mm。,孔位偏差檢測,旋挖鉆機就位,泥漿比重檢測,泥漿酸堿度檢測,鉆進時，邊鉆進邊注入泥漿進行護壁，鉆機與圍護樁平行就位，鉆進過程中隨時檢測垂直度，并隨時調整，鉆進過程中做好記錄。,圍護樁鉆進施工,鋼筋籠采用現(xiàn)場加工制作，主筋采用直螺

7、紋連接，每種規(guī)格鋼筋的接頭試件不少于3根進行取樣檢測。主筋與加強筋采用焊接，焊接必須牢固，以保證鋼筋籠的剛度滿足吊裝要求；主筋與箍筋采用綁扎連接。,直螺紋套筒檢查,焊接接頭,焊縫寬度檢查,成品鋼筋籠,制好的鋼筋骨架必須放在平整、干燥的場地上。存放時，每個加強筋與地面接觸處都墊上等高的方木，以免粘上泥土、雜物。,成品鋼筋籠存放,鉆機成孔后，進行沉渣厚度量測，沉渣厚度不得大于150mm。灌注混凝土前應先進行導管密閉性試驗，試驗合格后方可使用。清孔、下鋼筋籠、導管安裝完成后，立即灌注C30砼，灌注應盡量縮短時間，連續(xù)作業(yè)。,孔低沉渣厚度檢查,導管密閉性實驗,導管安裝,安放鋼筋籠,安放封底球,混凝土測

8、溫,制作試件,坍落度檢測,混凝土施工質量控制,旋挖鉆機成孔過程中易出現(xiàn)的問題及解決措施1、鉆孔偏斜：解決措施主要有檢查鉆機水平儀，鉆桿磨損度等；2、塌孔：預防措施：采取升高護筒，增加水頭或用虹吸管等措施保持水頭相對穩(wěn)定；提升鉆頭，下放鋼筋骨架時應保持垂直，不要碰撞孔壁。處理措施：塌孔位置不深時，可采取深埋護筒，穿過塌孔處。塌孔位置深時，塌孔不嚴重時，可回填到塌孔位置以上，并采取改善泥漿性能，加高水頭措施，繼續(xù)鉆進。塌孔嚴重時，應立即將鉆孔用砂類土或礫石土回填，無此類土時可采用粘質土并摻入5%-8%的水泥砂漿，觀察數(shù)日后重新開鉆。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【鉆孔過程中易出的問題】,3、

9、 擴孔與縮徑： 擴孔多系鉆頭擺動過大造成，應針對原因采取措施?？s徑常因地層中含有遇水能膨脹的軟塑性等土或泥漿比重小造成；前者應采取失水率較小的優(yōu)質泥漿護壁，適當加大泥漿比重。4、漏漿：鉆孔施工時，密切注意泥漿面的變化，一但發(fā)現(xiàn)有漏漿現(xiàn)象，分不同情況及時采取控制措施。1）增大泥漿比重和粘度，停止除砂，停鉆進行泥漿循環(huán)，補漿保證漿面高度，觀察漿面不再下降時方可鉆進。2）若仍漏漿，需在漿液里加纖維素，經(jīng)過循環(huán)堵塞孔隙，使?jié)B漏漿得以控制。3）若鋼護筒底口漏漿，在采用上述措施得不到控制后，將鋼護筒接長跟進。4）在采用上述措施后，若漏漿得不到控制，要停機提鉆，填充粘土，放置一段時間后，再進行施鉆。,二、圍

10、護結構施工,2、鉆孔樁施工,質量通病及防治一導管進水 1 現(xiàn)象 a、首次灌注導管下口進泥漿； b、灌注中，導管接頭處進水； c、灌注中，導管下口涌入泥漿。 2原因分析 (1)首次灌注混凝土總量計算不當 (2)未連續(xù)灌注，導管內(nèi)氣囊高壓將導管間封水橡皮墊擠出： 接頭不嚴密，水從接口處漏入導管。 (3)測深誤判導管提升過量，使水進入。 3預防及治理方法：根據(jù)原因及時處理。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,二導管堵管 1現(xiàn)象 導管已提升很高，底口埋入混凝土接近1m。仍不能涌翻上來。 2原因分析 (1)各種原因使混凝土離析，粗骨料集中而造成導管堵塞。 (2)灌注時間過長，混凝土已初凝，增大了下落的阻

11、力。 3治理方法 灌注開始不久發(fā)生堵管時，可用長桿沖、搗或用振動器振動導管。若無效果，拔出導管及鋼筋籠，用鉆機重新成孔，重新灌注。若不成應及時回填，按斷樁處理。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【質量通病及防治】,三 鋼筋籠在灌注混凝土時上浮 1現(xiàn)象 鋼筋籠入孔加以固定，在灌注混凝土時，鋼筋籠向上浮移。 2原因分析 混凝土向下灌注時，其產(chǎn)生頂托力隨灌注時混凝土位能的大小，灌注速度的快慢，及混凝土的流動性變化。 3預防措施 (1)鋼筋骨架上端在孔口處與護筒相接固定。 (2)灌注中，應放慢混凝土灌注速度，。 (3)混凝土進入鋼筋籠一定深度后，及時提導管但注意導管埋入混凝土表面應不小于2m。,二、

12、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【質量通病及防治】,四灌注混凝土時樁孔坍孔 1現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)護筒內(nèi)泥漿水位忽然上升或擺動，隨即驟降并冒出氣泡，為坍孔征兆。用測錘探測與理論深度相差很多時，可確定為坍孔。 2原因分析 (1)灌注混凝土過程中，孔內(nèi)外水頭高差不合理 (2)護筒刃腳周圍漏水;孔外堆放重物或有機械振動，使孔壁在灌注混凝土時坍孔。 (3)導管卡掛鋼筋籠及堵管時，提管均易發(fā)生坍孔。 3預防及治理方法 (1)采取各種措施來穩(wěn)定孔內(nèi)水位及防止護筒及孔壁漏水。 (2)用吸泥機吸出坍入孔內(nèi)的泥土保持水頭度，不再坍孔，可繼續(xù)灌注。 (3)如用上法處治坍孔仍不停時或坍孔部位較深，回填粘土，重新鉆孔。,二、圍護

13、結構施工,2、鉆孔樁施工,【質量通病及防治】,五埋導管事故 1現(xiàn)象 導管從混凝土中提升費勁，甚至拔不出，造成埋管事故。 2原因分析 (1)灌注過程中，由于導管埋入混凝土過深，一般往往大于6m。 (2)由于各種原因，部分混凝土初凝，抱住導管。 (3)導管卡掛鋼筋籠 3治理方法 (1)埋導管時，用鏈式滑車、千斤頂、卷揚機等設備進行試拔。 (2)若拔不出時，按斷樁處理。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【質量通病及防治】,六樁頭澆注高度短缺 1現(xiàn)象：已澆注的樁身混凝土，沒有達到設計樁頂標高再加上50cm的高度。 2原因分析 (1)由于探測時，儀器不精確，測錘及吊索不標準或將過稠的漿渣、坍落土層誤判

14、為混凝土表面。 (2)未在樁頂設計標高值上，增加50cm的預留高度。 3治理方法 (1)采用準確的水下混凝土表面測探，用取樣盒等容器直接取樣，鑒定良好混凝土面的位置。 (2)增加50cm的計算樁長。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【質量通病及防治】,樁頭部位處于回填土層，塌孔嚴重，造成混凝土澆注量很大，同時鑿除也很困難。建議使用長護筒可以有效改善這個問題。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【常見質量問題】,樁位偏差過大造成樁頭鋼筋未能錨入設計冠梁中，不得不加大冠梁的寬度，無形加大了混凝土的用量，增加了成本。,鋼筋在冠梁外,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【常見質量問題】,圍護樁侵入結構

15、線:輕則影響土方開挖進度,嚴重影響基坑的安全。上圖中右側基坑部位如果地層含水量忽然增加，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【常見質量問題】,這些侵入結構的樁體無論是先鑿(開挖時)還是后鑿(防水施工前)，均會對施工進度產(chǎn)生較大的影響。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【常見質量問題】,圍護樁向基坑外偏斜成了安全隱患。圖中為了保證鋼筋網(wǎng)的有效拉結，在找樁的過程中造成側壁土體塌坍。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【常見質量問題】,土方開挖及樁頭鑿除過程中，未采取有效的措施保護預留鋼筋，給后序樁體鋼筋錨固造成了困難。,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【常見質量問題】,重點：在

16、保證維護結構主體施工質量的基礎上，采取一切可能措施減少其樁位和垂直度偏差。措施：1、測量放線要準確，并做好保護措施。2、施工場地要保持干燥平整。3、施工機械垂直度校準是關鍵，施工時機械位置擺放要恰當。4.混凝土灌注過程應嚴密組織，不允許有斷樁的情況發(fā)生5.對于成孔過程中的塌孔以及砼澆筑過程中斷樁等現(xiàn)象應提前做好應急措施，以免造成事故,二、圍護結構施工,2、鉆孔樁施工,【注意事項】,三、土方開挖及支撐體系施工,明挖基坑土方開挖原則1、基坑開挖施工前，先進行降止水，保證水位降至基坑開挖面以下1m，確?；娱_挖施工無水作業(yè)。2、基坑開挖時采用“分層、分段、拉槽開挖、隨挖隨撐，減少無支撐暴露時間” 。橫向先開挖中間土體，后開挖兩側土體。每層開挖高度不宜大于2米，每層開挖完成后及時進行噴砼支護，保證土體穩(wěn)定。3、基坑開挖過程中，加強對基坑周邊環(huán)境的監(jiān)控量測，做到信息化指導現(xiàn)場施工。,三、土方開挖及支撐體系施工,基坑土方開挖遵循“縱向分段、豎向分層、由上至下、中間拉槽、先支后挖”的施工原則，豎向從上到下分層開挖，縱向形成臺階，橫向先挖中間土體，后挖兩側土體。,基坑開挖示意圖,【明挖基坑開挖示意】,