一、 城市轨道交通工程结构与特点

　　(一) 地铁车站结构与施工方法

　　1、 地铁车站形式分类：按站台形式分岛式站台、侧式站台和岛侧混合式站台;

　　2、 施工方法：明挖法、盖挖法、喷锚暗挖法;

　　3、 明挖法：首先确定基坑安全等级，然后根据等级选用基坑支护结构;

　　4、 盖挖法

　　(1) 盖挖法围护结构变形小，可尽快恢复路面，但水平施工缝的处理较为困难;

　　(2) 盖挖法分为盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法;

　　5、 喷锚暗挖法

　　(1) 分为新奥法和浅埋暗挖法;

　　(2) 新奥法：以维护和利用围岩的自承能力为基点，要求初期支护有一定柔度;

　　(3) 浅埋暗挖法：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测;不允许带水作业;要求开挖面具有一定的自立性和稳定性(预加固和预处理);

　　6、 明挖法主要采用矩形框架结构或拱形结构;盖挖法多采用矩形结构;喷锚暗挖可采用单拱式车站、双拱式车站和三拱式车站;

　　(二) 地铁区间隧道结构与施工方法

　　1、 施工方法：明挖法、喷锚暗挖法、盾构法;

　　2、 明挖法

　　(1) 结构通常采用矩形断面，一般为整体浇筑或装配式结构;分整体式衬砌结构和装配式衬砌结构，装配式整体性较差，对于有特殊要求的地段要慎用;

　　3、 喷锚暗挖法

　　(1) 一般采用拱形结构，断面形式为单拱、双拱和多跨连拱;

　　(2) 衬砌的基本结构类型为复合式衬砌，这种结构由初期支护、防水隔离层和二次衬砌组成;

　　(3) 在干燥无水的坚硬围岩中，也可采用单层的喷锚支护(不做防水和二次衬砌);在防水要求不高，围岩有一定的自稳能力时，也可采用单层的模筑混凝土衬砌(不做初期支护和防水层)，又称整体式衬砌;

　　4、 盾构法

　　(1) 衬砌有预制装配式衬砌、预制装配式衬砌与模筑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种;

　　(2) 预制装配式衬砌管片间连接分刚性连接和柔性连接;常用柔性连接，方法有单排螺栓连接、销钉连接及无连接件等;

　　(3) 双层衬砌主要用在输水隧洞工程和含有腐蚀性地下水的地层中;

　　(4) 挤压混凝土整体式衬砌一次成型，无须注浆，但需要较多的施工设备;

　　5、 喷锚暗挖法分普通喷锚暗挖法、新奥法和浅埋暗挖法

　　(1) 新奥法适用于稳定地层;

　　(2) 浅埋暗挖法主要针对埋置深度较浅，松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工面而形成的;与新奥法相比更强调地层的预支护和预加固;常用的预加固和预支护有小导管超前预注浆、开挖面超前深孔注浆及管棚超前支护;

　　(3) 浅埋暗挖法总原则是预支护、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;通过监测确认达到基本稳定状态时，进行二次衬砌的混凝土灌注工作;

　　(4) 二次衬砌施作时机需通过监控量测来指导;拱顶下沉是控制稳定较直观的和可靠的判断依据;

　　(三)轻轨交通高架桥梁结构

　　1、墩台分倒梯形墩墩、T形桥墩、双柱式桥墩和Y形桥墩;

　　2、上部结构采用最多的是连续梁、连续刚构、系杆拱;

　　(四)轨道结构

　　1、轨道结构应具有足够强度、稳定性、耐久性和适量弹性，应保证列车运行平稳、安全，并应满足减振、降噪;

　　2、标准轨距为1435;轨道尽端应设置车挡，能承受15码撞击荷载;

　　3、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;特殊的还有加轨道减振器扣件或弹性短枕式整体道床和浮置板整体道床;

　　二、明挖法施工

　　(一)地下工程降排水

　　1、常用的降水方法有：集水明排、轻井降水、喷射井点、管井;

　　2、集水明排：适用于降水深度小于等于2米的，排水明沟布置距建筑0.4米以上，距边坡0.3米以上，底面比土面低0.3~0.4米，集水井比沟底低0.5米以上;与市政管网连接口应设置沉淀池;

　　3、轻型(真空)井点降水

　　(1)降水深度在12米以下;宜用金属管，井管距坑壁不应小于1.0~1.5米;

　　(2)当基坑宽度小于6米且降水深度小于6米时，可采用单排井点;

　　4、真空井点和喷射井点(降水深度20米以下)可选用清水或泥浆钻进、高压水套管冲击工艺(钻孔法、冲孔法或射水法)，对不易塌孔的也可用长螺旋钻机成孔，成孔深度宜大于设计深度0.5~1米;宜用中粗砂做滤料，上方用黏土封堵;

　　5、隔(截)水帷幕

　　(1)可选用旋喷法或摆喷注浆帷幕、水泥土搅拌桩帷幕、地下连续墙或咬合式排桩;

　　(2)隔水帷幕深入降水含水层隔水底板中时(落底式帷幕)，降水井设置在坑内;

　　(3)隔水帷幕位于承压水含水层顶板中，降水井应布置在坑外(放坑内多了封井问题);

　　(4)隔水帷幕位于承压水含水层中，应把降水井设置在坑内;

　　(二)深基坑支护结构与边坡防护

　　1、基坑围护应用较多的有排桩、地下连续墙、重力式挡墙、土钉墙;

　　2、排桩

　　(1)分型钢桩、预制混凝土板桩、钢板桩、钢管桩、灌注桩和SMW工法桩;

　　(2)型钢桩噪声较大，且必须配合降水;

　　(3)预制混凝土板桩有矩形、T形、工字形和口字形，矩形应用较多;施工困难、挤土严重;

　　(4)钢板桩与钢管桩：钢板桩隔水效果好，最大开挖深度在7~8米，钢管桩更深，但施工更难，锁口止水难以保证，需有防水措施相配合;

　　(5)钻孔灌注桩一般用机械成孔，多用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等;砼强度等级不宜低于C25;

　　(6)SMW工法桩宜采用42.5级以上普通硅酸盐水泥，内插型钢有密插型，插二跳一型和插一跳一型;

　　3、重力式水泥土挡墙：28天无侧限抗压强度不宜小于0.8Mpa;混凝土强度不宜低于C15;

　　4、地连墙

　　(1)挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式;

　　(2)宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字钢接头或混凝土预制接头等柔性接头;

　　(3)当地连墙作为主体地下结构外墙时，宜采用刚性接头，一字形或十字形穿孔网板接头，钢筋承插式接头等;

　　5、支撑结构类型

　　(1)内支撑有钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑及钢与混凝土的混合支撑等;外拉锚有拉锚和土锚两种形式;

　　(2)必须坚持先支撑后开挖的原则;

　　6、边坡防护

　　(1)边坡影响因素：未按坡度开挖;坡顶堆载;降水不力;暴露过长;未及时刷坡或反挖;

　　(2)放坡应以控制分级坡高和坡度为主，优先采用坡率法控制边坡的高度和坡度;

　　(3)分级放坡过渡平台对岩石边坡不于0.5米，对土质边坡不小于1米;

　　(4)防护措施：护面;坡顶禁加载;开挖过程随挖随刷;暴露时间长采取护坡措施(叠放砂包或土袋、水泥抹面、挂网喷浆或混凝土、锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面);

　　(三)基槽土方开挖及基坑变形控制

　　1、发生下列异常时停止开挖

　　(1)变形达限值或位移速率持续增长;

　　(2)支护结构内力超设计值或突然增大;

　　(3)渗漏、流土、管涌;

　　(4)基底明显异常;

　　(5)围护结构异响;边坡或围护出现失稳征兆;周边建筑变形过大或已开裂;

　　2、基坑变形特征：土地变形;围护墙体水平变形、竖向变位;坑底隆起;地表沉降;

　　3、基坑变形控制：增加围护、支撑刚度;增加围护入土深度;加固基坑内被动土体;减小开挖尺寸和支撑时间;控制降水;

　　4、坑底稳定控制：加深围护结构入土深度;坑底土体加固;坑内井点降水;适时施作底板;

　　(四)地基加固处理方法

　　1、基坑加固的目的主要有：提高土体的强度和土体的侧向力;减少围护结构位移，保护建筑物及管线;防止隆起;防止坑底土体渗流破坏;弥补围护墙体插入深度不足等;

　　2、基坑内被动区加固形式主要有墩式加固、裙边加固、抽条加固、格栅式加固和满堂加固;

　　3、常用方法有注浆法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法等

　　4、注浆法分为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆和电动化学注浆四类;注浆检验在28天后进行;

　　5、水泥土搅拌法：可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌;当地下水的含水量小于30%(黄土25%)时，不宜用粉体搅拌法;3天内采用轻型动力触控检查均匀性，7天后采用浅部开挖桩头检查均匀性;

　　6、高压喷射注浆法：根据试验效果确定适用程度，有旋喷、定喷、摆喷三种;单管法和双管法的高压泥浆及三管法的高压水压力应大于20Mpa;注浆材料宜为42.5级以上普通硅酸盐水泥;

　　三、盾构法施工

　　(一)盾构机选型要点

　　1、基本原则：适用性、技术先进性、经济合理性;

　　2、盾构分密闭式和敞开式两种，密闭式又分土压式和泥水式，敞开式分手掘式、半机械开挖式和机载挖掘式;

　　3、采用敞开式盾构多同时采用压气、注浆等辅助工法;

　　(二)盾构施工条件与现场布置

　　1、盾构由切口环、支撑环及盾尾组成;

　　2、适用条件：足够埋深，1D以上;有修建始发、接收井位置;与其它构建物水平1米，竖向1.5米以上距离;除硬岩外相对较均匀地质条件;经济角度讲300米以上;

　　3、工作井需降水的，应有降水系统(水泵房);气压法盾构要有空压机房;泥水平衡盾构要有泥浆处理系统、泥浆池;土压平衡盾构要有电机车电瓶充电间;

　　(三)盾构施工阶段划分及始发与接收技术

　　1、施工一般分为始发、正常掘进和接收三个阶段;

　　2、始发分为洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段;

　　3、洞口加固的目的

　　(1)拆除工作井洞口围护时，确保洞口稳定，防止地下水流入;

　　(2)防止盾构周围地下水及土砂进入工作井

　　(3)防止地层变形对构筑物及管线造成破坏;

　　4、加固方法有注浆法、高压喷射搅拌法和冻结法;

　　5、决定初始掘进长度的因素：衬砌与周围地层的摩擦阻力;后续台车长度;

　　6、初始掘进的任务：收集掘进数据及地层变形量测数据，判断土压(泥水压)、注浆量、注浆压力等设定值是否适当;把握方向控制特性;

　　(四)盾构掘进技术

　　1、控制四要素：开挖控制、一次衬砌、线形控制、注浆;

　　2、开挖控制

　　(1)土压式盾构以土压和塑流化改良控制为主，辅以排土量、盾构参数控制;泥水式盾构以泥水压和泥浆性能控制为主，辅以排土量控制;

　　(2)在细颗粒含量低于30%或砂卵石地层，必须加泥或泡沫等改良材料，以提高塑性流动性和止水性，称为塑料流化改良，一般使用有矿物系(膨润土泥浆)、界面活性剂系(泡沫)、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类;

　　(3)掌握塑流性状态：根据排土性状、土砂输送效率、盾构机械荷载;

　　(4)泥水式盾构泥浆性能控制：比重、黏度、PH值、过滤特性和含砂率;

　　(5)排出量控制：土压式盾构分为重量控制与容积控制;泥水式盾构分为容积控制和干砂量控制;

　　3、管片控制

　　(1)管片环从盾尾脱出后，到注浆体硬化到某种程度过程中，多采用真圆保持装置;

　　(2)盾构纠偏应及时连续，过大的偏斜不能采取一次纠偏的方法，纠偏时不得损坏管片，并保证后一环的拼装;

　　4、注浆控制

　　(1)注浆目的是及早让衬砌环安定、防止地层变形、形成有效防水层;

　　(2)一次注浆分为同步注浆、即时注浆和后方注浆三种方式;

　　(3)二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的，补充一次注浆未填充部分、补充浆体收缩引起的体积变小、防止地层松弛;

　　(4)注浆控制分为压力控制和注浆量控制;

　　5、线形控制

　　(五)盾构法施工地层变形控制措施

　　1、近接施工管理：制定专项方案;施工过程监测反馈指导施工;

　　2、盾构掘进地层变形控制措施

　　(1)前期沉降控制：关键是保持地下水压;

　　(2)开挖面前沉降(隆起)控制：主要措施是土压(泥水压)管理;实现平衡;

　　(3)通过时沉降(隆起)控制：控制好盾构姿态;注浆减阻措施;

　　(4)尾部空隙沉降(隆起)控制：采用适宜的衬砌前后注浆措施;

　　(5)后续沉降控制：减小地层扰动;地层内注浆;

　　3、既有结构保护措施

　　(1)盾构隧道周围地层加固：注浆加固、高压喷射搅拌;

　　(2)既有结构基础地层加固：同上

　　(3)隔断盾构掘进地层应力与变形：施作隔断桩，高压旋喷桩、钢管桩、柱桩、连续墙等形式;