土木工程专业认识实习之地铁六号线
专业认识实习
之
地铁六号线呼家楼、甜水园车站
土木1008班
张雨薇
10231231
土木工程专业认识实习之地铁六号线
一、实习时间
2011年10月
二、实习地点
地铁六号线呼家楼站、甜水园站施工现场
三、实习小记
记得那天是个阴雨天，本来按计划应该去妙峰山的不知怎么就来到了地铁六号线。坐了快二十年北京的地铁，还从来没见过正在修的地铁长什么样儿。其实当天给我印象最深的是几个戴着蓝色安全帽的，年纪看起来和我们差不多的年轻人，同学们都在议论他们是干什么的，有的人说带蓝色安全帽的是管理人员，有的说大概是来实习的，也有的说他们可能是专业和我们差不多，跟着家长老师来参观的。后来我们下到地下的时候有一个蓝色安全帽女生过来帮着扶我们，看她娴熟的一点儿也不紧张的动作，我觉得她应该是来实习的吧。不知道为什么心里就生出了一点儿羡慕，我真的希望有朝一日自己也能成为在专业领域自由驰骋的新新工程师。
扯远了，在地铁六号线的施工现场我并没有看到现象中的铁轨或者是测试中的列车头什么的。可能是因为还处于施工的初级阶段吧，老师主要介绍了几种地下工程的施工方法。
四、几种地下工程的施工方法
隧道及地下建筑工程施工时，须先开挖出相应的空间，然后在其中修筑衬砌。施工方法的选择，应以地质、地形及环境条件以及埋置深度为主要依据，其中对施工方法有决定性影响的是埋置深度。埋置较浅的工程，施工时先从地面挖基坑或堑壕，修筑衬砌之后再回填，这就是明挖法。当埋深超过一定限度后，明挖法土木1008班
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不再适用，而要改用暗挖法，即不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工。矿山法和盾构法等均属暗挖法。
1、明挖法
明挖法是指挖开地面，由上至下开挖土石方至设计标高后，自基底由下至上顺作施工，完成隧道主体结构最后回填基坑或恢复地面的施工方法。明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和周围环境允许的情况下通常采用明挖施工法。浅埋地铁隧道和区间车站通常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的地区，因此深基坑工程技术的主要难点在于对基坑周围原状的保护，防止地面沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是技术简单，经济，快速，因此常被列为首选方法。但其缺点也显而易见，如需长时间阻断交通，噪音污染等等。
工序：一般的隧道明挖法的施工工序如下：测量放样→地基加固→基坑支护→基坑降水→基坑开挖→模板工程→钢筋工程→大体积箱体混凝土浇筑→箱体防水施工→基坑回填→设备安装→隧道装饰→竣工验收。在全过程中实施信息化监测。
施工技术： 第一步：基坑施工
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一般说来，基坑施工包括基坑围护、基底加固、基坑开挖、支撑等。 1)基坑围护
当基坑开挖深度超过10m、基坑平面超过1000㎡时，钢板桩、混凝土板桩、搅拌桩作为围护结构，一般难以抵抗侧向土水压力，而采用地下连续墙作为围护结构是最适宜的，因为它具有施工振动小、噪音低、对周边环境无扰动、墙体刚度大、阻水性能好、能适应多种地基条件、施工安全等众多优点。
2)基底加固
为改善基底土体，提高基坑开挖阶段被动区土体的侧压力和基底的上涌，对深基坑的基底土体进行加固处理，目前可采用的土体加固主要手段有分层压密注浆加固或水泥搅拌桩加固，由于采用水泥搅拌桩加固施工周期较长，对基坑内的土体扰动大，易产生基坑失稳、纵坡不稳等现象，而采用分层压密注浆进行加固，则施工中成孔孔径小，对基坑内土体扰动小，施工周期短；当采用双液浆加固时，浆体进入土体后，早期固结快，浆液不易流失，为基坑开挖创造条件。
3)基坑开挖
当隧道周围有建筑物或其他障碍物时，在基坑开挖时，分层、分步进行。每层土体的开挖深度以设计的支撑位置为准，确保在基坑开挖后能及时进行支撑安装，减少围护墙的位移。
4)支撑
主体结构基坑可采用组合钢管和现浇钢筋混凝土支撑。组合钢管支撑基本为排撑，基坑端部为斜撑，设置在围护拐角处的角撑为现浇钢筋混凝土撑。当开挖出一道支撑的位置时，即按要求在支护桩两侧断面上测定出该道支撑两端与支护桩的接触位置，以保证支撑位置准确，且与支护结构面垂直，接触位置应平整，使之受力均匀。
第二步：模板施工
采用复合模板；隧道墙和顶板的模板最好一次支设，以增强刚度；支模时，墙、顶的洞口均须留成阶梯形的喇叭口（内小外大）；模板支架必须具有足够的刚度、强度和稳定性，要能承受新浇砼的重量、侧压力以及施工荷载，因此对支模材料及其牢固程度等问题要通过支架设计验算；隧道内的顶板支架在隧道的两端和分段处应设横向剪刀撑，隧道外墙的支架要加斜撑，以保证隧道模板的稳定土木1008班
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为满足抗渗和美观要求，隧道墙的穿墙螺栓拉杆外露部分用气焊割去，用防水沙浆抹平。
第三步：大体积混凝土施工技术
在隧道施工中，由于大体积混凝土体积大，表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响隧道结构安全和质量控制，所以在隧道施工中对混凝土裂缝的控制施工技术是关键。
1)大体积混凝土的浇筑
为了防止裂缝，大体积混凝土的浇筑有三种方法：
一是全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未初凝时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方案适用于结构物的平面尺寸不太大的工程。
二是分段（块）分层。层一端开始浇筑混凝土，施工时从底进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。这种方案适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。
三是斜面分层。适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层底层开始，逐渐上移，此时向前推荐的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1:3，以保证分层混凝土之间的施工质量。
2)大体积混凝土的养护
混凝土拌和物浇筑成型后应及时进行养护。养护的目的是为混凝土正常硬化创造必要的温度、湿度条件，防止收缩开裂，保证混凝土达到设计要求的强度。混凝土浇筑完毕后，应在12小时内加以覆盖和浇水。养护方法分为降温法和保温法两种，可视具体条件选用。塑料薄膜养护的原理是将塑料溶液喷涂在已凝结的混凝土表面上，挥发后，形成一层薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，混凝土中的水分不再蒸发，内部保持为湿润状态。
3)混凝土用料设计
混凝土配合比设计和施工中通常采用如下几点措施:低水化热的水泥和尽量减小水泥用量；尽量减少用水量，提高混凝土强度；合理使用混凝土外加剂；选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径；预冷原材料；合理分缝、分块，减轻土木1008班
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约束；在混凝土中预埋冷却水管；在混凝土表面绝热，调节表面温度下降速率；抛投石块等。
2.暗挖法
浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾构法不适应的条件下，如北京长安街下的地铁修建工程，浅埋暗挖法显示了巨大的优越性。
特点
浅埋暗挖法的特点: 1)地下通道暗挖成型，初支和衬砌均在地下空间内完成，不必中断城市交通; 2)机械化程度低，主要靠人工施工，对地下管线影响较小; 3)浅埋暗挖法对断面结构形状适应性强，不但可以轻易地做成圆形、马蹄形、矩形、多跨联拱等形状，而且对不同结构断面转化、衔接都较容易; 4)对于不同的地质条件结合施工期间所反馈的监测数据，可及时调整各种设计参数和施工工艺，对工程的适应性强; 5)由于不必使用大型机械设备，无噪声，施工对环境的干扰相对较小。 施工步骤：
浅埋暗挖法施工步骤是：先将钢管打入地层，然后注入水泥或化学浆液，使地层加固。开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件。地层加固后，进行短进尺开挖。一般每循环在0.5-1.0米左右。随后即作初期支护。第三步，施作防水层。开挖面的稳定性时刻受到水的危胁，严重时可导致塌方。处理好地下水是非常关键的环节。最后，完成二次支护。一般情况下，可注入混凝土，特殊情况下要进行钢筋设计。当然，浅埋暗挖法的施工需利用监控测量获得的信息进行指导，这对施工的安全与质量都是重要的。
浅埋暗挖法既可作为独立的施工方法，如北京西单地铁站完全以此方法建成；它也可以与其他施工方法综合使用，如**西站、王府井站、东单站则是用浅埋暗挖法与盖挖法相结合的方法修建的。北京地铁部分区间隧道则是用半断面插刀盾构法与浅埋暗挖法相结合的方法建成的。 浅埋暗挖法与其他施工法有很强的兼容性。浅埋暗挖法，整体配套技术处于国际领先水平，国际隧道协会有土木1008班
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关专家也认为这是地下工程的一次突破。目前浅埋暗挖法已有自己全套设计、施工理论，作为一种方法已被国内外所采用。
常用的暗挖法： 1) 矿山法
地铁施工采用的矿山法，是近年来为适应城市浅埋暗挖隧道的需要而发展起来的一施工方法，也称浅埋暗挖法。目前已在北京地铁和广州地铁一号线广泛使用。其断面根据地铁限界要求一般设计为马碲形断面，采用复合式衬砌。浅埋暗挖法施工，工艺简单、灵活，可以根据不同地层条件及时修正、变更。它充分利用围岩的自稳能力，而在软弱地层中则用超前支护加强围岩的自稳能力，在围岩失稳之前及时进行支护—初期支护。其施工方案及施工步骤一般根据地层围岩分类及上部建筑物条件来确定。 暗挖车站的具体施工方法及施工步骤，可根据各站所处的地理位置、地面环境条件、车站断面型式和埋深及工程地质情况分别采用不同的施工方案，如“中洞法”、“柱洞法”、“眼睛工法（眼镜法）”及“CRD”工法等。
2) 盾构法
一般是指由盾构机实施开挖、并同时拼装衬砌预制管片而形成隧道的工法。配合岛式车站，盾构法施工其结构断面形式一般为单线双洞圆形隧道。盾构法施工中最主要的特点是采用了称为盾构机的独特施工机具，该机器是一个能同时支撑地层压力且又能在地层中向前推进的钢管结构（简称盾体），在其前方设置的刀盘中安装有各种刀具通过转动切割土体并向螺旋输运器或管道输送，同时在尾部周边布置一圈千斤顶作后座支力，盾构机向前掘进一定距离后，在盾尾壳内即及时安装衬砌环，并以此不断循环，所以在盾构机所到之处，就是隧道形成之时。显然盾构法施工是具前隧道施工中最具机械化，最有安全质量保障和在均质及软土层中适应性强、速度最快的先进施工技术工艺。
3.盖挖法
盖挖法是由地面向下挖至一定深度之后，将顶部封闭，其余的下部工程在顶盖的封闭下进行施工，主体结构可以顺作也可以逆作。盖挖法可以很好的弥补明挖法需要长时间中断交通的缺点，在车流人流密度较大的地区非常实用。
顺作、逆作与半逆作
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1)盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。
在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。
工程实例：深圳地铁一期工程华强路站位于深圳市最繁华的深南中路与华强路交叉口西侧，深南中路行车道下。该地区市政道路密集，车流量大，最高车流量达3865辆/h.车站主体为单柱双层双跨结构，车站全长224.3 m，标准断面宽18.9 m，基坑深约18.9 m，西端盾构并处宽22.5 m，基坑深约18.7 m.南侧绿地内东西端各布置一个风道。主体结构施工工期为2年，其中围护结构及临时路面施工期为7个月。为保证深南中路在地铁站施工期间的正常行车，该路段主体结构施工采用盖挖顺作法施工方案。
2 )盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。工程实例：南京地铁南北线一期工程的区间隧道在地质条件和周围环境允许的情况下，以造价、工期、安全为目标，经过分析、比较，选择了全线区间施工方法。其中，三山街站，位于秦淮河古河道部位，位于粉土、粉细砂、淤泥质粘土土层中。因为是第1个车站，又位于十字路口，因此采用地下连续墙作围护结构。除人口结构采用顺作法外，其余均为盖挖逆作法。
3) 盖挖半逆作法
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盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。
优点
1)围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护临近建筑物和构筑物；
2)基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；
3)盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚锭，施工空间大；
4)盖挖逆作法施工基坑暴露时间短，用于城市街区施工时，可尽快恢复路面，对道路交通影响较小。
缺点：
1)盖挖法施工时，混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；
2)盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高。
五、总结
每天都会乘坐的地铁承载了无数人的安全便利，真正走进地铁的施工现场，恶劣的环境、负载的工程以及他们背后前沿的技术无不让我感慨。学了土木这么久，我第一次觉得这个专业离我如此之近，它的理论和知识虽然高深莫测看似抽象，但它服务的领域却与我、与我们、与这城市里的每一位居民都息息相关。这次实习不仅让我对地下工程有了最初步，最浅显的认识，也让我对这个专业的严谨、细致有了切身的感受。一个小小的借口，小数点后几位的数字都有可能造成巨大的隐患。感谢这次认识实习，让我更加了解了自己的专业！
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