城市轨道交通工程(1).doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date城市轨道交通工程(1)城市轨道交通工程(1)第一章 城市轨道交通工程结构与特点第一节 地铁车站结构与施工方法地下铁道（简称地铁）工程，包括轻轨交通，已成为城市基础设施的重要组成部分。一、地铁车站形式与结构组成地铁车站根据其所处位置、埋深、运营性质、结构横断面、站台形式等进行不同分类，见下表：分类方式分类情况备注车站与地面的相对位置高架车站车站位于地面高架结构上，分为路中设置和路测设置两种地面车站车站位于地面，采用岛式、侧式均可，路堑为其特殊形式地下车站车站位于地面之下，分为浅埋和深埋车站两种运营性质区域站在一条轨道交通线中，由于各区段客流的不均匀性，行车组织往往采取长、短交路（也成大、小交路）的运营模式，设于两种不同行车密度交界处的车站，称之为区域站（即中间折返站，短交路列车在此折返）换乘站位于两条及两条以上线路交叉点的上的车站，具有中间站的功能外，还可以让乘客在不同线路上换乘枢纽站由此站分出另外一条线路的车站。该站可以接送两条线路上的列车。联运站指车站内设有两种不同性质的列车线路进行联运及客流换乘，联运站具有中间站和换乘站的双重功能终点站设在线路两端的车站，就列车上下行而言，终点站也是起点站（始发站）。终点站设有可供列车全部折返线和设备，也可供列车临时停留检修。按结构断面矩形车站中最常用的形式，一般用于浅埋、明挖车站。车站可设计成双层，跨度可采用单跨、双跨、三跨等形式。拱形多用于浅埋暗挖车站，有单拱和多跨连拱等形式，单拱断面由于中部起拱较高，而两侧拱脚相对较低，中间无柱，因此建筑空间显得高大宽阔，如建筑处理得当，常会得到理想的建筑艺术效果，明挖车站采用单跨结构时也有采用拱形断面的。圆形原型车站为盾构法常见的形式其他马蹄形、椭圆形站台形式岛式站台站台位于上下行线路之间，具有站台面积利用率高，提升设施公用，能灵活调剂客流，使用方便，管理集中等优点，常用于较大客流量的车站，其派生形式有曲线式、双鱼腹式、单鱼腹式、梯形式和双岛式等。侧式站台位于上下行线路的两侧。侧式站台的高架车站能使高架区间断面更趋合理，常见于客流量不大的地下车站和高架的中间站，其派生形式有曲线式、单端喇叭式、双端喇叭式、平行错开式和上下错开式等形式岛侧混合式站台将岛式车站及侧式车站同设在一个车站内，常见的有一岛一侧、或一岛两侧形式。此种车站可在同时在两侧站台上下车，共线车站往往会出现此种形式（二）构造组成1. 地铁车站通常由车站主体（站台、站厅、设备用房、生活用房），出入口及通道，通风道及地面通风亭等三大部分组成。2. 车站主体是列车在线路上的停车点，其作用既是供乘客集散、候车、换车及上、下车；又是地铁运行设备设置的中心和办理运营业务的地方。3. 出入口及通道（包括人行天桥）是供乘客进、出车站的建筑设施。4. 通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站有一个舒适的地下环境。二、 施工方法（工艺）与选择条件地铁工程通常是在城镇中修建的，其施工方法选择受到地面建筑物、道路、城市交通、环境保护、施工机具及资金条件等因素影响。因此，施工方法的确定，不仅要从技术、经济、修建地区具体条件考虑，而且还要考虑施工方法对城市生活的影响。（一） 明挖法施工1. 明挖法施工时先从地表面向下开挖基坑至设计标高，然后在基坑内的预定位置由下而上建造主体结构及其防水措施，最后回填土并恢复路面。2. 明挖法是修建地铁车站的常用施工方法，具有作业面多，速度快、工期短，易保证工程质量、工程造价低等优点，因此，在地面交通和环境条件允许的地方，应尽可能采用。3. 明挖法基坑可以不设围护敞口开挖，可以设置围护结构。若基坑所处地面空旷，周围无建筑物或建筑物间距很大，地面有足够的空地能满足施工需要又不影响周围环境时，则采用放坡基坑施工。这种基坑施工简单，速度快，噪声小，无需做维护结构。如果因场地限制，基坑边坡坡度稍陡于规范规定时，则可采用适当的加固措施，如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支护；也可设置重力式挡墙后垂直开挖。即便如此，该方法的造价仍然是较低的。如果基坑很深，地质条件差，地下水位高，特别是又处于繁华市区，地面结构密集，交通繁忙，无足够空地满足施工需要，没有条件采用敞口基坑时，则应采用有围护结构的基坑。4. 明挖法基坑支护结构选择时，应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度，先确定基坑安全等级，然后根据等级选用基坑支护结构。建筑基坑支护技术规程JGJ 1202012的基坑支护结构的安全等级划分见下表安全等级破坏后果一级支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境或主体施工安全的影响很严重二级支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境或主体施工安全的影响严重三级支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境或主体施工安全的影响不严重对于同一基坑的不同位置，可以采用不同的安全等级，依据该等级，基坑支护结构按下表选型。地铁车站基坑形式有所差异，可参考建筑基坑支护技术规程进行基坑设计和施工。结构类型使用条件安全等级基坑深度、环境条件、土类和地下水条件支挡式结构拉锚式一级二级三级适用于较深基坑1排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑；2地下连续墙可同时用于截水；3锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土中；4当临近基坑有地下室、地下构筑物等，锚杆的有效长度不足时，不应采用锚杆；5当锚杆施工会造成基坑周边建（构）筑物的损害或影响城市地下空间规划等规定时，不应采用锚杆。支撑式适用于较深基坑悬臂式适用于较深基坑双排式当拉锚式、支撑式和悬臂式结构不适用时，可采用双排桩土钉墙单一土钉墙二级三级适用地下水位以上或降水的非软土基坑，深度不大于12米当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙。预应力锚杆符合土钉墙适用地下水位以上或降水的非软土基坑，深度不大于15米水泥土符合土钉墙适用于非软土基坑，且基坑深度不宜大于12米，用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6米，不宜用于高水位的碎石土、砂土层中微型桩符合土钉墙适用于地下水位以上或降水基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12米，用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6米重力式水泥土墙二级三级适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7米放坡三级施工场地满足放坡条件，放坡与支护结构形式结合（二） 盖挖法施工1. 盖挖法施工也是明挖法施工的一种形式，与常见的明挖法施工的主要区别在于施工方法和顺序的不同：盖挖法时先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面交通，再向下施工。施工基本流程：在现有道路上按所需宽度，以定型标准的预制棚盖结构（包括纵、横梁和路面板）或现浇混凝土顶（盖）板桩结构置于桩（或墙）柱结构上维持地面交通，在棚盖结构支护下进行开挖和施做主题结构、防水结构，然后回填土并恢复管线、路或埋设显得管线、路，最后恢复路面结构。2. 盖挖法具有诸多优点：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，基坑土体稳定，隆起小，施工安全；盖挖逆作法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。盖挖法也存在一定缺点：施工时，混凝土结构的水平施工缝处理较为困难，盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大，费用高；盖挖法每次分部开挖与浇筑或衬砌的深度，应综合考虑基坑稳定、环境保护、永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。3. 盖挖法可分为盖挖顺做法、盖挖逆作法和盖挖半逆做法，目前城市中施工采用采用最多的是盖挖逆做法。1） 盖挖逆做法：具体施工流程见下图-a. 构筑连续墙；b构筑中间支承桩；c。构筑连续墙及覆盖板；d.开挖及支撑安装；e.开挖及构筑底板；f.构筑侧墙、柱；g.构筑侧墙及顶板；h.构筑内部结构及路面复旧。盖挖顺做法主要依靠坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的临近程度可选择钢筋混凝土钻（挖）孔灌注桩或地下连续墙，对于饱和的软弱地层应以刚度大、止水性能好的地下连续墙作为首选方案。目前，盖挖顺做法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或全部。2） 盖瓦逆作法具体施工流程见下图A. 构筑围护结构；b.构筑主体结构中间立柱；c.构筑顶班；d.回填土、恢复路面；e.开挖中层土；f.构筑上层主体结构；g.开挖下层土；h.构筑下层主体结构。盖挖逆做法施工时，先施做车站周边围护桩和结构主体桩柱，然后将结构盖板置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或混凝土柱）上，自上而下完成土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌施工。盖挖逆做法是在明挖内支撑基坑基础上发展起来的，施工过程中不需要设置临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）的支护作用。其工法特点是，快速覆盖，缩短中断交通时间；自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大，可以营造一个相对安全的作业环境，占地少、回填量小，可以分层施工，也可以左右两幅施工，交通导改灵活，不受季节影响、无冬季施工要求，低噪声、扰民少；设备简单、不需大型设备，操作空间大，操作环境相对较好。盖挖逆做法没有太复杂的技术，他是将若干简单的、原始的技术巧妙地有机结合，形成的一套完整的施工方法，盖挖逆作法对钢管桩的加工、吊装、运输、就位要求精度极高，不论是旋挖桩钢管基础或条形基础都有一套完整的工艺流程。3. 盖挖半逆作法类似逆做法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面的过程。盖挖半逆做法的施工步骤见下图a构筑连续墙中间支承桩及临时挡土设备；b.构筑顶板1；c.打设中间桩、临时性挡土及构筑顶板2;d.构筑连续墙及顶板3；e.依次向下开挖及逐层安装水平支承；f.构筑侧墙、柱及模板；h.构筑侧墙及内部之其余构筑物。在半逆作法施工中，一般都需设置横撑并施加预应力。采用逆做或半逆作法施工时都要注意混凝土施工缝的处理问题，由于它是在上部混凝土达到设计强度后再接着向下浇筑的，而混凝土的收缩及析水，施工缝处不可避免地要出现310mm宽的缝隙，将对结构的强度、耐久性和防水性产生不利影响。在逆做和半逆作法施工中，如主体结构的中间立柱为钢管混凝土柱，而柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时，需要解决好两者之间的连接问题。一般是将钢管柱直接插入灌注桩的混凝土内1米左右，并在钢管柱底部均匀设置几个孔，以利于混凝土流动，同时也可加强桩、柱间连接。有时也可以在钢管柱和灌注桩之间插入H型钢加以连接。（三） 喷锚暗挖法喷锚暗挖法（又称为矿山法）对地层的适应性较广，适用于结构埋设较浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，以及地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。1. 新奥法：以维护和利用围岩的自承能力为基点，使围岩称为支护体系的组成部分，支护在围岩共同变形中承受的是形变能力。因此，要求初期支护有一定的柔度，以利用和充分发挥围岩的自承能力。而作用在浅埋隧道上的地层压力时覆盖层的全部或部分土柱重，其地层压力和支护刚柔度关系不大，从减少地面沉降的城市要求角度出发，还要求初期支护有一定的刚度。设计时并没有充分考虑利用围岩的自承能力，这是浅埋暗挖法与“新奥法”的主要区别。2. 浅埋暗挖法在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”的大部分原理，按照“十八字”方针（管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，称之为浅埋暗挖技术。浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之以其他配套技术，譬如地层加固、降水等。浅埋暗挖法十分讲究施工方法的选择（尤其是地铁车站多跨结构和大跨结构），一个合理的结构形式和正确的施工方法能起到事半功倍的作用。采用浅埋暗挖法施工时要注意其适用条件。首先，浅埋暗挖法不允许带水作业，如果含水层达不到疏干，带水作业是非常危险的，开挖面的稳定性时刻受到威胁，甚至发生塌方。大范围的淤泥质软土、粉细沙地层，降水有困难或经济上选择此工法不合算的地层，不宜采用此法。其次，采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性，我国规范对土壤的自立性从定性上提出了要求，工作面土体的自立时间，应足以进行必要的初期支护作业。对开挖面前方地层预加固和预处理，视为浅埋暗挖法的必要前提，目的就在于加强开挖面的稳定性，增加施工的安全性。三、 不同方法施工的地铁车站结构（一） 明挖法施工车站结构明挖法施工的地铁车站主要采用矩形框架结构或拱形结构。其中，矩形框架结构是明挖车站中采用最多的一种形式。根据功能要求，可以双层与单跨、双跨或多层多跨等形式。侧式车站一般采用双跨结构；岛式车站多采用两跨或三跨结构。站台宽度不大于10米时宜采用双跨结构，有时也采用单跨结构，在道路狭窄的地段修建地铁车站，也可采用上下行线重叠的结构。明挖地铁车站结构由底板、侧墙及顶板等围护结构和楼板、梁、柱及内墙等内部构件组合而成，他们主要用来承受施工和运营期间的内中外部荷载，提供地铁必须的使用空间，同时也是车站建筑造型的有机组成部分，构件的形式和尺寸将直接影响内部的使用空间和管线布置，所以必须综合受力、使用、建筑、经济和施工等因素综合选定。1. 顶板和楼板：可分为单向板（或梁式板）、井字梁式板、无梁板或密肋板等形式，井字梁式板和无梁板可以形成美观的顶棚或建筑造型，但造价较高，只有在板下不走管线时方可采用。2. 底板：主要按受力和功能要去设置。几乎都采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构。这有利于整体道床下纵向管道的铺设。埋设于无地下水的岩石地层中的明挖车站，可以不设受力底板，但铺底应能满足整体道床的使用要求。3. 侧墙：当采用放坡开挖或使用工字钢桩、钢板桩等作为基坑的临时护壁时，侧墙多采用以顶、底板及楼板为支承的单向板、装配式构件也可采用密肋版。当采用地下连续墙时，可利用他们作为主体结构侧墙的一部分或全部。当连续墙直接作为结构的侧墙或与内衬墙形成整体结构时，设计中要考虑先期修建的连续墙与顶、楼、底板等水平构件的连接。4. 立柱：明挖车站的立柱一般采用钢筋混凝土结构，可采用方形、矩形、圆形或椭圆形等截面。按常规荷载设计的地铁车站站台区间内的立柱一般区68m，当车站与地面建筑合建或为特殊荷载控制设计，柱的设计荷载很大时，可采用钢管混凝土柱、劲性钢筋高强混凝土柱。（二） 盖挖法施工车站结构1. 结构形式：在城镇交通要道区域采用盖挖法施工的地铁车站多采用矩形框架结构。软土地区地铁车站一般采用地下墙或钻孔灌注桩作为施工阶段的围护结构。地下墙可作为侧墙结构的一部分，与内部现浇钢筋混凝土组成双层衬砌结构；也可将单层地下墙作为主体结构侧墙结构。单、双层墙应经工程造价、进度、结构整体性、防水堵漏、施工处理等综合比较后，根据不同地质、周围环境等选用。2. 侧墙：单层侧墙即地下连续墙在施工阶段作为基坑围护结构，建成后使用阶段又是主体结构的侧墙，内部结构的板直接与单层墙相接。在地下墙中可采用预埋“直螺纹钢筋连接器”将板的钢筋与地下墙的钢筋连接，确保单层侧墙与板的连接强度与刚度。砂性地层中不宜采用单层侧墙。双层侧墙即地下墙在施工阶段作为围护结构，回筑时在地上墙内侧现浇钢筋混凝土内衬侧墙，与先施工的地下墙组成叠合结构，共同承受使用阶段的水土侧压力，板与双层墙组成现浇钢筋混凝土结构。3. 中间竖向临时支撑系统：由临时立柱及其基础组成，系统的设置方法有三种：1.在永久柱的两侧单独设置临时柱；2.临时与永久柱合一；3.临时柱与永久柱合一，同时增设临时柱。（三） 喷锚暗挖（矿山法）法施工车站结构喷锚暗挖法施工的地铁车站视地层条件、施工方法及其使用要求的不同，可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站。并根据需要可作为单层或双层。此类车站的开挖断面一般为150250，由于断面较大，开挖方法对洞室稳定、地面沉降和支护受力等有重大影响，在第四纪地层中开挖常需采用辅助施工措施。1. 单拱车站隧道：这种结构形式由于可以获得宽敞的空间和宏伟的建筑效果，在岩石地层中采用较多，近年来国外在第四纪地层中也有采用的实例，但施工难度大、技术措施复杂、造价也高。2. 双拱车站隧道：有两种基本形式，即双拱塔柱式和双拱立柱式。3. 三拱车站：也有塔柱式和立柱式两种基本形式，但是三拱塔柱式车站现已很少采用，土层中大多采用三拱立柱式车站。第二节 地铁区间隧道结构与施工方法一、 不同方法施工地铁区间隧道的结构形式（一） 明挖法施工隧道在场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许的地区，应优先采用施工速度快、造价较低的明挖法施工。明挖法施工的地铁区间隧道通常采用矩形断面，一般为整体浇筑或装配式结构，其优点时其内部轮廓与地下铁道的建筑界限很近，内部净空可以得到充分利用，结构受力合理，顶板上便于敷设城市地下管网和设施。1. 整体式衬砌结构：明挖现浇隧道结构断面分单跨、多跨等形式，由于结构整体性好，防水性能容易得到保证，可适用于各种工程地质和水文地质条件，但是施工工序较多，进度缓慢。2. 预制装配式衬砌：预制装配式衬砌的结构形式应根据工业化生产水平、施工方法、起重运输条件、场地条件等因地制宜选择，目前以单跨和双跨较为通用，关于装配式衬砌各构件之间的接头构造，除了要考虑刚度、强度、防水性等方面的要求外，还要求构造简单、施工方便。装配式衬砌整体性较差，对于有特殊要求（如防护、抗震）的地段要谨慎选用。（二) 喷锚暗挖（矿山）法施工隧道在城市区域、交通要道及地上地下构筑物复杂的地区，隧道施工喷锚暗挖法通常是一种较好的选择；隧道施工时，一般采用拱形结构，其基本断面形式为单拱、双拱和多跨连拱。前者多用于单线或双线的区间隧道或联络隧道，后两者多用在停车线、折返线或喇叭口岔线上。采用喷锚暗挖法隧道衬砌又称为支护结构或初期支护，其作用是加固周围围岩并与围岩形成一个有足够安全度的隧道结构体系，共同承受可能出现的各种荷载，保持隧道断面的使用净空，防止地表下沉，提供空气流通的光滑表面，堵截或引排地下水。根据对隧道衬砌结构的基本要求以及隧道所处的围岩条件、地下水状况、地表下沉的控制、断面大小和施工方法等，可以采用基本结构类型及其变化方案。1. 衬砌的基本结构类型复合式衬砌这种衬砌结构是由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成，复合式衬砌外层为初期支护，其作用是加固围岩，控制围岩变形，防止围岩松动失稳，是衬砌结构中的主要承载单元。一般在开挖后立即施做，并应于围岩紧贴。所以，最适宜采用喷锚支护，根据具体情况，选用锚杆、喷混凝土、钢筋网和钢支撑等单一或并用而成。2. 衬砌结构的变化方案在干燥无水的坚硬围岩中，区间隧道衬砌亦可采用单层的喷锚支护，不做防水隔离层和二次衬砌，但此时对喷混凝土的工艺和抗风化性能都有较高的要求，衬砌表面要平整，不允许出现大量的裂缝。在防水要求不高，围岩有敌营自稳能力时，区间隧道亦可采用单层的模筑混凝土衬砌，不做初期支护和防水隔离层。施工时如有需要可设置用木料、钢材或喷锚做成的临时支撑。不同于受力单元，一般情况下，在浇筑混凝土时需将临时支撑拆除，以供下次使用。单层模筑衬砌又称为整体式衬砌，为适应不同的围岩条件，整体式衬砌可做成等截面直墙式和等截面曲墙式，前者适用于坚硬围岩，后者适应于软弱围岩。（三） 盾构法施工隧道在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁，施工条件困难地段，采用盾构法施工隧道能显示其优越性；振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠，对沿线居民生活、地下和地面构筑物及建筑物的影响小等。盾构法修建的区间隧道衬砌有预制装配式衬砌、预制装配式衬砌和模筑混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌、挤压混凝土整体式衬砌三大类。1. 预制装配式衬砌预制装配式衬砌是用工厂预制的构件，称为管片，在盾构尾部拼装而成的。管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。钢筋混凝土管片的耐压性和耐久性都比较好；目前已可以生产抗压强度大60MPa、渗透系数小于10-11cm/s的管片，而且，几种管片的刚度大，由其组成的衬砌防水性能有保证。钢管片的强度高，具有良好的可焊接性，便于加工和维修，重量轻也便于施工。与混凝土管片相比，其刚度小、易变性，而且钢管片的抗锈蚀性差，在不做二次衬砌时，必须有抗腐蚀、抗锈措施。铸铁管片强度高、防水和防锈蚀性好，易加工。和钢管片相比，刚度较大，故在早期的地下铁路区间隧道得到广泛的应用。钢和铸铁管片价格较贵，现在除了需要开口的衬砌环或预计将承受特殊荷载的地段采用外，一般都应采用钢筋混凝土管片。按管片和螺栓手孔大小，可将管片分为箱型和平板型两类。箱型管片时指因手孔较大而呈肋板性结构，手孔较大不仅方便了接头螺栓的传入和拧紧，而且也节省了材料，使单块管片重量减轻，便于运输和安装。但因截面削弱较多，在盾构千斤顶推力作用下容易开裂，故只有强度较大的金属管片才采用箱型结构。当然，直径和厚度较大的钢筋混凝土管片也有采用箱型结构。在箱型管片中纵向加劲肋是船体千斤顶推力的关键部位，一般沿衬砌环向等距离布置，加劲肋的数量应大于盾构千斤顶的台数，其形状应根据管片拼装和是否需要灌注二次衬砌的施工要求而定。平板型管片是指因螺栓手孔较小或无手孔而呈曲板型结构的管片，由于管片截面削弱少或无削弱，故对盾构千斤顶推力具有较大的抵抗力，对同风的阻力也较小。无手孔的管片也成为砌块，现在的钢筋混凝土管片多采用平板型结构。衬砌环内管片之间以及各衬砌环之间的连接方式，从其力学特性来看，可分为柔性连接和刚性连接，前者允许相邻管片间产生微小的转动和收缩，使衬砌环能按内力分部状态产生相应的变形，以改善衬砌环的受力状态。后者则通过增加连接螺栓的排数，力图在构造上使接缝处的刚度与管片本身相同。实践证明，刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后果，因此，目前较为常用的是柔性连接，常用的有，单排螺栓连接、销钉连接及无连接件等。2. 双层衬砌：为防止隧道渗水和衬砌腐蚀，提高衬砌结构强度和输水隧洞承受水压力的能力，修正隧道的施工误差，减少噪声和振动以及作为内部装饰，可以在装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混凝土内衬。根据需要还可以在装配式衬砌与内层之间铺设防水隔离层。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。3. 挤压混凝土整体式衬砌（ECL）：就是随着盾构向前推进，用一套衬砌施工设备在盾未同步灌注的混凝土或钢筋混凝土整体式衬砌，因其灌注后即可承受盾构千斤顶的挤压作用，故有此称谓。挤压混凝土可以是素混凝土，也可以是钢筋混凝土，但应用较多的是钢纤维混凝土。挤压混凝土衬砌一次成型，内表面光滑，衬砌背后无空隙，故无需注浆，且对控制地层移动特别有效，但因挤压混凝土需要较多的施工设备，其中包括混凝土成型用的框模，拼拆框模的系统，混凝土配制车、泵、阀、管组成的混凝土配送系统。而且，混凝土制备、配送、钢筋架立等工艺较为复杂，在渗漏性较大的土层中要达到防水要求尚有困难，故挤压混凝土衬砌的应用尚不广泛。二、 施工方法比较与选择 （一） 喷锚暗挖（矿山）法基本流程见上图。新奥法施工：新奥法施工适用于稳定地层，应根据地质、施工机具条件，尽量采用对围岩扰动少的支护方法。岩石地层中当采用钻爆法施工时，应采用光面爆破、预裂爆破技术，尽量减少欠挖、超挖。围岩开挖后应立即进行必要的支护，并使支护与围岩尽量密贴，以稳定围岩。围岩条件比较好时可简单支护或不支护。采用喷射混凝土锚杆作为初期支护时的施工顺序一般为先喷混凝土后打锚杆；围岩条件恶劣时，则采用初喷混凝土架钢支撑打锚杆二次喷混凝土。锚杆杆位、孔径、孔深及其布置形式应符合设计要求，锚杆杆体露出岩面的长度不宜大于喷混凝土层厚度，锚杆施工质量应符合有关规范要求。2. 浅埋暗挖法施工浅埋暗挖法施工的工艺流程和技术要求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形成的。与新奥法相比，更强调地层的预支护和预加固。因为地铁工程基本在城市施工，对地表沉降的控制比较严格，浅埋暗挖法支护衬砌的结构刚度比较大，初期支护允许变形量比较小，有利于减少对地层的扰动及保护周边环境。1） 地层预加固和预支护:在城市地铁隧道施工中，经常遇到砂砾土、砂性土、黏性土或强风化基岩等不稳定地层。这类地层在隧道开挖过程中自稳时间短暂，往往在初期支护尚未来得及施做，或喷射混凝土尚未获得足够强度时，拱墙的局部地层已经开始坍塌。为此，需采用地层预加固、预支护的方法，以提高地层的稳定性。常见的预支护和预加固方法有：小导管超前预注浆、开挖面超前深孔注浆及管棚超前支护。2） 隧道土方开挖与支护：采用浅埋暗挖法作业时，所选用的施工方法及工艺流程，应保证最大限度地减少对地层的扰动，提高周围地层自承作用和减少地表沉降。根据不同的地质条件及隧道断面，选用不同的开挖方法，但总的原则是：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。初期支护封闭成环后，隧道处于暂时稳定状态，通过监控量测，确认达到基本稳定状态时，可以进行二次衬砌混凝土灌注工作。如果量测结果证明尚未稳定，则需继续监测；如果监测结果证明支护有失稳趋势时，则需要及时通过设计部门共同协商，确定加固方案。3） 初期支护形式：在软弱破碎及松散、不稳定地层中采用浅埋暗挖法施工时，除需对地层进行预加固和预支护外，隧道初期支护施做的及时性及支护的强度和刚度，对保证开挖后隧道的稳定性、减少地层扰动和地表沉降，都有决定性的影响。在诸多支护形式中，钢拱锚喷混凝土支护是满足上述要求的最佳支护形式。4） 二次衬砌：在浅埋暗挖法中，初期支护的变形达到基本稳定，且防水结构施工验收合格后，可以进行二次混凝土衬砌灌注工序。通过监控量测，掌握隧道动态，提供信息，指导二次衬砌施做时机。这是浅埋暗挖法中二次衬砌施工与一般隧道衬砌施工的主要区别。其他灌注工艺和机械设备与一般隧道衬砌施工基本相同。二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板，更多情况则采用模板台车，衬砌所用的模板、墙架，拱架均应样式简单、拆装方便、表面光滑、接缝严密。使用前应在样板台上校核；重复使用时，应随时检查并整修。5） 监控量测：利用监控量测信息指导设计与施工是浅埋暗挖施工工序的重要组成部分。在设计文件中应提出具体要求和内容，监控量测的费用应纳入工程成本。在实施过程中施工单位要有专门结构执行与管理，并由项目技术负责人统一掌握、统一领导。经验证明拱顶下沉是控制稳定较直观的和可靠的判断依据，水平收敛和地表下沉有时也是重要的判断依据。对于地铁隧道而言，地表下沉测量显得尤为重要。（二） 盾构法施工1. 盾构法施工见下页图，其具体施工步骤是：1） 在盾构法隧道的始发端和接收端各建一个工作(竖）井；2） 盾构机在始发端工作井内安装就位；3） 依靠盾构千斤顶的推力（作用在已经拼装好的衬砌环和工作井后壁上）将盾构机从始发工作井的墙壁预留洞门推出；4） 盾构机在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；5） 及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；6） 盾构机进入接收工作井并拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。2. 盾构法施工隧道有以下优点：1） 除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；2） 盾构的推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少；3） 隧道的施工费用不受覆土厚度多少的影响，适宜于建造覆土较深的隧道；4） 施工不受风雨等气候条件影响；5） 当隧道穿过河底或其他建筑物时，不影响交通；6） 与明挖法施工相比，只要能使盾构开挖面稳定，则隧道越深、地基越差、土中影响施工的埋设物等越多，经济上、施工速度上就越有利。3. 盾构法施工也存在以下一些问题：1） 当隧道曲线半径过小时，施工较为困难；2） 在陆地上建造隧道时，若隧道覆土太浅，则盾构施工困难很大，而在水下时，如果覆土深度太浅则盾构法施工不够安全。3） 盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件较差。4） 盾构法隧道上方一定范围内的地表沉降尚难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取严密的技术措施才能把沉陷控制在很小的限度内。5） 在饱和含水地层中，盾构法是国内所用的拼装衬砌，对达到整体结构防水的技术要求较高。第三节 轻轨交通高架桥梁结构轻轨交通与地铁交通组合形成城市轨道交通体系，轻轨交通一般位于城区或郊区，与地铁交通工程相比，具有施工速度快、投资相对较少等优点，但对线路景观要求高，施工工期及环保要求也有所不同。一、 高架桥结构与运行特点1. 轻轨交通列车的运行速度快，运行效率高，维修时间短。2. 桥上多铺设无缝线路、无砟轨道结构，因而会对结构形式的选择及上下部结构的设计造成特别的影响。3. 高架桥应考虑管线位置或通过要求，并设有紧急进出通道，防止列车倾覆的安全措施及在必要地段设置防噪声屏障，还应设有防水、排水设施。4. 高架桥大都采用预应力或部分预应力钢筋混凝土结构，构造简单、结构标准、安全经济、耐久适用，力求满足城镇景观要求，又与周围环境相协调。5. 高架桥的桥墩位置设置应符合城市规划要求，跨越铁路、公路、城市道路和河流时的板下净空满足相关规范的要求；上部优先采用预应力混凝土结构，其次才是钢结构，须有足够的竖向和横向刚度。6. 高架桥应设有降低噪声和振动（设置声屏障）、消除楼房遮光和防止电磁波干扰等系统。二、 高架桥的基本结构1. 高架桥的墩台和基础高架桥墩台基础应根据当地的地质资料确定。当地质情况良好时，应尽可能采用扩大基础。软土地基情况下，为保证地基的承载能力，防止沉陷，宜采用桩基础。高架桥墩除了有足够的强度与稳定性外，还应结合上部结构的选型使上下部结构协调一致、轻巧美观，并与城市景观和谐、匀称，尽量少占土地，透空好，保证桥下行车有较好的视线，给行人一种愉快感。常见的桥墩形式有以下几种。1） 倒梯形桥墩：构造简单、施工方便，受力合理，具有较大的强度、刚度和稳定性，对于单箱单室和脊梁来说，选择倒梯形桥墩在外观上和受力上均较合理。2） T型桥墩：占地面积较小，是城镇轻轨高架桥最常用的桥墩形式。这种桥墩既为桥下交通提供较大的空间，又能减轻墩身重量，节约圬工材料。特别适用于高架桥和地面道路斜交的情况。墩身一般为普通钢筋混凝土结构，圆形、矩形或六边形，具有较大的强度好刚度，与上部结构的轮廓线过度平顺，受力合理。大伸壁盖梁，承受较大的弯矩和剪力，可以采用预应力混凝土结构，墩身高度一般不超过810m。3） 双柱式桥墩：在横向形成钢筋混凝土钢架，受力情况清析，稳定性好，其盖梁的工作条件较T型桥墩的盖梁有利，无需施加预应力，其高度一般在30m以内。4） Y型桥墩：结合了T型桥墩和双柱桥墩的优点，下部成单柱式，占地少，有利于桥下交通，透空性好，而上部成双柱式，对盖梁工作条件有利，无需施加预应力，造型轻巧，比较美观。2. 高架桥的上部结构：站间高架桥可分为一般地段的桥梁和主要工程节点的桥梁。跨越主要道路、河流及其他市内交通设施的主要工程节点可以采用任何一种适用于城市桥梁的大跨度桥梁结构体系。采用最多的是连续梁、连续刚构、系杆拱。一般地段的桥梁虽然结构形式简单，然而就工程数量和土建工程造价而言，却可能占全线高架桥的大部分份额，对于城市景观和道路交通功能的影响不可轻视。因此，其结构形式的选择必须慎重，要多方面比较。从城市景观和道路交通功能考虑，宜选用较大的桥梁跨径从而给人以通透的舒适感，按桥梁经济跨径的要求，当桥跨结构的造价和下部结构（墩台、基础）造价接近相等时最为经济；从加快施工进度来看，宜大量采用预制预应力混凝土梁。桥梁形式的选定往往是因地制宜，综合考虑的结果。在建筑高度不受限制，或刻意压低建筑高度得不偿失的场合，一般适用于城市桥或公路桥的正常桥跨结构均可用于城市轨道交通的高架桥中。第四节 城市轨道交通的轨道结构轨道（统称为线上在）结构是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他附属设备等构成的。一、 轨道组成（一） 轨道结构1. 组成轨道部件的材料其力学性能差异极大，应通过科学、可靠的方式把它们组合在一起，从而导向列车的运行、承受高速行驶列车的荷载并把荷载传递给支撑轨道结构的基础。2. 轨道结构应具有足够的强度、稳定性、耐久性和适量的弹性，应保证列车运行平稳、安全，并应满足减震、降噪要求。（二） 轨道结构特点城市轨道交通的轨道结构由于线路通常穿过居民区（地下、地面或高架），所以还要考虑以下一些问题：1. 为保护城市环境，对噪声控制要求较高，除了车辆结构采用减震措施，以及必要时修筑声障外，轨道也应采用相应的减震轨道结构。2. 轨道交通行车密度大，运营时间长，留给轨道维修作业的时间很短，因而一般采用较强的轨道部件。近年来新建轨道交通系统的浅埋隧道和高架桥结构，基本采用无砟道床等少维修轨道结构。3. 轨道交通车辆一般采用电力牵引，以走形轨作为供电回路。为减少漏泄电流对周围金属设施的腐蚀，要求轨道与轨下基础有较高的绝缘性能。4. 受原有街道和建筑物所限，城市轨道交通曲线段占有很大比重，曲线半径一般比常规铁路小的多。在正线半径小于400m的曲线地段，应采用全长淬火钢轨或耐磨钢轨。钢轨铺设前应进行预弯，运行时钢轨应进行涂油以减少磨耗。二、 轨道形式与选择（一） 轨道形式及扣件、轨枕1. 地铁正线及辅助线钢轨应根据近、远期客流量，并经技术经济综合比较确定，宜采用60kg/m钢轨，也可以采用50kg/m钢轨。钢轮-钢轨系统轨道的标准轨距应采用1435mm。2. 钢轮-钢轨系统正线曲线应根据列车运行速度设置超高，轨道尽头应设置车挡，设置在正线、折返线和车辆试车线的车档应能承受以15km/h速度撞击时的冲击荷载。3. 不同道床形式的扣件应符合下表的规定道床形式类型扣压件与轨枕连接方式一般整体道床弹性分开式有螺栓弹条、无螺栓弹条在轨枕预埋套管高架桥上整体道床有螺栓弹条、小阻力混凝土枕碎石道床弹性不分开式有螺栓弹条、无螺栓弹条在轨枕内预埋螺栓或铁座木枕碎石道床弹性分开式采用螺纹道钉车厂库内整体道床、检查枕在轨枕或立柱内预埋套管（二） 道床与轨枕1. 长度大于100m的隧道内和隧道外U型结构地段及高架桥和大于50m的单体桥地段，宜采用短枕式或长枕式整体道床；2. 地面正线宜采用混凝土整体式道床，基底坚实稳定，排水良好的地面车站地段可采用整体道床；3. 车场库内线应采用短枕式道床，地面出入线、试车线和库外线宜采用混凝土枕碎石道床或木枕碎石道床。（三） 减振结构1. 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；2. 线路中心距离住宅区、宾馆、