1K413000
城市轨道交通工程 1K413010
城市轨道交通工程结构与特点 1K413011
地铁车站结构与施工方法 一、地铁车站形式与结构组成 （一）地铁车站形式分类
备注：地铁中间站：就是整条铁线的中间那一站。有按站点或者路程计算，如：上海一号线中间站：上海火车站
区间站：就是整个地铁线的其中一段：如上海地铁 11 号线嘉定新城--安亭段。
换乘站：就是地铁交叉相连的站点，有相互换乘条件的站点；
枢纽站：就是多条线路相交的站点，一般人流量比较大。如：上海人民广场站。
联运站：轻轨或者电气化路线换成地铁的站点。
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（亦称大、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）
备注：
大小交路 以上海轨道交通 1 号线为例，上海轨道交通 1 号线全称为莘庄——上海火车站——富锦路，开满全程折返的是大交路，由莘庄站开到上海火车站折返的就是小交路。这就意味着莘庄站至上海火车站站之间的运营间隔相对较短；而上海火车站至富锦路站之间的运营间隔相对较长。
枢纽站 —— 枢纽站是由此站分出另一条线路的车站。该站可接、送两条线路上的列车
结构断面：
矩形 —— 矩形断面是车站中常选用的形式。一般用于浅埋、明挖车站。
拱形 —— 拱形断面多用于深埋或浅埋暗挖车站，有单拱和多跨连拱等形式。
圆形 —— 为盾构法施工时常见的形式
站台：
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、提升设施共用，能灵活调剂客流、使用方便、管理较集中
等优点。
侧式站台 —— 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。常见于客流不大的地下站和高架的中间站。
岛、侧混合站台 —— 将岛式站台及侧式站台同设在一个车站内。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。
二、施工方法（工艺）与选择条件
（一）明挖法施工 (1) 明挖法是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地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，具有施下作业面多、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)明挖法施工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，无须做围护结构。
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。即使如此，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，地面建筑物密集，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，首先确定基坑安全等级，然后根据等级选用基坑支护结构。
基坑支护结构的安全等级
表 1K413011-2
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结构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结构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结构施工安全的影响不严重
基坑支护结构的适用条件
表 1K413011-3
基坑支护结构的适用条件
表 1K413011-3
结构类型
适用条件
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
拉锚式结构
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当邻近基坑有建筑物地下室、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）筑物的损害或违反城市地下空间规划等规定时，不应采用锚杆 支撑式结构 适用于较深基坑 悬臂式结构 适用于较浅基坑
双排桩 当拉锚式、支撑式和悬臂式结构不适用时，可考虑采用双排桩 备注：深度：支撑> 拉锚> 双排> 悬臂 ， 拉锚式结构主要看土质 锚杆长度大于土钉，且需要预拉
结构类型
适用条件
安全等级
基坑深度、环境条件、土类和地下水条件
土 钉 墙
单一土钉墙
二级 三级
适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m
当基坑潜在滑动面( 即主动土压力、被动土压力中间降弧线)内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙
预 应 力 锚杆复合土钉墙
适用于地下水位以上或降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于15m 水泥土桩复合土钉墙 适用于非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6m；不宜用在高水位的碎石土、砂土层中
微型桩复合土钉墙
适用于地下水位以上或降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12m;用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6m
备注：
水泥土桩复合土钉墙即先在基坑四周打上水泥土挡水帷幕，再把土钉钉在水泥土或穿过水泥土。
土钉墙整体变形较大，只有土质比较好的情况下才用。
结构类型
适用条件 安全等级
基坑深度、环境条件、土类和地下水条件 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7m 放坡 三级
①施工场地满足放坡条件
②放坡与上述支护结构形式结合
（二）盖挖法施工
(1)盖挖法施工也是明挖施工的一种形式，与常见的明挖法施工的主要区别在于施工方法和顺序不同：盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通，再向下施工。施工基本流程：
(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，有利于保护邻近建筑物和构筑物；基坑底部土体稳定，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。
（最大好处）
盖挖法也存在一些缺点：
盖挖法施工时，混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；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作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。目前，城市中施工采用最多的是盖挖逆作法。
1)盖挖顺作法
盖挖顺作法的具体施工流程见图 1K413011-1 。
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为首选方案。
2)盖挖逆作法
其工法特点是：快速覆盖、缩短中断交通的时间；自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大，可营造一个相对安全的作业环境；占地少、回填量小、可分层施丁，也可分左右两幅施工，交通导改灵活；不受季节影响、无冬期施工 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。
盖挖逆作法没有太复杂技术，它是将若干简单的、原始的技术巧妙地有机组合，形成的一套完整的施工工法。盖挖逆作法对钢管柱的加工、运输、吊装、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
（三）喷锚暗挖法 喷锚暗挖法（又称矿山法，详见 1K413041)对地层的适应性较广，适用于结构埋置较浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，及对地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。
1．新奥法
因此，要求初期支护有一定柔度，以利用和充分发挥围岩的自承能力。从减少地表沉陷的城市要求角度出发，还要求初期支护有一定刚度。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”主要区别。
2．浅埋暗挖法
按照“十八字”方针（即管超前、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。
采用浅埋暗挖法时要注意其适用条件。
首先，浅埋暗挖法不允许带水作业 （ 备注：）
一是施工不安全，二是周边构造物安全），大范围的淤泥质软土、粉细砂地层，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。对开挖面前方地层的预加固和预处理，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。
常用的单跨隧道浅埋暗挖方法选择（根据开挖断面大小）见图1K413011-4；具体详见 1K413041。
备注：选择题，宽度要和开挖法要对应
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
1．顶板和楼板
可采用单向板（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考虑采用。
2．底板
底板主要按受力和功能要求设置。几 乎都采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构，这有利于整体道床和站台下纵向管道的铺设。
3．侧墙
当采用放坡开挖或用工字钢桩、钢板桩等作基坑的临时护壁时，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板。
当采用地下连续墙时，可利用它们作为主体结构侧墙的一部分或全部。
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、网形或椭圆形等截面。按常规荷载设计的地铁车站站台区的柱距一般取 6～8m。
（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。
2．侧墙
3．中间竖向临时支撑系统 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)临时柱与永久柱
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）法施工车站结构
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。
2．双拱车站隧道
双拱车站有两种基本形式，即双拱塔柱式和双拱立柱式。
3．三拱车站 三拱车站亦有塔柱式和立柱式两种基本形式，但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。
1K413012
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。明挖法施工的地下铁道区间隧道结构通常采用矩形断面，一般为整体浇筑或装配式结构，其优点是其内轮廓与地下铁道建筑限界接近，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
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。
2．预制装配式衬砌
装配式衬砌整体性较差，对于有特殊要求（如防护、抗震等）的地段要慎重选用。
（二）喷锚暗挖（矿山）法施工隧道
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
加同同岩并与围岩一起组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。
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。一般应在开挖后立即施作，并应与围岩密贴。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。
在防水要求不高，围岩有一定的自稳能力时，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。
（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大类。
见图 1K413012-1 。
1．预制装配式衬砌
钢和铸铁管片价格较贵，现在除了在需要开口的衬砌环或预计将承受特殊荷载的地段采用外，一般都采用钢筋混凝土管片。
按管片螺栓手孔大小，可将管片分为箱型和平板型两类。
备注：
连接管片的螺栓孔
现代的钢筋混凝土管片多采用平板型结构 因此，目前较为通用的是柔性连接，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，提高衬砌结构刚度和输水隧洞承受内水压力的能力，修正隧道施工误差，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。
3．挤压混凝土整体式衬砌
挤压混凝土衬砌可以是素混凝土，也可以是钢筋混凝土，但应用最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，故无须注浆，且对控制地层移动特别有效。
二、施工方法比较与选择
（一）喷锚暗挖（矿山）法
1．喷锚暗挖法 施工基本流程见图 1K413012-4。
2．新奥法施工
岩石地层当采用钻爆法开挖时，应采用光面爆破、预裂爆破技术，尽量减少欠挖、超挖。
采用喷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。
3．浅埋暗挖法施工
(1)地层预加固和预支护
常用的预加固和预支护方法有：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
其总原则是：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。
(3)初期支护形式
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
通过监控量测，掌握隧道动态，提供信息，指导二次衬砌施作时机。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。
二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板，更多情况则使用模板台车
(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。
（二）盾构法施工
(1)盾构法施工见图 1K413012-5，其基本施工步骤：
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)依靠盾构机千斤顶推力（作用在已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被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。
(2)盾构法施工隧道具有以下优点：
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量多少影响，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，不影响施工；
6)与明挖法相比，只要能使盾构的开挖面稳定，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)在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，则盾构法施工困难很大，而在水下时，如覆土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，施工条件差；
4)盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止，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，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到整体结构防水的技术要求较高（详见 1K413030 有关内容）。
1K413013
轻轨交通高架桥梁结构
（一）高架桥结构与运行特点
(1)轻轨交通列车的运行速度快，运行频率高，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)高架桥应考虑管线设置或通过要求，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屏障，还应设有防水、排水措施。
(4)高架桥大都采用预应力或部分预应力混凝土结构，构造简单、结构标准、安全经济、耐久适用，力求既满足城镇景观要求，又与周围环境相协调。
(6)高架桥应设有降低振动和噪声（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．高架桥墩台和基础
(1)倒梯形桥墩（见图 1K413013a）
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，对于单箱单室箱梁和脊梁来说，选用倒梯形桥墩在外观和受力上均较合理。
(2)T 形桥墩(见图 1K413013b)
T 形桥墩占地面积小，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最大的空间，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。
(3)双柱式桥墩(图 1K413013c)
双柱式墩在横向形成钢筋混凝土刚架，受力情况清晰，稳定性好，其盖梁的工作条件较 T 形桥墩的盖梁有利，无须施加预应力，其使用高度一般在 30m 以内。
(4)Y 形桥墩(图 1K413013d) Y 形桥墩结合了 T 形桥墩和双柱式墩的优点，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，无须施加预应力，造型轻巧比较美观。
2．高架桥的上部结构 采用最多的是连续梁、连续刚构、系杆拱。
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 加快施工进度着眼，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。
1K413014 城市轨道交通的轨道结构
一、轨道组成 轨道|(通称为线上）结构是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他附属设备等组成的。
（一）轨道结构
(2)轨道结构应具有足够的 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、降噪要求。
（二）轨道结构特点
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依据近、远期客流量，并经技术经济综合比较确定，用 宜采用 60kg/m 钢轨，也可采用 50kg/m 钢轨。车
用 场线宜采用 50kg/m 钢轨。钢轮一钢轨系统轨道的标准轨距应采用1435mm 。
钢轮一钢轨系统正线曲线应根据列车运行速度 设置超高。
轨道尽端应设置车档。设在正线、折返线和车辆试车线的车档能承受以 15Km/h 速度撞击时的冲击荷载。
(2)不同道床形式的扣件宜符合表 1K413014 的规定。
（二）道床与轨枕
(1)长度大于 100m 的隧道内和隧道外 U 形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枕碎石道床，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整体道床，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。
1K413020
明挖基坑施工
1K413021
地下工程降水排水方法
一、降水方法选择 （一）基本要求
(1)当地下水位高于基坑开挖面，需要采用降低地下水方法疏干坑内土层中的地下水。
疏干地下水有增加坑内土体强度的作用，有利于控制基坑围护结构的变形。在软土地区基坑开挖深度超过 3m，一般就要用井点降水。开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。
(2)当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。当坑底含承压水层且上部土体压重不足以抵抗承压水水头时，应布置降压井降低承压水水头压力，防止承压水突涌，确保基坑开挖施工安全。
(3)当降水会对基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等造成危害或对环境造成长期不利影响时，应采取截水方法控制地下水。
采用悬挂式帷幕时，应同时采用坑内降水，并宜根据水文地质条件采取坑外回灌措施。
备注：止水帷幕没有打入不透水层，这样的帷幕叫悬挂式止水帷幕 幕
（二）工程降水方法的选用
工程降水有多种技术方法，可根据土层情况、渗透性、降水深度、周围环境、支护结构种类按表】K413021 选择和设计。
井点降水方法的选用
表 1K413021
降水方法
适用地层
渗 透 系数
(m/d)
降水深度
(m)
地下水类型
集水明排
黏性土、砂土
<2
潜水地表水 轻型
井点
一级 二级
三级
砂土，粉土，含薄层粉砂的淤泥质（粉质）黏土
0. 1～20
3～6
6～9
9～1 2
潜水
喷射井点
<20
潜水、承压水
管井 疏干
砂性土，粉土，含薄层粉砂的淤泥质（粉质）黏土
0.02 ～0.1
不限
潜水
减
砂性土，粉土
>0.1
不限
承压水
压
潜水：潜水是存在于地表以下、第一个稳定隔水层顶板以上的地下自由水，有一个自由水面，其水面受当地地质、气候及环境的影响。雨季水位高，冬季水位下降，附近有河、湖等地表水存在时也会互相补给。
承压水：承压水亦称层间水，是埋藏于两个隔水层之间的地下自由水。承压水有稳定的隔水层顶板，水体承受压力，没有自由水面。承压水一般不是当地补给的，其水位、水量受当地气候的影响较潜水为小。
二、常见降水方法
（一）明沟、集水井排水 (1) 当基坑开挖不很深，基坑涌水量不大时，集水明排法是应用最广泛，亦是最简单、经济 的方法。明沟、集水井排水多是在基坑的两隔 侧或四周设置排水明沟，在基坑四角或每隔 30 ～50m 设置集水井。
(2) 排水明沟宜布置在拟建建筑基础边 0. 4m 以外，沟边缘离开边于 坡坡脚应不小于 O.3m 。排水明沟的底面应比挖土面低 0.3 ～0.4 m。
。低 集水井底面应比沟底面低 0.5m 以上，并随基坑的挖深而加深，以保于 持水流畅通。明沟的坡度不宜小于 0.3% ，沟底应采取防渗措施。
(3)集水井的净截面尺寸应根据排水流量确定。集水井应采取防
渗措施。
(4)明沟、集水井排水，视水量多少连续或间断抽水，直至基础施工完毕、回填土为止。
(5)明沟排水设施与市政管网连接口之间应设置沉淀池。明沟、集水井、、沉淀池使用时应排水畅通并应随时清理淤积物。
(6) 当基坑开挖的土层由多种土组成，中部夹有透水性能的砂类土，基坑侧壁出现分层渗水时，可在基坑边坡上按不同高程分层设置明沟和集水井构成明排水系统，分层阻截和排除上部土层中的地下水，避免上层地下水冲刷基坑下部边坡造成塌方。
（二）井点降水 (1)当基坑开挖较深，基坑涌水量大，且有围护结构时，应选择井点降水方法。即用真空（轻型）井点、喷射井点或管井深入含水层内，用不断抽水方式使地下水位下降至坑底以下，同时使土体产生固结以方便土方开挖。
(2) 轻型井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。
于 当基坑（槽）宽度小于 6m 且降水深度不超过 6m 时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧；
于 当基坑（槽）宽度大于 6m 或土质不良，渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑（槽）的两侧，
当基坑面积较大时，宜采用环形井点。
达 挖土运输设备出入道可不封闭，间距可达 4m ，一般留在地下水下游方向。
(3) 轻型井点宜采用金属管，井管距坑壁不应小于 1． ．O ～1.5m （距
为 离太小易漏气）。井点间距一般为 0. 8 ～1.6m 。集水总管标高宜尽量有 接近地下水位线并沿抽水水流方向有 0.2 5% ～0.5% 的上仰坡度，水。
泵轴心与总管齐平。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所有位置决定，但必须将滤水管埋入含水层内，并且比挖基坑（沟、槽）底深 0.9～1.2m，井点管的埋置深度应经计算确定。
备注：滤管是进水设备，构造是否合理对抽水效果影响很大。滤
径 管用直径 38~55mm 钢管制成，长度一般为 0.9~1.7m 。管壁上有直径为 为 12~18mm ，呈梅花型布置的孔，外包粗、细两层滤网。为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，滤网外面再围一层粗铁丝保护层。滤管下端配有堵头，上端同井点管相连。
(4)真空井点和喷射井点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、缩颈地层也可选用长螺旋钻机成孔；度 成孔深度宜大于降水井设计深度 0. 5 ～1. Om。
。钻进到设计深度后，应注水冲洗钻孔、稀释孔内泥浆。孔壁与井管之间的滤料应填充密实、均匀，宜采用中粗砂，滤料上方宜使用黏土封于 堵，封堵至地面的厚度应大于 1m 。
备注：喷射井点根据其工作介质的不同，分为喷水井点或喷气井点两种。其设备主要由喷射井点、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成。
3 ：
工作原理：
喷水井点是借喷射器的射流作用将地下水抽至地面。喷射井管由内管和外管组成，内管下端装有喷射器，并与滤管相连。图 喷射器由喷嘴、混合室、扩散室等组成。如图 2-12 （b ）。工作时，， 高压水经过内外管之间的环形空隙进入喷射器， 由于喷嘴处截面突然缩小，高压水高速进入混合室，使混合室内压力降低，形成一定的真空，这时地下水被吸入混合室与高压水汇合，经扩散管由内管排出，流入集水池中，用水泵抽走一部分水，另一部分由高压水泵压往井管循环使用。如此不断地供给高压水，地下水便不断地抽出。
为 高压水泵一般采用流量为 50~80m 3 /h 的多级高压水泵，每套约能动 带动 20~30 根井点管。
如用压缩空气代替高压水，即为喷气井点。两种井点使用范围基本相同，但喷气井点较喷水井点的抽吸能力大，对喷射器的磨损也小，但喷气井点系统的气密性要求高。
4 、喷射井点的布置、埋设与使用
喷射井点的管路布置及井点管埋设方法、要求均与轻型井点基本为 相同，喷射井管间距一般为 2~3m ，冲孔直径 400~600mm ，深度比滤深 管底深 1m 以上。
(5)管井的滤管可采用无砂混凝土滤管、钢筋笼、钢管或铸铁管。
备注：1 、应用条件：管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗。
透系数大、地下水丰富的土、砂层或轻型井点不易解决的地方。
2 、组成：管井井点系统由滤水井管、吸水管、抽水机等组成 3、 、工作原理：泵提升。是电能转化为机械能。
4 、布置：管井井点排水量大，降水深，可以沿基坑或沟槽的一侧 或两侧作直线布置，也可沿基坑外围四周呈环状布设。井中心距基为 坑边缘的距离为：采用冲击式钻孔用泥浆护壁时为 0.5~1m ；采用套于 管法时不小于 3m 。管井埋设的深度与间距，根据降水面积、深度及达 含水层的渗透系数等而室，最大埋深可达 10 余 余 m ，间距 10~50m 。
三、基坑的隔（截）水帷幕与坑内外降水
（一）隔（截）水帷幕 （往往用在地铁站）
(1)采用隔（截）水帷幕的目的是阻止基坑外的地下水流入基坑内部，或减小地下水沿基坑帷幕的水力梯度。
(2)当基坑底存在连续分布、埋深较浅的隔水层时，应采用底端进入下卧隔水层的 落底式帷幕；当坑底以下含水层厚度较大时需采用悬挂式帷幕，其深度要满足地下水从帷幕底绕流的渗透稳定要求，并应分析地下水位下降对周边建（构）筑物的影响。
(3)截水帷幕可选用 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。支护结构采用排桩时，可采用高压旋喷或摆喷注浆与排桩相互咬合的组合帷幕。
（二）隔（截）水帷幕与降水井布置
1．隔水帷幕隔断降水含水层
， 基坑隔水帷幕深入降水含水层的隔水底板中， 井点降水以疏干基坑内的地下水为目的，即为前面所述的落底式帷幕，见图 1K413021-2。这类隔水帷幕将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来，基坑内、
外地下水无水力联系。
此时，应把降水井布置于坑内，降水时，基坑外地下水不受影响。
2．隔水帷幕底位于承压水含水层隔水顶板中
隔水帷幕位于承压水含水层顶板中，通过井点降水降低基坑下部承压含水层的水头，以防止基坑底板隆起或承压水突涌为目的，基坑内、外地下水连通，这类井点降水影响范围较大。
此时，应把降水井布置于基坑外侧。
3．隔水帷幕底位于承压水含水层中
隔水帷幕底位于承压水含水层中， 如果基坑开挖较浅，坑底未进入承压水含水层，井点降水以降低承压水水头为目的；如果基坑开挖较深，坑底已经进入承压水含水层，井点降水前期以降低承压水水头为目的，后期以疏干承压含水层为目的，将降水井布置在坑内。
1K413022
深基坑支护结构与边坡防护
一、围护结构
（一）基坑围护结构体系 (1) 基坑围护结构体系包括板（桩）墙、围檩（冠梁）及其他附属构件。板（桩）墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。
(2)地铁基坑所采用的围护结构形式很多，其施工方法、工艺和所用的施工机具也各异；因此，应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境条件等（特别要考虑到城市施工特点），经技术经济综合比较后确定。
（二）深基坑围护结构类型
(1) 在我国应用较多的有排桩、地下连续墙、重力式挡墙、土钉墙，以及这些结构的组合形式等。
(2)不同类型围护结构的特点见表 1K413022-1。
不同类型围护结构的特点
表 1K413022-1
类
型
特
点
型钢桩
①H钢的间距在1. 2～1.5m；
②造价低，施工简单，有障碍物时可改变间距；
③ 止水性差，地下水位高的地方不适用，坑壁不稳的地方不适用
预 制 混凝土板桩
① 预制混凝土板桩施工较为困难，对机械要求高，而且挤土现象很严重；
②桩间采用槽榫接合方式，接缝效果较好，有时需辅以止水措施；
③自重大， 受起吊设备限制，不适合大深度基坑
排
钢板桩
①成品制作，可反复使用；
②施工简便，但施工有噪声；
③刚度小，变形大，与多道支撑结合，在软弱土层中也可采用；
④新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加防水措施 桩
钢管桩
①截面刚度大于钢板桩，在软弱土层中开挖深度可大；
② 需有防水措施相配合
灌注桩
①刚度大，可用在深大基坑；
②施工对周边地层、环境影响小；
③ 需降水或和止水措施配合使用，如搅拌桩、旋喷桩等
SMW工法桩
①强度大，止水性好；
②内插的型钢可拔出反复使用，经济性好；
③具有较好发展前景，国内上海等城市已有工程实践；
④用于软土地层时，一般变形较大
续表
类
型
特
点
①刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层；
地下连续墙
②强度大，变位小，隔水性好，同时可兼作主体结构的一部分；
③可邻近建筑物、构筑物使用，环境影响小；
④造价高 重力式水泥土挡墙
①无支撑，墙体止水性好，造价低； 水泥土搅拌
②墙体变位大
桩挡墙
①可采用单一土钉墙，也可与水泥土桩或微型桩等结合形成复合土钉墙；
土钉墙
②材料用量和工程量较少，施工速度快；
③施工没备轻便，操作方法简单；
④结构轻巧，较为经济
1)型钢桩
入 基坑开挖时，随挖土方随在桩间插入 50mm 厚的水平木板，以挡住桩间土体。
于 工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于 100mm。
的砂卵石地层；当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。打桩时，施工噪声一般都在 100dB 以上，大大超过环境保护法规定的限值，因此，这种围护结构一般用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出入口，临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。
2)预制混凝土板桩 常用钢筋混凝土板桩截面的形式有四种：矩形、T 形、工字形及口字形。矩形截面板桩制作较方便，桩间采用槽榫接合方式，接缝效果较好，是使用最多的一种形式；T 形截面由翼缘和加劲肋组成，其
抗弯能力较大，但施打较困难。翼缘直接起挡土作用，加劲肋则用于加强翼缘的抗弯能力，并将板桩上的侧压力传至地基土，板桩间的搭接一般采用踏步式止口；工字形薄壁板桩的截面形状较合理，因此受力性能好、刚度大、材料省，易于施打，挤土也少；口字形截面一般由两块槽形板现浇组合成整体，在未组合成口字形前，槽形板的刚度较小。
3)钢板桩与钢管桩
钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好。具有施工灵活，板桩可重复使用等优点，是基坑常用的一种挡土结构。板桩的形式有多种， 拉森型是最常用的，在基坑较浅时也可采用大规格的槽钢（采用槽钢且有地下水时要辅以必要的降水措施）。
钢板桩断面形式较多，常用的形式多为 U 形或 Z 形。我国地下用 铁道施工中多用 U 形钢板桩，
4)钻孔灌注桩围护结构
钻孔灌注桩一般采用机械成孔。
地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。
对悬壁式排桩，桩径宜大于或等于 600mm；对拉锚式或支撑式排桩，桩径宜大于或等于 400mm；排桩的中心距不宜大于桩直径的 2倍。桩身混凝土强度等级不宜低于 C25。排桩顶部应设置混凝土冠梁。混凝土灌注桩宜采取间隔成桩的施工顺序；应在混凝土终凝后，再进行相邻桩的成孔施工。
钻孔灌注桩围护结构经常与止水帷幕联合使用， 止水帷幕一般采用深层搅拌桩。如果基坑上部受环境条件限制时，也可采用高压旋喷桩止水帷幕，但要保证高压旋喷桩止水帷幕施工质量。近年来，素混
凝土桩与钢筋混凝土桩间隔布置的钻孔咬合桩也有较多应用，此类结构可直接作为止水帷幕。
5)SMW 工法桩（型钢水泥土搅拌墙）
SMW 工法桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的水泥土搅拌墙，最后在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。此类结构在上海等软土地区有较多应用。
型 钢 水 泥 土 搅 拌 墙 中 三 轴 水 泥 土 搅 拌 桩 的 直 径 宜 采 用
650mm,850mm,1000mm；内插的型钢宜采用 H 型钢。搅拌桩 28d 龄期无侧限抗压强度不应小于设计要求且不宜小于 0.5MPa，水泥宜采用强度等级不低于 P·O42.5 级的普通硅酸盐水泥，材料用量和水灰比应结合土质条件和机械性能等指标通过现场试验确定。在填土、淤泥质土等特别软弱的土中以及在较硬的砂性土、砂砾土中，钻进速度较慢时，水泥用量宜适当提高。在砂性土中搅拌桩施工宜外加膨润土。
型钢水泥土搅拌墙中型钢的间距和平面布置形式应根据计算确定，常用的内插型钢布置形式可采用密插型、插二跳一型和插一跳一型三种。
单根型钢中焊接接头不宜超过 2 个，焊接接头的位置应避免设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处；相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于 1m，且型钢接头距离基坑底面不宜小于 2m。拟拔出回收的型钢，插入前应先在干燥条件下除锈，再在其表面涂刷减摩材料。
6)重力式水泥土挡墙
深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合，形成
相互搭接的格栅状结构形式，也可相互搭接成实体结构形式。由于采用重力式结构，开挖深度不宜大于 7m。
7)地下连续墙 （在地铁施工中应用较多）
地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层，除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。
地下连续墙施工采用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽。
挖槽方式可分为抓斗式、冲击式取 和回转式等类型。地下连续墙的一字形槽段长度宜取 4 ～6m。
。当成槽施工可能对周边环境产生不利影响或槽壁稳定性较差时，应取较小的槽段长度。必要时，宜采用搅拌桩对槽壁进行加固；地下连续墙的转角处或有特殊要求时，单元槽段的平面形状可采用 L 形、T 形等。
地下连续墙的槽段接头应按下列原则选用：
①地下连续墙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； ②当地下连续墙作为主体地下结构外墙，且需要形成整体墙体时，宜采用刚性接头； 刚性接头可采用一字形或十字形穿孔钢板接头、钢筋承插式接头等；在采取地下连续墙顶设置通长的冠梁、墙壁内侧槽段接缝位置设置结构壁柱、基础底板与地下连续墙刚性连接等措施时，
也可采用柔性接头。
备注：
柔性接头：2 块墙钢筋各是各的，不能受弯； 刚性接头：2 块墙钢筋交错搭接。
导墙是 控制挖槽精度 的主要构筑物，导墙结构应建于坚实的地基之上，并能 承受水土压力 和 施工机具设备等附加荷载 ，不得移位和变形。( 三个作用) 备注：
导墙相当于转孔桩的护桶 在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，采用特制的泥浆护壁。泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，并在泥浆配制和挖槽施和 工中对泥浆的相对密度、粘度、含砂率和 pH 值等主要技术性能指标进行检验和控制。
二、支撑结构类型
（一）支撑结构体系 (2) 在软弱地层的基坑工程中支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是围护（桩）墙 —— 围檩（冠梁）
—— 支撑；在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑可采用土锚和拉锚等外拉锚形式。
(3)在深基坑的施工支护结构中，常用的支撑系统按其材料可分
为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类，其形式和特点见表1K413022-2 。
现浇钢筋混凝土—— 混凝土结硬后刚度大，变形小，强度的安全、可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态的时间长、软土中被动区土体位移大，如对控制变形有较高要求时，需对被动区软土加固。施工工期长， 拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响
钢结构——装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制嗣护墙变形；施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，或施工支撑不及时、不准确，会造成失稳
（二）支撑体系的布置及施工
1．内支撑体系的布置原则，
(1)宜采用受力明确、连接可靠、施工方便的结构形式。
(2)宜采用对称平衡性、整体性强的结构形式。
(3)应与主体结构的结构形式、施工顺序协调，以便于主体结构施工。
(4)应利于基坑土方开挖和运输。
(5)需要时，可考虑内支撑结构作为施工平台。
2．内支撑体系的施工
(1) 内支撑结构的施工与拆除顺序应与设计工况一致，必须坚持先支撑后开挖的原则。
(2) 围檩与挡土结构之间有紧密接触，不得留有缝隙。如有间隙应用强度不低于 C30 的细石混凝土填充密实或采用其他可靠连接措施。
(3) 钢支撑应按设计要求施加预压力，当监测到支撑压力出现损失
时，应再次施加预压力。
(4) 支撑拆除应在替换支撑的结构构件达到换撑要求的承载力后进行。当主体结构的底板和楼板分块浇筑或设置后浇带时，应在分块部位或后浇带处设置可靠的传力构件。支撑拆除应根据支撑材料、形式、尺寸等具体情况采用人工、机械和爆破等方法。
三、边坡防护
（一）基坑边（放）坡
(2)基坑边坡稳定影响因素：
基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素。当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时，边坡就会失稳坍塌。其次，施工不当也会造成边坡失稳。主要表现为：
1) 没有按设计坡度进行边坡开挖；
2) 基坑边坡坡顶堆放材料、土方及运输机械车辆等增加了附加荷载；
3) 基坑降排水措施不力，地下水未降至基底以下，而地面雨水、基坑周同地下给水排水管线漏水渗流至基坑边坡的土层中，使土体湿化，土体自重加大，增加土体中的剪应力；
4) 基坑开挖后暴露时间过长，经风化而使土体变松散； 5) 基坑开挖过程中，未及时刷坡，甚至挖反坡，使土体失去稳定性。
(3)基坑放坡要求如下：
放坡应以控制分级 坡高和坡度为主，必要时辅以局部支护结构和保护措施，放坡设计与施工时应考虑雨水的不利影响。
当条件许可时，应优先采取坡率法控制边坡的高度和坡度。坡率法是指无需对边坡整体进行加固而自身稳定的一种人工边坡设计方法。
当存在影响边坡稳定性的地下水时，应采取降水措施或深层搅拌桩、高压旋喷桩等截水措施。
分级放坡时，宜设置分级过渡平台。分级过渡平台的宽度应根据土（岩）质条件、放坡高度及施工场地条件确定，对于岩石边坡不宜小于 0.5m，对于土质边坡不宜小于 1．0m。下级放坡坡度宜缓于上级放坡坡度。
（二）长条形基坑开挖与过程放坡
(1) 地铁车站等构筑物的长条形基坑在开挖过程中通常考虑纵向图 放坡目的：一是保证开挖，安全防止滑坡（见图 1K413022-2 ）；二是保证出土运输方便。
四、边坡保护
（一）基坑边坡稳定措施
(1)根据土层的物理力学性质确定基坑边坡坡度，并于不同土层处做成折线形边坡或留置台阶。
(2)必须做好基坑降排水和防洪工作，保持基底和边坡的干燥。
(3) 基坑边坡坡度受到一定限制而采用围护结构又不太经济时，。
可采用坡面土钉、挂金属网喷混凝土或抹水泥砂浆护面等措施。
(4) 严格禁止在基坑边坡坡顶较近范围堆放材料、土方和其他重物以及停放或行驶较大的施工机具。
(5) 基...
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