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地下铁道与地铁工程

归档日期:07-25       文本归类:地下化      文章编辑:爱尚语录

  地下铁道与地铁工程 主要介绍内容 ? ? ? ? 一、城市轨道交通的概念与形式 二、城市轨道交通发展规划与展望 三、地铁工程结构 四、地铁施工项目风险 一、城市轨道交通概念与形式 一、城市轨道交通的概念与形式 1. 城市轨道交通的分类: 城市轨道交通是城市公共交通的骨干。城 市轨道交通广义来讲包括:地铁、轻轨、市郊 铁路、单轨、有轨电车、空中客车、机场联络 铁路、磁悬浮等等。 城市轨道交通狭义地讲,专指城市市域内 轮轨交通体系,通常指地铁与轻轨。 ? 城市轨道交通种类繁多。具有节能、 省地、运量大、全天候、无污染(或 少污染)又安全等特点,属绿色环保 交通体系,符合可持续发展的原则, 特别适应于大中城市。 一、城市轨道交通的概念与形式 快 中运量 运 行 速 度 普通公交 高运量 地铁 中、低运量 有轨电车 (2.5~7万人) (1~3万人) 轻轨 (0.8~1.2万人) (0.5~0.8万人) 运载能力 大 一、城市轨道交通的概念与形式 2. 地铁的定义: 地铁,全称地下铁道,亦称轨道交通。狭 义上专指在地下运行为主的城市铁路系统;广 义上涵盖了城市各种地下与地面上的高密度交 通运输系统。 地铁现在已经被作为展示城市在经济实力、 社会文化、服务水平的指标。 一、城市轨道交通的概念与形式 3. 地铁与轻轨的区别: 地铁与轻轨的本质区别在于其运输能力的 大小和车辆等设备制式,而非其是否在地下和 高架(地面)。根据《城市轨道交通建设标准》 中的规定:线路远期单向每小时运力在3万人次 以上的为地铁,在3万人次以下的为轻轨。 一、城市轨道交通的概念与形式 城市轻轨 一、城市轨道交通的概念与形式 地铁 一、城市轨道交通的概念与形式 4. 城市轨道交通的特点: (1)城市轨道交通具有运量大、快捷、安全、准时、 舒适等特点,是解决大城市特别是特大城市交通问 题最有效的手段,同时也是城市现代化的象征。 (2)城市轨道交通项目是一个多系统、多专业的综 合性工程,主要由两大部分组成:土建工程和运营 设备系统。 (3)城市轨道交通属于城市基本设施范畴,工程投 资主要来源于地方政府。 ?一、城市轨道交通的概念与形式 4. 城市轨道交通的特点: (4)城市轨道交通工程投资规模大,建设周期长, 但因各专业施工作业的相互交叉,单位工程的工期 相对又紧张。 (5)城市轨道交通工程主要位于繁华的闹市区和城 市主干道下方,施工条件苛刻,从而施工方法种类 多而复杂。 (6)城市轨道交通设计寿命按100年考虑,对工程质 量要求高。 ? 地铁的城市性 特点:地铁建设与城市规划和建设息息相关。 要求:地铁选线与城市总体规划保持一致;车站 功能与城市公共设施衔接和配合,完善城市综合 服务功能;车站环境设计与周边土地的城市建筑 、交通、功能融为一体。 ? 地铁的服务性 特点:地铁是 “为人服务”的 交通工程。 要求:以“以人为本”为宗旨; 服务水平高:安全、运量、间隔 、速度、换乘、方便、统一、环 境等 交通枢纽衔接:长途汽车站、公 交枢纽、火车站、机场等 与城公共建筑的结合:商场、写 字楼、居民区、过街通道等等 ? 地铁的综合性 特点:地铁是特大型的、整体性 的、综合性的系统工程。 要求:通过综合筹划、有序推进 、协调实施,才能按时、安全地 建成一条投资合理、功能优越的 地铁线。 ? 地铁的工程性 特点:难度大、拆迁难、工期紧、 安全风险大,环境干扰大、管线及地质复 杂、不可预见因素多。 二、城市轨道交通发展规划与展望 二、城市轨道交通发展规划与展望 1. 为什么要发展城市轨道交通 人口增多 环境污染 城市形象 城市轨道交通 交通拥堵 经济发展 土地紧缺 ? 发展城市轨道交通的必然性 随着我国国民经济的持续快速发展,城市 化进程的不断加快,城市基础设施特别是 城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显 现,从各国城市化发展的实践来看,轨道 交通以其运量大、速度快、安全可靠、准 点舒适的技术优势在日、美、欧等国家和 地区已经成为主要的城市交通工具,在我 国北京、上海、广州、深圳等城市已在大 规模修建地铁,并且很受市民欢迎,因此 修建城市轨道交通系统将成为我国大城市 公共交通的发展方向。 二、城市轨道交通发展规划与展望 2. 我国城轨现状与规划 20世纪90年代至21世纪的现在是中国城市轨道交通 快速发展的新时期。随着经济的快速发展,城市综合规 模的迅速扩大,中国城市化进程的加快,轨道交通的作 用愈发突出。 目前国务院已经批准修建城市轨道的城市数字为40 个,这个数字将在2020年达到50个。发改委梳理提出了 到2017年拟新开工建设的重大项目,到“十三五”结束 时,我国城市轨道交通总里程将达到6000公里。 二、城市轨道交通发展规划与展望 项目 城市 北京、香港、天津、上海、广州、长春、 大连、武汉、重庆、深圳、南京、沈阳、 成都、佛山、西安、苏州、昆明、杭州、 哈尔滨、郑州、长沙、宁波、无锡、青 岛、南昌、福州、东莞 建成里程 北京554km 规划情况 未来三年我国总新 增城市轨道交通规 划里程达到 2385 公 里,共计 103 个轨 交项目。其中 2016 年和 2017 年将是城 轨建设和投资的高 峰期。其中 2016 年 城轨规划建设长度 达到 1274 公里,相 比 2015 年增长 170% , 2016 年的 新增里程几乎是前 四年新增里程的总 和。 已建城市 (27座) 上海617km 广州260km 南京225km 重庆202km 在建城市 (33座) 北京、上海、广州、天津、重庆、深圳、 武汉、南京、沈阳、长春、大连、成都、 西安、苏州、南昌、佛山、杭州、昆明、 东莞、太原、石家庄、无锡、宁波、福 州、长沙、哈尔滨、洛阳、青岛、乌鲁 木齐、郑州、南宁、合肥、兰州 常州、徐州、济南、厦门、马鞍山、芜 湖、贵阳 深圳178km 大连170km 天津139km 武汉125km 成都88km 杭州82km 昆明60km 无锡56km 沈阳54km 已批复城市 乌鲁木齐 长春 北京 天津 兰州 西安 成都 已通车的城市 在建设的城市 重庆 昆明 广州 前期工作城市 深圳 香港 武汉 长沙 哈尔滨 沈阳 鞍山 大连 济南 青岛 南京 苏州 上海 合肥 杭州 厦门 台北 高雄 佛山 二、城市轨道交通发展规划与展望 3. 国外轨道交通发展现状 国外各大城市中心区居民出行方式比较(%) 交通工具 巴黎 东京 伦敦 纽约 轨道交通 公共汽车 自行车 小汽车 58 9 5 28 86 1 2 11 65 7 3 25 61 6 1 32 ? 国外轨道交通建设现状 自1863年世界第1条地铁在英国伦敦建成通车开 始,建设轨道交通已成为世界各大城市改善城市交 通问题的一种重要手段。国外很快对轨道交通进行 推广和发展,并在建设轨道交通时研制了许多新技 术、新工艺。 目前,国际上技术比较成熟、世界轨道交通发 展呈多样化发展,已经上线运营的城市轨道交通有 地铁、市郊铁路、轻轨、单轨、导轨、线性电机牵 引的轨道交通及有轨电车等多种形式。纽约、伦敦 、巴黎、莫斯科、东京等轨道交通较为发达的城市 ,基本形成一定的轨道交通规模和网络,可以延伸 到城市的各个方向。世界上机动化水平较高的城市 大多有比较成熟与完整的轨道交通系统。 二、城市轨道交通发展规划与展望 4. 地铁修建的必要条件与发展潜力 现阶段申报发展地铁的城市应达到下述基本条件:地方财 政一般预算收入在100亿元以上;国内生产总值达到1000亿元 以上城区人口在300万人以上;规划线路的客流规模达到单向 高峰小时3万人以上; 申报建设轻轨的城市应达到下述基本条件地方财政一般预 算收入在60亿元以上国内生产总值达到600亿元以上城区人口 在 150 万人以上规划线路客流规模达到单向高峰小时 1 万人以 上。对经济条件较好交通拥堵问题比较严重的特大城市其城轨 交通项目予以优先支持。 二、城市轨道交通发展规划与展望 4. 地铁修建的必要条件与发展潜力 地铁是城市公共交通的重要组成部分,主要用来运载市 内通勤乘客,是城市解决交通堵塞问题的最有效方法。 我国正处于快速城市化、机动化的背景下,交通拥堵、能 耗、污染加剧。根据国内外大城市的实践,优先发展公共 交通,形成以轨道交通为骨干的城市综合交通体系,是解 决大城市交通问题的必由之路。 ? 发展前景 所谓“十九世纪修大桥,二十世纪建高楼 ,二十一世纪开发地下交通资源。”这句 话充分的显示出地下交通在新世纪发展中 的前景与潜力。地铁与公交车、电车相比 的优势显而易见;从运输方式来看,地铁 运输更具多方面的优点:舒适、准时、快 捷、占地少,环保、节能、安全,而且不 占用地面、街道等。毫无疑问,地铁交通 是绿色工程,而且符合中国的可持续发展 战略。地铁的发展不但是城市发展的需要 ,也是未来地下资源开发的必然,更是经 济发展的综合体现。 三、地铁工程结构 三、地铁工程结构 1. 地下铁道的结构类型 地下铁道结构类型分为车站结构和区间结构 (1)车站结构:地铁车站类似于房屋建筑,是点状 结构。地铁车站由站台层、站厅层、设备层以及出 入口组成。地铁车站按照线路布线情况分,可分为: 地面站、地下站、高架站。地下车站按结构形式可 分为明挖站、明暗挖结合站和全暗挖站。 基本特征: ?是承担地铁运行、乘客集散的主要设施。 ?车站的选址、布置、规模等对地铁运营效 果具有决定性的意义。 ?车站是连接其它交通设施的枢纽或接口, 对城市发展有促进作用。 ?车站是未来周边地区发展的核心。 ?车站分类:可根据线路敷设形式、运营功 能、结构形式、换乘形式等进行分类。 ?车站类型: ? 按线路敷设形式分类可分为地下站、 地面站、高架站。 ? 按车站站台形式可分为岛式、侧式、 岛侧结合式等。 高架车站横剖面图 地下车站横剖面图 地面车站横剖面图 车站类型: 按运营功能进行分类,可分为中间站、 中间折返站、尽端折返站、换乘站。 车站类型: 地下车站按结构形式可分为明挖站、明暗挖结 合站和全暗挖站。 浅埋车站多采用明挖结构形式,一般为矩形断 面,可设计为单层、双层或多层等形式,其中岛式 两层站运用最为普遍。 附属设施: 出入口、风亭、电梯井、采光井、室外设备等 空间扩展: 目前以地铁车站为核心的城市地下空间综合开发成 为我国目前大都市建设中一个新的趋势。地铁车站 多位于交通密集,人流较大,十字路口等区域。连 接车站与周边现有商业、公共建筑,将交通工具与 出行目的地进行有机结 合,方便市民生活,促进周 边沿线商业、经济发展,提升整个地下空间利用效 率, 使得地铁的效益达到最大化发挥。 三、地铁工程结构 (2)区间结构:地铁区间是线状结构,它完全不同 于普通建筑结构。地铁区间是在同一地铁线路的相 邻地铁车站间设置的隧道。 地铁区间隧道结构包括:行车隧道、渡线、折 返线、地下存车线、联络线以及其它附属建筑物; 盾构法修建的地铁区间隧道结构形式 明挖法修建的地铁区间隧道结构形式 暗挖法修建的地铁区间隧道结构形式 三、地铁工程结构 (3)地铁工程结构与建筑工程结构差别:地铁工程 与普通建筑工程一样都属于土建工程,都需要进行 勘察和结构设计。地铁车站类似于普通建筑工程, 都属于点状工程,都需要做基坑和支护。但地铁车 站多位于交通人流密集区,且埋于地下,施工较普 通建筑工程更加复杂,技术难度更大。 三、地铁工程结构 地铁区间隧道结构则与普 通建筑结构完全不同,属 于线状结构,且全埋于地 下,施工方法更加复杂, 施工风险也更加突出。 三、地铁工程结构 2. 地下铁道的施工方法 明挖法 暗挖法 明挖顺作 盖挖顺作 盖挖逆做 浅埋暗挖 法 盾构法 全断面法 台阶法 CRD法 侧壁导坑 法 三、地铁工程结构 (1)明挖法:通常在地面条件允许的情况下,地铁 区间隧道宜采用明挖法,但对社会环境影响很大, 仅适合在无人、无交通、管线较少之地应用,该方 法现较少采用。 明挖法是指挖开地面,由上向下开 挖土石方至设计标高后,自基底由下向上顺作施工, 完成隧道主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施 工方法。 特点: 优点:作业面多、速度快、 工期短、造价低等; 缺点:往往涉及大量的征地 拆迁和地下管线迁改。 分类: 按主体结构的施作顺序可 分为明挖顺作法、盖挖顺作 法、盖挖逆作法、盖挖半逆 作法等。 适用场合: 线路浅埋、地面交通和环 境条件允许、结合物业开发、 结合旧城改造。 结构形式: 由主体结构和围护结构共 同组成的现浇混凝土结构或拼 装式结构。 三、地铁工程结构 三、地铁工程结构 (2)盖挖法:埋深较浅、场地狭窄及地面交通不允 许长期占道施工情况下采用盖挖法施工。依据主体 结构施工顺序分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖 半逆作法。该法是由地面向下开挖至一定深度后, 将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行 施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。 三、地铁工程结构 三、地铁工程结构 (3)暗挖法:暗挖法是在特定条件下,不挖开地面, 全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工办 法。暗挖法主要包括 : 钻爆法、盾构法、掘进机法、 浅埋暗挖法、顶管法、新奥法等。其中尤以浅埋暗 挖法和盾构法应用较为广泛,目前北京地区的隧道 施工当中亦以该两种方法居多。 特点: 利用围岩的自承受能力和开挖面 的空间约束作用,通过必要的支护、 加固、测量、监控等措施进行施工 的方法。 优点:可多工作面开展,容易控 制工期,造价较高。 缺点:工艺流程多,工艺复杂,施 工难度大,风险较大、质量难保证。 三、地铁工程结构 适用场合: 不适合明挖及盾构施工情 况下,例如隧道交叉地段(断 面不规则),受地面交通和地 面环境制约不允许采用明挖法。 结构形式: 由初期支护和二衬组成的 复合式结构,并根据地层情况 采取一些必要的辅助工程措施。 三、地铁工程结构 (4)盾构法:是将盾构机械在地中推进,通过盾构 外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。 同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过 出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并 拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化 施工方法。 定义: 盾构工法以盾构机为核心施工机械, 在盾构机保护下完成土体开挖、土渣外运、 整机推进和隧道衬砌拼装的一种机械化施 工方法。 应用: 目前在城市隧道工程中应用非常广泛。 三、地铁工程结构 三、地铁工程结构 随着地下空间 开发的进一步 拓展,社会对 盾构工法的断 面形式提出了 更高的要求, 机械工业的进 步也为这种进 步提供了技术 支持,各种异 形断面盾构得 以诞生和发展。 四、地铁施工项目风险 四、地铁施工项目风险 1. 地铁施工的风险源 地铁施工中存在着许多风险,风险源多发生 施工前和施工期间两个阶段。管理层的决策、施 工环境、施工设备、工艺的实施、设计质量、材 料质量等等都是风险发生的因素。对这些风险源 在施工开始前期要逐一分析并制定出风险规避的 措施,从源头上控制风险的发生。 四、地铁施工项目风险 近年来地铁步入了稳步、快速及有序的发展阶 段。但是,地铁施工又由于施工的周期长、施工环 境极为复杂以及施工技术难度大等特点,在施工过 程中往往存在着各种不确定性的风险因素,因此城 市地铁施工活动被归结为高风险的建设活动。所以, 如何有效地对地铁施工进行风险源的识别与评估, 从而减少这些人间惨剧,变得急不可待。 四、地铁施工项目风险 地铁车站基坑部分风险源识别 工作名称 桩基础 风险事故 风险源 承载力不能满足要求 塌孔 遇到障碍物 槽段壁面不稳定,大面积坍方 勘察不完全,施工时孔底沉渣过多 不良地质 钻孔点数少 不良地质,地面超载 接头形式选择不当,刷壁不彻底 槽壁塌方 地质勘察失误,降水效果不好 地下连续墙 地下连续墙渗漏水甚至涌土、喷砂 钢筋笼吊放不到位 承压水突涌 土方开挖及 支撑 周边建筑物变形过大 基坑坍塌 车站结构纵向变形过大 支护体系变形,施工超挖,坑边超载 围护结构失效,暴雨监,测数据不力,地震 设计错误,不均匀沉降,施工方案错误 设计对地质分析不足,不均匀沉降 设计计算不当,地质勘察错误,降水减压不力 主体结构 拱顶开裂 车站整体上浮 四、地铁施工项目风险 地铁区间施工部分风险源识别 工作名称 盾构掘进 风险事故 掘进面土体失稳 盾构内出现涌土、流砂、漏水 盾构掘进轴线偏离设计轴线 管片工程 管片破损 管片接缝渗漏 洞口土体流失 隧道进洞 盾构姿态突变 偏离目标井或对接错位 风险源 正面土压力选择不当,掘进速度,地质条件变化 施工参数选择不当,地质条件发生变化 施工测量出现差错,出现超挖、欠挖 管片运输过程发生碰撞或掉落,施工操作不当 管片纵缝出现内外张角、前后喇叭,管片碎裂 洞口土体加固效果不好,掘进面土体失稳 接受基座中心夹角轴线与推进轴线发生偏差 盾构轴线偏差太大,纠偏距离太小 四、地铁施工项目风险 冻胀地面隆起 融沉地面沉降 四、地铁施工项目风险 钢支撑断裂 四、地铁施工项目风险 楼房倒向基坑侧形成“拱形”现象 四、地铁施工项目风险 地质条件差,施工管理方面出现的质量问题 四、地铁施工项目风险 地墙接缝渗漏水 四、地铁施工项目风险 地表沉陷 四、地铁施工项目风险 隧道坍塌 四、地铁施工项目风险 2. 地铁施工的风险控制管理 地铁工程风险管理的过程由风险辨识、风险分析、风 险应对和风险监控4个部分组成。其中,地铁工程风险因 素的辨识是进行地铁工程风险管理的前提和基础;风险 分析是系统地识别地铁工程项目风险和合理地进行地铁 风险管理两者之间的重要纽带,是决策分析的基础,是 风险管理系统中的重要一环。 四、地铁施工项目风险 2. 地铁施工的风险控制管理 在地铁工程施工现场安全风险进行识别、分析与评价 的基础上,工程管理者所要做的是根据安全风险的性质 及潜在影响,选择行之有效的安全风险防范措施,将安 全风险所造成的损失减少到最低限度。风险控制的目的, 一是降低事故发生的概率,二是减少事故的严重程度。 利用工程(以具体的风险隐患为对象,采用工程施工技 术的手段管理)、法制(政策、法令、规章)、经济 (奖、罚、惩、补)和教育等手段(长期、短期、学校 和社会的)加强地铁施工安全风险管理。 四、地铁施工项目风险 由于地铁特殊的施工 环境,对于施工的安全要 求很高,因此在施工过程 中,有必要对危险源进行 识别,并采取有效的安全 措施,以防止重大安全事 故的发生。 谢 谢!

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