地铁监理培训教材.doc
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1、目 录第一章 地铁工程概述1第一节 地铁基本常识1(一)地铁的组成1(二)地铁工程的特点3(三)地铁工程常用施工方法4第二节 地铁发展概况9(一)国内地铁发展概况9(二)国外地铁发展概况12第二章 地铁工程监理相关法规13第一节 地铁工程监理相关法规及规范性文件13(一)行政法规13(二)部门规章及规范性文件18第二节 地铁工程技术规范及管理标准27(一)技术规范27(二)风险管理指南44第三章 地铁工程地质与环境条件63第一节 地铁工程地质条件63(一)地质勘察报告的编制程序63(二)地质勘察报告的主要内容65(三)不同工法的勘察要求66(四)工程监理关注要点67第二节 地铁工程环境条件69
2、(一)隧道邻近建筑物69(二)隧道临近既有地铁运营线70(三)地铁沿线地下管线71第四章 地铁工程监控量测73第一节 监控量测的项目和方法74(一)明挖法基坑监控量测74(二)暗挖法监控量测76(三)盾构法监控量测78(四)监控量测信息流程及反馈80第二节 监控量测监理要点83(一)监测方案的审查84(二)监测过程的监控84(三)监测数据的判定85第五章 地铁车站工程风险防范及监理工作要点87第一节 地铁车站工程概述87(一)地铁车站及其分类87(二)地铁车站的结构形式88第二节 地铁车站工程施工方法90(一)地铁车站工程施工方法概述90(二)明挖法和盖挖法的施工工艺和方法92第三节 地铁车站
3、工程明(盖)挖法风险分析102(一)基坑围护结构稳定性及其影响因素102(二)基坑工程施工风险因素分析103第四节 地铁车站工程明(盖)挖法监理工作要点112(一)地铁车站工程明(盖)挖法施工风险控制要点112(二)地铁车站工程明(盖)挖法施工监理要点121第六章 地铁区间隧道工程风险防范125第一节 区间隧道工程概述125(一)区间隧道的构成125(二)区间隧道的常见结构型式127第二节 区间隧道工程盾构法风险防范及监理工作要点130(一)盾构法施工工艺及盾构机选型130(二)盾构始发风险防范及监理工作要点137(三)盾构正常掘进风险防范及监理工作要点144(四)盾构接收风险防范及监理工作要
4、点152(五)盾构特殊地段施工风险防范及监理工作要点153第三节 隧道工程浅埋暗挖法风险防范及监理工作要点156(一)浅埋暗挖法的发展及施工工艺156(二)地层超前支护及加固风险防范及监理工作要点158(三)隧道开挖及初期支护风险防范及监理工作要点161(四)防水层铺贴及二次衬砌风险防范及监理工作要点169第四节 联络通道风险防范及监理工作要点173(一)联络通道常用的工法及其比较174(二)联络通道工程风险防范及监理工作要点175第七章 地铁轨道及机电设备安装工程风险防范177第一节 轨道工程施工风险及监理工作要点177(一)现行轨道工程技术标准、规范177(二)软道工程施工应具备的条件17
5、7(三)多系统接口管理风险及监理工作要点178(四)轨道工程质量风险及监理工作要点178(五)整体道床混凝土质量风险及监理工作要点180(六)施工安全风险及监理工作要点180第二节 机电设备安装工程施工风险及监理工作要点180(一)通信、信号设备安装工程施工风险及监理工作要点180(二)电气设备安装工程施工风险及监理工作要点183第八章 地铁工程应急管理194第一节 地铁工程常见险情194(一)基坑工程194(二)区间隧道工程195(三)旁通道工程197第二节 施工险情应急预案的审核与落实198(一)应急预案的审核198(二)应急预案的落实200第三节 施工险情应急处理程序201(一)险情信息
6、报告201(二)应急处理程序202 第一章 地铁工程概述第一节 地铁基本常识地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。线路通常设在地下隧道内,也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。国际隧道协会将地铁定义为轴重较重、单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。地铁具有运输量大、速度快、污染小、能耗低、占地省的特点,是缓解现代城市人多、车多带来的交通拥挤、交通环境污染严重两大难题的必由之路,但其也有投资规模大、建设周期长、投资回报慢、盈利水平低等不足,是一个城市有史以来最大的公益性基础设施,同时也是现代化城市的象征。(一)地铁的组成地铁主要由土建和设备两大部分构成
7、。其中,土建部分又分为车站、区间隧道、轨道、路基以及车辆段和综合基底等;设备部分包括建筑设备和轨道交通系统设备安装。建筑设备是指建筑电气、暖卫、通风、电梯和自动扶梯、消防系统、人防系统、防灾报警(FAS)系统、设备监控(BAS)系统工程。轨道交通系统设备是指通信系统、信号系统、供电系统、电力监控(SACDA)、屏蔽门/安全门系统、自动售检票系统、旅客信息系统等。此外,还有车辆系统、控制中心。1.土建部分地铁车站由车站主体(站台,站厅,生产,生活用房)、出入口及通道(乘客进行地面和地下换乘的必经之路)、通风道及地面通风亭(一般布置在车站的两头端部)等三大部分组成。车站主体是列车在线路上的停车点,
8、其作用是供乘客集散、候车、换车及上下车。它又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。出入口及通道是供乘客进、出车站的建筑设施。通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站具有一个舒适的地下环境。区间隧道是连续两个地下车站之间的建筑物,包括行车隧道、渡线、折返线、地下存车线、联络线以及其他附属建筑物。其施工方法分为明挖法、矿山法(钻爆法、新奥法)、浅埋暗挖法、盾构法和特殊方法等类型。轨道是指路基面或结构面以上的线路部分,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构筑物。根据环境保护对地铁沿线不同地段的减振、降噪要求,轨道应采用相应的减振轨道结构,并具有良好的绝缘性。路基是指按照线
9、路位置和一定技术要求建筑的带状构筑物,一般位于地下隧道通往地面车辆或停车场的线路上,包括路堤、路堑和附属结构。路基工程作为土工结构物,必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。车辆段是指具有配属车辆以及承担车辆的运用管理、设备保养、检查工作和承担较高级别的车辆维修任务的基本生产单位。综合基地是为保证轨道交通正常运营而设立的综合维修中心、物资总库、培训中心和必要的生活设施场所。车辆段及综合基地的土建工程包括路基工程、道路及广场工程、房屋工程等。2.设备部分建筑设备安装与一般房屋建筑工程类似,但需要考虑地铁工程的特点,如给排水系统需要与城市市政管网相衔接。这里主要介绍轨道交通系统设备。通信系统:主要分为
10、专用通信和公务通信两大类。为满足城市地铁安全、高效运营的需要,地铁建立有安全可靠的、独立的、能传送语言、文字、数据、图像等信息的综合业务数字网。其中包括:传输交换、专业电话、无线通信、电视监视、遥控遥测、有线广播、列车广播、时钟、自动电话、直通电话会议、办公管理自动化和集中监测等子系统。信号系统:城市地铁信号系统一般采用列车自动控制系统(ATC),主要由列车自动监控子系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)和列车自动运行子系统(ATO)组成。ATC系统是负责调整和监督轨道交通列车运行,以保证系统安全高效的自动控制系统。其设备应技术先进、性能可靠、操作简便、维修方便,并具有成熟的运用经验,系
11、统必须保证每日24h连续工作。ATS子系统由控制中心、车站和车辆段ATS设备组成;ATP子系统是保证列车运行安全的系统;ATO子系统是自动控制列车运行的设备,应确保工作状态正确。供电系统:由两大部分组成,一部分为外部电源,即城市电网;一部分为地铁内部供电系统,即通常所说的供电系统,包括三部分,即变电所、牵引供电系统和变配电系统。主变电所由城市电网的变电站引入110KV独立电源,主变电站内设主变压器,城市地铁内部由35KV电压组成一个独立的供电网络,该网络向沿线各牵引降压混合变电所和车站降压变电所以两路电源供电。牵引供电系统包括牵引供电与牵引网。一般由35KV供电线路组成独立供电网络,该供电网络
12、以双回路馈电电缆向所有混合变电所及降压变电所供电。牵引网系统由接触网和回流网组成,接触网为正极,回流线为负极,并分别通过上网电缆和回流电缆与牵引变电所连接,电压等级与馈电方式是牵引网供电制式中的关键。接触网(或三轨)主要应满足城市地铁电气条件、线路条件、气候条件、悬挂类型、限界要求等运行条件,并保证机车的正常取流。直流1500V采用架空接触网、直流750V有采用架空接触网的,也有采用接触轨的。国际地铁直流牵引供电系统规定,电压在直流1500V及以上的接触网宜采用架空接触网型式。变配电系统包括降压变电所与动力照明配电系统,主要是供应全线运营用电、各系统用电、办公和照明用电等。电力监控(SCADA
13、)系统:采用微机运动装置,主机对主变电所、牵引降压变电所、混合变电所、车站降压变电所等实行集中监视、控制和测量,其具备遥控功能、遥信功能、遥测功能、遥调功能。包括主站(电力监控中心)及传输通道。主站应设在控制中心大楼内。子站(执行端)设在各变电所,通道与通信合用光缆传输。屏蔽门/安全门系统:安装于地铁沿线车站站台边缘,用以提高运营安全系数、改善乘客候车环境、节约运营成本的一套机电一体化的机电设备系统。屏蔽门系统作为站台公共区与轨道列车之间的可控通道,其功能是列车进站时配合列车车门动作打开或关闭滑动门,为乘客提供上下列车的通道。(二)地铁工程的特点地铁建设规模大、投资高、周期较长、技术复杂,对工
14、程质量的要求高,是土建及机电设备复杂的综合性系统工程。地铁工程具有如下特点:1. 工程风险大地铁工程不仅技术复杂,而且建设环境也十分复杂。包括:地下水文地质环境、地下管网环境、地下建筑物环境、地面交通环境、周边的环境等。施工难度大,特别需要工程风险管理。2. 控制标准严区间隧道采用浅埋暗挖法和盾构法修建,大部分在城市干道下或建筑物下修建,且穿越河流、铁路及多种地下管线等,为确保地面不发生过量沉降和坍塌,确保建筑物、道路、铁路、河流及地下管线等安全,沉降控制标准严。3. 防水标准高地铁工程结构防水涉及工程使用寿命及运营安全,地铁工程交付运营后,一旦发生渗漏水,后果十分严重,不仅腐蚀钢轨扣件、危及
15、行车安全、降低结构物使用寿命,而且破坏了站容、站貌、站台积水还会摔伤乘客。因此,必须加强工程防水设计与施工管理,严把材料质量关、施工工艺关、检查验收关。 4. 协调内容多地铁涉及专业多、项目多、环节多、接口多,对于土建工程施工阶段要与设备安装等环节密切配合,要预埋好各种管线及预埋件、预留好孔洞,组织协调难度大。(三)地铁工程常用施工方法地下工程基本作业包括降水、开挖、支护、防水盒衬砌等技术。降水技术是确保地下工程再无水情况下作业施工所采取的技术措施。实施降水施工,必须按当地政府建设主管部门要求的规程或文件严格控制实施。支护技术是为了地下工程开挖的安全,一般分为临时支护和永久性支护两类;形式上有
16、木支撑、钢支撑、格栅支撑、锚杆、喷射混凝土及其组合等。衬砌技术有现浇混凝土和预制混凝土两类。根据开挖方式的不同,地下工程可以分为不同的施工方法。开挖方法主要根据施工范围内的工程地址和水文地质勘探资料,工程埋置深度、结构形状和规模、使用功能、工期要求、周围环境等情况进行技术、经济综合比较后确定。目前,我国地铁工程采用的施工方法主要包括明挖法和暗挖法。暗挖法中包括传统矿山法(钻爆发)、新奥法、浅埋暗挖法、盾构法和沉管法等。如图1.1.1所示。地铁工程施工方法明挖法暗挖法明挖顺作盖挖顺作盖挖逆作盖挖半逆作浅埋暗挖法矿山法新奥法盾构法顶管法全段面法台阶法CD法或CRD法侧壁导坑法其他分部开挖敞开式气压
17、式土压平衡泥水平衡图1.1.1 地铁工程常用施工方法1. 明挖法明挖法是指由地面挖开的基坑中修筑隧道的方法。主要施工工序为拆除和恢复道路、土石方开挖和运输、降水、钢筋混凝土结构制作、结构防水、地基加固和监测等。(1)明挖法的种类明挖法包括敞口开挖法、盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。围护结构采用的手段包括地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、SMW工法桩、工字钢桩、加木背板和钢板桩围堰等。由于明挖方式存在占用场地大,较长时间的隔断地面交通,挖方量及填方量大等不利因素,故采用半明挖方式,即盖挖法。1 )盖挖顺作法。在地面修筑维持地面交通的临时路面及其支撑后,自上而下分层开挖土方至坑底设计标高,
18、再自下而上分层修筑结构。2 )盖挖逆作法。开挖地面修筑结构顶板及其竖向支撑后,在顶板的下面自上而下分层开挖土方分层修筑结构。3 )盖挖半逆作法。类似于逆作法,其区别仅在于车站顶板完成及恢复路面后,向下挖土至设计标高后先建筑底板,再依次向上逐层建筑侧墙、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。(2)明挖法的特点及适用范围明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易于保证工程质量和工程造价低等优点。明挖法一般用于车站施工,车站结构施工对地下构筑物、地下管线及地面交通影响不明显,具备明挖施工场地条件的车站,宜采用明挖顺作法施工;盖挖法适用于松散的地质条件下及隧道处于地下水位以上的时。当
19、隧道处于地下水位线以下时,需附加施工排水设施。地面交通需要尽快恢复时,宜采用盖挖顺作法、盖挖逆作法或盖挖半逆作法施工。盖挖法的缺点是盖板上不允许留过多的竖井,故后继开挖的土方,需要采取水平运输,工期较长,作业空间小。与基坑开挖、支挡开挖相比,费用高。2. 传统矿山法(钻爆法)、新奥法和浅埋暗挖法传统矿山法是指用钻眼爆破修筑隧道的暗挖施工方法。新奥法的基本思想是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土围为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过围岩和支护的测量、监控来指导工程的实际施工。浅埋暗挖法即松散底层的新奥法施工,是针对埋置深度较浅、松散不稳
20、定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的,具有灵活多变、适用复杂多变的地层及隧道断面结构、设备简单、不干扰交通及周边环境的特点,目前已成功应用于北京、广州、南京和深圳等已建成或在建的地铁工程。浅埋暗挖法大多应用于第四纪软弱地层中的地下工程,设计思想可以概括为“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”。初期支护必须从上向下施工,二次模筑衬砌必须通过变位量测,当结构基本稳定时,才能施工,而且必须从下向上进行施工,决不允许先拱后墙施工。3. 盾构法盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备,以盾构机的盾壳作支护,用前端刀盘切削土体,由千斤顶顶推盾构机前进,以开挖面上拼装预制好的管片做衬砌,从而形
21、成隧道的施工方法。盾构法施工的内容包括盾构的的始发和到达、盾构的掘进、衬砌、压浆和防水等。盾构机主要有五部分组成:壳体、排土系统、推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成,并与外壳钢板连成一体;排土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器、皮带传送机、泥浆运输电瓶车等部分组成。盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点。4. 沉管法在水底预先挖好沟槽,将陆地上特殊场地预制的适当长度的管段浮运到沉放现场,顺序地沉放到沟槽并进行连接,然后回填覆盖成的隧道。主要用于跨越江、河、湖、海的隧道工程施工。5. 辅助工法目前采用的辅
22、助工法主要有:(1)降水(和回灌)有井管降水、真空降水、电渗降水等。北京及北方地区多采用基坑外地面深井降水和回灌,也有采用洞内轻型井点降水;上海及南方地区则多采用基坑内井管降水,也有采用真空或电渗降水的。(2)注浆在浅埋暗挖法施工中,当围岩的自稳能力在12h以内,甚至没有自稳能力时,为了稳定工作面,确保施工安全,需要进行注浆加固地层,以防坍陷沉或结构止水。注浆方式主要有软土分层注浆、小导管注浆、TSS管注浆、帷幕注浆等,注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。(3)高压旋喷或搅拌加固高压旋喷或搅拌加固将带有特殊喷嘴的注浆管插入土层的预定深度后,以20MPa左右的高压喷射
23、流强力冲击,破坏土体,使浆液与土搅拌混合,经过凝结固化后,便使土中形成固结体。高压旋喷主要用于地层加固,适用于有水软弱地层,对于砂类、流塑黏性土、黄土和淤泥等常规注浆难以堵水加固的地层等。如采用浅埋暗挖法或矿山法施工的隧道局部特别软弱的地层或有重要建、构筑物需要特殊保护时采用,盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷或搅拌加固,联络通道也常用此法加固地层。近年来也开发了隧道内施作的水平旋喷或搅拌加固技术。(4)钢管棚用于暗挖隧道的超前加固,布置于隧道的拱部周边,常用的规格主要有:42mm直径、46m长,108/159mm直径、2040m长,前者采用风镐顶进,后者则用钻机施作。近几年来,也有采用3
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