城际轨道交通狭长深基坑施工工法doc 37页.docx
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城际轨道交通狭长深基坑施工工法
1前言
莞惠城际轨道交通是珠三角城际轨道交通网的重要组成部分，全线共设车站17座，其中地下站10座，地面站1座，高架站6座，松山湖北站是该交通项目的第5个车站。
该车站位于松山湖大道和新城路十字路口，沿松山湖大道偏新城路口设置，车站主体大部分位于松山湖大道南侧主路，均位于道路红线内，车站左线小里程临近之处有一大型天然湖泊-月荷湖（如图1松山湖北站地形照片），该湖是松山湖北部工业城生态核心区。
车站基坑地下水位浅，埋深约为1.69～1.70m。
基坑小里程范围内大部分土体为人工素填土、淤泥粉质粘土和残积层，土体遇水易
图1-1松山湖北站地形照片崩解，只是在基坑底部才出现全风化、强风化混合片麻岩，少部分弱风化片麻岩。
为了避免基坑开挖过程中出现大范围的渗水、漏水，乃至围护结构失稳，承担本工程的项目部在公路一局及厦门公司的支持下，组织科学技术攻关，经过不断的总结与提高，形成了一整套在大型天然湖泊边进行深大基坑开挖的施工技术，并成功应用，取得了明显的经济效益和社会效益。
经认真总结，形成本工法。
2工法特点
1.加强车站基坑围护结构的施工质量控制，避免基坑出现渗水、漏水，甚至涌泥、涌砂的现象，确保松山湖大道路面行车的安全。
2.采取有效的井点降水和排水措施，确保基坑内土体始终处于干燥、无水状态。
3.合理优化土方开挖工序，加强对围护结构的支撑，提高整个基坑的安全与稳定性。
4.采用信息化施工，通过采取多项有力的监控量测手段，不断的修改土方开挖和钢支撑施工参数。
5.准备充足的应急物资，做好应急预案和应急抢险工作，避免重大事故的发生。
3适用范围
本工法适用于各种城市轨道交通狭长型地下车站的深基坑施工，尤其是在地质条件复杂、水资源丰富、周边有对沉降较为敏感的建（构）筑物时，其优势将更加明显。
4工艺原理
加强车站基坑围护结构的施工，采取合理有效的基坑内降排水措施，适当的减少每步土方开挖的尺寸，减少未支撑前围护结构的暴露时间，有计划地对土体进行分层、分条、条块、对称、平衡地开挖。
同时运用多项监测手段，对基坑的施工时时监测，通过对监测数据的分析与整理，不断的调整施工参数，优化施工工序，有效推进施工进度。
5施工工艺流程及操作要点
5.1车站基坑施工工艺流程图（图5.1-1）
5.2车站围护结构平面图与地质纵断面图（图5.2-1、5.2-2、5.2-3、5.2-4）
5.3施工操作要点
5.3.1围护桩基施工
图5.3.1-1钻孔灌注桩与旋喷桩咬合图
1.钻孔灌注桩应采取隔桩施工，并应在灌注混凝土24小时后进行邻桩成孔施工。
在施工放线时，需根据施工工艺、施工水平、施工误差进行适当的外放（不超过20mm），以确保基坑的建筑界限、内净空尺寸和结构内衬墙的厚度。
2.控制好泥浆的各项指标参数，包括泥浆的相对密度、含砂率、粘度、胶体率和酸碱度等，确保桩基成孔的质量。
环向非均匀配筋钢筋笼在绑扎、吊装、埋设预埋件时，安装方向均应与设计一致。
3.做好桩基的成孔检查，包括孔径检测、孔深和孔垂直度检测，及时清孔。
水下灌注时的首批混凝土数量必须保证导管下口埋入混凝土的深度不少于1.5m，整个灌注过程中必须保证导管埋入混凝土的深度始终控制在2～6m范围内，不得中途停止。
施工准备
钻孔桩、旋喷桩施工
提前15天基坑降水施工
基坑第一层土体开挖
监测原始数据采集
第二层土体开挖，钢支撑架设
监测量测
查明原因，采取措施
是
重复以上步骤，直至基坑底部
地下管线探明、水资源与构（建）筑物调查
冠梁、砼支撑施工
降水井施工
否
下一循环施工
完成基坑底垫层混凝土施工
图5.1-1车站基坑施工工艺流程图
5.3.2止水旋喷桩施工
1.旋喷桩采用双管旋喷桩，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，与钻孔灌注桩咬合150mm。
2.水泥浆液的水灰比为1.0，高压水泥浆射流的压力宜大于20Mpa，气流压力宜取0.7Mpa，提升速度可取0.1～0.25m/min，具体的参数应根据成桩工艺性试验（不少于2根）来确定，要求28天后土体的渗透系数k≤10-6cm/s。
3.施工过程中，要重点对浆液配合比、沉钻与提钻速度、喷射压力、喷浆量大小和冒浆情况做好记录，形成资料，以备旋喷桩施工质量检查。
采取钻孔取芯法及时完成旋喷桩的成桩质量检测，数量为桩基总数量的2‰，且每批不少于3根。
图5.2-1松山湖北车站围护结构平面图（第一道钢筋混凝土支撑）
图5.2-2松山湖北车站围护结构平面图（第二、三、四道钢支撑）
图5.2-3松山湖北车站纵断面图
5.3.3基坑降水、排水
1.基坑降水以管井井点降水为主，排水沟明排为辅。
2.在基坑内设一排管井井点进行降水，井点间距约10m。
基坑开挖前半个月必须进行场地降水，将地下水位降至基坑开挖面以下1m，开挖至基坑底时，也必须保证地下水位降至基坑底以下1m。
3.基坑开挖过程中应根据具体情况在基坑内设置排水沟，在排水沟中每隔20m左右设置一直径0.8m的集水井。
基坑向下边挖边加深排水沟和集水井，保持沟底低于基坑底不小于0.5m，集水井低于沟底不小于0.5m，集水井内水应随集随排。
4.为防止地表水流入基坑，在基坑开挖轮廓外侧0.5m左右设置截水沟，每隔20～30m左右设置一集水井。
基坑内的排水沟在施做垫层前应分段用粘土回填，以免地下水在沟内流动破坏土体。
5.3.4冠梁与砼支撑施工
1.受力钢筋加工应平直、无弯曲，各种钢筋连接接头一般设置在支撑跨度的1/3处，且位于同一连接区段内纵向受拉钢筋接头数量不大于50%。
模板面应仔细清理，并均匀、充分地涂刷脱模剂，要有足够的强度、刚度和稳定性，拼缝要严密不漏浆，能承受混凝土的侧压力和施工荷载。
2.混凝土要分层分段浇筑，采用插入式捣固器振捣密实，防止漏振和过振。
混凝土具有一定强度并且保证混凝土棱角不因拆模而受损时可进行模板的拆除，挡头模板拆除后及时对断面混凝土进行凿毛处理。
5.3.5基坑土方开挖
1.基坑采用斜面分层分段的开挖方法，每小段长度一般按照1～2个同层水平支撑间距确定，约为3～6m；每层高度一般按照支撑竖向间距确定，但不宜超过3m，每小段开挖和支撑的架设形成均有严格的时间限制，一般为8～10h。
2.斜面分层分段纵向总坡度不宜大于1：
3，各级土方边坡坡度不宜大于1：
1.5，各级边坡平台宽度一般不应小于3m；多级边坡间应设置安全加宽平台，平台宽度一般不小于6m，平台之间的土方边坡一般不超过二级。
3.人工开挖沟槽底至支撑下方0.5m时要及时架设钢支撑，完成预加轴力的施加，严格遵循“先撑后挖”的原则，在钢支撑未达到使用前不得开挖基坑下层土体。
4.开挖至坑底300mm处时应由人工开挖、找平并对坑底及时进行封闭，不允许欠挖，尽量减少超挖。
每层土方开挖中，基坑四周都必须预留三角护坡，按土质特性和边坡土体的稳定性定出安全坡度，开挖过程中务必使土坡坡度不大于安全坡度，待支撑完成后再挖出三角护坡，采用龙门吊吊出基坑，运至弃土场。
5.3.6桩间挂网喷浆
1.桩基采用连续挂网，网格尺寸为15×15mm，搭接尺寸为1～2个网格尺寸。
喷射混凝土设计厚度为10cm，设计强度等级为C25。
2.喷射之前，先检查基坑开挖断面尺寸，合格后人工清理桩间碎土和桩身的泥土。
钢筋网片利用钢筋固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。
3.喷射作业应采用分段、分片、分层依次进行，先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射，分段长度不宜大于6m，高度不宜大于3m。
4.喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护，养护时间不小于14d。
5.3.7钢围囹与支撑安装
1.钢管支撑由活络端、固定端和中间标准节三部分组成，管节之间采用法兰盘高强螺栓连接。
支撑安装前要结合设计图纸与施工现场量出的实际长度有关配撑计算，将活络端、固定端与标准管节在地面进行预拼装后采用吊车一次性整体吊装到位；
2.每层土方开挖至支撑位置后，根据测量组放出的支撑中心线反算出支架顶面标高，再从此标高下移50mm、520mm的同一垂直线上分别打2个螺栓孔，待螺栓打到混凝土孔中后，再将支架套入锚栓上紧螺母，并牢固固定于桩基上。
鉴于实际打设时孔眼位置变化，须根据实际锚栓孔间距、相互位置关系用氧气焊在支架上准确割孔。
3.钢支撑应采用两点吊装，吊点一般在离端部0.2L左右为宜。
支撑钢管与钢管之间通过法兰盘以及螺栓连接，当支撑长度不够时，应加工饼状连接管，严禁在活络端处放置过多的塞铁，以免影响钢支撑的稳定；
4.第二层及以下层钢支撑在施工时，由于已经形成的第一道支撑系统，当钢支撑长度较长，需要采用多节钢支撑拼接时，应按照“先中间后两头”的原则进行吊装，并尽快将各节支撑连起来，法兰盘的螺栓必须拧紧，快速形成支撑，完成预应力的施加。
5.3.8监控量测
监控量测是监视基坑稳定、判断基坑支护结构是否设计合理、施工方法和工艺是否可行的重要手段，也是保证安全施工、提高经济效益的重要条件，应用监测的信息指导施工并及时掌握支护系统的状况，确保支护系统和周围环境的安全。
为了准确判断基坑围护结构是否安全，我方请中国建筑西南勘察设计院专家组对车站基坑施工进行全过程的监控测量，具体车站基坑监测项目、监测位置和监测对象、量测频率、精度控制值、测点布置见表5.3.8-1基坑施工监控量测控制项目一览表。
6劳动力组织与安排
表6-1劳动力组织情况表
序号
工种
人员数量
备注
序号
工种
人员数量
备注
1
现场指挥员
4人
8
技术质检员
6人
2
交通协管员
3人
9
电工
2人
3
施工测量员
12人
含监测
10
普工
60人
4
安全员
4人
11
机修工
5人
5
电焊工
6人
12
泥浆工
8人
6
混凝土工
30人
13
钢筋工
40人
7
支撑工
20人
14
机械手
30人
7主要机械设备
表7-1主要机械设备情况表
序号
机械设备名称
规格型号
数量
单位
用途
1
小型反铲挖掘机
徐工EC80
4
台
基坑底层土方开挖
2
反铲挖掘机
PC400-6
4
台
基坑开挖，土方倒运
3
长臂反铲挖掘机
WY60A
2
台
基坑开挖，土方倒运
4
电动空压机
10m3/h
4
台
凿桩头、钻眼
5
封闭式自卸运输车
KM340
4
辆
基坑土方的外运
6
喷射砼拌和机
PLD600
1
套
喷射混凝土搅拌生产
7
混凝土罐车
三一10m3
4
辆
混凝土的运输
8
湿喷机
PZ-5B
4
台
桩间喷射混凝土施工
9
装载机
ZLC40B
4
台
材料、设备的吊运
10
冲孔钻机
CK-15
20
台
用于桩基成孔施工
11
汽车吊
浦沅25t
2
辆
吊装作业
12
注浆泵
HFV—5D
4
台
桩间注浆堵水、防漏
13
旋喷机
GXP-30
2
台
用于止水旋喷桩施工
14
砼输送泵
HBT80C-1818Ⅲ
1
台
混凝土输送
15
龙门吊
中原20t
2
台
吊装作业
16
发电机
GKF300
2
台
自备电源，防止停电
17
砼拌合站
HZS120
1
套
用于混凝土拌制
表5.3.8-1基坑施工监控量测控制项目一览表
A类必测项目
序号
监测项目
位置和监测对象
量测频率
精度控制值
测点布置
1
围护结构
水平位移
围护结构上端部
开挖过程中1天/2次
±1mm
沿基坑纵向10～15m一个
2
围护结构
变形
围护结构内
开挖过程中1天/2次
±1mm
沿基坑纵向10～15m一个，同一孔竖向间距0.5m
3
地面沉降
围护结构周围土体
围护结构施工及基坑开挖期间2天/1次
±1mm
30m一个
4
地下水位
基坑周围
围护结构施工及基坑开挖期间2天/1次
±5mm
沿基坑纵向30m一个
5
支撑轴力
支撑端部或中部
开挖过程中1天/2次
≤1/100（Fs）
按钢支撑的30%设置
6
基坑周边
建筑物监测
沿建筑物基础周边
2天/1次
±1mm
建筑物四周
7
支撑立柱
沉降观测
支撑立柱顶上
2天/1次
±1mm
支撑立柱顶上，按立柱数量的20%设置
B类选测项目
8
钢筋应力
桩体主筋，混凝土支撑主筋
开挖过程中1天1次
50mm
水平间距30m，竖向内外各设6～8个
9
孔隙水压力
围护结构周围土体
围护结构施工及基坑开挖期间2天/1次
≤1Pa
沿基坑纵向每侧布置三个，同一孔竖向间距2～3m。
10
围护结构
侧土压力
围护结构后和嵌固段围护结构前
2天/1次
≤1/100（Fs）
围护结构迎土侧及嵌固段基坑侧，沿基坑，纵向每侧布置三组，同一孔竖向间距2～3m
11
土体侧向
变形
围护结构周边土体
围护结构施工及基坑开挖期间5天/1次
±1mm
沿基坑纵向每侧布置三个，同一孔竖向间距0.5m
说明：
1.B类选测项目可以根据基坑的实际施工情况进行选择；2.各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不小于两次；3.各监测项目的监测时间间隔根据施工进程确定，在开挖卸载急剧时段，间隔时间不应超过1天，其余情况下可延至3～5天。
8质量控制要点
8.1国家和地方关于深基坑施工的技术规范和技术标准
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）
《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2009）
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
《广东省建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）
《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003版）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）
《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）
8.2深基坑施工质量控制要点
8.2.1钻孔灌注桩质量控制要点
表8.2.1-1钻孔灌注桩质量参数控制表
编号
项目
允许偏差值
编号
项目
允许偏差值
1
钢筋骨架直径
±20mm
8
护筒倾斜度
1%
2
主钢筋间距
±0.5d
9
孔位中心
±50mm
3
加强筋间距
±20mm
10
孔倾斜度
3‰H
4
箍筋或螺旋筋
间距
±20mm
11
受力钢筋全长
±10mm
5
骨架垂直度
3‰H
12
桩底沉渣
≤20cm
6
护筒顶面位置
50mm
13
保护层厚度
±20mm
7
最大外放尺寸
20mm
14
桩基桩长
不小于设计值
备注：
1.表中的H表示桩基桩长；2.钻孔桩的桩长分为三种，A型桩：
25.065m，B型桩：
27.445m，C型桩：
28.065m。
8.2.2止水旋喷桩质量控制要点
表8.2.1-2止水旋喷桩质量参数控制表
编号
项目
控制标准
备注
1
桩体有效桩长
不小于设计值
桩长分A、B、C三种类型，同钻孔桩一样
2
桩体垂直度偏差
0.5%H
H为桩长
3
桩体有效直径
不小于设计值
设计值600mm
4
连续钻孔喷射切割搭接
≮150mm
5
分段提升时注浆搭接长度
≮100mm
6
旋喷冒浆量
10～20%
7
浆液搅拌时间
≮5min
8
浆液待喷时间
≯30min
8.2.3钢支撑与钢围囹质量控制要点
表8.2.1-3钢支撑与钢围囹安装质量控制表
编号
检查项目
允许偏差
检查方法
数量
单位
1
支撑平面位置
100
mm
用钢尺量
2
支撑标高
30
mm
水准仪
3
预加压力
50
kN
油表读数或传感器
4
钢围囹标高
30
mm
水准仪
5
开挖超深
＜200
mm
水准仪
6
安装前支撑两端支点
中心线偏心
20
mm
用钢尺量
7
安装后支撑两端支点
中心线总偏心
50
mm
用钢尺量
8.2.4基坑土方开挖质量要点
表8.2.1-4基坑土方开挖质量控制表
序号
项目
允许偏差（mm）
检验频率
检验方法
范围
点数
1
坑底高程
+10，-20
每段基坑
5
水准仪
2
纵横轴线
50
2
全站仪
纵横各侧
3
基坑尺寸
不小于设计值
4
用尺量，
每边各计一点
8.2.5挂网喷浆质量控制要点
8.2.5.1钢筋网片质量控制
1.钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。
2.钢筋网搭接长度应为1～2个网孔，允许偏差为±50mm。
3.钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。
8.2.5.2喷射混凝土质量控制
1.采用湿喷法施工，混凝土的回弹率不应大于15%，喷射时要严格控制粉尘含量。
2.喷射混凝土宜采用强制式搅拌机搅拌，搅拌时间不小于1.5min，且随拌随用，中途停放时间不得大于30min。
3.应按照分段、分层自下而上的顺序喷射，每段长度不宜大于6m，当围护结构面有较大的凹洼面时，应先将凹洼面喷平。
4.喷嘴与喷射面宜垂直，其间距为0.6～1.8m较为合适，且喷嘴应连续、缓慢做横向环形移动，喷层厚度应均匀。
5.喷射混凝土终凝2h后应进行湿润保护，养护时间不得少于14d。
9安全控制要点
1.探明基坑范围内的各种地下管线，在有管线的范围和管线埋深的可能范围内，应采用人工开挖，避免损坏管线，造成经济损失。
2.车站基坑围护结构四周的地面荷载不得大于35Kpa，且基坑周围2m范围内不得堆载，上下行人梯两侧要加设安全防护栏。
3.基坑土方开挖必须分段、分层、对称平衡开挖，以机械开挖土方为主，人工开挖土方为辅，采取措施避免咬合桩。
4.挖掘机作业时，避免机械作业时碰到已架设好的支撑，开挖至支撑位置高程处时，应由人工开挖支撑沟槽，安设支撑后，再进行下层土方开挖。
5.基坑分段施工时，应根据地质情况确定安全纵向放坡坡度，雨水或长时间不开挖时应做护坡处理，严防基坑内发生纵向滑坡。
6.由于钢支撑跨度较大，活荷载对其影响较大，易使支撑因震动而失稳，所以严禁在其上放置各种物体及人员攀登和行走。
7.做好监控量测工作，当结果达到警戒值时应加密观测次数进行连续观测，超过控制值需要报相关单位紧急处理，相关监测项目警戒值与控制值表如下：
表9-1监测项目警戒值与控制值表
序号
监测项目
监测项目警戒值
监测项目控制值
1
围护结构
水平位移
0.16%基坑开挖深度
0.2%基坑开挖深度
2
围护结构变形
0.16%基坑开挖深度
0.2%基坑开挖深度
3
地面沉降
20mm
30mm
4
地下水位
降水不大于0.8m
降水不大于1m
5
支撑轴力
按80％设计轴力值
按100％设计轴力值
6
基坑周边房屋
基础监测
按80％的规范规定设计值控制
按规范规定设计值控制
7
支撑立柱
沉降观测
按80％的规范规定设计值控制
按规范规定设计值控制
8
钢筋应力
按80％设计内力值
按100％设计内力值
8.做好应急物资的准备工作，以便在基坑发生突发险情时能及时处理，将险情控制在最小程度，减少经济损失和人身危险，具体应急物资表如下：
表9-2基坑应急抢修材料储备表
序号
名称
单位
数量
序号
名称
单位
数量
1
草袋
只
6000
11
双快水泥
袋
60
2
帆布
m2
3000
12
大功率泥浆泵
台
6
3
脚手管及扣件
m
3000
13
大功率潜水泵
台
8
4
4mm钢板
m2
200
14
50T履带吊
台
1
5
14mm钢板
m2
120
15
挖掘机
台
3
6
600mm钢支撑
m
200
16
注浆设备
套
4
7
Φ42mm钢管
m
100
17
喷浆设备
套
2
8
水溶性聚氨酯
Kg
300
18
手电筒
只
20
9
水玻璃
Kg
600
19
发电机
台
3
10
普硅（P42.5）水泥
袋
700
20
人工对讲机
台
20
10环境保护措施
1.弃土要珍惜土地资源，保护环境出发，做好土石方调配，充分利用并尽量做到移挖作填，避免乱取乱弃，破坏自然环境。
2.基坑施工应采用有效的截水、降水措施，防止周围地面的不均匀沉降，保持原有的水文地质条件。
3.运输弃土车辆不宜装的过满，应加盖篷布，并应对车体进行冲洗。
大面积土石方，应尽量避开雨季，以免造成大量水土流失，污染地面水系。
4.施工中产生的废水、泥浆经沉淀后抽排到市政雨水管道，施工中可回收利用的泥浆应进行分离净化处理，符合标准后方可使用。
废弃的泥浆应采取措施，不得污染环境。
5.合理安排施工机械的作业时间，其噪声应满足《建筑施工场界噪声限值》的要求。
施工机械，特别是钻孔钻机、重型运输车辆的作业时，应避开噪声敏感区和敏感时间段；
6.施工道路要硬化，并尽量增大施工现场内裸露路面的硬化面积，未硬化部分经常洒水，进行临时绿化处理，并作好绿地的日常养护工作。
7.对减水剂、速凝剂等毒性较大的化学危险品应在规定位置存放，分类、定期回收，并进行安全妥当的处理，以减少或消除对环境的影响。
11资源节约
1.提前规划施工用地，对原材料堆放场地、钢筋加工场和施工便道进行合理化布局，有效利用了作业区范围内有限的土地资源，节约了大量的土地使用费用。
2.对各种施工材料和工具采用定人、定量管理，制定了详细的材料节约制度和相关奖励制度，并严格落实，杜绝了材料资源的浪费。
3.严格控制各道工序的施工质量，优化施工工艺，做好人力资源和机械数量的高效配置，提高了车站的施工进度，极大的降低施工成本。
4.对钻孔泥浆和废水进行集中净化处理后，对弃土场种植草皮、合理绿化，减少了水土流失和环境污染，节约了大量的环保费用。
5.基坑在施工过程中，自始自终未出现过任何支撑失稳、人员伤亡、机械损毁的安全事故，为企业节省了成本，为社会节约了资源。
12效益分析
12.1经济效益
松山湖北站围护结构全部完成的时间为221天，比业主要求的节点工期提前近一个月，其工程量内容包括：
438根钻孔灌注桩、438根止水旋喷桩、钢筋砼冠梁535.1米、钢筋砼支撑36道（12道斜撑、24道直撑）、钢支撑230道（直撑144道、斜撑48道），降水井24个，基坑挖方约8.7万方，其经济效应主要体现在施工工期有了较大的缩短、降低了施工成本低、创造的生产产值大。
12.2社会效益
松山湖大道是松山湖工业园区的重要交通干道，道路设计标准高，为双向8车道，日平
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