05第五章 基坑开挖外运弃土回填.docx
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05第五章基坑开挖外运弃土回填
第五章基坑开挖、外运弃土、回填等
施工组织及方法、程序说明
第一节土方开挖与回填
1.1土方开挖概况
广州市轨道交通三号线市桥站位于市桥镇光明北路与侨兴大道交汇处。
车站基坑总长180.7m，其中北端设备管理区长44.2m，宽28.05m，南端设备管理区长63.6m，宽25.25~33.65m。
基坑总面积4139.77m2，基坑深17.48m，土方总开挖量约7.3万m3。
根据地质资料描述，基坑各层土质情况为：
1、沥青路面层，层厚0.1m。
2、砼路面，层厚0.25m。
3、素填土，平均层厚1.12m。
4、淤泥质土，平均层厚1.68m。
5、砂层，平均层厚3.11m。
6、冲洪积砂层，平均层厚1.9m。
7、粉质粘土，平均层厚2.59m。
8、湖相淤泥质土，平均层厚0.93m。
9、全风化残积层，平均层厚5.96m。
10、全风化残积层以下为强风化、中风化、微风化岩层、岩性属混合岩，场地地下水为孔隙潜水和岩体裂隙水，地下水位深度1.65~2.15m。
根据地质资料综述，基坑底部基本座落于全风化层与强风化层之间，北端局部座落在中风化岩层上。
1.2土方开挖流程
基坑土方开挖，总体上为由南向北分四个台阶，采用三部反铲挖掘机接力退挖，自卸汽车在基坑顶运土，最后在北端剩下少量土方无法用挖掘机接力挖运的，采用吊机吊土，土方全部挖完后，挖掘机从北端用吊机吊出。
基坑土方开挖流程为：
1.3基坑降水
1.3.1降水井降水
本工程地下水位在现有地面以下1.65~2.15m，地下连续墙可以很好地阻隔基坑外地下水渗入基坑内，因此，基坑降水主要是排除基坑内土层地下水。
为了保证底板结构在干燥的环境中作业，地下水位必须降至底板底面以下0.5m。
现拟定，在连续墙施工完毕后，在基坑范围内布设4个降水井（图4—1），降水井直径φ800，深至底板底以下1m，采用C2-22冲击钻机冲孔成型，钢筋笼外面包两层钢筋网，一层尼龙网。
钢筋笼与孔壁之间回填1~2cm碎石，如下图所示：
降水井施工完毕后，放入潜水泵将地下水抽排出基坑外，至少在基坑大开挖之前15天，应提前抽水。
1.3.2开挖面施工排水
1.在冠梁及砼支撑梁开挖沟槽底，沿坡脚线修300×300㎜排水沟，并沿排水沟每隔15～20m设一集水井，将基坑内的水集中排出基坑外。
2.在底板基坑面，根据表面积水情况，修一定数量的排水明沟或盲沟。
并视具体情况，布设一定数量的集水井，将水抽排出基坑外。
基坑面排水沟横断面为300×300㎜，当施工外防水层时，若基坑面积水仍无法排干，即将排水沟回填碎石，做成排水盲沟，继续排水。
如下图所示：
集水井ф500，深500～700㎜，挖好后放一竹箩筐做过滤层，箩筐内放潜水泵抽水。
1.3.3基坑顶部排水
基坑顶部沿导墙周围用砖砌300×500㎜（宽×深）排水沟，用于承接基坑抽排水及地面雨水。
排水沟经过沉淀池后，将水排入下水道。
1.4土方开挖
1.4.1冠梁及砼支撑梁开挖
冠梁及砼支撑梁开挖深度均为2.2~2.3m，初步拟定开挖边坡1：
0.5～0.75，首先由测量放出开挖范围线，然后用切割机进行切缝，利用凿岩机破除砼路面。
除了出土施工道路以外，其它范围的路面将在冠梁及支撑梁施工前被全部破除，并将土方降低0.75m一个台阶，然后施工冠梁及砼支撑梁。
出土道路处的支撑梁，路面按开挖范围线进行破除并按设计边坡进行开挖，支撑梁施工完毕后，回填土方并压实，路面回填砼碎碴。
1.4.2基坑土方开挖方法
本工程主体结构由南至北分成六大块进行施工。
同样，钢筋砼支撑也分成六大块，当第一、二块的砼支撑梁达到设计强度时即可进行基坑土方开挖。
开挖前，先填筑一条出土施工道路，开挖时从东南角和西南角开始，挖掘机站在-0.75m平台上（以地面为±0.00以下相同），向下开挖第二层土方5m至第二个平台（-5.75m平台）。
当第二个平台（-5.75m平台）长度达8~10m时，放下第二台反铲挖掘机（称2#机），开挖第三层土方，第三层土方开挖深度7.5m（即-5.75m～-12.5m）。
首先，2#机站在-5.75m平台上向下开挖2.5m至-7.5m平台（即第二排钢支撑下0.4m）。
然后，2#机开至-7.5m平台，继续向下开挖5m至-12.5m平台（即第三排钢支撑下0.4m），当-7.5m平台坡顶线到达第二排钢支撑位置时，由2#机配合安装第二排钢支撑。
在整个基坑开挖过程中，2#机须在-5.75m和-7.5m两个平台上不断转换位置进行开挖。
当第四个平台（-12.5m平台）长度达8~10m时，放下第三台反铲挖掘机（3#机），开挖第四层土方，第四层土方开挖深度4.8m（即挖至基坑底面留0.2m保护层）。
当第四层土方坡顶线退挖至第三排钢支撑位置时，由3#机配合，安装第三排钢支撑。
基坑底面0.2m保护层，由人工开挖修整，挖出土方抛至机前挖走，人工挖土方紧随第四层土方开挖进行。
各层土方开挖，均应左右两侧对称进行，并且靠东西两侧连续墙处，均应超前开挖5～6m，以利于连续墙面的修整和钢围檩的安装。
见5.1土方开挖示意图所示。
当挖至北端基坑时，主要靠吊机来出土，最后，挖掘机在北端由吊机吊出，如5.2北端出土示意图所示。
1.4.3基坑石方开挖方法
根据地质资料，车站北端基坑底部有部分为中风化岩层，厚度大约1m左右。
这一层主要考虑用凿岩机和风镐破碎，碎渣由挖掘机开挖，并随同土方一起挖运出基坑。
1.5基坑开挖技术措施
1、开挖前，基坑必须先降水，使土体失水固结。
2、冠梁及支撑施工过程中，必须按要求埋设各种监测仪器。
3、开挖前，必须认真测读各种监测仪器的初始读数，并作好记录。
4、开挖过程，按监测方案的要求，严格对围护结构进行监控，以保证基坑开挖的安全。
5、开挖过程，因挖掘机必须下至基坑开挖，因此必须小心操作，要有专人指挥，避免碰撞钢支撑、格构柱和悬吊钢管。
6、开挖台阶平台，如遇淤泥，须加垫钢板。
7、基坑顶出土道路，支撑梁顶路面处填砼碎渣，如果路基太软，须加垫钢板。
1.6顶板土方回填
顶板结构砼达到设计强度且做好顶板防水及防水保护层，并在保护层强度达到设计要求后，开始进行顶板土方回填。
本站主体结构顶板回填土方约1.3万m3，因为土方回填后的路基将成为光明北路的永久路基，技术要求较高，所以顶板回填土方技术措施及要求如下：
⑴顶板第一层填土采用粘土回填、其厚度不大于0.5m。
⑵各类回填土，使用前分别取样测定其最大容重和最佳含水量并做压实试验，确定填料含水量控制范围，铺土厚度和压实度等参数。
⑶顶板回填前，先将残积水、杂物等清理干净。
⑷回填分段分层进行，水平夯实。
回填时机械或机具不得碰撞结构及防水保护层，顶板50cm范围内及地下管线周围使用蛙式打夯机夯填，其它大面积部分采用压路机碾压，压路机碾压每层松铺厚度，碾压遍数通过现场实验确定。
⑸基坑分段回填接茬处，已填土坡挖成台阶，台阶宽度不小于1.0m，高度不大于0.5m。
机械碾压时的搭接宽度不小于20cm，人工夯填时夯与夯之间重叠不小于1/3夯底宽度。
⑹回填碾压过程中，取样检查回填密实度，基坑回填碾压密实度应满足有关规范要求。
⑺基坑雨季回填时，抓住晴天，集中力量，分段施工，工序紧凑，取、运、填、平、压各环节紧跟作业。
第二节围护结构支撑
2.1钢筋砼支撑及冠梁施工
本工程第一层支撑体系由500×700mm的砼支撑及800×700mm的连续墙顶砼冠梁组成，砼标号为C30。
见5.3土方开挖及砼支撑平面布置图。
2.1.1施工流程
①砼支撑
开挖面清理→测量放样→铺垫支承方木→搭支架→安装梁底模板→绑扎钢筋→封梁旁模板→浇筑砼→拆除模板
②冠梁
连续墙顶浮渣凿除→施工缝清理→连续墙预留钢筋调直→绑扎钢筋→压顶梁钢筋预埋→封梁旁模板→浇筑砼→拆除模板
2.1.2钢筋砼支撑施工方法
①在砼支撑相应位置开挖沟槽，视地质情况适当放坡，槽深应挖至支撑梁下10cm。
②砼支撑梁必须每根一次施工完成，不得留施工缝，特别是支撑梁与冠梁相接处。
③模板安装
在开挖至基底后，首先大致找平，再将8×8cm方木布置在基底上并调整方木面平齐，方木间距为1000mm。
最后铺设底模板，底模材料为胶合板，铺设并加固底模后应再次检查其水平度。
考虑到模板体系座于淤泥土层上，在施工过程中会产生少量的下沉，而支撑梁自身也会有一定的挠度变形。
为此，模板安装时应起拱，起拱高度为50㎜。
砼支撑的侧模在钢筋绑扎完毕并验收之后进行，采用钢框胶合模板。
8×8cm方木作横、竖围檩，φ16对拉螺栓作侧向支撑。
模板安装完毕后，应仔细检查尺寸和加固情况，以保证模板不走位、变形，确保其精确度。
模板结构见下图：
④钢筋绑扎
砼支撑的钢筋应严格按设计图及相关规范进行加工及绑扎，确保钢筋的加工尺寸、绑扎间距及绑扎牢固。
⑤砼浇筑
砼采用商品砼，场内运输采用砼泵或手推车送料入仓，采用插入式振动器充分振捣，做到“不漏振不过振”，避免出现蜂窝、麻面等质量通病。
⑥模板拆除必须在砼达到规范要求的强度时进行，底模则需在支撑底部的土方开挖并具备一定空间后才能拆除，拆除时应将砼支撑上的所有杂物清理干净，保证基坑下的安全。
此外，砼支撑按设计应达到70%的设计强度后（必要时，掺入早强剂从而加快强度增长速度，减少等强时间）进行其下部土方的开挖，砼支撑才能开始承受荷载。
⑦砼养护
当砼终凝后立即洒水养护，养护时间确保7天以上。
养护应保持砼表面湿润，必要时在砼面覆盖砂或土保持水分。
2.1.3砼冠梁施工方法
①将连续墙内侧土方开挖至冠梁底高程下10cm后，采用风镐将连续墙顶浮渣凿至冠梁底高程，凿除后应把暴露出的连续墙预留钢筋人工调直，并用水清洗施工缝表面至干净。
②钢筋绑扎
见砼支撑梁钢筋绑扎施工方法。
③模板安装
冠梁为单侧模板，材料采用钢框胶合模板，8×8cm方木作竖、横压木。
采用φ16对拉螺栓支撑，施工时，对拉螺栓内端头点焊固在冠梁钢筋骨架上。
④砼浇筑
见砼支撑梁砼浇筑施工方法。
⑤冠梁施工缝留设
由于分段施工，冠梁必须留设垂直施工缝。
但要遵循下面两个原则：
首先，施工缝不得留设在冠梁与砼支撑梁相交处；其次，施工缝须避开连续墙槽段间接缝。
在以上两个原则的前提下，冠梁垂直施工缝可根据现场的施工实际情况留设。
⑥砼养护
见砼支撑梁砼养护施工方法。
2.2钢支撑安装
市桥站主休结构基坑支撑的第二、三道采用直径φ600mm，厚14mm的钢管支撑；围檩为箱型钢梁，高800mm，宽400mm；部份较长的钢支撑中部设支撑立柱，该立柱由2[40槽钢组成格构柱，相邻立柱间设I63a工字钢横梁拉结。
见5.4主体施工围护结构钢支撑平面及槽段布置图。
2.2.1钢支撑安装流程
钢支撑安装流程如下：
基坑开挖至钢支撑下500mm→测放出围檩范围→连续墙表面凿平→水泥砂浆找平→围檩膨胀螺栓定位、打孔、安装→围檩安装、固定→钢管支撑就位→施加预顶力→紧固钢楔→拆除千斤顶
2.2.2施工方法
2.2.2.1支撑立柱
按设计，立柱采用φ800mm桩，桩入强风化不少于4m。
桩砼浇筑至底板底。
钢立柱插入砼内4.0m。
施工前，应准确定桩位，桩基利用现有连续墙施工设施及设备进行施工。
施工顺序为：
定桩位→成桩孔→清孔→下导管浇筑水下砼→导管吊起→确定钢柱位→起吊钢柱插入桩内砼至设计位置
以上顺序中，采取的是先浇筑水下砼，再将钢柱插入砼内的施工方法。
这一做法是考虑到钢立柱内净容短边长为330mm，现有导管（包法兰盘处φ300mm）插入空间不足。
为确保立柱插入砼及时、顺利，采取以下几项措施：
①、钢立柱整条加工完成，浇筑桩砼时应放在桩位附近，并做好起吊前所有准备工作。
砼导管一经起出，可以及时将立柱吊起进行插入砼的操作。
②、安装好的钢立柱距地面约有2.2m的高度，此范围内在钢立柱顶加焊Ⅰ20工字钢钢，将柱延长及地面，以方便立柱在泥浆面上准确定位。
2.2.2.2围檩安装
本工程围檩采用箱型钢梁，钢梁主要分节段长度为4.0m。
箱型钢梁设计上在支撑位设置托盘，便于钢管支撑的安装操作。
钢梁上、下各设间距为1500mm的小孔，可穿膨胀螺栓将围檩钢梁固定在连续墙上。
当土方开挖面至钢管支撑下500mm时，应停止向下开挖工作，进行围檩的安装。
首先，应准确测放出围檩安装的位置后，人工修凿连续墙表面的泥皮后，进行膨胀螺栓的打孔安装工作，之后将围檩吊运至工作面对眼安放，并用围檩牢固地固定在墙上，且与墙面预留一缝隙，其宽度应不少于10㎜，再用高强水泥浆将该缝隙充填饱满。
待水泥浆养护48小时后，即可进入下道工序。
相邻节段的围檩设有连接板进行连接，在单节围檩安装固定完毕后，再将相邻节段间的连接板连接好，确保围檩形成一整体。
2.2.2.3钢管支撑安装
本工程基坑支撑体系的第二、三道支撑采用直径φ600mm，壁厚14mm的钢管支撑。
支撑间距为4m，安装时需施加500KN预应力。
此外，根据设计要求，第三道钢支撑在主体结构负二层内衬墙完成后换撑至后位置以下1米处。
①、钢支撑安装前应充分作好前期准备工作，包括：
根据基坑内宽、活动式固定端长度确定每支钢支撑的节段搭配；钢支撑进场后应对其进行认真表面检查，防止有变形过大、焊缝开裂等质量问题的管被投入使用，造成安全隐患。
②、钢支撑拼装在现场进行，按预造的各种长度管节逐节对孔、穿螺栓连接，确保每根螺栓都能收紧、固死。
吊装前再次检查各节点的连接状况。
③、钢支撑吊装主要采用150t.m移动式塔吊进行起重操作（见下图）。
根据钢支撑长度的不同，分别采用整条吊装或分两段吊装，具体是中部设有支撑柱的钢支撑分两节吊装，其余的均整体吊装。
④、为使钢支撑吊装时保持平稳，在塔吊吊钩下方增加铁扁担，钢支撑经塔吊转移到相应安装部位后，缓慢的将钢支撑安放在围檩的托盘上。
如钢支撑中设有支撑柱，应在起吊状态下，将支撑固定在支撑柱上。
⑤、钢支撑预应力施加在安放好钢支撑后立即进行，采用100t千斤顶（须检验合格）施加预应力，施加过程中应平缓加力，并注意观察钢支撑的变化。
预应力达到设计值的1.2倍后在缝隙处塞进钢契锚固，然后撤去千斤顶。
同时再次检查钢支撑各节点的状况。
⑥、第三道支撑换撑施工方法见下图：
施工时，下层钢支撑先安装
′、
′支。
之后将上层
拆除，撑至下层
′位置，依此类推上层
放置下层
′位置……至全部下层支撑安装结束。
最后将上层剩余两支撑拆除另用。
⑦、换撑后的第三道支撑须待中板、顶板全部完成后，才能拆除。
此时地面上的起吊设备已无法协调进行拆卸。
为此，考虑在中板底各支撑对应处预埋吊钩，每支支撑配2~3个吊钩，吊钩结构见下图：
拆卸时，利用吊钩挂手动葫芦作钢支撑的起吊工具。
将钢支撑放在底板面上，拆卸成最小节段，再用手推车运至后浇带处，吊运出基坑。
2.3钢支撑施工安全保障措施
支撑施工安全是非常重要的，尤其是钢支撑施工，直接影响员工的人身安全和企业的经济效益及社会信誉。
为保证钢支撑施工的安全我们采取如下措施：
⑴对施工人员进行《安全施工管理条例》教育，树立安全第一的思想，对特种作业人员进行专业培训。
建立安全施工责任制，明确各级领导、职能部门、工程技术人员和生产工人在施工生产中的安全责任。
⑵在支撑安装前，要求施工人员先对设备、工具、作业环境进行检查，检查钢扣及绑扎是否牢固，是否符合施工安全规范，并派一名工程技术员复检。
⑶吊装时，吊机站位要求平稳、起吊位置应合理、严禁超重或超距离起吊，并安排责任心强、熟练的起重工进行操作。
⑷在吊装过程中，吊机施工范围内闲人不得停留，同时派一名保安人员维持现场秩序，并由经验丰富的起重工专门指挥，做到有组织、有顺序，合理进行施工。
⑸为保证安装质量，以防出现安全事故，围檩焊接质量是一个重要的环节。
为此安排技术好、有证书的焊工进行焊接，实行“三检”制度，最终由技术人员检查，合格后方可进行下一环节施工，保证围檩钢梁焊接牢固。
⑹在施工过程中若发现支撑松动、滑移时，及时查找原因，采取核正、加固措施，重新施加预顶力。
⑺在支撑进行二、三层吊装施工时，要求小心谨慎，避免碰撞安装好的支撑，同时防止钢丝绳缠住安装好的支撑而出现事故。
⑻密切关注支撑的受力情况，并由监测小组进行轴力监测，若超出设计值时，立即停止施工并通知设计及相关部门对异常情况进行分析，制定解决方案，待方案确定后及时组织实施，确保基坑安全。
第三节施工组织
3.1施工现场管理组织措施
根据项目部组织机构和管理层次，委托有丰富土方施工经验的施工队伍连续进行施工。
并按项目部管理要求，确定以梁闽东、张劲为开挖及支撑施工负责人，徐军、李文勇为开挖及支撑技术负责人，黄敬文、黄张琪为现场土方队负责人。
项目部
技术质检部
施工现场负责人
梁闽东、张劲
调度
袁文锋、钟明芳
技术负责人
李文勇、徐军
支撑安装
黄鹏君
土方外运
黄张琪
开挖
黄敬文
⑴梁闽东、张劲具体负责土方及支撑人员的调配、高程控制及进度控制，直接对现场进行管理。
⑵徐军、李文勇负责技术方案的实施，进度及高程等需要协调控制以及对其他技术方面的问题。
⑶黄张琪负责具体执行开挖方案以及土方外运等工作。
⑷现场管理人员要保证开挖时必须有专人指挥，交底等工作要细致。
⑸钢支撑要严格按要求及时安装。
3.2主要施工设备
序号
设备名称
规格型号
数量
1
反铲挖掘机
PC200
5
2
掘岩机
PC100
1
3
推土机
TY-200
2
4
自卸汽车
三菱
15
5
潜水泵
WQ15
8
6
风镐
南京G10
4
7
移动式塔吊
150t.m
1
8
千斤顶
100t
2
升级会员 