武汉地铁二号线中南路站基坑开挖方案.docx
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武汉地铁二号线中南路站基坑开挖方案
第一章编制说明
1.1编制依据
1.武汉市轨道交通2号线【中南路站】土建工程合同文件。
2.武汉市轨道交通2号线一期工程中南路站土建工程施工图纸。
3.车站结构线、施工场地条件和地下管线的实际调查。
4．《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299—2003）。
5．《建设工程安全全生产管理条例》。
6．《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）。
7．《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）。
8．《地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）。
9．《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）。
10.我公司现有人员的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力以及资金投入能力。
1.2编制原则
1、执行国家及武汉市政府所制订的法律、法规，并做到模范守法、文明施工。
2、针对城市施工的特点，科学安排，合理组织、严格管理、精心施工，以减少对周围环境及居民正常生活的影响。
3、采用成熟的施工技术、施工工艺及先进的设备，确保施工安全和工程质量，按期向业主提供一个优质的工程产品。
4、以切实有效的技术措施和先进工艺，防止坍塌，控制地面沉陷，确保建（构）筑物及地下管线等不受损坏，维持正常使用功能，做到不断、不裂、不漏、不渗。
5、在原技术标书施工组织设计的基础上，根据现场的实际施工条件，优化施工安排，均衡生产，保证工期。
6、以企业诚信、服务为宗旨，以安全为保证，以质量为生命，以管理为手段，实现本工程安全、优质、快速的目标。
7、采用监控量测技术和信息反馈系统指导施工。
第二章工程概况
2.1工程简介
中南路站位于武昌区，南与武珞路丁字相接，北直接中北路，车站为地下二层岛式站台车站，与四号线换乘，同步实施。
车站总建筑面积为30804.56m2，车站总长290m，宽42.9m，车站共设置6个出入口,3组风亭、风道。
车站主体采用盖挖逆作法施工，附属采用明挖法施工。
主体围护结构采用800mm厚的地下连续墙，墙顶设冠梁，各层楼板作为支撑体系使用，中间柱下设独立桩基，桩基在使用阶段兼作抗拔桩；浅基坑一、二期分界处的围护结构为一期浅基坑采用钻孔灌注桩+止水帷幕型式、二期浅基坑采用土工格栅加筋挡土墙、浅基坑周边其余部分的围护结构结合主体基坑的围护采用连续墙型式。
总平面图
2.2工程地质与水文地质
依据中冶集团武汉勘察研究院有限公司2008年11月提供的《武汉轨道交通二号线一期工程中南路站岩土工程勘察报告书》（详细勘察阶段），本工程的工程地质和水文地质概况如下：
2.2.1工程地质
1、场地环境概况
拟建场地属长江三级阶地地貌。
场地内有冲沟发育，冲沟内分布有可塑状态粉质粘土（地层代号6-1）；下部为古河道地层。
依孔口标高计，现有地形较平坦，地面标高变化在24.46～26.07m。
2、岩土分层及其特征
地质剖面图
各层的地层岩性及其特点自上而下依次为：
人工填土层
杂填土（地层代号1-1）：
表面为沥青路面，其下为矿渣、碎石及粘性土垫层，平均厚度为1.00m。
素填土（地层代号1-2）：
黄褐色，呈湿的、中密状态，平均厚度为2.00m。
第四系全新统冲洪积层
粉质粘土（地层代号6-1）：
灰褐色～黄褐色，平均厚度为6.77m。
第四系上更新统冲积层
粉质粘土（地层代号7-2）：
褐黄～黄褐色，呈饱和、硬塑状态，平均厚度为11.41m。
第四系中更新统冲洪积层
含碎石粘土（地层代号10-2）：
棕红色，碎石含量5～30%左右，粒径大小一般为20～300mm，岩性为坚硬的石英岩状砂岩。
呈湿的、硬塑状态，平均厚度为5.74m。
粉砂（地层代号11-1）：
黄～褐黄色，主要成分为石英，含有粘性土，局部为中砂、粗砂，偶见砾石，呈饱和、中密状态，局部地段上部为稍密状态。
其厚度为1.30～17.30m，平均厚度为12.48m。
粉砂（地层代号11-2）：
黄～褐黄色，主要成分为石英，含有粘性土，局部为中砂、粗砂，偶见砾石，呈饱和、密实状态。
平均厚度为8.64m。
第四系下更新统冲积层
卵石（地层代号12）：
杂色，主要由石英岩、燧石组成，磨园度一般，呈亚圆形，粒径为50～100mm，含量在80％，充填物为粘性土，呈饱和、密实状态，卵石层厚度大于18.00m。
石炭～二叠系（C-P）岩层
石灰岩（地层代号18d）:
灰色，呈微风化状态。
其埋深为62.50。
3、不良地质作用及特殊岩土
不良地质作用
断层：
据区域地质调查资料，中南路地带存在一条断层，并命名为五通口断层，该断层北起项家湖，经五通口、天兴洲、沙湖，向南至武建营一带，断裂走向25-30°，长约29km。
经钻探证实，在轨道线AK20+185m处确有一条正断层；中南路车站正处于断层的上盘，基岩埋深较大，上盘基岩埋深在68.2～84.6m之间；而下盘基岩埋深在3.20～20.00m。
4、特殊岩土
拟建场地内特殊岩土主要有人工填土。
人工填土主要分布于整个拟建场地沿线，杂填土居上部，为沥青路面，其下为矿渣、碎石及粘性土垫层。
素填土居下部，由粘性土组成，含少量碎石、角砾等硬杂质。
呈中密状态，是上层滞水的赋积之处。
2.2.2水文地质
1、地下水的类型
地下水分布剖面图
场地地下水类型为上层滞水、承压水及基岩裂隙水三种类型。
上层滞水主要赋存于人工填土之中，大气降水及附近居民生活用水是其主要补给来源。
其地下水位埋深0.90～2.50m，相当于标高22.26～24.68m。
承压水主要存在于粉砂、圆砾及卵石层（地层代号11-1、11-2、12）之中，该处粉砂层粘粒含量较高，其平均值为16.2～16.5％，致使渗透性降低。
基岩裂隙水存在于C-P石灰岩岩层裂隙中，因岩石埋深较大，其基岩裂隙水对工程影响较小。
2、渗透性
岩土名称
地层代号
水平渗透系（m/d）
渗透性分类
杂填土
1-1
3.2～4.5
透水层
素填土
1-2
0.15～0.30
弱透水层
粉质粘土
6-1
0.0008
不透水层
粉质粘土
7-2、7-2a
0.0007
不透水层
含碎石粉质粘土
7-4
0.02～0.10
弱透水层
含碎石粘土
10-2
0.05～0.20
弱透水层
粉质粘土
10-3
0.0007～0.0008
不透水层
粉砂
11-1、11-2
2.10
透水层
粉质粘土
11-2a
0.0007～0.0008
不透水层
圆砾
11-2b
2.20～2.50
透水层
卵石
12
2.20～2.50
透水层
含碎石粉质粘土
12-1
0.05～0.20
弱透水层
3、地下水的腐蚀性
该处承压水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
2.3周边环境及交通现状
1、周边环境
中南路是武昌区的重要城市主干道，商业繁华、车流和人流都较大，车站周边分布有中南商业大楼、中商广场购物中心、建设厅等大型商业、办公、居住设施。
2、交通现状
中南路段道路红线宽度为60m，中央机动车道宽21m，车道中间无绿化隔离带，机动车道两侧各设3m宽绿化隔离带、7m宽非机动车道及9m宽的人行道。
2.4地下管线及沿线建（构）筑物
2.4.1地下管线
我标段现需拆除的地下管线分别为：
供水、排水、电力、电信、六大家（移动、联通、网通、有线、铁通）、军缆。
其中影响最大的是电信、电力、排水与军缆。
序号
管线名称
管线型号
管线根数
长度（米）
备注
1
电力
1000×800（10KV）
58
762
2
供水
Ф1000
1
380.5
3
Ф500
1
348.5
4
Ф400
2
152
5
Ф150
1
125
7
电信
电缆
61
8
光缆
80
9
铁通
铜/光BH500×360
12
464
10
信息网络
2
11
排水
Ф300
570
12
Ф400
199.5
13
Ф500
122.4
14
Ф600
234.3
15
Ф700
274
16
Ф800
123
17
Ф1100
345.4
18
1900×1800
112.4
19
2100×1500
174
20
2700×1600
72.4
2.4.2沿线建（构）筑物
根据现场调研情况，车站邻近分布有湖北省建设厅、世纪中商百货、鹏程时代、肯德基、发展大厦、湖北省水利厅、中南商业大楼、湖北文物大楼、外文书店、中商广场购物中心等高层建筑物。
其中肯德基、湖北文物大楼需要拆除做永久围挡。
车站与邻近主要建（构）筑物的距离见下表。
车站沿线建（构）筑物概况表
车站
部位
邻近建筑物
距离
（m）
建筑物名称
建筑物位置
建筑物类型
建筑物类型
世纪中商百货
中南路东侧
28层
砼框架结构
15.5
鹏程时代
中南路东侧
25层
砼框架结构
1.83
发展大厦
中南路东侧
8层
砼框架结构
5.63
湖北石化
中南路东侧
6层
1．0
中南商业大楼
中南路西侧
8层
砼框架结构
11.7
外文书店
中南路西侧
7层
砼框架结构
2.14
中商广场购物中心
中南路西侧
48层
砼框架结构
2.1
主要建（构）筑物位置
第三章施工总体部署
3.1施工进度及工期计划
1、本车站主体基坑长度约290m，宽度约42.9m，开挖深度约为16.3m～18.2m；土石方开挖量大约200000m3。
由于车站范围征地、拆迁、管线改移及相邻标段施工进度变化影响，计划每天开挖1000m³。
主要施工节点工期如下：
1、2009年12月21日～2010年2月18日，进行一期浅基坑土石方开挖；
2、2010年9月18日～2010年12月16日，进行二期浅基坑土石方开挖；
3、2010年12月17日～2011年4月15日，进行站厅层土石方开挖；
4、2011年3月16日～2011年9月12日，进行站台层土石方开挖。
3.2主要劳动力计划
主要劳力计划表
序号
工种
人数
备注
1
挖掘机司机
16人
2
垂直提升架司机
6人
3
汽车吊司机
4人
4
自卸汽车司机
10人
5
农用车司机
16人
6
开挖工
30人
7
降、排水工
6人
8
电焊工
4人
9
修理工
3人
10
电工
2人
11
杂工
6人
12
测量人员
4人
13
管理人员
10人
合计
117人
3.3主要机械设备
主要机械设备见下表。
主要机械设备计划表
序号
设备名称
规格
数量
备注
1
挖掘机
1.2m³
4台
2
挖掘机
0.4m³
4台
3
挖掘机
0.25m³
8台
4
垂直提升架
15t
3台
5
汽车吊
25t
2台
6
自卸汽车
10t
8辆
7
农用车
1.6m³
16辆
8
抽水泵
15kw
6台
9
潜水泵
15kw
6台
10
空压机
9m³
1台
11
电焊机
20kw
4台
第四章主要施工方案
基坑开挖前须完成围护结构、地基加固、中间桩柱、圈梁施工，上述几项工程的施工均有专项施组，在此不做叙述，本章仅对基坑的降水、支撑和开挖作详细阐述。
4.1排水、降水方案
4.1.1排水方案
施工期间针对地表回填土层的上层滞水，采用在基坑内距围护结构0.5m处设宽0.5m、深0.5m的临时明水沟，明沟每隔20m设一个直径0.8m的集水井，集水井底低于沟底0.8m，集水井内水采用潜水泵随集随排，明沟、集水井随基坑开挖向下挖深，以确保基坑内作业面的干燥。
4.1.2降水方案
一、设计原则
1、本设计方案处理对象为深层承压水，对于表层上层滞水，由于水量有限，基坑施工期间，可采用明沟抽排；深层承压水按为满足施工要求分区采用疏干降水及减压降水。
2、根据该区地层特性及结构施工的特点，由于采用倒边盖挖法施工，侧边上部站厅层顶板施工完毕后将覆土还原地面，并恢复交通，考虑该路段车流量较大，降水井井管穿越站厅层顶板后处于车行道中部，给后期降水维持将带来极大不便，且周侧覆土后预留洞口的防水处理极为繁琐，故本设计降水井大部分沿基坑内侧布置（降水井井管管口随土方开挖降至站厅层，站厅层土方开挖时再安装深井泵及排水泵管，并顺站厅层顶集中引导至预留挖土洞口处集水池汇集，再通过集水池排至周边市政管网），平面呈环状封闭式布设，另在车站中轴线区域呈“之”状布设一排降水井，确保降水施工的效果。
降水井布置于坑内，在同等水位降深相对坑外降水所需井数稍少，且对后期站厅层内降水构件如井管、泵体、电缆的安装调试、维修更换相对便利，但对坑内土方的开挖、立柱桩的施工存在一定影响，后期封井的安全隐患大于坑外。
3、根据场区隔水顶板的埋深情况，基坑北侧已经揭穿含水层顶板，降水设计疏干法考虑；基坑南侧底板底尚存2米左右的隔水底板，该部分降水设计分区按减压法考虑；根据上述特点降水井布置采用由北至南按由密变疏的原则布设；
4、利用含水层渗透性能较差，但富水量稍大且承压水头较高的特性，采用大口径集水井结构（非完整井），采取深井密布的原则对其进行疏排保证降深；
5、及时降低下部承压水层的水头高度，防止基坑深挖过程中发生突涌现象；
6、本次设计参数根据2009年3月场区抽水试验成果确定，后期降水井施工过程中应注意成井地层的变化特征，并随时进行群井抽水试验，以便进一步核定水文地质参数优化和调整设计方案。
二、基坑涌水量的估算
计算方法：
采用《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99附录F中F.0.5公式，按均质含水层承压水~潜水非完整井稳定流基坑涌水量考虑。
计算公式：
式中：
Q——基坑涌水量（m3/d）；
K——含水层渗透系数（综合取值6.55m/d）；
M——含水层厚度；
R——抽水影响半径（取值167.3m）；
S——承压水降深；
r0——环形井点系统的引用半径；
根据计算所得到的基坑涌水量，如果单井抽水量设计为20m3/h（根据抽水试验实测资料），则共需的井数为33口。
该方案技术合理，造价经济，避免了超降，有利于控制降水对周边环境造成的沉降影响。
井位的实际布置情况详见“降水井平面布置图”。
降水井平面布置图
利用“天汉软件”进行多种井位与流量情况下的试算，以确定最合理的降水方案。
经设计，该段根据周边环境条件，采取在基坑内布置降水井33口，能满足降深要求，另为反映场区地下水动态特征，便于掌握水位变幅情况，沿坑内布置4口观测井。
施工期间应根据承压水的水位、基坑开挖深度、开挖处的土层地质条件等因素综合考虑降水，在满足基坑不发生突涌的前提下，尽量少抽水。
降水维持过程中，考虑不同地段开挖深度的不同，应根据挖土程序的需要及地下车站主体的施工进度，合理调整抽水井开启数量：
可采用局部施工地段集中开启部分降水井，而适当关闭其它区域部分降水井，具体开启数量以现场实测水位降深加以控制调整。
三、降水井的深度
因抽取承压水的目的是为了降低承压水位，故在具体降水过程中要尽量减少抽水量，同时又要保证降水井的含砂量不超过有关规范要求。
由于场区地质条件变化较大，结合场区实际地质条件，降水井采用中深井，深度暂定为40m；观测井深度暂定为36m，可兼着安全储备井使用。
四、井管结构
1、降水井
井壁管：
0～21m为实管，21～39m为花管，39～40m为沉淀管，井壁管直径均为250mm，实管侧壁密封无孔隙，花管侧壁钻孔，孔径18mm，孔距5cm，呈梅花桩型交错布置。
滤管外包缠12目铁丝网一层，60目尼龙网三层，尼龙网包扎完毕后用铁丝捆绑牢实。
滤料围填：
井管与孔壁之间20～40m围填滤料，反滤料为直径2～3mm的绿豆砂。
粘土封孔：
在滤料围填面以上（0～20m）采用风干粘土球填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作。
2、观测井
井井壁管：
0～21m为实管，21～36m为花管，井壁管直径均为250mm，实管侧壁密封无孔隙，花管侧壁钻孔，孔径18mm，孔距5cm，呈梅花桩型交错布置。
滤管外包缠12目铁丝网一层，60目尼龙网三层，尼龙网包扎完毕后用铁丝捆绑牢实。
滤料围填：
井管与孔壁之间20～36m围填滤料，反滤料为直径2～3mm的绿豆砂。
粘土封孔：
在滤料围填面以上（0～20m）采用风干粘土球填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作。
观测井可兼作降水安全储备井备用。
五、降水运行
1、设计参数的校核
降水井施工过程中应进行单井及群井抽水试验，对前期设计参数进行校核，并对后期施工方案进行优化调整。
降水井全部施工完毕后，应进行群井联动试验，再次验证降水效果是否满足本设计要求。
2、降水井的开启时间
《湖北省深基坑工程技术规定》（DB42/159-2004）规定的抗突涌验算公式：
式中ty——坑底突涌抗力分项系数，对于大面积普遍开挖应大于1.2；对于局部承台分别开挖，应大于1.0；
D——坑底至承压水层顶板的距离；
——D范围内土的平均天然重度，取19.5KN/m3；
Hw——承压水水头高度；
w——水的重度。
为保证基坑在开挖过程中不发生突涌，根据上式取最不利钻孔Jz4-Ⅲ08-ZNL-16b号钻孔进行计算，含水层埋深为11.10m（绝对标高为8.71m），按承压水位22m考虑，当抗突涌分项系数大于或等于1.2时，上覆土层厚度D=8.18m，即降水井井群应在基坑开挖至地面下8.11m（绝对标高16.89m）时逐渐启动。
3、降水井的维持运行
根据地下水位的变化情况、土方开挖及结构施工的总体安排，考虑不同的施工工况，将降水运行细化为4个施工段，具体运行方案如下：
开挖深度在0～4米范围内（站厅层顶板施工、上覆土层回填及路面恢复），不需要开启降水井，即地下水承压水位位于开挖面以下或位于开挖面以上但不具备产生突涌的条件。
开挖期间主要通过预挖集水坑对坑内明水及雨季积水进行抽排，保证土体干燥，方便土方开挖和外运。
开挖深度在4～8.6米范围内（站厅层底板、站台层顶板施工），根据信息化施工管理，在基坑开挖到8.18m，无需启动降水井，开挖8.18～9.6米时，保证基坑不突涌前提下合理开启坑内少数降水井。
开挖深度在8.6～15.76米范围内（站台层标准段土方开挖），根据实测水位及上覆隔水层的厚度逐渐开启降水井井群进行抽排，降水井的启动尽量采用对称、均匀交错的方式开启，当开挖深度即将揭穿含水层顶板时，必须将水位控制在基坑开挖面以下1米左右。
当基坑开挖至地面下15.76～18.435米（站台层标准段及盾构井底板结构施工），车站进入结构底板浇筑阶段，承压水需控制在地面下19.435米左右（北侧已已揭穿区域），西侧因存在一定厚度的隔水顶板，可在基坑不产生突涌前提下合理开启坑内降水井进行减压。
基坑底板施工完毕并达到一定强度后，为减小降水井井管对结构施工造成影响，以及减弱长期抽水对周边产生的沉降，根据施工季节的地下水位，在充分考虑底板混凝土强度并满足抗浮设计的基础上，合理调配开启井群的数量，待结构自身压重与承压水的顶托力平衡后才可停止全部深井降水。
六、对周围建筑物的评估及监测
基坑开挖及降水后，承压水位降低将使周边土层产生附加荷载而导致相应的沉降，对周围建筑物及市政设施会构成不同程度的危害。
鉴于此，对可能发生的危害程度做出正确的评估是非常必要的。
在周围建筑物周边布设一定数量的沉降监测点、位移监测点及地下承压水位观测点，特别是对沉降敏感的建构筑物应作为重点监测对象。
有条件时，可设置孔隙水压力计和分层沉降标。
通过上述各监测点跟踪观测结果及时汇总分析，进行信息反馈，一旦发生地面沉降超标、变形过大等不良现象，应立即分析原因并采取应急措施处理。
七、封井
根据武汉市有关规定，深井降水完毕后，应采取有效措施封堵井孔，避免承压水沿井孔及井壁上涌，根据该工程的特点封井的原则及具体措施如下：
1、车站主体基础底板施工时，应在降水井管壁加焊两层止水圈，止水圈采用圆形钢环焊接，钢环直径Φ500mm，焊接部位为：
下层为底板底以上10～20cm，上层为底板面以下10～20cm，防止承压水沿井壁上涌；
2、基坑底板施工完毕并达到一定强度后，为减小降水井井管对施工造成影响，应根据施工季节的地下水位，在充分考虑底板的强度的基础上，合理调整开启井的数量，对不再开启使用的降水井及时封堵。
3、降水井的封堵宜采用“先内后外，先深后浅”的原则，封堵前，先加大该井周边的降水力度，使待封井管内水位降至最低进行封堵，对最后封堵的降水井，应慎重处理。
4、对前期底板施工后封堵的井孔应充分考虑后期洪水季节水位的上涨是否对地下结构施工造成影响。
5、±0.00施工完毕后，采取“以砂还砂，以土还土”的原则，封堵井孔，并加焊封口钢板。
4.2基坑开挖施工方案
4.2.1土方开挖总体部署
本车站主体基坑长度约290m，宽度约42.9m，开挖深度约为16.3m～18.2m；土石方开挖量大约200000m3，车站所处地层自上而下为杂填土、素填土、粉质粘土、含碎石粘土。
采用盖挖逆作法施工，各层楼板作为支撑体系使用。
施工顶板结构时的浅基坑采用明挖法分期倒边施工，浅基坑开挖深度约为4m；顶板以下土方采用暗挖法施工。
浅基坑一、二期分界处的围护结构为一期浅基坑采用钻孔灌注桩+止水帷幕型式、二期浅基坑采用土工格栅加筋挡土墙、浅基坑周边其余部分的围护结构结合主体基坑的围护采用连续墙型式。
4.2.2土方开挖原则
中南路站主体采用盖挖逆作法施工，土方开挖原则如下：
1、为减小墙体和地面变形，确保施工安全，基坑必须分段、分层均衡开挖，分段开挖长度约20～25米。
2、单步开挖深度应严格按照要求，控制在2m以内，严禁超挖。
3、土方开挖放坡应按“时空效应原理”分块开挖，放坡每部分坡度不应大于1：
2.5，总坡度不应大于1：
3.5。
4、基坑开挖至基底以上500mm时，应进行基坑验收，并采用人工挖除剩余土方，挖至设计标高后应即时平整基坑，疏干坑内积水，及时施作垫层，尽量减少基坑大面积、长时间的暴露。
5、基坑内施工必须确保无水作业，且应确保施工质量。
4.3.2土方开挖方案
一、基坑开挖前的准备工作
1、在基坑开挖前，先布置好测量网点，放出各轴线位置标高点，这项工作对于整个基坑施工有着举足轻重的影响，现场施工人员必须加以重视。
2、进行技术交底
在基坑施工前，对全体施工人员进行技术交底，使全体施工人员熟悉并掌握本工程所执行的各项技术措施和技术标准。
3、检查降水效果
基坑开挖前，应检查降水效果，当地下水位已降至坑底0.5m以下，方可进行基坑开挖施工。
二、顶板以上土石方开挖
顶板以上土石方开挖高度4m，共计土石方约50000m³。
计划投入4台1.2m³挖机开挖和8台小汽车倒运至临时堆土场。
计划每天出土1200m³，共需40天完成。
1、一期浅基坑开挖
①一期范围内的主体基坑围护结构及浅
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