基坑土方开挖及支撑架设技术交底.docx
《基坑土方开挖及支撑架设技术交底.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基坑土方开挖及支撑架设技术交底.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基坑土方开挖及支撑架设技术交底
施工技术交底
2011年1月10日
工程名称
杭州地铁二号线一期工程SG2-3
分部工程
土方开挖及支撑架设
分项工程
名称
基坑土方开挖及支撑架设
交底内容格式为：
一、工程概况
1.1 工程概况
杭发厂站位于既有杭州市发电厂附近，规划萧山区规划步行街入口处。
车站主体结构为矩形双柱三跨箱型结构。
车站起点里程SDK5+458.828，终点里程SDK5+665.328。
车站外包总长208.25米，在车站东西两侧共设3个出入口和2组风亭，出入口分布在车站主体结构两侧。
车站标准段宽20.7米，基坑深度为17.1—17.7米。
结构底板座落在砂质粉土层中，潜水水位在地面以下0.5m左右，承压含水层埋藏较深，基坑开挖范围内不必进行深层降水。
车站南端头井设置为双接收井，北端头井为盾构调头井。
1.2 周围环境条件
1.2.1管线情况
杭发厂站周围管线主要有电信、电力、给水、污水、雨水、路灯等，沿道路两侧布置，其中污水管埋深较深。
在主体围护结构施工前已对前期所有的管线进行了迁改，目前只有一根Φ300的燃气管和一根Φ600污水管进行悬吊保护。
1.3 场内工程地质条件
本车站位于萧山区，工程场地内地势平坦，属第四系冲海积相沉积平原，地貌形态单一。
场地浅表层为厚1～2m的填土，其下为厚度约15m左右的粉土和粉砂层。
埋深17m左右以下为厚度达15m左右的高压缩性流塑状的淤泥质土或灰色粉质粘土，局部夹粉砂，再下部为含砾粉砂和圆砾层。
不良地质主要为20m深度内饱和砂质粉土、粉砂局部存在轻微-中等液化趋势，需重点考虑③7层液化趋势。
具体地质状况详见地层岩性及特征表3-1：
地层岩性及特征表3-1
地层
编号
地层名称
地层描述
①1
杂填土
厚度0.50～1.50m之间，结构松散，以碎砖、碎石混粉质粘土填积。
①2
素填土
层厚0.50～2.10m软塑～软可塑，多为粘性土局部为粉性土。
②1
粉质粘土层
层厚0.50～2.10m，软可塑，干强度中等，韧性中等。
③1
砂质粉土层
层厚0.20～1.30m。
松散，属中等压缩性土。
③夹
淤泥质粉质粘土层
层厚0.20～1.00m。
流塑。
③4
砂质粉土层
层厚3.40～5.30m。
松散，夹少量薄层粘质粉土和淤泥质粉质粘土。
③5
砂质粉土夹粉砂层
层厚0.90～3.00m。
稍密，很湿，局部夹有粉砂。
③6
粉砂夹砂质粉土层
层厚3.00～6.40m。
饱和，中密，该层下部段夹砂质粉土及少量淤泥质团块。
③7
砂质粉土层
层厚4.40～8.20m。
很湿，稍密，局部夹有淤泥质团块。
⑥1
淤泥质粉质粘土层
层厚1.10～4.10m。
流塑。
⑥2
淤泥质粉质粘土层
层厚5.90～7.70m。
流塑。
⑧1-1
淤泥质粉质粘土层
层厚7.10～8.30m。
流塑，软塑。
⑨1
粉质粘土层
层厚3.20～8.00m。
以硬可塑状为主，局部软可塑状。
⑿1
粉细砂层
层厚2.00m。
中密，饱和。
⑿4
圆砾层
层厚4.70～8.60m。
密实为主。
局部中密。
1.4水文地质：
本工程主要受孔隙潜水和承压水影响。
（1）、孔隙潜水：
浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于上部填土层及粉土、砂土层中，补给来源为大气降水及地表水，水位随季节而变化。
其静止水位一般在深0.1m-3.4m。
主要接受大气降水和地表水体的补给，并以排泄到地表水体为主要排泄方式。
（2）、承压水：
工程区深层孔隙承压含水层主要分布于深部的（12）-4、（14）-2圆砾层中，上部的
层、
层、
层粘性土是相对隔水层，构成含水层的承压顶板。
承压水受侧向径流补给，富水性好，具有明显的埋藏深、污水少、水量大、流速极慢、咸的特点，根据承压水长期观测孔ACG2（AZ22）观测结果，水位高程变化介于-1.441～-1.721m之间。
承压含水层埋藏较深，基坑开挖深度内不必进行深层降水。
（3）有害气体：
根据详勘报告本站各勘探钻孔施工过程中未发现有沼气溢出现象，但参考相邻车站、区间勘探结果，推测本站厂区地下局部有沼气，必要时可采取施打沼气释放孔等措施。
二、基坑围护设计概况
2.1 基坑围护设计方案
主体基坑围护结构采用连续墙加内支撑形式，标准段基坑连续墙厚800mm，锁口管接头，采用五道支撑加二道换撑，除第一道支撑采用混凝土支撑外，其余均为φ609×16钢管撑，其中第三、六道钢支撑为换撑。
一般段中立柱采用460*460格构柱，中立柱下采用φ900的钻孔桩，桩长从底板垫层底面计算，桩长LZ1为28.4m，一般段桩底进入圆砾层不小于3米。
基坑外被动区加固深度为地面下2米至基坑底4米。
主体结构围护结构断面如下图2-1
标准段主体结构横剖面图
三、钢支撑架设施工方法
3.1钢支撑架设施工流程
车站主体基坑标准段设5道支撑，其中第1道为混凝土支撑，第四、五道为双拼钢支撑。
钢支撑采用Φ609壁厚16mm的钢管支撑。
钢支撑采用50T吊车提升架设。
支撑安装流程如图3-1
图3-1支撑安装流程
⑴开挖时实行掏槽开挖，随挖随架支撑，在支撑位置挖出来之后，迅速安装支撑并及时按设计施加预加轴力。
⑵事先在连续墙墙面上标出支撑位置，提前进行支撑位置处墙面的整平工作，以使支撑顶端及墙面受力均匀。
⑶架设钢支撑前，先在标出的支撑位置处，架设牢固可靠的钢牛腿，严防支撑因围护结构变形或施工撞击而脱落。
钢牛腿采用直角边为150X250mm，厚为t=16mm的钢板制作。
⑷钢支撑事先在基坑顶拼装，并按设计需要的钢管长度接长。
钢管接长时，在钢管接头处焊上连接法兰盘及钢肋板，对接有法兰盘的钢管使用螺栓拧紧，接长至设计长度。
采用龙门吊或吊车提升钢支撑就位。
⑸钢支撑预加力后，在土方开挖和结构施工时，做好监测工作，根据监测结果，发现异常及时采取补救措施。
同时，监管好钢管支撑的安全，坚决杜绝危害支撑安全事件的发生。
⑹严格按设计要求及时分级施加支撑预加轴力。
千斤顶预加轴力分两次施加到位，第一次施加至设计预加轴力值的50%～70%，第二次施加至设计预加轴力值，减少轴力损失，基坑钢支撑设计轴力与预加轴力见下表：
钢支撑设计轴力统计表（单位：
kN/m）
部位
轴力种类
第二道撑
第三道撑
第四道撑
第五道撑
换撑1
换撑2
备注
1～3轴
设计轴力
773
1363
1797
1720
550
700
第4、5道
为双拼
预加轴力
400
680
800
800
3～7轴
设计轴力
490
780
1115
1035
340
520
预加轴力
260
390
550
500
7～26轴
设计轴力
486
775
1019
930
280
480
预加轴力
250
350
500
450
26～28轴
设计轴力
796
1291
1797
1633
560
800
预加轴力
400
650
850
800
注：
以上表中的设计值均为直撑的情况，斜撑轴力N'=N/sina，N为直撑轴力，a为斜撑与墙面的夹角。
⑺斜支撑的架设最为关键，本工程采用斜支撑支座代替钢支撑斜头，在加工刚支撑时不再加工斜头，斜支撑支座构造示意图见图3-2。
斜支撑的支座焊在预埋钢板上。
斜支撑加力同直支撑。
图3-2斜支撑支座构造示意图
⑻跨度较大部位的钢支撑在施加轴向预应力完成后，为保证立杆的稳定性，在支撑立柱之间，每根临时立柱桩在钢支撑底用型钢作为连杆，立柱与型钢连接横梁相交处采用焊接处理，同时在临时立柱型钢上焊接钢板牛腿，为防止钢支撑在受力后在横梁表面产生滑动，采用10#槽钢做抱箍抱住钢支撑，限制支撑中点处的变形。
3.2钢联系梁施工
车站基坑跨度大，为保证支撑系统稳定，设置中立柱，纵向联系梁。
将中立柱与支撑连成整体。
临时中立柱构造形式为：
上部为460×460格构柱，下部为Φ900钻孔灌注桩，上格构柱锚入钻孔灌注桩3m。
联系梁采用两根[40a槽钢、两侧10mm钢缀板间距60cm焊接成格构式梁。
施工时，先根据格构立柱实际间距，将[40a槽钢加工成2～3倍立柱间距长。
再在格构立柱两侧标出标高位置，焊接三角形钢牛腿。
明挖段采用吊车吊放[40a槽钢到钢牛腿上。
两侧槽钢中间夹住格构立柱并与其焊接固定，然后在[40a槽钢两侧焊接钢缀板（间距60cm）。
在格构柱之间采用[40c槽钢设置临时剪刀撑，槽钢与格构柱采用焊接连接，以保证格构的稳定。
剪刀撑随联系梁架设随挖随设。
详见图3—3临时钢立柱的施工图片
图3—3临时钢立柱的施工图片
3.3 支撑的拆除与换撑
3.3.1钢支撑拆除步骤
⑴用50T吊车平衡吊点，稳住钢支撑；
⑵用千斤顶给钢支撑施加压力，用大锤打出卡在活络头上插销头部分的钢楔；
⑶千斤顶卸载，用吊车吊运钢支撑至地面钢支撑堆放处。
若在加压的情况下用大锤难以打出卡在活络头插销头部分的钢楔时，可考虑用氧焊从活络头插销头部分割断，吊出钢支撑。
3.3.2换撑方法
本站设2道换撑，换撑设在站台层内衬墙上，随结构施工倒换。
本车站钢支撑架设时，已考虑钢支撑的换撑长度，钢支撑整体拆除后，卸掉换撑节钢管后重新拼接，检查法兰连接高强度螺栓是否松动、变形，并进行复拧和替换。
再次量测拼接好的钢支撑的长度，检查无误后做好标记等待架设换撑。
架设换撑的方法和架设支撑的方法相同，即首先凿出内衬墙上的钢板，焊接钢牛腿，架设换撑。
3.3.3换撑拆除方法
换撑是在站台层框架内部进行的，当底、中板砼达到设计强度后拆除，因换撑已被隔在站台层封闭结构内部，所以在施工中板时，在中板上要预留2个吊放换撑的孔洞或预埋吊环，以便用葫芦吊吊放换撑，当换撑吊至底板后，在底板拆除螺栓，分节用葫芦吊拉至中板未封闭处再用吊车吊至地面。
四、 土方开挖方案
4.1 水平与垂直运输方案
水平均采用汽车运输，基坑开挖土方采用小挖机配合长臂挖机施工，16米以下土方采用小挖机配合50T吊车垂直运输，支撑架设及开挖阶段材料运输采用吊车吊装，主体材料下基坑采用50T吊车和龙门吊进行垂直运输。
根据车站开挖区域的工程地质、水文地质、施工场地条件等情况，综合考虑工期要求、施工总体安排、主体结构施工等各种因素，确定开挖方法，按照“分段分层、由上而下、及时支撑”的原则，将整个基坑划分为8个结构段进行开挖（详见基坑开挖分段图）
车站南区基坑分20个施工段，从南往北开始开挖；北区基坑分4个施工段，从北往南开始挖土；换乘节点为独立小基坑，直接分层往下开挖。
基坑开挖分段：
每一段开挖从上到下分层进行，放坡开挖，分为五层六步进行开挖，开挖步序为：
（详见基坑开挖分步图图4-1）
图4-1基坑开挖分步图
第一步：
开挖至第一道砼支撑底处，破除内侧导墙，进行冠梁及第一道砼支撑梁的施工；
第二步：
开挖至第二道钢支撑底0.5m处，掏槽架设第二道钢支撑；
第三步：
开挖至第三道钢支撑或砼支撑底0.5m处，掏槽架设第三道钢支撑；
第四步：
开挖至第四道钢支撑0.5m处，掏槽架设第四道钢支撑；
第五步：
开挖至第五道钢支撑底0.5m处，掏槽架设第五道钢支撑；
第六步：
开挖至基坑底，施做垫层、防水层及底板。
4.2开挖台阶设置
基坑开挖竖向分层时以支撑架设的竖向位置为基本层高，每层的水平距离（即开挖台阶长度）以三分之一段长为宜，但当开挖越来越深（开挖至主体结构第三、四层时），台阶长度从上到下应依次加长，台阶坡度依次变陡。
每开挖一层依次遵循此原则，基坑断面在任何开挖阶段均保持台阶形式直至开挖完毕。
这样做的好处在于：
开挖高度不高有利于挖掘机械倒运作业；遵循“短开挖、急支护”的深基坑开挖原则，对架设支撑提供便利条件；有利于待开挖土体的稳定，同时也有利于基坑开挖的安全施工。
4.3开挖及出土方法
8米以上土方开挖每个工作面采用两台PC220进行直接开挖，一台小挖机配合掏土。
装车外运；8m以下土方采用坑内小反铲转运，长臂反铲，自卸汽车外运土方至弃碴场。
本车站基坑开挖具体施工控制参数如下：
纵向分段长度为一个结构流水段长加4米，竖向分层厚度为每层2米；横向分块为左、中、右三块，先挖中块后挖左右块；基坑土方开挖临时坡度在有效降水的前提下，测定其土体稳定磨擦角放坡，临时放坡缓于1：
3，并且放坡高度每4米留6—8米的减载平台；在支撑架设层以支撑标高下50cm作为每层开挖分界线。
处理好开挖和支撑的关系，支撑开挖出来后8小时内完成支撑架设并施工加预应力，先支后挖、限时封底做好底板后才能继续开挖下一段底板土方。
基坑上部采用挖掘机进行施工，中部采用长臂挖掘机进行，小型挖掘机翻土配合挖土，在深基坑处，采用小挖掘机翻土、挖土，；基坑底面以上30cm厚土方采用人工开挖。
土方开挖施工见图4-2所示。
图4-2土方分层开挖施工示意图
4.4开挖注意事项
⑴开挖纵向刷坡，随挖随刷坡，刷坡坡度在基坑允许开挖边坡坡率以内。
为确保开挖边坡的稳定及安全性，初步拟定采用1:
3的边坡；在每一层之间设置宽度约12米（5根支撑）的台阶。
⑵在开挖至基底300mm时，派专人负责控制标高严防超挖。
本站底板梁部分下翻梁沟槽由人工开挖成形。
⑶开挖过程中对连续墙接缝等薄弱处设专人监视，若出现少量渗漏水及时封堵处理，先堵漏后开挖，防止渗漏点扩大。
⑷为确保基坑稳定，开挖至基底后，迅速施工接地网工程，并在垫层施作完后5天之内将钢筋砼底板浇筑完毕。
⑸开挖过程中设专人及时绘制地质素描图，当基底土层与设计不符时，及时通知设计、监理处理。
当开挖有文物出现时，立即停止开挖，保护好现场，及时通知监理及相关部门进行处理。
（6）分段开挖两段之间设截流沟和排水沟，地下渗水及雨水及时泵抽排走。
（7）开挖过程中，按既定的监测方案对基坑及周围环境进行监测，及时反馈监测信息指导施工，严格控制连续墙变位在允许范围内。
（8）基坑开挖允许偏差与检验方法见下表。
基坑开挖允许偏差与检验方法
序号
项目
允许偏差（㎜）
检验频率
检验方法
范围
点数
1
坑底高程
+10,-20
每段基坑长50米
5
用水准仪
2
纵横轴线
50
2
用经纬仪，纵横项各侧
3
基坑尺寸
不小于设计
4
用尺量，每边各计一点
4
基坑边坡
设计的5%
4
用坡度尺量
五、 施工机械配备和劳动力组织
5.1施工机械设备组织
土方开挖及支撑安装设备配置情况
土方开挖两个工作面，每个工作面投入2台PC220挖掘机、4台0.3m3小型挖掘机、2台长臂挖掘机组织基坑土方分阶段开挖。
上部土方采用PC220挖掘机开挖，下部土方采用长臂挖掘机+小型挖掘机翻土配合开挖。
支撑安装采用2台50T履带式吊机进行拼装作业；支撑轴力预加设备配2套。
施工主要设备配置情况表
序号
设备名称
规格型号
数量
额定
功率（KW）
生产
能力
用于施
工部位
备注
1
履带式吊机
KH180
2台
50T
挖土、主体结构
2
挖掘机
PC220
2台
1.0m3
基坑开挖
3
长臂挖掘机
PC300
2台
基坑开挖
4
小挖机
0.3m3
12台
0.3m3
基坑开挖
5
自卸汽车
DF15T
20台
15T
基坑开挖
6
双液变量注浆泵
SYB-60/5
1套
基坑开挖
7
空压机
3.0m3
6台
3.0m3
破除砼
8
交流电焊机
BX-400
20台
27KVA
钢筋加工
9
直流电焊机
AX-320-1
3台
14KW
钢筋加工
10
汽车吊
25T
4台
25T
材料调运
11
组合千斤顶
2×200
4套
支撑安装
12
履带吊
50T
4台
50T
支撑安装
5.2施工人员组织
劳动力实行动态管理，本车站高峰期计划投入263人。
施工队专业技术工人数比例控制在75%以上。
六、施工进度计划
主要项目施工进度指标详见下表。
基坑土方开挖上层土方500m3/天.工作面
下层土方300m3/天.
七、质量、安全及文明施工措施与要求
7.1基坑开挖与支撑架设允许偏差与检验方法
基坑开挖允许偏差与检验方法
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
每段基坑或长50米
5
用水准仪
2
纵横轴线
50
2
用经纬仪，纵横向各侧
3
基坑尺寸
不小于设计
4
用尺量，每边各计一点
4
基坑边坡
设计的5%
4
用坡度尺量
钢支撑安装允许偏差见下表
项目
钢支撑轴线竖向偏差
支撑曲线水平向偏差
支撑两端的标高差和水平面偏差
支撑挠曲度
横撑与立柱的偏差
允许值
±30mm
±30mm
≤20mm、≤1/600L
不大于1/1000L
≤30mm
7.2防支撑失稳措施
⑴基坑开挖过程中，要边开挖边架设钢支撑，支撑连接处要可靠，预顶力要符合设计要求，确保支撑体系稳定。
⑵施工时严格控制钢支撑各支点的竖向标高及横向位置，确保钢支撑轴力方向与轴线方向一致。
⑶支撑拼接采用扭矩扳手，保证法兰螺栓连接强度。
拼接好支撑须经质检工程师检查合格后，方可安装。
⑷对千斤顶、压力表等加力设备定期校验，并制定严格的预加力操作规程，保证预加轴力准确。
⑸加力后对法兰螺栓逐一检查进行复拧紧。
⑹当支撑轴力超过警戒值时，立即停止开挖，加密支撑，并将有关数据反馈给设计部门，共同分析原因，制定对策。
7.3防边坡失稳措施
⑴分层开挖，层间设台阶，每层开挖边坡坡率根据地质情况按规定放坡，必要时坡面喷射砼，保证边坡稳定。
⑵在基坑四周及基坑内层间设置完善通畅的排水系统，保证雨季施工时地表水、基坑汇水及时抽排。
⑶密切观测天气预报，暴雨或大雨来临前，停止开挖，立即对边坡进行覆盖防护。
同时，指派专人加强监护，及时抽排基坑内外汇入排水沟内的水，尽量减少基坑积水，确保基坑安全。
7.4防止可能液化的措施
⑴基坑降水是开挖前的关键保证措施。
开挖过程中，降水井水位始终要保持低于基底以下2m。
⑵产生较大震动的设备要设减震底座。
⑶基坑周边上不设过重堆载。
⑷暴雨过后，及时将地面及坑内积水排除。
7.5控制围护结构的变形
⑴定期校核加力设备，采取措施减少预应力损失，确保钢支撑轴力施加准确，控制地下连续墙变形。
⑵支撑架设紧随开挖进行，实行掏槽开挖，减少土体暴露时间，控制围护结构初期变形。
⑶严格监控量测，实行信息化指导施工，确保基坑开挖过程中支撑轴力、连续墙变位始终处于受控状态。
⑷对涌泥流沙、基底隆起现象严密监视。
⑸提前准备相关应急物资的储备。
7.6基坑隆起
⑴在基坑周边市政上水管线预留大口径出水接口（阀门），并接管路到基坑周边；
⑵为了防止大面积停电的突然发生以及现场电路系统故障，降（压）水井采用双电源保证措施，确保在基坑开挖过程中降（压）水正常连续；
⑶降（压）水井井位设在支撑附近，基坑开挖时注意保护降水井管；
⑷土方挖到标高时应减少暴露时间，随挖随浇灌混凝土垫层，加快基坑底板的施工进度，防止坑内浸水；
⑸当基坑土回弹变形过大有突涌现象时，立即停止基坑开挖，启动所有降（压）水井抽水，就近采用一切材料（土方、砂、石、水泥、砼等）对该部位进行回填堆载；
⑹打开接通市政上水管出水阀门或沟通一切市政公用管线（雨水、污水）向坑内注水；
⑺若采取以上措施仍未能有效控制基坑隆起（突涌），立即向上级（当地）部门求援，并对周边群众进行疏散。
7.7安全文明施工措施
1、“安全生产、预防为主”，加强对现场危险源的检查与控制,加强对支撑系统及基坑的应力与变形监测。
2、作业人员上岗前必须接受安全教育，施工现场必须执行月安全教育制度。
3、健全安全保障系统，成立安全领导小组、设有专职安全员、班组设有兼职安全员。
监督执行有关规章制度、检查事故隐患。
4、进入工地必须戴好安全帽及其他劳防用品、佩戴工作卡，按照项目部要求统一穿着工作服。
管理人员和作业人员以颜色区分。
坚持班前班后会议制度和每周一次的安全生产日活动。
5、场内机械停放整齐，材料堆码有序，施工便道通畅，各种线路清晰不乱。
对危险的施工区域及设施设置醒目的警示牌。
夜间照明充足。
车站施工有良好的通风条件及便利的上、下楼梯。
各工序衔接井然有序，工人操作标准化、规范化和制度化。
6、环境卫生：
大门口设洗车槽，设专人对出入车辆冲洗。
施工现场及生活区设专人打扫卫生，清理垃圾。
生活垃圾集中纳入城市垃圾处理系统。
7.8环保措施
1、淤泥、污水排放管理：
淤泥和废浆定点堆放，采取必要的固化措施后及时外运，并做到泥浆不乱溢，淤泥不乱遗。
淤泥外运严格遵守市政府有关规定，运泥车一次不能装得过满，并加篷布遮盖，在出发前认真冲洗。
附图1 土方开挖详图及围护结构支撑纵剖面图
附图2 围护结构支撑平面图
交底单位
交底人
复核人
接受人
升级会员 