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基坑开挖支撑作业指导书

石家庄地铁1号线土建工程04标基坑开挖支护桩作业指导书

编制:

复核:

批准:

中铁航空港建设集团有限公司石家庄地铁1号线04标项目经理部

年

月

石家庄地铁施工作业指导书

基坑开挖支护施工作业指导书

1目的

明确车站基坑开挖支护施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范冠梁施工。

2编制依据

《地下铁道工程施工及验收规范》

《石家庄地铁1号线04标施工图设计文件》

《施工组织设计》

3适用范围

适用于解放广场站、平安大街站的车站主体基坑施工。

4施工工艺及技术要求

4.1施工准备

①按设计提供的地质资料及周围建筑物和地下管线调查等详实资料，

严格细致的作好开挖的施工组织（包括周围环境的监控措施）和施工操作规程，做好技术交底。

②待冠梁达到规范要求强度、完成监测初始值录入、完成应急救援预

案的编制批复且进行了针对的演练、达到预期效果、基坑开挖方案通过专

家论证，且开挖条件节点验收合格后，经过安全、技术、质量较低后开挖。

③放出各轴线位置及支撑标高，以保证支撑的及时安装和控制挖土标

高。

将开挖分层位置、标高、深度和各道支撑位置等技术指标和质量标准，

向全体施工人员详细进行安全技术交底，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。

④施工前要求施工人员人人做到了解周边环境，开挖影响范围内的地

下管线，并成立以项目副经理为组长的对外协调小组负责土方外运协调工

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作。

基坑开挖前，落实好出土、运输车辆、运输路线和弃土场地，办理有

关渣土外运证件及签订相关环境保护协议。

本工程所选用的主弃土场为平安屯弃土场，处于石家庄市正定县，远离市区，交通便利。

5选择适合本工程使用的机械设备。

对所有进入现场的设备做一次检修，保证施工期间机械正常运转。

6备齐合格支撑安装设备及围檩、支撑材料，严防安装围檩、支撑时，

因缺少支撑构配件而延误支撑时间，同时在场地内准备一定数量的支撑备用。

⑦备足排除基坑积水的排水设备，事先备足抽排水设备以防开挖土坡

被突然的暴雨冲塌，乃至冲断基坑横向支撑，导致支撑失稳、围护结构大幅度变形和地面大量沉陷的严重后果。

⑧合理安排场地，作好防排水设施，保证场外地表水不流入基坑。

4.2施工顺序

开挖施工流程

测量放线→钻孔桩支护施工→挖掘机开挖土方→挖掘机装车外运→基坑验收→基坑喷锚支护施工。

土方开挖顺序：

土方开挖采取水平分层的顺序，配合钢支撑的安装，

总体分四步施工。

第一步：

围护结构施工完成后，破除路面开挖至第一道

支撑以下0.5m，安装第一道钢支撑；第二步：

继续开挖至第二道支撑以下

0.5m，安装第二道钢支撑；第三步：

继续开挖至第三道支撑以下0.5m，安

装第三道钢支撑；第四步：

继续开挖至基坑底，人工配合清底找平，施工

垫层混凝土封闭基坑，分段施工底板和侧墙结构。

具体见“解放广场站基坑开挖施工工艺流程图”。

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基坑周边设置排水沟

基坑开挖至第一道支撑及冠梁施工

施作第一道钢支撑

开挖第一道钢支撑至第二道钢支撑剩余土体

施作第二道钢支撑

开挖第二道钢支撑至第三道钢支撑间剩余土体

施作第三道钢支撑

开挖剩余土体到基坑底以上30cm，

人工清挖至设计基底

4.3基坑开挖

1）开挖方法

施工现场配备PC350挖掘机2台，HD-250型小挖掘机2台，16T龙门吊1台用于挖土作业。

先期开挖施工，土方采用机械（挖机）开挖，人工辅助，弃碴车辆直接进入开挖作业区，由挖机直接装车，弃至指定弃碴场（特殊情况可弃于临时弃碴场）。

后期弃碴车辆无法直接进入开挖作业区时，利用龙门吊土斗提升装车外运。

基坑开挖共分为三个阶段，分别如下：

第一阶段：

直接开挖施工，土方采用机械（挖机）开挖，人工辅助，弃碴车辆直接进入开挖作业区，由挖机直接装车，弃至指定弃碴场（特殊

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情况可弃于临时弃碴场）；当土方开挖到相应支钢撑处，必须按设计要求及时安设支撑系统，使基坑的变形满足设计要求。

第二阶段：

弃碴车辆无法直接进入开挖作业区时，采用挖机接力的方式开挖土方，挖至钢支撑底部标高，进行钢管支撑的安装和预应力施加。

后续进行土方开挖，放坡开挖，做出下一台阶挖机操作平台，形成挖机接力流水作业开挖，后一段土方的开挖必须在前一段支撑安装完成后方可进行。

第三阶段：

基坑土方开挖到结构端头，挖掘机无法工作时，利用龙门吊土斗提升装车外运。

（1）开挖基坑采取“分层开挖、随挖随撑，撑锚与挖土配合”，严禁超挖，在粉砂层及变形要求较严格时，采取“分层、分区、分块、分段、抽槽开挖、留土护壁，及时支撑，减少无支撑暴露时间”等方式开挖。

横向先开挖中间土体，后开挖两侧土,待两侧土体剩余30cm时用人工开挖。

（2）基坑采用2～3台反铲挖掘机开挖，当基坑深度在4.0m以内时,直接挖土装车，当基坑挖至4.0m以下后采用多台挖掘机向基坑外倒运出渣，局部地段可以采用吊车出土。

（3）第一层土体采用垂直开挖，采用网喷混凝土临时支护，基坑边缘设200*300mm混凝土墙，防止地表水流入基坑，坑底设集水坑，汇集雨水经沉淀后排入市政排水系统。

在每步开挖后及时进行桩间土的喷射混凝土面层施工。

开挖到第一、第二、第三层时需安装钢管支撑，施工到这三层时每层向下挖至相应的钢支撑底下500mm后按顺序施作钢管支撑。

竖向分层：

竖向分层高度按立体结构尺寸、横撑排距及竖向层距以及挖掘机最大挖土能力确定。

第一层土体开挖1.3m，施作冠梁，安装第一道钢管支撑；第二层土方开挖至地面下7m左右处，施作第二道围檩，安装第二层钢管支撑；第三层土方开挖至地面下12m左右，施作第三道围檩，安装第三层钢管支撑，继续开挖至设计基底标高以上20-30cm时进行人工

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清底，基坑开挖竖向分层示意图见下图。

横向分段：

基坑从西向东纵向逐层逐段，向基底深入，分段开挖长度依据钢管支撑的间距而定，其基本分段长度为6m。

见基坑开挖剖面图。

地面

冠梁

横向钢管支撑

钢围檩

围护桩

横向剖面图

自卸汽车

地面

钢围檩

钢管支撑

挖掘机

基底

纵向剖面图

中部拉槽：

沿围护桩两侧各留3.0m宽平台，即可充分利用土体抗力保证围护结构的稳定，又可为钢支撑安装提供平台，同时可以确保在钢支撑施工时土方开挖正常进行，以加

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快施工速度。

在进行下面一层土方开挖前再铲除预留平台部位的土方。

2）开挖技术措施

（1）基坑开挖前，在基坑周边施工截水沟，所以基坑内积水主要为土层含水及大气降水。

每段基坑开挖时均要超前开挖水沟，将基坑内水汇入集水坑，用抽水机抽排至基坑外的截水沟，排放到沉淀池。

（2）基坑开挖过程中及时架设钢管支撑，保证基坑正常开挖在加载卸载过程中围护结构的受力符合设计。

土方每开挖100cm后，及时进行挂网及喷射混凝土作业，防止桩间土体坍塌。

（3）若开挖后不能及时施作钢支撑，则该区段采用中间拉槽、两侧留土的开挖方法，两侧留土的宽度上顶面不得小于300cm，边坡坡度不得小于1：

0.5,当开挖至一定深度后及时架设钢支撑。

（4）土方开挖过程中确保排水系统的正常运转,

要设置集水坑，及

时用泵排除坑底积水,在基坑周边防止地面水渗入,当地面有裂缝出现时，必须及时用粘土或水泥砂浆封堵,以免裂缝进一步扩大。

（5）基坑边缘堆置土方和建筑材料，或沿挖方边缘移动运输工具和机械，一般都应距基坑上部边缘不少于2m，弃土堆置高度不应超过1.5m，并且不能超过设计荷载值。

（6）为保证坑底平整，控制超欠挖，基坑开挖到设计坑底标高以上20～30cm时，采用人工捡底。

基底应平整压实，基坑开挖完成后，应减少暴露时间，防止曝晒和雨水浸刷破坏地基土的原状结构。

（7）基坑验槽后，及时浇注垫层封闭基坑，垫层要做到基坑满封闭。

（8）监测体系，建立信息反馈系统，在开挖过程中对钢管支撑体系受力及稳定性、地表沉降，钻孔灌注桩位移、水位变化等派专人监测，并作好观测记录，出现异常立即处理。

（9）在挖土过程中，机械臂严禁碰撞井管及支撑，且挖土机械不能直

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接安放在支撑上作业，防止基坑失稳，造成事故。

3）土方运输

土方外运采用自卸汽车，及时将土运至弃土场。

无法及时外运时存于场地内临时存土区，再集中装车外运。

4）施工排水

沿冠梁外侧设置地面排水沟,沟宽0.3m，深0.2m，纵向坡度不小于

5‰；排水

沟连接三级沉淀池，经沉淀后将清水排入市政污水管道,防止

泥沙进入污水井。

所沉淀的淤泥定期清理，由泥浆车运走。

同时做好基坑外地面的排水设施，排走地面水。

基坑内土方开挖过程中,每个开挖区段沿基坑两侧挖排水沟集水井,将基坑内汇集到的雨水由水泵抽至地面排水沟,汇入沉淀池。

4.4、基坑支护

1）钢支撑施工

明挖基坑土方开挖后，要及时施作内支撑，并预加轴力。

第一道支撑采用φ609，t=14钢管支撑，第二道采用φ609，t=16钢管支撑。

本段支撑分为横直撑和斜撑两种，钢管支撑端部分别固定在冠梁、型钢围檩上。

①钢支撑架设施工工艺流程

支撑编号→对号运到现场→焊接法兰盘→焊三角形钢板托架→钢围檩就位→钢支撑就位校正→施加预应力→紧固钢楔→拆除液压千斤顶→钢支撑与围檩连接

②钢支撑架设

钢支撑的架设是保证基坑开挖和主体结构施工安全、控制基坑收敛和位移的有效措施。

钢支撑进场前全面检查验收，特别加强钢管长度、壁厚和钢管接头焊缝质量检查。

经质检员和监理工程师验收合格后才能进行下一步施工，钢支撑安装时位置由专人负责放样，在地面平台进行拼装。

安装钢支撑前首先在围护结构上安装固定钢围檩的三角支撑架，然后

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安装围檩和钢管支撑的托盘，并在托盘上放钢管支撑的十字线。

在钢围檩与围护桩之间灌注填满C30细石混凝土并捣实，使围护桩受力均匀，并且在细石混凝土强度达到设计强度的80％以后，才允许施加钢支撑的预应力。

钢支撑安装紧跟基坑开挖进度，随挖随撑，钢管分节在地面拼装后，由吊车吊放至基坑内。

安装钢管时控制好轴线位置，防止钢管安装不到位。

每根管撑均在一端设置千斤顶支座和承力牛腿，安装就位后，用吊车吊住钢管支撑的吊环，然后用工程千斤顶和液压泵对支撑施加预应力，千斤顶一端顶在钢围檩上，一端顶在底座上，接通油管后即可开泵施加预应力，预应力施加到位后，用钢楔块撑紧端头处的缝隙并焊接牢固。

然后回油松开千斤顶，解开吊起钢丝绳，完成支撑的安装。

施工时密切注意防止施工机械碰钢支撑，避免钢支撑因受横向荷载而造成失稳。

钢支撑安装并固定牢固后放松并移走千斤顶。

③直撑安装

钢管支撑采用基坑外拼装成整根，整体吊装就位，施加预应力采用200t液压千斤顶。

现场拼接支撑两头中心线的偏心度控制在2cm之内。

主体结构直撑安装之前，先把牛腿焊接在预埋钢板上，再将钢支撑整体吊装就位。

④斜撑安装

斜撑与围护结构有夹角，不易直接安装支撑并施加预应力。

应在安装之前，布置好端头钢围檩，把斜撑支座、钢围檩及活络头连接牢固后，再进行安装和施加预应力。

⑤钢管支撑挠度和应力量测

钢支撑安装后，加强钢管挠度及应力量测，以确保施工安全和周边环境的稳定。

在钢支撑中部上端焊标志尺，在施加预应力和开挖土方过程中，采用水准仪直接量测钢支撑的最大挠度。

⑥支撑的拆除方法

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钢支撑拆除要自下而上分段拆除。

在结构砼强度达到80%设计强度后，才可拆除。

拆除时应避免瞬间应力释放过大而导致结构局部变形、开裂,可以采用分步卸载钢支撑预应力的办法。

钢支撑的拆除施工工艺：

支撑起吊收紧→施加预应力→拆去钢楔→卸下千斤顶→吊出支撑当钢支撑下的结构施做到钢支撑处时，并且此时的混凝土达到设计强

度时，便可拆卸钢支撑。

在钢支撑拆卸前先在各钢管与钢管的接点处架设一托架，起固定钢管作用，然后将预加力端的钢楔卸去，此时松去各钢管连接处的螺栓，螺栓卸下之后，用吊车将钢管吊到地上。

钢管与钢围檩（预埋件）的固定端，可由气割法，将焊接处割断而卸掉。

钢围檩也是用气割法将之各个部件分割出去。

⑦内支撑体系安装施工要点

a、钢支撑端面和围檩（预埋件）接触面应垂直和平整。

B、钢支撑在起吊就位前须进行试拼装（对直线性不好的支撑组合不能使用），并按设计长度拼装连接好，整体起吊安装。

c、千斤顶预加轴力必须对称同步，以平衡横撑自重下落的可能和初期开挖预放的初应变。

d、拆除时要各钢支撑均匀施加卸载预应力。

e、所有支撑连接处，均应垫紧贴密，直接承压钢板应要铣平，螺栓连接时必须紧固，防止钢管支撑偏心受压。

f、端头斜撑处钢围檩及支撑头，必须严格按设计尺寸和角度加工焊接、安装，保证支撑为轴心受力。

2）桩间网喷混凝土施工

随着土体的开挖，沿基坑竖向架设钢支撑的同时在桩体间采用挂网喷砼，以保持桩间土体的稳定。

桩间喷C20砼80mm，挂φ8钢筋网片，网格大小按设计要求制作，网片搭接长度不少于一个网孔。

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（1）施工流程

基坑验收合格→初喷砼厚3cm→网片安装→复喷砼至设计厚度2）喷砼施工工艺

详见“喷射混凝土施工工艺框图”。

喷射混凝土施工工艺图

⑴原材料的选定

◆水泥：

普通硅酸盐P.O32.5水泥。

◆砂：

河砂，过筛，最大粒径为2.5mm。

◆小碎石：

石灰岩，5～10mm。

◆水：

业主提供的施工用水。

◆速凝剂：

满足设计要求。

⑵喷射前的准备工作

◆检查开挖断面尺寸。

◆清除开挖面的浮石和墙角的岩碴、堆积物。

◆处理好岩面，拆除障碍物，必要时，安设工作平台。

◆用高压风冲洗受喷面。

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◆埋设控制混凝土厚度的标志。

◆工区有良好的通风和足够的照明装置。

◆喷射作业前，对机械设备、风、水管路和电线路等进行全面检查及试运转。

⑶喷射作业

①喷射作业遵守下列规定

A、喷射作业分片进行，喷射顺序自下而上。

B、在前一层混凝土终凝后进行复喷。

C、喷射作业完毕或因故中断喷射时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。

D、喷射混凝土养护：

喷射混凝土终凝两小时后，洒水养护，养护时间不小于7天。

控制洒水量，防止洒水量过大而侵蚀土体。

②喷射机司机的操作遵守下列规定

A、作业开始时，先送风、后开机，再给料，结束时先停料再停风。

B、连续均匀地向喷射机供料，机器正常运转时，料斗内保持足够的

存料。

C、喷射机工作风压满足喷头处的压力。

③喷射手作业遵守下列规定

A、喷射手经常保持喷头具有良好的工作性能。

B、喷头与受喷面垂直，保持0.6～1.0m的距离。

C、喷射时控制好混凝土表面平整度。

④配合比及拌合料

湿喷混凝土的配合比参考值为水泥∶砂∶碎石＝1∶2.5∶2.0，砂率为55%，水灰比W/C=0.45。

在搅拌站一次拌好，并检查其坍落度，使之保持在5～8cm。

拌合料用混凝土运输罐车运至湿喷机前，通过湿喷机加上速凝剂后，

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喷至受喷面上。

⑤喷射混凝土的质量控制

湿喷混凝土试件可直接用100×100×100mm试模制作，或用喷模法制取。

根据喷射混凝土28天龄期抗压强度的试验结果，绘制图形，控制喷射混凝土的抗压强度。

喷混凝土的匀质性，以现场28天龄期喷射混凝土抗压强度的标准差和变异系数控制。

⑷钢筋网施工工艺

钢筋网采用φ8盘条加工制作而成，紧贴初喷混凝土表面，钢筋网必须安装顺直，随初喷砼表面起伏铺设；钢筋网成形后，在复喷砼时，钢筋网不得晃动。

4.5基坑开挖施工监测

车站的监控量测项目主要包括：

地层及支护情况观察；地表沉降；地面建筑、地下管线及构筑物变化；围护结构桩体水平位移；围护结构钢支撑轴力。

依据监测项目确定所使用的量测设备，测量设备必须经过计量检测部门的检定，具有检定合格证。

经过现场勘查和工程结构受力情况分析以及以往类似工程施工的监控量测经验，并且结合工程设计要求，确定监测点位和监测范围。

监测频率的确定按照工程施工的进度情况和监测变形速度情况确定。

一般在工程部位施工期间和测量监测发现变形速度较快时，量测的频率较大，在平时状况下，监测频率按照设计要求确定。

地表沉降观测点大多需要布设在交通繁忙的中山路上，测点的设置采用地面钻孔60厘米，穿透路面层和二灰层，达到原状土，灌入细砂，然后安置80厘米φ20钢筋。

周围建筑物的沉降观测点除采用勘察院的布点外，需要和建筑物的产权单位协商或直接由产权单位在建筑物（构筑物）结构上布设点位，点位应牢固、可靠并且耐用，一般采用钢筋头垂直镶入

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结构，用混凝土磨平。

其他监测项目的布点根据设点项目和元件构造原理合理设置。

监测点布置要求如下：

1）地面沉降测点布置：

环基坑四周设置两环，第一环距离基坑周边4m，第二排距离基坑周边10.0m，测点沿车站纵向间距10m；桩体水平位移监测断面与桩顶水平位移宜处于同一断面,监测断面沿车站纵向间距10m间距布置。

2）基坑抗隆起在基坑中线处设置2个测点。

3）钢支撑内力每层直撑设置4处测点，斜撑设置4处测点，监测点与围护结构变形监测应在同一断面位置。

4）围护桩变形（测斜）沿车站主体基坑长边方向，每侧设置4~6个测点。

5质量验收和标准

9.4.1材料质量验收

钢支撑、围檩以及喷锚所用的钢筋、水泥、外加剂等，其进场材料符合设计及规范规定，并附有产品合格证、出厂检验报告和进场复试报告，经现场监理工程师检验合格后方可进行施工。

9.4.2施工允许偏差和检查方法

按施工工艺程序，每道施工程序及其主控项目和一般项目的验收结果均应符合设计及施工规范的规定。

主要工程项目质量验收如下：

⑴、钢支撑

①主控项目

a、支撑系统所使用的原材料型号、尺寸及力学性能必须符合设计要求。

b、倒换使用的钢管/型钢支撑，应进行进场验收，验收合格后方可使用。

c、横撑安装位置允许偏差为：

高程±30mm，水平间距±100mm.

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d、支撑应在土方开挖至其设计位置后及时安装，并按设计要求对坑壁施加预应力，预应力允许偏差为±50KN，顶紧后固定牢固。

冠梁与围护桩的连接、钢围檩与围护桩的连接、支撑端头与冠梁或围檩的连接应符合设计和规范要求。

②一般项目

围檩标高允许偏差30mm，支撑安装时间符合设计要求。

⑵、基坑开挖

①主控项目

a、基坑开挖的轴线、长度、边坡坡率及基底标高的检验应符合：

轴线位置±5mm；长宽：

以轴线控制，不小于设计值，且应考虑围护结构的施工误差、找平层、防水层、保护层等的厚度适当外放；基底标高：

+10mm，-20mm；边坡坡率：

不小于设计值。

b、基坑开挖接近基底200mm时，应配合人工清底，不得超挖或扰动基底土。

c、基坑开挖完成后，应由监理会同勘察、设计部门、建设单位及施工单位进行基底验槽，并做好验槽记录，当基底土质与设计不符时，要根据设计部门意见进行基底处理。

②一般项目

基底应平整压实，其平整度允许偏差为20mm，并在1米范围内不得多于1处。

⑶、其他项目的验收均应符合《石家庄市轨道交通工程资料管理规程》（DB13（J）/T147-2012）的规定。

9.4.3质量验收合格标准

⑴、主控项目和一般项目的质量经抽样验收合格，合格标准：

①主控项目：

必须符合验收标准规定，发现问题应立即处理，直至符合设计要求。

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⑵一般项目：

质量经抽样检验合格，定性项目必须基本达到，定量项目其中每个项目必须有80%以上（混凝土保护层为90%）检测点的实测数值达到规范要求。

其余20%按各专业施工质量验收规范规定，不能大于150%，钢结构为120%。

⑵、具备完整、准确的施工操作依据、质量检查记录。

施工注意事项

1）基坑开挖

1为保证基坑开挖在无水条件下进行，开挖前按要求施工截水沟或拦水墙，拦截地表径流，防止降水进入基坑。

2基坑必须自上而下分层、分段依次开挖，严禁掏底施工。

放坡开挖基坑应随基坑开挖及时刷坡，边坡应平顺并符合规范要求。

3基坑开挖接近基底300mm时，应配合人工清底，不得超挖或扰动基底土。

基底超挖、扰动、受冻、水浸或发现异物、杂土、淤泥、土质松软及软硬不均等现象时，应做好记录，并会同有关单位研究处理。

4雨季施工应沿基坑做好挡水埝和排水沟，冬季施工应及时用保温材料覆盖，基底不得受冻。

2）支护体系

（1）严格遵循“边挖边撑”的原则，合理安排施工周期

1随挖随架支撑，并及时按设计值施加预应力。

2事先在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，使支撑顶端及墙面受力均匀，避免支撑偏心受压。

3在标出的支撑位置处，打设螺栓设置托架，支撑托架安装牢固，防止支撑因围护结构变形或施工撞击而脱落。

4支撑加力前，迅速设定围护结构收敛量测点及支撑轴力监测点，取得初始读数后加预应力。

及时测试实际预加力，控制预加力准确。

5斜支撑的架设最为关键，除及时架设外，在斜支撑端头设可靠防滑

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措施。

（2）施加支撑预应力

开挖前准备好合格的支撑以及施加支撑预应力的各项装置、仪表，支撑时按设计支撑轴力的0.5倍施加预应力，考虑到所加预应力损失，对施加预应力的油泵装置要经常检查，使之运行正常。

（3）防支撑失稳措施

1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和监理工程师检查合格后方可安装。

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。

2每个开挖段至少设三个轴力监测断面，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。

安全注意事项

根据基坑开挖的施工特点及本工程地质情况，充分考虑到施工技术难度和困难、不利条件等，确定基坑开挖可能发生的较大的安全事故因素：

·基坑坍塌（本段施工属深基坑开挖：

最大深度为14.7米、坡比小）·机械伤人（本段施工使用机械包含重型机械：

挖土机、推土机、运

输车等）

·高空坠落（本段施工高边坡维护工程）

·防洪防汛（本段汇水面积大，自然排水系统差）

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