最新地铁U型槽土方开挖及基坑支护专项施工方案.docx

1、最新地铁U型槽土方开挖及基坑支护专项施工方案地铁U型槽土方开挖及基坑支护专项施工方案第一节 编制依据及编制范围一、编制依据1、*地铁八号线二期工程施工图设计，出入段线区间明挖段隧道南段明挖围护结构施工图（中铁二院工程集团有限责任公司2009年08月）2、地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）3、建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)4、锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)5、建设工程施工安全技术操作规程（中国建筑工业出版设）6、建筑工程施工质量验收统一标准（JGJ107-20030）7、建筑基坑工程技术规范（GB50300-2001）8、

2、建筑基坑支护技术规范（JGJ20-99）9、其它相关规范、规程、标准二、编制范围本次方案编制范围出入段线起点U型槽出地面段，范围为CDK0+645CDK1+089.995，全长444.995m。第二节 工程概况一、工程概况出入段线起于八号线二期*东大街站北端折返线终点，由南向北行进在黄平西侧路下，至回南北路向西偏转，进入平西府车辆基地。出入段线起于周良路北侧，横穿回南路、七燕干渠、回南北路。根据总体工期安排，要求先施工与矿山法接头段，即南段明挖区间，再施工U型槽北段。其位于黄平西侧路与回南北路路口北侧开始向西北方向延伸，附近地形较平坦，地面标高约39.5m。场地较为空旷，主要为绿地，北侧有3座

3、高压铁塔，最小距离约7m。本U型槽基坑长444.995m，宽10.913.83m，井深约012.94m，采用明挖法施工，钻孔灌注桩+基坑内钢支撑围护结构形式，根据明挖基坑所处的环境条件、地质条件、断面大小及深度、施工使用要求、经济比较等，该明挖基坑围护结构范围采用8001400mm的钻孔灌注桩，共有190根桩，桩长在15.46m11.88m之间；主体结构施工平面及围护桩底部高度由南向北逐渐增高，坡度为3.05；桩的长度也随之递减，每两桩之间递减长度为0.0427m。施工期间同时进行降水，确保工作面无水作业。后期在基坑内浇注明挖区间主体结构及铺设防水层，其余空间采用粘土和素混凝土回填密实。桩顶设

4、冠梁，桩间采用挂8200200mm钢筋网、喷射150mm厚混凝土，以保持桩间土体稳定。扩大端CDK0+645CDK0+653内支撑采用两道600800mm钢筋混凝土支撑，支撑水平间距为2400mm；标准段CDK0+653CDK0+730内支撑采用609mm的钢管支撑（第一、二道壁厚t=12mm），竖向设两道，支撑水平间距为4000mm8000mm；标准段CDK0+730CDK0+770内支撑采用609mm的钢管支撑（壁厚t=12mm），竖向设一道，支撑水平间距为4000mm。二、工程地质与水文地质概况场区地层地质概况本标段位于*市*区*住宅区的东北侧，地貌上属于沙河、温榆河的冲积阶地，地形较为

5、平坦、开阔。 地层自上而下为人工填土、粘性土、粉土、砂类土、碎石类土层构成。 该段开挖深度内主要为粉质粘土和粉土层，且表层有较厚人工填土层。现将揭露深度范围内土层从上至下分别描述如下：人工填土层：粉质粘土素填土层：黄褐色，稍湿，稍密，以粉质粘土为主，含碎砖屑、植物根等，结构松散，无层理。夹建筑垃圾杂填土6透镜体。建筑垃圾杂填土6层：杂色，稍湿，稍密中密，以碎石块为主，粘性土充填。一般第四纪冲洪积沉积层：粉质粘土层：褐黄色，可塑，含氧化铁、云母。夹粘土1、粉土2透镜体。粘土1层：褐黄色，可塑，含氧化铁、氧化猛、钙质结核等。粉土2层：褐黄色，稍湿湿，密实，含氧化铁、氧化锰、云母、钙质结核等。粉质粘

6、土层：褐灰色，可塑，含有机质。夹粘土1、粉土2透镜体。粘土1层：褐灰色，可塑，含有机质。粉土2层：褐灰色，湿，密实，含有机质、云母等。粉质粘土层：褐黄色，可塑，含氧化铁、氧化锰。夹粉土2、细砂4透镜体。粉土2层：褐黄色，湿饱和，密实，含氧化铁、氧化锰、云母等。细砂4层：褐黄色，饱和，中密密实，主要矿物成分为石英、长石、云母。粉质粘土层：褐灰色，可塑，含有机质。夹粘土1、粉土2透镜体。粘土1层：褐灰色，可塑，含有机质。粉土2层：褐灰色，湿，密实，含有机质、云母等。粉质粘土层：褐黄色，可塑，含氧化铁。夹粘土1、粉土2、细砂4透镜体。粘土1层：褐黄色，可塑，含氧化铁。粉土2层：褐黄色，饱和，密实，含

7、氧化铁、氧化锰、云母等。细砂4层：褐黄色，饱和，中密密实，主要矿物成分为石英、长石、云母。地层参数建议值表见附表4.1细砂4层：褐黄色，饱和，中密密实，主要矿物成分为石英、长石、云母。如后附图：第三节 施工环境及施工现场布置一、施工环境（一）交通起点U型槽区间明挖隧道主体沿黄平西侧路北端端头绿地内由南向西北布置。其南侧为龙锦苑公共汽车站，再往南是*变电站，U型槽南段明挖与北侧占地为三元备用试验田。施工期间，采用征地改移，将住房改移至东侧。起点U型槽区间明挖隧道施工，施工场地两次围挡到位。施工期间，占用回南北路非机动车道，由于回南北路与黄平西侧路交接口西侧背封堵，所以暂时不用改移道路，待工程施工

8、完毕后恢复原来路面。（二）管线*地铁8号线二期工程01合同段管线图上显示该明挖基坑附近主要管线包括东侧有埋深1m的600铸铁上水管距离最近约3.9m、埋深0.8m的2根10KV电力管斜跨基坑、埋深约0.5m的通讯管距离最近约8.0m，西侧有埋深5.0m的700的污水管，距离基坑最近约2.2m。而在南段明挖中部东西向有两条管线，一条为100接水钢管，另一条为220V电线。这两条管线是用于接通基坑西侧的100米水井，供于东侧厂房用水。该两条管线埋深1米左右。需要改移的管线有：无需要保护的管线主要有：（1）2根10KV电缆南北走向埋深0.8m，斜跨南段明挖结构；（2）100接水管钢管，东西走向埋深1

9、m，横跨基坑；（3）接水泵电线，东西走向埋深0.7m，横跨基坑。二、施工总平面布置（一）临时房屋及设施起点U型槽区间明挖隧道现场情况，在施工区域内设置10间临时房屋，作为施工队伍办公用房。施工区域内的各固定设备或加工区域均采用彩钢瓦房或砖砌房进行遮盖。住房及堆放处均已铺设混凝土。同时施工现场设车辆冲洗槽，地面修排水沟经沉淀池渗入污水井，施工区以彩钢板围挡，在围档南侧设8m大门。（二）临水、临电生活用水通过东面厂房水塔接口处引入施工场区，并通过地埋方式分别进入施工区域。生活产生的废水通过大门沉淀池沉淀后通过场区内污水管道直接排入市政污水管。施工用水暂时由现场4口深45m以上的降水井进行送水，同时

10、租借一台洒水车从区间明挖段拉中水过来。施工用电变压器安设在基坑西侧70m外区域，临电直接从变压箱通过地埋方式引至施工现场。为防止意外停电对工程施工造成影响，在施工现场备1台260KW低噪音发电机。(附图一施工现场临设与管线总平面图)三、排水及消防设施（一）排水设施为便于排水，在基坑四周设截水沟，并以基坑位置向四周设置0.5%坡度，在围档四周设排水沟，将生产、生活废水、雨水汇集，经沉淀后排入市政污水管道。排水沟断面尺寸为0.40.4m，沟底设0.5%的排水坡，并用水泥砂浆抹面。（二）消防设施严格按照中华人民共和国公安部建筑工程消防监督审核管理规定、*市消防条例有关规定配备消防器材，保证消防器材专

11、用。消防器材设置在明显和便于取用的地点，周围不准堆放物品和杂物。按施工作业面和生活区的实际面积和需要，按有关规定，施工机械、车辆上配备足够而有效的防火器材。第四节 资源配置一、人员配置土方开挖及基坑支护施工在现场设3个施工工班，分别为土方工班、喷射混凝土工班、钢支撑及钢围檩工班。人员配备表见表3。表3 人员配备表序号项目名称人员分类人数备注1管理人员负责人2负责施工生产组织和管理。技术员2质检员2安全员22土方工班班长2负责土方开挖及外运。机械手5司机10普工53喷射砼工班班长2负责挂网及喷射混凝土。喷射手4普工204钢支撑及钢围檩工班班长2负责钢支撑、钢围檩的焊接及安装。龙门吊司机2吊车司机

12、2焊工8普工16合 计 人 数86二、主要机械设备、施工机具数量表起点*东大街站施工投入主要机械设备、施工机具表见表4。表4 主要机械设备、施工机具表序号机械名称型号额定功率（kw）或吨位（t）数量1汽车吊XZJ5280JQZ25A25T12汽车吊XZJ5280JQZ50A50T13挖机PC5044运输汽车Man30t105空压机W3516.2KW26喷油螺杆压缩机XK06-110-0005775KW17储气罐Y0638-78718搅拌机JZC3505.5KW19喷砼机DZ-50210砂浆搅拌机ZBJ2.2KW111高压径向柱塞泵站BZ50-42KW112千斤顶YS10050MPa213千斤顶

13、200穿心100MP214钢筋滚轧直螺纹机床GY-404KW615钢筋弯曲机GW-403KW416钢筋切断机GQ40-4.4KW217砂轮切断机JG-403KW418电锤MJ1043KW219振动冲击夯HCD302.2KW120电焊机500F-2821电焊机BX1-500422电焊机BX1-300223泥浆泵BW-1507.5KW224泥浆泵4KW4第五节 工程筹划一、基坑开挖前准备工作1、按设计规定的技术标准、地质资料以及周围建筑物和地下管线等的详实资料，严格细致地做好深基坑专项施工方案（包括周围环境的监控措施）和施工操作规程，对开挖中可能遇到的渗水、基坑稳定、涌泥流砂等现象进行技术讨论，提

14、出应急措施并提前进行相关的物资储备。准备好地面排水及基坑内抽排水系统。2、确保围护钻孔桩按时完成，基坑开挖前30天进行基坑降水工作，保证基底以上地层开挖时的稳定，保证开挖施工如期进行。3、按设计要求加工、购置（租赁等）钢支撑，备足钢支撑，备好出土、运输和弃土条件，确保连续开挖。4、对基坑周边30m范围内的建筑物进行调查，并对基坑、周围建筑物、地面及地下管线等编制详细的监控和保护方案，预先做好监测点的布设、初始数据的测试和检测仪器的检测调试等准备工作。5、配备足够的开挖及运输机械设备，做好机械的检查、维修保养等工作，确保机械正常作业。二、施工顺序安排出入段线区间明挖隧道基坑土方开挖自南向北分段分

15、层进行施工。根据主体结构特征和现场施工安排情况，该明挖区间总共分为20段。 围护桩基坑施工顺序为：钻孔桩围护施工降水摘帽开挖第一层土方冠梁施做施做第一道钢支撑第二层土方开挖施做第二道钢支撑第三层土方开挖基底人工开挖。U型槽明挖基坑施工顺序：逐层土方开挖挂设钢筋网片 喷射混凝土基底人工开挖三、施工工期安排出入段线区间明挖隧道基坑土方开挖计划2010年1月1日开始，以每天开挖土方量800m3的施工进度进行施工，综合考虑其它因素，2010年9月30日结束，其中第一次土方见底时间为2009年1月20日。第六节 主要施工方案一、土方开挖施工方案1、区间土方开挖采取“纵分段，横分层”方式进行。 由于围护结

16、构部分开挖断面宽12m，开挖深度约13m9m；“U”型槽部分开挖断面宽12m，开挖深度9m0m。考虑挖机回旋半径及渣土运输车的影响，无法采用“中间拉槽”施工方法。 钢支撑部分土方分层厚度根据钢管支撑施工位置进行划分，确保土方开挖位置不超过支撑下0.5m，非钢支撑部分每次开挖高度不得超过2.0m，确保喷射砼可操作性，避免喷射砼搭设脚手架引起的安全问题，增加施工安全性。明挖隧道围护结构土方开挖厚度分层见图1。图1 明挖隧道围护结构土方开挖分层图明挖隧道“U”型结构出地面土方开挖分层见图2。图2 明挖隧道“U”型结构出地面土方开挖分层图 2、主体基坑开挖步序基坑开挖遵循“分段分层、由上而下、先支撑后

17、开挖”的原则，从上到下分四步开挖，开挖步序如下：第一步：摘帽开挖，凿除桩头及桩顶冠梁施工，掏槽架设第一道钢支撑；第二步：开挖至第二道钢支撑下50cm处，架设第二道钢支撑；第三步：开挖至第三层土方；第四步：开挖至第四层土方。基坑开挖施工步序图详见图3。图3 基坑开挖施工步序图第一步：摘帽开挖，凿除桩头及桩顶冠梁施工，掏槽架设第一道钢支撑；第二步：开挖至第二道钢支撑下50cm处，架设第二道钢支撑。1、挖掘机开挖基坑第二层土体，开挖高度不超过2m。2、开挖后及时挂网喷射桩间砼。3、安放钢围檩，架设第二道钢支撑，钢围檩分段加工，钢支撑在地面一次拼接成型，25T吊车下放人工配合调整方位，千斤顶施加预应力

18、，完成支护。第三步：开挖至第三层土方。1、挖掘机开挖基坑第三层土体，开挖高度不超过2m。2、开挖后及时挂网喷射桩间砼。第四步：开挖至第四层土方。 1、挖掘机开挖基坑第四层土体，开挖高度不超过2m。2、开挖后及时挂网喷射桩间砼。3、开挖至距坑底30cm处，小型机械开挖人工配合清槽至基底，然后施工垫层、防水及底板。明挖隧道“U”型结构土方开挖分层见图4，明挖隧道出地面土方开挖分层图图5。图4 明挖隧道围护结构土方开挖分层图图5 明挖隧道出地面土方开挖分层图3、开挖及出土方法基坑开挖采取“台阶法”开挖的施工方法进行开挖，开挖时从南向北开挖. (1)土方开挖时，现场专人指挥挖掘机挖土，严格按照“纵向分

19、段；横向分层” 方法施工。 (2)基坑上层6米左右的土方直接采用挖掘机挖除；基坑下层土方采用23台挖掘机进行接力开挖、装车。 (4)开挖纵向刷坡，随挖随刷坡。上层2m采用1：11.5边坡，以下各层采用1：1.52边坡。 (5)基坑底以上30cm采取人工清土，至底层测量标高，严禁超挖破坏原状土。对于超挖部分采用素砼填补。 (6)在开挖过程中，发现明流水时，要及时对其进行引导，防止其破坏桩间土，引起坍塌。 (7)开挖中及时对开挖土层进行描绘，与设计图纸进行对比，差别较大时，及时通知监理、设计，采取必要的处理措施。(8)开挖至基底后，在基坑两侧挖排水沟、集水坑，基坑内出现的积水及抽排，确保无水作业。

20、(9)为保证基坑的稳定，基坑开挖完成后，尽快完成底板的施工。(10)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，以反馈信息指导施工。 (11)基坑开挖允许偏差与检验方法见下表。 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每段基坑或长50米5用水准仪2纵横轴线502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4 外运弃土（1）本区间每天平均出土量达800m3，外运弃土受出土时间，运距等影响较大，合理组织安排弃土是一个关键环节。(2)弃土外运专人负责组织安排，场地内、外统一调度，协调内外关系，组织安排出土车辆

21、运输。场地外的运输路线与业主及有关部门协调安排，确保外运弃土按计划进行。(3)考虑天雨、特殊情况造成的工期滞后等因素及外部环境的影响，每个工作面最大弃土量按最大开挖出土量的150%计，弃土量近1200m3/天，弃土在夜间*市规定的时间段内进行，本站设两个临时弃土场，配备15辆大吨位的自卸汽车运输。配备2台装载机装土。场地内土方倒运配备2辆58T的小型自卸汽车。（4）根据合同要求，外运弃土在夜间规定的时间内进行，白天基坑开挖的土方堆放在临时堆土场内，淤泥晾晒后运走。（5）弃土场地按要求设置，并作好挡护、平整及夯实。（6）制定弃土、弃碴、弃泥浆的排放施工方案并征得监理工程师的批准后，遵守*市政府的

22、有关规定弃土外运。5、土方开挖安全技术措施（1）每层台阶开挖遵循先中间，后开挖两边的原则。上下台阶间保留一定的坡度，以维持土体稳定。（2）土方开挖后，及时施作网喷支护，安设支撑，按规定时限与设计标准施加预应力。（3）基坑底部预留0.3m的保护层，小型机械开挖，人工人工配合修平，验收后立即进行砼垫层施工，保证基坑底土层不被扰动。距桩壁处尽量采用人工修挖，避免机械对桩身产生破坏。（4）基坑开挖保持台阶宽度，各台阶平行推进，逐段开挖。随挖随撑，减少基坑暴露时间。（5）基坑开挖应加强降水外，严禁降水不到位进行土方开挖；在基坑内设置集水井，确保渗入地下水能及时排出（6）根据现场土压力情况，预留一定的基坑

23、富裕量，以满足基坑净空尺寸要求，在开挖过程中，要严格控制基坑外形尺寸，达到设计或规范要求。（7）基坑开挖完成一块，清理平整一块,垫层施工一块。（8）挖掘机在钢支撑下作业时，严禁碰、刮内支撑和降水井管。（9）基坑开挖过程中，加强施工监控量测，随时掌握土体压力、支撑结构受力及地下水位变化等情况，做到信息化指导施工。6、雨季施工措施土方开挖处于雨季施工，因此应做好雨季施工准备。（1）在主体基坑开挖前30天，启动降水井开始降水，并把井内水位降低至基地底下0.5m。（2）在土方开挖前准备好抽水设备，防止开挖过程中，由于下雨导致基坑内的积水无法排出。（3）地面排水：基坑开挖前首先进行冠梁施工，冠粱上面的砖

24、墙砌筑时高出原地面20cm，以防基坑外面的水回灌到基坑内，另外在基坑外侧修筑排水沟，排水沟方向从南向北与周良路雨水井相接，坡度为2%，使地表水能顺利排到周良路雨水管道内。地表排水明沟在汛期前清挖、找坡完毕能使地表雨水自然流入明沟内。（4）基坑排水：基坑开挖时，从中间向两边分段进行，开挖过程中及时挂网喷射混凝土。以防雨水冲刷坑壁。每层开挖到标高后及时架设钢支撑。雨季施工时每天有专人密切注意天气预报，充分利用无雨天施工，集中精力快速挖土方，每段基坑开挖到底时，沿基坑底边周圈、槽底两侧设排水沟，其上口宽0.5m，下口宽0.3m，深0.4m，并在适当的位置设集水井，井内设潜水泵，潜水泵管接入地表排水明

25、沟内。7、冬季季施工措施（1）冬期施工时,运输道路和施工现场应采取防滑和防火措施； （2）冬期开挖的土方工程,为防止土壤冻结，可根据本地条件分别采用翻松表土法、雪覆盖法、覆盖保温材料法和暖棚法等,对土壤进行防冻保温；（3）已冻结的土壤如需在冬期开挖,可根据土壤冻结深度和实际条件采用烟火烘烤、蒸汽融化、电气加热等方法解冻,待土壤融化后开挖。如无开冻条件可采用人工、机械和爆破等方法开挖； （4）冬期施工不宜进行地基换土（如用砂石垫层、灰土垫层换人工回填杂土、淤泥质粘土等）。如必须换土,应选用不冻结的砂、石和土壤,在环境温度不低于-5的条件下施工； （5）对于冻胀性土壤，如地基已遭受冻结,应将冻土层

26、全部清除,或将冻土层融化,认真夯实处理。对于非冻胀性土壤亦应将冻土层融化后,方能进行下道工序施工；（6） 冬期土方回填时,每层铺土厚度应比常温施工时减少20-25。预留沉陷量应比常规施工时增加；（7） 土方开挖后如不能立即进行下道工序施工，可在基底预留10cm厚的土层并覆盖草袋保温，以防地基土受冻，施工下道工序时在挖出余土至设计标高；（8） 冬期施工挖出的好土要堆好，并加以覆盖，防止受冻结块，影响回填。各种回填应尽量安排在入冬之前回填完；（9） 进行室外基坑（槽）或管沟回填时，冻块含量不得超过回填总量的15%，粒径不得大于15cm，且应均匀分布，管沟底以上50cm范围内不得用含有冻土块的土回填

27、；室内的基坑（槽）、管沟或大面积回填不得用有冻土块的土回填，回填土施工应连续进行并夯实，每层铺土厚度不得超过20cm，夯实厚度宜为1015cm;（10） 泥浆护壁成孔灌注桩宜在初冬或春融期施工，泥浆温度不得低于5，并不得掺氯盐防冻剂；（11） 桩基工程在冬期施工应尽量采用预制桩，打桩前应用钻机钻透冻土或采用融化法融解桩位处的冻土。如设计要求必须采用灌注桩时，应采用蓄热法、综合蓄热法施工。8、监控量测施工措施为了确保基坑稳定，便于基坑开挖及主体结构的施工，减少对周围环境的不利影响通过施工监测反馈信息修正设计，指导施工，并为以后工程做技术储备，严格按设计要求进行监测工作。在施工过程中，由项目部测量

28、班安排专人进行监控量测，按照设计预警值进行控制，技术人员作好配合工作，并按相应流程进行监控量测，监控量测详见专项施工方案。9、土方开挖事故的预防和处理（1）塌方塌方是在基坑开挖过程中由于边坡失稳发生土方塌方产生原因开挖高度过大，以及边坡角度太大。处理措施a开挖过程中控制每层土方的开挖高度，禁止超挖。b开挖过程中根据地质情况，控制桩间锚喷时间，地质较差地层，加快锚喷时间，防止时间过长，造成塌方。c分层开挖时控制土方堆放坡度，严禁坡度过大。d加强降水，防止开挖过程中由于水流太大造成桩间土失稳塌方。（2）涌砂涌砂是在开挖至砂层段出现的涌砂现象。产生原因开挖后暴露时间过长及降水后水位太高。处理措施。a

29、开挖至砂层后尽快完成桩间喷锚，控制涌砂现象发生。b加强降水，将水位降低至基底以下0.5米。c开挖过程中对围护桩结构拐角等薄弱部位设专人监视，若出现少量渗漏，及时处理，先堵漏后开挖，防止渗漏点扩大。d通过及时反馈的监测信息严格控制围护结构变形在允许范围内，必要时加密支撑，防止变形过大，遇薄弱环节错位开裂，出现渗水通道时及时处理。（3）液化液化是开挖过程中，桩间土变为可塑性液体，产生液化。产生原因基坑边上土方堆放过高、机械过重。降水也是一方面原因。处理措施a基坑边严禁行走过重机械，土方严禁堆放过多。b基坑开挖前加强降水是保证土方顺利开挖的关键。c对于产生较大震动的设备设减震底座。d暴雨过后及时将地面及坑内积水排走。二、钢支撑及钢围檩施工施工方案内支撑采用609mm、壁厚14钢管支撑，支撑与桩之间设钢围檩。钢支撑及围檩采用25T吊车进行安装，人工辅助就位，安装后检查轴线，合格后，施加预应力，将固定端及活动端与围檩进行焊接。钢围檩与桩间采用细石混凝土填实，以保证两者间密贴。 (附图二支撑第一层布置平面图面图)(附图三支撑第二层布置平面图面图)1、钢支撑及钢围檩加工区间明挖结构采用钢支撑作为支撑体系，因此钢支撑用量大，现场加工场地有限，因此钢支撑拟