地铁站基坑开挖施工方案.docx
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地铁站基坑开挖施工方案
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-4-
中铁隧道集团三处有限公司南昌市轨道交通2号线一期工程土建1标项目经理部
**市轨道交通**线一期工程
土建施工01合同段
**站基坑开挖方案
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**市
轨道交通**线一期工程
土建施工01合同段
**站基坑开挖方案
编制：
复核：
审定：
审批：
中铁隧道集团三处有限公司
**市轨道交通**线一期工程土建1标项目经理部
二零一四年一月七日
第一章编制说明
一、编制依据
1、**市轨道交通**线一期工程土建施工01合同段招标文件及施工合同文件的总体要求；
2、《**市轨道交通**线一期工程**站主体围护结构施工图》；
3、《**市轨道交通**线一期工程**站主体结构招标设计图》；
4、地质勘察报告及现场调查掌握的地质、环境和管线探查资料；
5、国家、行业现行设计和施工技术规范、标准及有关市政工程的技术资料；
6、施工过程中涉及到的国家、省、市现行有关法规、特别是环境保护、水土保持方面的政策和法规；
7、本公司多年从事市政工程及城市地下工程的施工经验；
8、本公司现有的技术水平，施工管理水平和机械设备配套能力。
二、编制原则及要点
1、遵循相关合同文件条款，响应合同文件要求，确保实现业主要求的质量、工期、安全、环境保护、文明施工和造价等各方面的工程目标，以实施性施工组织设计为基础；
2、结合工程实际情况，在认真、全面理解设计文件的基础上，结合工程情况进行编制。
指导思想是：
施工方案可行、施工技术先进、经济合理、施工组织科学、重信誉、守合同，优质、安全、按期完成；
3、严格执行设计文件、技术规范、规程和标准的要求，实行全面质量管理；
4、贯彻执行国家、江西省和**市有关方面的方针政策、遵守法律法规、尊重当地的民风民俗；
5、坚持实事求是的原则，正确选择施工方案，合理安排施工顺序，加快建设速度，做好人力、物力的综合平衡，均衡生产；
6、重视工程范围的工程地质、水文地质调查工作，建立以地质资料为先导、以监控量测为依据的信息化施工管理体系；
7、重视文明施工和环境保护，妥善处理施工方案与周边接口问题，使施工方案满足现场施工条件及对周边环境的影响最小化。
遵循“以人为本”的原则，以最大限度地减少施工活动对城市环境造成污染、破坏或给周边居民的正常生活、工作造成的不利影响；在施工期间及工程竣工恢复路面后不发生水土流失，不发生地表及周围建筑物沉降变形。
三、编制环境条件说明
1、**市轨道交通**线一期工程**站主体结构基坑位于**大道与西站大街交叉口，施工区域道路交通疏解已完成，基坑开挖施工将对周边道路交通和居民的正常出行生活影响较小；
2、基坑开挖范围内管线已全部改迁，基坑开挖影响范围内无管线或影响极小，管线保护难度及风险较小；
3、本施工方案编制的目的是对**站主体结构基坑开挖施工和支撑施工过程进行指导、控制，并作为施工全过程的纲领性文件。
已充分考虑了合同文件中业主的要求及现场的实际情况，以及一系列工期、安全、质量、文明施工保证措施；
4、我公司多年从事城市地铁、城市轨道交通及市政工程所积累的施工经验；
5、**轨道交通集团公司下发的有关“技术规定”和“质量检验评定标准”。
第二章工程概况及边界条件
一、工程概况
1、工程地理位置及周边环境
**站位于**市红谷滩新区及新建县生米镇境内，西站大街与**大道交叉路口，呈东西走向布置。
车站周边现状为山地、绿地，车站西北侧和西南侧地块为规划商住用地，东南侧为规划医院用地，东北侧为规划绿地，施工场地较宽阔。
周围无建筑物及构筑物。
图2-1**站总平面图
2、设计概况
**站外接附属结构主要为4个出入口，2组风亭。
车站东西两端均设有盾构工作井，两端均为盾构吊入井。
主体结构为地下两层单柱双跨、现浇钢筋砼箱型结构型式，内部结构横断面为板式箱形框架，纵向设连续梁式框架。
**站主体围护结构采用φ1000mm@2m的钻孔灌注桩，标准段为A1型桩灌注桩,嵌固深度3.5米，桩长17.81m，共计152根；扩大段为A2型桩灌注桩，嵌固深度4m，桩长19.9m，共计64根。
基坑竖向设置两道φ609（壁厚t=16mm）的钢支撑，第一道两端支于冠梁上，水平间距为6m。
第二道两端支于钢围檩上，水平间距为3m。
两端头处设置斜撑。
3、工程地质与水文地质条件及评价
⑴工程地质
根据工程地质分区，场地位于工程地质Ⅰ区，站址地貌单元属岗地残丘，地形起伏较大，主要地层为：
人工填土层<1-2>（Q4ml）、强风化泥质粉砂岩<5-1-1>（Ex）、中风化泥质粉砂岩<5-1-2>（Ex）、微风化泥质粉砂岩<5-1-3>（Ex）、中风化泥岩<5-4>（Ex）。
开挖范围以内，主要以中风化泥质粉砂岩为主，局部含有微风化泥质粉砂岩夹层，以及少量表层填土和强风化泥质粉砂岩。
结构底板绝对标高14.9m～16.6m，落在中风化泥质粉砂岩层中。
图2-2基坑典型断面地质剖面示意图
⑵水文地质条件及评价
场地内地下水主要为赋于基岩风化裂隙中的裂隙水和局部分布赋存于人工填土层中的上层滞水。
上层滞水主要接受大气降雨入渗补给，水位随气候变化大。
赣江及沿线的地表水在丰水季节也会局部对该层地下水形成局部返补。
排泄方式主要为大气蒸发及侧向径流排泄。
上层滞水形成不连续地下水面，多雨季节水位较高。
基岩裂隙承压水：
基岩裂隙水补给来源主要接受大气降水的越流补给。
排泄方式主要表现为以地下径流方式排向下游地区或人工抽汲地下水。
勘察期间测得各钻孔基岩裂隙水稳定水位埋深2.15～11.30m，相当标高为24.77～30.26m。
根据**地区水文地质资料，场地地下水稳定水位年变化幅度按1.00～2.00m考虑。
因基岩裂隙多呈闭合状，因此地下水总体在基岩中赋存量较小，径流条件较差。
二、工程特点和重难点
⑴**站临近**西站，地理位置特殊，周边环境较复杂且随着城市建设变化较快，文明施工及环境保护要求高，施工中做到不扰民、环境不破坏责任重大，施工阻碍及外部协调难度会逐步加大。
⑵根据**站地质勘察报告及现场勘察资料分析，基坑地下水位较高且裂隙水分布不均匀，因围护结构未将土体完全封闭，开挖过程中可能会遭遇局部地下水富集，围护结构渗漏水问题，需在开挖过程中实时勘看并立即采取封堵措施。
第三章总体施工组织管理
一、管理目标
1、质量目标
⑴质量方针
创一流，讲诚信；靠科技，建精品。
⑵总体质量目标
严格按照设计文件和规范标准及合同文件要求组织施工，工程合格率达到100％，一次验收合格，争创优质工程。
2、安全生产管理目标
工程实施过程中无重大机械伤害及交通事故；无触电、物体打击、高空坠落等事故；无因施工造成地表沉陷及由此导致交通中断、通讯中断、漏水、漏气等重大事故；杜绝火灾事故。
3、文明施工与环境保护目标
施工期间，认真执行江西省及**市等有关文明施工和环境保护方面的条例和相关规定，依法文明施工，尽可能减少施工期对居民生活的影响。
采取一切合理措施避免因施工引起污染、噪声和其他因素对公众或公共财产等造成伤害或妨碍；保持施工现场整洁有序；保证周边管线、道路、水系不受施工影响；不发生污水、废水违章排放和施工噪声、振动、扬尘超标现象。
土方外运和倾倒符合城市环保要求。
4、工期目标
通过科学合理组织与安排，保证按计划工期要求完成，以确保总工期目标。
二、总体计划组织部署
围护结构施工完成且强度满足设计要求后，进行基坑开挖施工。
总体基坑开挖及支撑从基坑西端头向东端头组织施工，开展2个工作面，每个作业面采用2台挖机，分层、分段、后退式开挖，挖机接力转土，自卸汽车运走，最后土方开挖至端头段时，采用1台小挖掘机将基坑剩余土方进行清理，由吊车+吊斗运至地面。
支撑随开挖及时架设，垫层砼随开挖到底后及时施作，结构滞后开挖面一定距离紧跟开挖施工。
结构顶板覆土回填施工随着相应结构完成后及时进行施工，恢复路面。
㈠、资源配置计划
1、劳动力配置计划（见表3-1）
表3-1土方开挖施工管理及施工劳动力配置计划表
序号
工种
人数
备注
一
管理人员（包括施工、技术、安全、测量、试验、机械设备、物资管理）
10人
二
作业人员
69人
根据施工需要增减
1
挖掘机司机
16人
2
汽车司机
20人
根据需要增加
3
电工
1人
4
电焊工
2人
5
吊车司机
2人
6
起吊指挥
2人
7
钢管支撑安装
6人
钢支撑施工
8
拼管
6人
钢支撑拼装施工
9
抽水工
2人
基坑疏排水
10
桩间喷射
12人
总计
79人
2、主要材料计划
主要材料计划（见表3-2）
⑴现场材料由专人负责管理，材料的使用必须经检验并经工程技术人员现场确认后方可使用。
⑵材料采购计划要具有超前性，并经工程技术人员确认，防止材料采购的种类、型号出现错误或采购的时间不对，避免出现采购不及时或库存时间过长等现象。
⑶特殊材料的采购应提前进行，考虑充足的时间富余量，加强与材料供应单位的联系，确保材料的正常供应。
表3-2主要施工材料计划表
序号
名称
单位
数量
备注
1
钢围檩（HM400*408*21*21双拼）
t
131.3
基坑第二道钢支撑系统
2
钢管（φ609*16mm）
t
608
基坑第一道、第二道钢管支撑
3
喷射混凝土
m3
628
桩间网喷
3、主要施工机械配置计划
主要施工机械配置计划（见表3-3）。
表3-3主要机械设备表
序号
设备名称
规格型号
数量
生产能力
备注
1
挖掘机
PC220
8
120-180m3/h（每工作面）
挖方、甩方
2
小挖掘机
PC60
1
平整检底
3
自卸汽车
15T
20
10-12m3/台
虚土
4
汽车式起重机
QY25
1
5
履带式起重机
QUR50
1
6
交流电焊机
EXIII-400
4
6
污水泵
扬程≥30m米
2
5.5kw
7
装载机
ZL50C
1
按需配备
8
千斤顶
100T级
2
9
气割设备
套
2
支撑、围檩加工
10
重型扳手
个
4
支撑拼装
11
空压机
≥0.9m3
2
支撑架设
12
风镐
把
10
支撑架设
㈡、进度计划及进度指标
1、土方开挖
受支撑体系、场地条件、施工作业条件和交通条件制约，基坑土方开挖外运进度平均为：
2300方/天，约需26天时间。
计划从2014年2月15日开始进行施工，至2014年3月11日完成。
2、支撑架设
支撑随土方开挖，随挖随撑。
第四章土方开挖及支撑安装施工工艺方法
一、基坑土方开挖总体安排
基坑开挖施工中必须严格按照施工规范操作，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖、随挖随撑”的施工原则。
根据施工总体部署，分为2步进行开挖，设两个工作面：
⑴第一步：
表层土揭除，施作冠梁。
⑵第二步：
冠梁达到设计要求强度后，开始冠梁以下土方开挖。
水平方向按支撑间距分段放坡开挖并进行支撑架设。
每段竖向按4m深度分层进行揭运，钢支撑位置为开挖分界线。
总体从西端头向东推进，纵向开挖坡度根据该土层土质情况保持较缓的坡度进行放坡开挖。
施工时严禁在土方开挖各土层间出现垂直土壁的情况，严格过程监控土体开挖放坡坡度。
每层土方开挖以支撑位置为一个开挖单元，横向保持相同标高（支撑底部以下20～30cm为宜）。
桩间网喷随时根据土方开挖进度跟进喷射。
二、开挖步骤
1）开挖表层土至冠梁底，施作冠梁。
2）冠梁设计强度达到要求后，开挖土体至第一道钢支撑位置。
要求依次分层开挖至第一道钢支撑底0.2m处。
3）分层开挖至第二道钢支撑处,架设钢支撑后继续开挖至基坑底。
4）浇筑垫层及底板、中板，待中板混凝土达到设计要求后拆除第二道钢支撑。
5）浇筑侧墙及顶板，待墙板混凝土达到设计要求后拆除局部第一道支撑。
6）进行墙板剩余部分的施工，回填土直至恢复地面原状。
三、基坑开挖工艺流程
基坑开挖施工工艺流程见图4-1
图4-1基坑开挖工艺流程框图
四、支撑施工方案及工艺方法
㈠、冠梁施工
基坑围护结构桩头破除后与冠梁浇筑在一起形成整体。
其中东西最端头冠梁尺寸为1500*800mm，其余位置均为1300*800mm。
冠梁施工方法如下：
①测量放样及开挖
根据设计施工图，正确测量放样，确定冠梁的位置及相应标高，并根据施工实际情况采用挖掘机及人工进行沟槽开挖、整理，开挖过程中及时检查开挖深度，从而确保无超挖。
②桩头破除及清理
采用人工风镐破除虚浮桩头，测量组施放桩顶标高，确保桩头破除到位。
监测预埋孔注意保护，做好防护装置。
③钢筋绑扎
钢筋绑扎在桩头凿至设计标高后，砼表面清洁干净后即可进行，钢筋绑扎必须严格按照设计施工图进行，转角处需满足锚固构造。
钢筋接头形式按设计及施工规范采用焊接，并按50%错开布置，圈梁的保护层厚度要符合设计要求。
按设计图预埋支撑钢板。
④模板安装
圈梁全部采用15mm厚胶合板和50mm×100mm木方、φ48mm钢管进行支设。
圈梁模板采用单面模，采用钢管斜撑加固。
挡土墙模板采用对拉螺杆加固。
⑤混凝土浇筑
砼支撑采用商品砼，其强度等级为C35P8。
混凝土浇筑前，应对模板、钢筋等进行检查，并清除模板内的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物，经质检工程师自检并报监理验收符合要求后方能浇筑。
商品混凝土到施工现场后由试验工程师、质检工程师、监理工程师进行联合检查，并对到现场的每一车商品混凝土都要进行配合比、坍落度、和易性、出厂及运输时间等进行检查，确认质量合格后方能用于现场浇注。
砼振捣采用插入式振捣器进行振捣，振捣中每一振点的振捣延续时间为应将混凝土捣实至表面呈现浮浆并不再沉落为止。
操作中应尽量避免振捣器碰撞钢筋，更不得放在钢筋上，振捣器开始转动后方可插入混凝土内，振完后应徐徐提出，不能过快或停转后再拔出来。
⑥混凝土的养护
混凝土浇筑完后，应及时进行覆膜养护并在上部有效覆盖保温。
㈡、支撑系统安装施工
本工程围护支撑两道支撑均采用φ609钢管支撑，第二道支撑支撑在钢围檩上。
1、钢围檩制作及安装
①钢围檩支撑板制作
支撑板采用δ=16mm的钢板制作而成。
整个支撑板体系由一块450mm×700mm×16mm钢板垂直与钻孔灌注桩锚固连接，一块450mm×700mm×16mm钢板水平与钢围檩焊接，再采用三块450mm×470mm×16mm三角钢板按间距150mm与垂直、水平钢板焊接，严格控制三角钢板两直角边的切割，保证两三角边必须垂直。
②钢围檩支撑板安装
每层土方开挖至支撑位置后，根据测量组放出的钢围檩中心线反算出钢围檩支撑板垂直桩面钢板锚栓孔的标高，即从钢围檩中心线下408mm，再从此标高下移75mm、225mm、375mm的同一垂直线上打两列各3个φ25锚栓孔，用环氧砂浆或锚固材料注入孔中，并插入直杆锚栓，经一定养护期后，再将垂直桩面钢板套入锚栓上紧螺母，垂直且牢固地固定于桩体上，鉴于实际打设时孔眼位置变化，须根据实际锚栓孔间距、相互位置关系用氧焊在钢板上准确割孔。
三角板焊接在垂直钢板中线上和两边各150mm上，三角钢板将450mm长的直角边紧贴在垂直钢板上焊接，并有足够的稳定性，不得出现歪扭、虚焊现象。
最后将水平钢板焊接在三角钢470mm长的直角边上。
焊缝厚度不小于8mm。
钢围檩支撑板安装示意图见图4-2。
图4-2钢围檩支撑板安装示意图
③钢围檩加工
钢腰梁采用两片400mm×408mm×21mm×21mmH型钢通过800mm×268mm×16mm连接钢板焊接而成。
依据钢支撑间距，对应支撑位置在H型钢内加焊肋板。
钢围檩采取分段加工，一般半段长度取2～3个支撑间距，转角部位应根据实际长度加工。
钢围檩施工示意图见图4-3。
④钢围檩安装
钢围檩随支撑架设顺序逐段吊装，采用人工配合吊机将钢腰梁安放于支撑板，钢围檩安装后应检查支撑板是否与钢围檩紧密焊接，或因撞击而松动，如出现焊接不牢应及时补焊，因实际支撑板安装角度容易出现偏差，可采用钢楔将支撑板与围檩间缝隙焊实，最后用C25细石混凝土将围檩与围护结构间缝隙填充密实，以便围檩均匀受力。
图4-3钢围檩施工示意图
2、钢支撑制作与吊装
本围护结构钢管支撑系统由活动端、固定端和中间标准节管节三部分组成，管节之间采用法兰盘高强螺栓连接。
第一道支撑支顶在冠梁上，第二道支撑支顶在围檩上。
钢支撑采用φ609，t=16mm钢管，其中钢支撑活络头与活动插座头的大样图见设计详图。
钢支撑采用整体拼接吊装。
钢管支撑安装就位后，用2台100T液压千斤顶在钢管支撑活动端预加规定的轴力，并进行锁定。
其中钢支撑安装施工工艺流程见图4-5所示。
支撑架设采用汽车吊现场吊接拼装，钢支撑吊接就位后，进行预加轴力。
因第二道斜撑与围护结构有一定的夹角，不易直接安装支撑并施加预应力，斜撑安装前先将斜撑支座与钢围檩进行焊接，将斜撑支座连成整体，然后进行支撑安装作业，其安装方法与直撑相同。
斜撑制作详见设计图。
图4-5钢支撑安装施工工艺流程图
3、前期准备及支撑检查验收
只有经相关试验单位验收合格的钢管支撑才准允进入施工现场。
钢管支撑安装前对加工好的钢管支撑进行检查验收，钢支撑规格按设计要求选用。
4、钢管支撑拼装
钢管支撑进场后，按规格分类堆放，拼装时，将需用的管节按拼装顺序在场地摆放齐整。
待施工的每处钢支撑需对应设计图纸尺寸并结合现场实际量测结果，制作长度配料单，经复核无误后现场完成钢支撑的拼装工作。
人工利用扳手分节进行整体拼装，各管节之间采用高强法兰螺栓连接。
钢支撑配置时应考虑每根总长度（活动端缩进时）比实际净距小8～20cm。
在以上各项工作完成以后，报经监理验收，合格后再进行下一步吊放安装作业。
5、钢支撑吊装
钢支撑采用两点吊装，吊点一般在离端部0.2L～0.25L左右，吊装时注意平衡、稳定，不得过快。
以免碰撞已架设的钢支撑造成钢支撑掉落发生安全事故。
钢支撑放落前，应使钢支撑在稳定围檩中心线正上方，然后慢慢下放，将钢支撑置放在围檩上。
将两端头的标高位置和水平位置调整好在误差允许范围内之后，开始预加轴力。
①直撑安装
支撑安装前先在地面进行预拼接以检查支撑的平直度，其两端中心连线的偏差度控制在20mm以内，经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用，各部份的支撑采用整体一次性吊装到位。
根据现场施工条件，采用履带吊吊装，吊装过程，配合人员利用4根麻绳从支撑两端4个方向控制钢支撑吊装过程的摇摆和旋转，准确下放就位。
钢支撑安装方法见图4-6；
图4-6钢支撑架设示意图
②斜撑安装
因斜撑与围护结构有一定的夹角，不易直接安装支撑并施加预应力，第二道斜撑安装前先将斜撑支座与钢围檩进行焊接，将斜撑支座连成整体，然后进行支撑安装作业，其安装方法与直撑相同。
第一道斜撑处设置砼支座，支座上安装牛腿方便安装。
③斜支撑支座制作
第一道钢支撑斜撑支座在冠梁施工时一同浇筑形成砼支墩，砼支墩上安装牛腿。
第二道斜撑与钢围檩通过斜撑支座与钢管共同形成支撑体系。
斜支撑支座具体设置详见图4-7。
图4-7斜支撑支座施工大样图
6、钢支撑安装允许偏差见表4-1。
表4-1钢管支撑安装允许偏差表
项目
钢支撑轴线
竖向偏差
钢支撑曲线
水平向偏差
支撑两端的标高差
和水平面偏差
钢支撑
挠曲度
横撑与立柱的偏差
允许值
±30mm
±30mm
≤20mm、≤1/600L
1/1000L
≤50mm
7、钢支撑轴力施加
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，支撑架设时按设计支撑轴向力的70%～80%施加预应力，施工中采用2台100T的千斤顶施加预应力，预应力值为设计预应力值加上10%的预应力损失值。
轴力施加根据监测进行动态控制调整，不允许一次性施工轴力到设计值的100%，根据设计要求，一次施加轴力为设计值的50%，然后增加支撑轴力到设计预加轴力值。
考虑到所加预应力损失10%，对施加预应力的油泵装置要经常检查，使之运行正常。
支撑预应力施加顺序为：
0→20%→70%～80%。
根据受力大小，支撑预加轴力按支撑形式分别要求如表4-2（单位：
KN）：
表4-2钢支撑预应力施加统计表
钢支撑轴力值（kN/m）
第一道直撑
第二道直撑
第一道斜撑
第二道斜撑
轴力标准值
383
795
283
1094
预加轴力
150
300
200
400
8、楔紧锁定
预加轴力完成后，活动端后部条形槽与钢管端面之间的空隙采用钢楔块垫楔塞紧密，然后拆除千斤顶。
9、监测
支撑架设完成后，在施工过程中加强监控量测，对围护结构和钢支撑、钢围檩的变形、位移，按监测方案监控频率进行观测、监控，以便采取措施确保结构和人身安全。
具体监测方法见本标段专项监测方案。
10、钢支撑架设的技术要求
①支撑安装前先在地面进行预拼接以检查支撑的平直度，其两端中心连线的偏差度控制在20mm以内，经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用，各部份的支撑采用整体一次性吊装到位。
②支撑安装前先在安装钢围檩或牛腿，再将钢支撑
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