地下工程施工技术课程设计.docx
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地下工程施工技术课程设计
成 绩
评阅人
日期
中国矿业大学力学与建筑工程学院
2012~2013学年度第一学期
学 号
班 级
城市地下10-2班
姓 名
指导老师
陆路
力学与建筑工程学院教学管理办公室
地下工程施工技术课程设计
（中国矿业大学力学与建筑工程学院地下10-2班）
1工程概况
1.1编制依据
施工组织设计过程中所遵照的主要技术标准和规范如下：
1.地下铁道施工及验收规范（GB50299-2003）
2.地下工程防水技术规范（GB50108-2001）
3.混凝土质量控制标准（GB50164-92）
4.建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）
5.混凝土强度检验评定标准（GBJ107-87）
6.城市地铁工程质量检验标准（DB29-54-2003）
7.其他相关之规范规程。
除了遵照规范，还依据了现场材料和所给的资料来确定各个参数等。
1.2工程简介
本次工程为大型基坑工程施工，是隧道进（出）洞竖井施工，隧道施工为盾构法施工，本工程由工作井和暗埋段组成，本施工组织编制的是其中工作井，该节段长度为24m，围护形式采用地下连续墙形式，钢筋混凝土支撑及钢支撑，地下连续墙与外墙“两墙合一”，墙厚1.0m，深46m。
地下3层，结构形式为两柱三跨，沿纵方向呈近似矩形，平均宽度约为22m，平均埋置深度为26m，
表1工程概况表
位置
节段号
东线里程
节段长度
围护形式
工作井
EK2+190～EK2+214
24m
地下连续墙（厚1.0m、深46m）
暗埋段
PD1
EK2+214～EK2+241
27m
地下连续墙（厚1.0m、深40m）
PD2
EK2+241～EK2+266
25m
地下连续墙（厚1.0m、深36m）
PD3
EK2+266～EK2+290
24m
地下连续墙（厚1.0m、深35m）
1.3工程地质
工程地质情况可以见下表：
表2工程地质地基土的物理力学性质表
土层
编号
土层名称
土层描述
①1
人工填土
均有分布。
以杂填土为主。
含石子、砖块等，土质松散，局部区域下部为素填土，偶含植物根茎、有机质等。
②
褐黄~灰黄色粘土
局部缺失。
可塑～软塑，含铁锰质结核及氧化铁锈斑，夹少量粉性土，由上而下土质渐软，中～高压缩性。
③
灰色淤泥质粉质粘土
均有分布。
流塑，不均匀，夹薄层、团状粉性土，在埋深5～6米处多以粉性土为主，高压缩性。
④
灰色淤泥质
粘土
均有分布。
流塑，不均匀，夹薄层、团状粉性土，在埋深5～6米处多以粉性土为主，高压缩性。
⑤1
灰色
粘土
均有分布。
软塑，尚均匀，含少量泥钙质结核、腐植质，夹少量粉性土，层下部多为粉质粘土，高～中压缩性。
⑥
暗绿色粉质
粘土
均有分布。
可塑，含铁锰质结核及氧化铁斑点，夹少量粉性土，局部为粘土，下部有时为草黄色，中压缩性。
⑦1-1
草黄色粘质粉土夹粉质粘土
均有分布。
湿，中密，欠均匀，含云母及氧化铁斑点，夹薄层粘性土，有时为可塑状粉质粘土，中压缩性。
⑦1-2
草黄色砂质粉土
均有分布。
湿，密实，尚均匀，含云母及氧化铁斑点，一般由上而下颗粒渐粗，层下部多以粉砂为主，顶层有时为粘质粉土，中偏低压缩性。
表2续
土层
编号
层底
标高
层底
埋深
土层
厚度
含水量
W
重度
γ
比重
G
孔隙比
e
液限
WL
塑限
WP
塑性
指数
IP
液性
指数
IL
压缩
系数
av1-a
压缩
模量Es1-a
实测标贯击数
N63.5
（m）
（m）
（m）
（%）
KN/m3
g
－
％
％
－
－
Mpa-1
Mpa
击
①1
3.20～
0.12
1.00～
4.00
1.00～
4.00
②
1.24～
0.50
2.80～
4.50
0.50～
2.20
33.0
18.4
2.73
0.940
38.7
21.4
17.3
0.68
0.45
4.65
③
-4.57～
-7.28
8.70～
12.00
5.50～
8.40
39.4
17.6
2.73
1.127
36.5
20.7
15.8
1.29
0.62
3.71
④
-14.20～
-16.28
18.00～
20.60
7.60～
10.80
49.5
16.8
2.75
1.392
44.4
22.8
21.6
1.24
1.10
2.23
⑤1
-20.13～
-23.40
24.30～
27.40
5.30～
8.40
36.7
17.8
2.73
1.060
38.4
21.2
17.2
0.91
0.58
3.88
⑥
-23.93～
-26.50
28.10～
30.50
3.10～
5.00
24.8
19.5
2.73
0.717
35.1
18.6
16.5
0.37
0.26
6.90
⑦1-1
-28.69～
-31.50
32.50～
35.60
3.50～
6.00
27.6
18.9
2.72
0.796
34.7
20.0
14.7
0.52
0.24
7.76
29.6
⑦1-2
-44.09～
-47.23
48.00～
51.00
13.50～
17.40
29.1
18.6
2.70
0.839
0.16
12.52
41.7
1.4施工现场情况
本工程位于徐州三环线上，周边人流量不是很大，附近无高大建筑物。
在施工进场后开始在基坑范围内进行管线刨验，管线刨验结合管线图纸和现场的探构和探坑进行，采用人工刨验，发现管线及时与产权单位联系，进行迁改或保护。
但还是要注意本工程上下水管线、通讯、电缆、煤气等管线，不对周边教学和博物馆等地区造成过大施工带来的过大噪音等其他影响。
本工程可以从成本方面考虑，直接采用明挖法施工，对地上交通直接采取改道而行就可以解决，从未大大节约施工成本。
图1地面情况图
2工程重点及难点
2.1施工场地小
在保证对路面交通的影响降到最低的前提下，施工单位在建设中可以使用的施工场地比较小，同时还要在各个施工阶段，解决和处理好机械的使用与存放以及材料的保存问题，要进行很细致的统筹安排，处理的办法主要是将原先制定好的计划与施工规则严格落到实处并且满足施工设计的需要，突出重点。
2.2超深的地下连续墙施工
由于本次地下连续墙施工深度较大，所以，其工程地质概况也比较复杂。
根据地质条件，该场区可划分为8个工程地质层，土层主要为粉土层和粘土层，土质一般。
此外，深导墙施工和监测，会带来很大难度，主要的解决方法是让导墙的墙趾深入未经扰动的原状土层中，或者有牢固、稳定的基础，来防止挖槽时导墙底下坍塌。
另外，在泥浆配比方面，由于超深槽壁和槽段空置时间较长对泥浆护壁功能提出了更高的要求，解决方法，要求监理在不同施工深度时，对施工单位泥浆指标的控制，要求格外关注。
2.3控制基坑变形与地面沉降,确保周边环境安全
车站周边交通疏解复杂、周围房屋及管线密集，且基底位于较软弱的粉砂层及粉质粘土层，基坑一旦出现大的变形或渗漏问题，可能引发严重的安全事故。
解决方案：
要加强支护，加强对地下水的监测和地面沉降的监测。
还需对既有管线进行改迁，在土方开挖时，分空间分方法，保护既有管线。
本站站及盾构井基坑开挖深度较大，地连墙深度最深达40米，施工过程大型机械设备在现场施工作业，确保设备和过程安全是本工程安全工作的重点；深基坑保证围护结构施工质量，确保基坑不发生渗漏也是本工程施工的重点之一。
两侧高楼林立，地下管线众多，施工过程中确保周围建筑、管线及地面安全是本工程的施工重点。
基坑支护体系虽不是临时结构，但仍具有较大的风险性。
基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。
在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。
基坑工程具有很强的区域性。
如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。
同一城市不同区域也有差异。
基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。
深基坑工程具有很强的个性，基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。
有时保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。
这就决定了基坑工程具有很强的个性。
因此，对深基坑工程进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的
2.4主体结构防水
本工程段施工工艺复杂，施工缝多，防水材料多样，防水材料预留连接处的施工质量控制是本工程的施工重点之一；逆作法施工暗挖接头处混凝土接缝处混凝土施工质量也是本工程的施工重点之一；中间立柱桩以及地下连续墙的施工精度控制也是本工程的施工重点之一；确保工程按照合同工期要求，在时限内完成工程项目是我单位对建设单位的承诺，按期完成施工任务也是本工程的施工重点之一。
。
3工程总体筹划
3.1施工总体目标与总体筹划原则
总体目标，包括质量目标（确保全部工程满足设计要求，行业规范等）、工期目标（按期验收）、安全目标（无重大伤亡事故，确保周边环境安全）、其他目标（环境保护目标，文明施工目标等）
总体筹划原则
安全第一的原则：
以安全工作为工程部署的重中之重，在施工准备阶段做好各项安全准备工作，包括管线路调查，地面建筑物调查，地面道路桥梁设施调查等。
将安全检查融入工序作业的必要时间之内，保证施工安全顺畅进行。
质量优先的原则：
在确保安全的前提下以工程质量作为项目管理工作的核心，做到盾构施工稳扎稳打不停留，保持施工作业稳步有序，安排合理；做好质量控制关键点的设置工作，对易发生质量问题的部位提前进行质量筹划，在施工中加强各项监控量测，对出现的质量隐患及时进行纠偏，保证工程质量处于可控范围之内。
保证工期的原则：
合理进行工作分解，以工序作业为基本作业单元，正确确定工序作业时间，以关键线路作业流程为工作核心，各项工作围绕作业流程开展，保证施工的顺利进行。
突出重点的原则：
根据工程具体情况确定工程重难点，对重难点工程编制专项施工方案，提前制定有针对性的专项监测方案、及应急预案，做好风险管理工作，确保施工可控。
3.2施工方案比选
本工程采用明挖法进行施工,考虑到周围存在一些重要建筑物、施工场地较小、放坡开挖不现实、故选用支护开挖方式。
根据本工程所处的地质情况,本基坑可选用三种围护方法，分别为钻孔灌注粧排桩围护、SMW工法、地下连续墙围护。
钻孔灌注粧排桩结构缺点：
止水搅拌粧加固占地大；不易利用灌注粧排粧做地下室侧墙的外模板，需要留有一定回填空间；因此在场地有限的条件下不宜采用。
SMW工法优点：
施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害；墙体全长无接缝，从而有更可靠的止水性；所需工期较短；废土外运量少。
SMW工法缺点：
水泥土强度控制不严会造成基坑失稳；不易利用水泥土维护墙做地下室侧墙的外模板，需要留有一定回填空间，因此在场地有限的条件下不宜采用；围护结构变形相对前两种围护大。
拔出H型钢时有较大的振动和噪音，拔出后维护墙有一定变形。
地下连续墙缺点：
造价略高于SMW工法,开槽时可能造成道路裂损等危害。
地下连续墙优点：
刚度大，变形小，维护可靠，防水性能好。
可利用地下连续墙作为地下室侧墙的外模板，节约空间，节省回填费用和工期。
由于施工场地土体种类较多、土质较软且土体中含水较多，施工场地周围环境对噪音要求较高，而地下连续墙施工占地空间小、不需要回填、围护结构刚度大、变形小、防水性能好，综合预估造价选择釆用地下连续墙支护开挖较为经济合理。
由于施工场地土地种类较多、土质较软且土体中含水较多，基坑深度大，达到46m,施工场地周围存在教学区，环境对噪音要求较高，而地下连续墙施工占地空间小、不需要回填、围护结构刚度大、变形小、防水性能好，综合预估造价选择采用狄璇连续墙支护开挖较为经济合理。
地下连续墙相较于其他的围护结构的优点是：
（1）可以减少工程施工时对于环境的影响，施工时振动少，噪声低；能够紧邻相近的建筑及地下管线施工，对沉降即变位较易控制。
（2）地下连续墙的墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，既可以用于超深围护结构，也可以用于主体结构。
（3）地下连续墙为整体连续结构，加上现浇墙壁厚度一般不少于600mm，钢筋保护层又较大，故耐久性好，抗渗性能也好。
（4）可以实行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工速度，降低造价。
（5）适用于多种地质情况。
3.2.2施工方法的比选
本工程中，基坑深度大，采用地下连续墙作为维护结构，而且并非处于交通繁忙地段，那么最快捷节省而且符合要求的施工方法就是明挖法。
明挖法相较于其他施工方法的主要特点是：
明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。
3.3施工总体安排
围绕确保按期提供主要节点工期的条件及总工期的要求，结合项目本身的结构特点以及场地周围复杂的环境特点，本着平行作业、多创造工作面及资源投入平衡合理的原则，总体施工分为维护施工和挖掘土方与结构施工两个部分。
3.4施工工期筹划
PD2段施工计划在2014年1月1日开工，到2014年5月6日竣工，共需要132个工作日。
具体安排如下表所示：
任务名称
工期
起止日期
基坑开挖，支撑施工
80
2014.1.12014.3.21
底板结构施工
12
2014.3.222014.4.2
第一节侧墙
8
2014.4.3〜〜2014.4.11
下一层板框架结构
9
2014.4.12〜〜2014.4.21
第二节侧墙
11
2014..4.22〜〜2014.5.2
顶层板框架结构
12
2013.5.32013.5.15
详细的施工工期筹划表见后附图。
3.5人员配置
表3施工管理与操作人员配备表
序号
类别
职称
负责内容
1
项目经理
高级工程师
项目主管，协调各项工作
2
项目执行经理
高级工程师
项目现场主管、协调施工生产
3
项目总工
高级工程师
分管施工技术、质量及过程控制
4
项目安全经理
高级工程师
项目现场主管，现场调度及安全
5
施技部
工程师
现场技术，施工过程管理和控制
6
计核部
工程师
计量支付及概预决算
7
财务部
会计师
做好项目资金的调配
8
保障部
高级工程师
材料购置、验收及取样
9
安质部
工程师
现场施工安全、质量
10
办公室
政工师
管理体系文件的收发
11
试验站
工程师
项目试验工作，提供试验数据
序号
类别
人数
工作内容
12
起重指挥
2
机械指挥
13
起重机司机
4
机械操作
14
装载机司机
2
机械操作
15
挖掘机司机
5
机械操作
16
钢筋工
25
钢筋加工
17
修理、电工
3
机械维修、用电操作
18
木工班
20
负责模板制作
19
灌注班
20
负责砼浇筑
20
保洁队
10
负责现场清洁
21
其他辅工
20
其它配合工作
3.6主要机械设备
表4施工机械配备表
序号
名称
型号
数量
用电量
备注
1
液压抓斗（成槽）机
SG40A
2台
连续墙
2
150T履带吊车
1台
连续墙
3
80T履带吊车
1台
连续墙
4
搅浆机
3m3
2台
22KW
连续墙
5
泥浆净化装置
ZX-200
1台
55KW
连续墙
6
排污泵
25台
4X10KW
连续墙
7
电焊机
BX-500
40台
38KW
连续墙
8
挖掘机
EX300
1台
连续墙
9
装载机
1台
连续墙
10
钢筋切断机
GQ40
2台
7.5KW
连续墙
11
钢筋弯曲机
GW6-40B
2台
7.5KW
连续墙
12
直螺纹机
GHB40
4台
5KW
连续墙
13
切割设备
2套
连续墙
19
全站仪
GTS-311S
1台
20
水准仪
DS32
1台
3.7平面组织布置
3.7.1临时施工设施
（1）施工场地围挡
工地围护采用全封闭隔离措施，围挡内平整施工场地，场地内采用C20混凝土进行地面硬化，厚度20cm。
在驻地大门出入口处设置门卫，加强保卫工作。
加强场地内排水设施，主要包括雨水排水和洗车池排水。
在建筑物和基坑周围设500×500mm的明排水沟，纵向排水坡度为2‰，排水沟内抹防水砂浆，防止水渗漏，对边坡不利，排水沟需远离基坑外侧，沟壁应高出地面10cm，以利雨季时地表积水汇入排水沟。
排水沟内通过市政雨水系统集中排放。
排水边沟断面示意图
（2）冲洗槽
在施工场地大门口设冲洗槽和沉淀池，运碴车辆要冲洗干净，方可驶出工地。
场地内部的水沟均通向沉淀池，污水经沉淀池排入市政污水管道。
（3）临时堆土场
由于施工地点位于市内，基坑开挖的土方和盾构的土方在晚上运输。
在盾构井施工红线范围内选择一块空地，用于白天开挖的土方临时堆放，夜晚集中运至市外的弃土场，并将用于回填的土堆放在此，以便回填时使用。
同时在盾构井施工红线范围内选择一块空地，作为区间隧道土方的临时堆放。
（4）泥浆池和泥浆搅拌站
泥浆池在车站主体围护结构施工期间布设在场地内，共设1个。
。
（5）拌和站
车站主体混凝土全部采用商品混凝土。
同时布置小型搅拌站一座，用于搅拌喷射混凝土和临时工程用混凝土。
（6）空压机房
根据工程需要设置在盾构井施工场地内，并采用低噪音空压机。
（7）工地试验室
在施工现场设60㎡的工地试验室负责工程的试验工作。
（8）大门
大门采用金属材料制作，门扇做成密闭式，两侧要有工程简介、业主、设计、监理单位名称等内容的公告栏。
并在大门口设一门卫室,确保施工安全。
（9）施工场地容貌
现场做好文明施工、场容场貌、现场布置挂五牌一图，即：
工程概况牌、安全标语牌、安全记录牌、安全纪律牌，文明施工制度和施工平面图。
3.7.2办公、生活设施
生活及办公场地的围挡面积3500m2,围挡长度70米，宽度50米。
北端为一层结构，拟规划为厨房等相关生活配套设施用房。
房屋采用双层活动板房，一层为办公室及宿舍，二层均为宿舍,每个房间尺寸为6米×4米，共有房间41间，其中项目队办公室4间，宿舍5间，计划配置人员15~17人；协作队伍工人宿舍18间，拟施工高峰期投入140左右，每个房间住7~8人。
在现场设置医务室，并配备一名专职的医护人员，定期进行卫生检查。
3.7.3临时道路及场地平整、硬化
由于本工程段施工地点位于市内，附近路网发达，交通便利，材料可通过淮海路运入工地，土方等可通过陕西南路路直接运至弃碴场。
同时将根据施工现场实际情况修建部分便道，并对一些不利于施工的场地进行硬化。
临时便道部分采用20cmC20钢筋混凝土，其余硬化考虑10cm厚C20混凝土硬化，并控制好硬化场地标高，做到排水畅通，无积水。
3.7.4冷却水塔、冷却水池及供排水管道、消防设施
施工开始前，与供水、排水部门进行联系，从指定的供水管道将水引入现场，并安装水表。
综合考虑到盾构用水和消防用水的储备，选择φ150主供水管进入各施工场地，并选用适当的支管引入生产、生活区域。
排水系统由水泵、排水管道和沉淀池三部分组成，区间隧道内的积水经若干水泵和沿隧道全程布置的PVC管排放到地面的沉淀池，经过沉淀确认达到排污标准后，排到城市下水管道。
施工期间对沉淀池及时进行清理。
在工地内横过施工通道的排水系统，全部设置为埋入地下的排水管，避免车辆碾压管线而造成污水外漏。
在各生产和生活场地按规定配备足够的消防栓及消防箱，另配置足够的灭火器及其它消防工具。
同时与当地消防部门联系，取得市政府部门的检查认可，并坚持消防经常自检，确保设施经常处于良好状态，随时可满足消防要求，施工中消防设施不得挪用。
3.7.5施工临时用电
施工用电待用电手续经电力部门批准后从附近的电网接入，根据用电负荷测算及施工需要来设置满足施工需要的厢变站、开关柜、备用发电机房、电工房等配电设施。
所有施工用电采用三相五线制供电系统，变压器输出端设总控制箱，各施工作业面设分控制箱，通过电缆输电至各用电地点。
3.7.6施工期间临时通讯设施
在施工现场安装3部程控电话，盾构区间安装1部程控电话，业主及监理各安装1部，项目部对外联络电话2部，并配备一定数量的移动电话和对讲机，以便于施工生产和对外联络。
3.7.7施工场地防排水
（1）施工期间的排水措施
所有施工场地均进行硬化处理，以利排水，沿施工基坑周围设置排水沟，防止地面水流入基坑。
施工场地内设置排水沟，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0.3×0.3m，沟底设0.3%的排水坡，并用水泥砂浆抹面。
（2）施工期间的防洪措施
严格按施工组织设计的排水系统进行布设。
施工中加强对排水系统的围护，暴雨季节增加防洪抢险人员，做好防洪物资的储备和检查，并加强对现场施工情况的监测和观察，及时收集、分析观测数据，制定应急方案，检查排水设施，随时疏通排水系统，增加抽水设备等方法来进行防洪排水。
4深基坑施工方案
4.1方案综述
工作井节段长度为24m，结构形式为两柱三跨，沿纵方向呈近似矩形，平均宽度约为20m，平均埋置深度为25.6m，主体围护结构采用地下连续墙、钢筋混凝土支撑及钢支撑，地下连续墙与外墙“两墙合一”，厚度为1000mm，深度按照对于对商业建筑的保护，按照深度的合理性取46m。
采用明挖法，一共设计6道支撑，除了第1道支撑是钢筋混凝土支撑其他的都是钢支撑。
设置一个出入口。
这种支撑的形式参考天津天泰路站施工支撑形式和天津地铁5号线张兴庄站支撑形式。
总体的施工方案流程如下图1
图2施工总体顺序图
4.2地下连续墙施工方案与技术措施
4.2.1地下连续墙的施工总方案
根据要求，竖井采用地下连续墙施工，施工采用由隧道股份编制的国家级工法“地下连续墙液压抓斗工法”进行施工。
该工法具有墙体刚度大、阻水性能好，振动小、噪声低、扰动小等特点，对周围环境影响小，适用多种土层条件等特点。
根据总体施工进度安排，地下连续墙的施工作业面从两侧盾构井处开始施工.。
连续墙采取分段施工方法，标准段长度为6m，特殊地段根据实际情况划分长度，成槽及浇筑采用跳跃式施工方法。
地连墙的施工拟配备3台抓斗式地连墙成槽机，自端头井向中间施工，采用静态泥浆护壁。
成槽机每次开挖宽度2.8m，每个幅段分三次开挖，先挖槽段两端再挖中间，使抓斗均衡吃力，保证成槽垂直度，待挖至设计深度后沿槽长方向套挖，将抓斗形成的凹凸面修理平整
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