I出入口基坑开挖方法.docx

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I出入口基坑开挖方法

王家墩东站I出入口土方开挖方案

1、工程概况

I出入通道及I号风道位于车站北侧，其西侧紧邻一期改移后的网络、军缆等管沟，最近距离围护桩不到一米。

出入口基坑标准段深9.9m，集水坑处深13m，风道基坑深9.3m。

基坑长地铁二号线王家墩东站分两期施工，第一期施工的车站南端从21轴到车站终点，其中右线长度约162.2m，左线长度50.1m。

根据车站设计图，车站异型段平均开挖深度为16.64m，南端盾构段至南端混凝土支撑段平均开挖深度为17.08m，设计总的土方开挖数量为53896m3。

基坑深度方向除异型段及盾构段设置四道支撑外，其余段共设置三道钢支撑，异型段第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，其余均为钢支撑。

异型段首层钢筋混凝土支撑与冠梁设置在同一高度，往下各层支撑中心间距为6.9m、3.1m、3m。

第四道支撑中心至基坑开挖面为2.71m。

异型段支撑平面及纵断面布置图详见下图：

2、工程地质及水文地质

2.1、工程地质

本车站场区地形平坦，地面高程一般在20.82~21.75米之间，场地在地貌单元上属长江北岸I级阶地。

根据钻探揭示及对地层成因、年代的分析，场地分布地层自上而下可分为以下几个单元层：

第

（1）层人工填土层（Qml/）；第（3）、（4）层第四系全新统冲积（Q/4al/）一般粘性土、软土、砂土层（夹砾、卵石）；（20）层志留系中统坟头组（S/2f）泥岩。

现将各土层描述如下：

（1-1）层杂填土：

由粘性土、砂土与砖块、碎石、块石、片石、炉渣等建筑及生活垃圾混成（地表有15~20cm厚的砼地坪）,其堆填年限超过15年,全场地层分布，层厚1.0～5.5m。

（1-2）层素填土：

以粘性土及砂土为主，混少量碎石、砖瓦片等，其堆填年限超过15年,局部分布，层厚1.8～4.6m。

（1-3）层淤泥：

灰黑色,流塑,高压缩性,含有机质及生活垃圾，具流变性，无摇振反应，光滑，干强度中等，韧性中等，该层局部分布，层厚1.9～3.2m。

（3-1a）层粘土：

褐黄色，软～可塑，中~高压缩性，含氧化铁,铁锰质结核,无摇震反应,光滑,干强度中等,韧性高，大部分地段分布，层厚0.6～4.1m。

（3-3）层淤泥质粉质粘土：

褐灰~深灰色，软～流塑，高压缩性，含有机质,腐植物,无摇震反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等，全场地分布，层厚1.8～7.1m。

（3-4）层粉质粘土夹粉土、粉砂：

褐灰、深灰色，软塑（局部流塑），中~高压缩性，（粉土呈稍密状态,厚0.1~0.5m）含有机质,腐植物,无摇震反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等.大部分地段分布，层厚1.6～6.7m。

（3-5）层粉质粘土、粉土、粉砂互层：

褐灰色，粉质粘土呈软~可塑状态,粉土呈稍~中密状态,粉砂呈松散~稍密状态，中压缩性,无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

粉土、粉砂含云母片、长石、石英等，互层单层厚度0.1~0.5m，局部达1.0m。

大部分地段分布，层厚1.3～8.7m。

2.2、水文地质

场地内的地下水有上层滞水，孔隙承压水和基岩裂隙水三种类型。

1．上层滞水主要赋存于人工填土（Qml/）层，无统一自由水面，大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来源。

勘察报告显示，勘察期间测得其初见水位埋深为1.0~3.8m，稳定水位埋深为1.6~4.5m。

2．本场地孔隙承压水为赋存于第四系全新统冲积（Q/4al/）粉质粘土、粉土、粉砂互层土及砂卵石层中承压水，与长江、汉江具有水力联系，其上覆粘性土层及下伏基岩为相对隔水顶、底板。

据勘察报告反映，2006年12月1日在Jz-QNL-W1号抽水试验孔中测得承压水水头在地面下3.05m，相当于绝对标高18.15m（黄海高程）。

汉口地区长江I级阶地承压水测压水位标高最高为20.0m左右，承压水头标高年变化幅度在3.0~4.0m之间。

场地地下水对地下砼及砼中钢筋均无腐蚀性，对地下钢结构具弱腐蚀性；车站异型段底板最大埋深约地面下19m，采用明挖施工，基坑施工时坑底大部分地段有承压含水层，因此必须进行降水或隔渗才能保证施工安全。

2.3、地震效应

工程抗震设防分类为乙类，车站所处场地地震基本烈度为6度，按7度采取结构抗震构造措施。

7度地震烈度下可不考虑砂土液化和软土震陷。

3、施工进展情况

截止到6月16日，车站南端已完成异型段全部混凝土支撑，场地内降水井全部完成，右线盾构井段完成底板混凝土浇筑，土方开挖完成最南端以北约40m。

4、施工临时设施

4.1、施工便道

场地内现有环形便道可以做为土方开挖外运通道。

4.2、施工用水用电

⑴、施工用电

施工用电主要采用网电，施工现场配备了一台800KVA的变压器可以满足现场施工用电的需求，另外考虑到基坑开挖期间井点降水运行的可靠，施工现场配备了一台200KW的发电机作为备用电源。

⑵施工用水

施工用水主要考虑降水井抽水。

施工现场在工法桩后台设置一个10m3的蓄水箱，水管主管分左右两侧引出，设两个总闸，沿围挡布置，沿途布设三通、闸阀引至用水点。

4.3、场地排水

场地内的排水采取修建排水沟排水，为了防止地表水流入基坑，施工期间在基坑顶防护栏杆外侧设置一条环形的截水沟，截水沟采用砖砌，并用砂浆抹面封底，截水沟过水断面为0.35×0.5m。

环形水沟经沉淀后流入市政排水系统。

南端基坑边排水路线图

5、开挖方案

根据车站南端基坑平面图，整个南端基坑开挖分两块施工，其中右线盾构井往北至异型段采取水平分层纵向分段台阶开挖，异型段由于受混凝土支撑及钢支撑布置的影响，根据支撑平面布置情况，考虑结构分段施工需要，计划整个平面分5大块开挖，在顶面沿基坑边设置四个出土口，基坑内混凝土支撑以下的土方采取挖掘机下到基坑，用挖机将土方开挖集中至出土口后再由伸缩臂挖机装车运出。

开挖时采取水平分层，纵向分块开挖，严格做到先撑后挖，水平分层厚度按2.5m左右设置，分块情况详见下图：

5.1、异型段首层土方开挖

根据设计图纸，异型段首层支撑采用钢筋混凝土支撑，设置在与冠梁同高度，其与第二道支撑的中心间距为6.9m，两道支撑间净空为6.2m，在进行首道钢筋混凝土支撑施工时先将支撑顶面以上1.3m左右的首层土方挖除，该层土方挖除采用常规的退挖法进行开挖，第一、二道支撑间厚约6.9m的土方计划分两层开挖，其中第一层考虑到小型挖机作业高度，开挖深度为4m，第二层为2.9m。

第一层开挖分别从异型段北端及左线盾构段分别向中间及西侧开挖，基坑内开挖采取4台PC-60小型挖机开挖，每个开挖作业面各配备2台，基坑内的土方开挖集中基坑边最近的出土口后采用PC-320的伸缩臂挖机垂直运出。

第一层土方开挖完成后第二层土方开挖采取从B区中心分别向周边退挖的方法进行第二层土方开挖，同时将第二道钢支撑安装到位，考虑到先期开挖左线盾构部分，在开挖时应在靠D区及E区位置采取放坡等措施确保基坑内边坡的稳定。

5.2、其余各层土方开挖

第二层支撑安装完毕后，第二层土方开挖同样利用左线北端及盾构处设计无钢支撑的位置分层开挖第二、三道钢支撑之间的土方，根据支撑间距，共分一层开挖，开挖时先开挖至第三道钢支撑顶，待左线部分全部开挖至标高后再由B区中部退挖的方式开挖第三层土方，随即将第三道钢支撑安装到位。

余下各层土方采取相同的开挖方式进行开挖。

5.3、异型段右线部分土方开挖

当左线部分土方开挖完毕后即可分台阶采取相同的方式进行右线部分的土方开挖，右线部分采取从北、东及南部向中间开挖的方式进行开挖，同样采用4台PC-60型挖机配合PC-320伸缩臂挖机开挖。

5.4、临时立柱加固

在开挖过程中，安排专人负责基坑开挖安全，其中最主要一项即是对临时立柱的保护。

开挖至临时立柱周边时，需环绕临时立柱开挖，确保临时立柱四周的土层保持在同一标高，防止单侧土压力过大造成临时立柱断裂。

当开挖快至临时立柱连接位置时，应先对临时立柱位置进行人工掏槽，将接头位置掏出进行加固后方可继续往下开挖。

临时立柱接头位置加固采用在四周绑焊钢板的方法：

采用460mm×600mm×10mm钢板与格构柱角钢满焊，接头上下各300mm搭接，将接头全部包裹。

详见临时立柱接头加固图。

临时立柱接头加固图

6、施工注意事项

（1）、基坑开挖时挖机不得碰撞格构柱、纵梁和钢支撑等。

要避免损坏降水设备，确保降水井的正常运行，保证地下水位在开挖面以下不小于2m。

（2）、在开挖快至临时立柱连接位置时应先对临时立柱位置进行人工掏槽，将接头位置掏出进行加固后方可继续往下开挖。

（3）、基坑开挖时两倍基坑深度范围内地面荷载不得大于20Kpa，以防地面荷载对基坑侧压过大，引起基坑侧墙变形及基底隆起。

（4）、确保开挖过程中的土体和基底的干燥，保持基底强度及完整性不受破坏。

（5）、在基坑开挖过程中如发现地下管线或文物等，应立即停止开挖，同时上报有关部门，处理后再开挖。

（6）、放坡面位置若紧贴设计支撑位置，应将土坡略向后平移，或留出平台，以挖出支撑位置，并及时支撑以免增大地下墙位移。

（7）、基坑内侧的墙身凸出部分，必须凿除，并对出现的渗漏水亦及时进行封堵。

（8）、基坑开挖至钢支撑设计高程后，要及时进行钢支撑安装，钢支撑安装未经检验合格，不得进行开挖土方，以保证基坑围护结构的稳定和安全。

（9）、严格控制基底的开挖标高，避免超挖，以免破坏地基的整体性。

对超挖部分用混凝土垫层找平。

（10）、基坑顶面周边严格控制堆土或重型机械临边行走，加强现场管理设专人指挥，防止挖掘机碰损钢支撑。

加强纵坡位移监测，防止纵坡滑移。

（11）、为保证市内清洁，防止车辆漏、掉泥土，运输车辆采取防掉落措施。

对流状泥土必须晾晒后装运，泥土、泥浆不得混装。

车辆出入前，必须用高压水冲洗，使车辆干净，车轮清洁，不污染路面。

7、施工工期计划

根据土方开挖方案及总体施工安排，为确保9月底左线盾构达到始发条件，左线部分主体结构须在9月20日前全部完工，按此节点目标，左线部分A、B、C三大部分的土方开挖必须在7月30日前全部完成，按此工期要求，异型段土方开挖施工工期计划如下：

（1）、A区设计土方开挖数量为6833m3,综合考虑开挖工艺及放坡需要，按A区挖至设计标高B区须挖除50%的土方计算，A区部分基坑挖至设计标高共需挖除土方11000m3，根据车站北端换乘井开挖效率，综合考虑不同深度的开挖效率，按每天开挖完成400m3计算共需28天挖到设计标高，计划于6月19日开始开挖,考虑天气等不利因素影响，计划于7月15日完成。

（2）、C区设计土方开挖数量为4358m3,综合考虑开挖工艺靠异型段D、E区放坡需要，按C区挖至设计标高B区须挖除50%的土方计算，A区部分基坑挖至设计标高共需挖除土方13072m3，同样按每天开挖完成400m3计算共需33天挖到设计标高，计划于6月20日开始开挖,考虑天气等不利因素影响，计划于7月31日完成。

（3）、D区及E区土方考虑在进行A、B、C区土方开挖时已挖除部分，则实际D、E区土方开挖数量约为11628m3，同样考虑上述设备投入，按每天可完成土方开挖800m3计算，共需15天，计划从8月1日开始开挖，考虑天气等不利因素，计划于8月31日完成。

8、人员及机械设备配备

8.1、人员配备

根据总体施工进度要求及开挖方案，在基坑开挖施工拟配备管理和生产人员合计120人，具体配备如下：

生产及技术管理人员：

38人履带吊司机：

4人

挖掘机驾驶人员：

12人土方车驾驶人员：

30人

机修、电工：

4人支撑安装人员：

12人

现场指挥：

4人电焊工：

6人

铲土、保洁工：

10人

8.2、施工机械设备配置

土方开挖前先根据设计和施工总体安排，准备好带有活络头的Ф609钢管支撑和钢垫板等配件，对支撑预加预应力的1套千斤顶及配套油泵标定、检验，确保其能正常使用。

开挖期间主要设备配备见下表。

南端异型段基坑开挖阶段主要机械配备表

序号

机械名称

型号规格

生产能力

数量

用途

备注

一

降水设备

1

柴油发电机

250KW

1台

备用

二

基坑土方开挖及支撑架设设备

2

普通挖掘机

PC200

0.9m3

1台

挖土

3

小型挖掘机

PC60

0.4m3

2台

挖土

4

18m伸缩臂挖掘机

1.1m3

2台

挖土

5

75T履带吊

75T

1台

支撑安装

6

自卸汽车

15T

30辆

外运土方

7

电焊机

B×500

2台

支撑安装

8

组合千斤顶

2×100

1套

支撑安装

9

千斤顶配套油泵

2台

支撑安装

10

清水泵

50m3/h

2台

抽水

9、应急预案及应急措施

9.1、应急组织与职责

⑴、应急组织机构

建立以项目经理贺彬为组长的基坑应急预案领导小组，副组长由项目书记李建、项目总工粟盈盈、项目副经理荣登陆组成，并从各作业队班组中选出精壮青年，组建不少于30人的应急抢险队。

项目部职工和劳务工均为抢险救援队队员，在发生险情时均应参加现场抢险工作。

各施工作业队以项目部人员和财产安全为大局，全力投入抢险和救援工作，保证在发生事故时能够迅速、有效的组织抢救，最大限度降低事故造成的损失和不利影响。

组织机构见《王家墩东站基坑开挖应急组织机构框图》。

⑵、领导小组职责

①组长全面负责突发情况下抢险预案的实施，负责抢险方案的决策和制定以及现场总指挥。

②副组长负责资源的调配及现场的指挥工作。

③在险情发生时由组长组织实施抢险，组员全力组织各抢险分队人员按要求实施抢险措施。

④组长不在时根据顺序顶岗，在抢险需要长时间进行时，按顺序进行轮流值班。

⑤全体职工在发现险情后按抢险预案程序立即上报，同时在现场的管理者按照制定的预案立即组织抢险。

⑥李建负责抢险时后勤的组织保障及抢险工作的备案工作。

⑦刘首田负责抢险物资的储备管理及抢险时物资及机械设备供给工作。

⑧周兴负责抢险时安全作业的保证工作。

⑨各环节主要负责人：

预案培训、模拟演练负责人：

粟盈盈

抢险工具配置负责人：

刘首田

抢险人员配置负责人：

荣登陆

资金保证负责人：

陈俊风

9.2、项目部应急救援物资准备

准备应急抢险物资，有专人保管，不得挪作它用。

主要应急机械设备、材料及药品储备见下表。

主要应急机械设备、材料及药品储备表

序号

应急物资

名称

单位

数量

规格型号

主要工作

性能指标

现在

何处

备注

1

挖掘机

台

1

PC200

现场

2

吊车

辆

1

25T

25T

现场

3

电焊机

台

2

BX500

现场

4

注浆机

套

1

现场

5

污水泵

台

1

22KW

现场

6

污水泵

台

1

11KW

现场

7

污水泵

台

2

5.5KW

现场

8

风镐

套

1

现场

9

空压机

台

1

1.5m3

现场

10

发电机

台

1

250KW

现场

11

轿车

台

1

现代

现场

12

冲击钻

套

1

现场

13

铁锹

把

10

现场

14

洋镐

把

10

现场

15

手推车

辆

1

现场

16

钢板

块

2

1.5米*6米*20mm

现场

17

棉纱

KG

200

现场

18

编织袋

个

500

现场

19

砂

M3

10

中粗

现场

20

袋装水泥

吨

5

P.O42.5

现场

21

水玻璃

桶

10

现场

22

速凝剂

KG

200

现场

23

堵漏王

KG

30

现场

24

方木

根

60

4m长

现场

25

沙包

只

600

现场

26

钢支撑

根

5

Φ609

长度与基坑宽度相当

现场

27

手电筒

个

20

现场

28

急救箱

个

1

现场

29

绷带

卷

若干

现场

抢险物资做到堆码整齐，标识清楚，专料专用。

所用材料、构件和设备应符合国家和行业标准的规定，以及设计要求，应具有出厂合格证和质量证明文件。

施工中发现损坏和减少应及时更换和补充。

设备物资部负责日常检查抢险物资及设备的完备情况。

9.3、应急预案

⑴、地连墙间渗水与漏水的应急措施

在基坑开挖过程中,一旦出现渗水或漏水应及时采取以下措施进行处理：

①如渗水量较小，采用快速封堵材料堵漏；如渗水量较大，应及时回填，在地连墙外侧注双液浆，在坑内检查无渗水后重新开挖。

②对接逢渗水处采用采用早强水泥封堵，封堵困难时采用先引后堵的措施。

⑵、防止侧向位移发展的措施

基坑开挖后,支护结构如位移过大,或位移发展过快,则应及时采取以下应急措施:

①地连墙背后卸载

清除地下地连墙背后一切堆载。

在必要时应挖去桩背后部分土体卸荷，卸土深度为2m，卸土宽度根据监测情况而定，一般不小于3m。

卸土后应做好卸土坑的防水措施，在其中设置排水沟及集水井，并配置足够的水泵。

②加设临时支撑

在位移发展过大、过快部位，应加密钢支撑。

⑶、流砂及管涌的应急措施

基坑开挖后,如发生流砂及管涌现象,应采取以下措施:

①对轻微的流砂现象，在基坑开挖后可采用加快垫层或加厚垫层的方法“压住”流砂。

对较严重的流砂则应增加坑内降水井的口数，保障地下水位降至坑底以下3m。

②对于管涌范围不大时，在基坑内开挖面以下的沿着地连墙的土层进行注浆加固，提高土体的抗渗性能。

土体的加固宽度可取墙体在开挖面以下插入深度的1／2，加固深度一般不超过4m，或根据抗渗验算确定，同时加强基坑降水。

若突涌较严重时，并遇连降大雨，则采用土方或混凝土暂时回填进行反压，待雨停处理后再进行重新开挖。

9.4、防讯应急预案

⑴、定期检查排水管网及抽水设备的可靠性，提高快速反应能力。

⑵、工地预备足够的防洪物资及设备，如草袋、雨布、大功率抽水机等，并配备一定的自发电能力，以确保汛期突然停电情况下的防排水需要。

⑶、注意气象部门的天气预报，暴雨来临之前做好以下工作

①停止受暴雨影响较大的土方开挖作业，做好善后安排，以策安全。

②采用可靠的手段围蔽水泥库，变配电设备等。

③施工机械设备撤出基坑或停放在地形较高、排水顺畅的地方。

④疏通排水沟，增加排泄水通道。

按预报雨量的大小，必要时增设临时排水沟槽。

⑤检查基坑坡面，特别是受水流冲刷较强的坡面采取临时支护措施。