基坑围护与开挖专项安全施工技术方案Word格式.docx
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风井地下三层的人防隔断门和站台板在盾构施工完毕后施工。
风井设计采用明挖顺筑法施工,全外包防水做法,基坑围护采用钻孔桩+内支撑体系。
2.1.1基坑围护与支撑
本风井地下三层主体基坑开挖深度约22.7m,地下一层附属基坑开挖深度9.42m。
根据《建筑基坑支护技术规程》和《乌鲁木齐轨道交通一号线工程(三屯碑~国际机场)施工图设计技术要求》对基坑变形控制等级的相关要求,确定区间风井基坑变形控制保护等级地下三层和地下一层均为特级,支护结构最大水平位移≤0.1%或≤30mm(两者取最小值),地面最大沉降量≤0.1%H,H为基坑开挖深度。
根据本风井所处的环境、工程地质、水文地质及谁们资料条件以及基坑深度,经技术经济综合比较、计算分析和工程类比,本风井地下三层主体支护结构选用Φ1000@1400钻孔灌注桩,沿基坑深度方向设4道Φ600×
16钢支撑(第四道加设换撑);
地下一层附属支护结构选用Φ800@1100钻孔灌注桩,沿基坑深度方向设2道Φ600×
16钢支撑。
桩间采用100mm厚C25混凝土挂网喷射混凝土。
表2.1.1-1基坑围护结构形式一览表
工程部位
围护
支撑
基坑
形式/深度(m)
进入土层
深度(m)
基底土层
风井主体
1000mm钻孔桩/插入坑底6.6m
(4)-10卵石层
设4道Φ600×
16钢支撑(第四道加设换撑)
22.7
(4)-10卵石
附属
800mm钻孔桩/插入坑底5.5m
设2道Φ600×
16钢支撑
9.42
2.1.2地基加固
风井附属基坑坑底以下设袖阀管注浆裙边加固,加固深度隧道区为坑底以下5.5m,其它区段为坑底以下3m。
袖阀管注浆加固采用‚89袖阀管注浆,按1.7mX1.5m梅花形布置注浆孔,扩散半径为1.0m,采用地面注浆方式,28d的无侧限抗压强度qu≥1.0MPa。
2.2工程环境
2.2.1周边交通
宣仁墩站~大地窝堡站区间风井城北主干道北侧半幅道路下,距离乌准铁路西侧约200m处。
风井位于城北主干道下,出地面风亭位于城北主干道路中绿化带内。
城北主干道是区内主要交通干线。
现状道路宽60m,双向12车道。
2.2.2周边建构筑物
周边无临近的建筑、构筑物。
2.2.3地下管线等
风井施工影响的管线有1根DN400雨水管,施工时临时迁改至基坑外侧,搬迁后的管线尽量远离基坑(最小距离不得小于3m)。
基坑南侧的现状1根DN500燃气管(中压,距离基坑约3.8m)和DN300燃气管(中压,距离基坑约3.1m)距离基坑很近,在基坑施工过程中应加强对其监测和保护。
2.3工程地质及水文地质
2.3.1工程地质条件
沿线地貌单元为山前倾斜冲、洪积砾质平原区,地形平坦,地势南高北低,地面标高一般在653.7~664.9m之间,局部相对高差1~2m。
根据详勘报告,场地内主要地层为由冲积、洪积河床堆积形成的第四系上更新统粉土、卵石,地表广泛分布杂填土,本区间风井位于回填砂石料坑内,其土层划分如下:
(1)1-1杂填土(Q4)
灰色,灰褐色,为砂石料碎石土回填,以卵石为主,浑圆状,颗粒母岩成分为中风化灰岩、砂岩等,颗粒不均匀,粒径2-20mm的约占15%,20~60mm的约占50%,60~100mm的约占10%,其余为杂砂砾及粉黏粒填充,中密,稍湿。
地勘钻芯取样时7.40~17.50mm钻进较快,漏浆、塌孔厉害。
岩土施工工程分类为
级普通土。
(2)4-10卵石(Q3)
灰色、深灰色,浑圆状,颗粒母岩成分为中风化灰岩、砂岩等,颗粒不均匀,粒径2-20mm的约占10%,20~60mm的约占45%,大于90mm的约占5%,粒径最大110mm,其余为杂砂砾及粉黏粒填充,岩芯呈散装,20.00m以上中密,以下密实,33.00m以上稍湿,以下潮湿。
岩土施工工程分级为
级硬土。
2.3.2水文地质条件
本工点勘察期间勘探深度40m内未见地下水。
2.3.3不良地质条件及特殊性岩土
本区间风井范围存在较厚的杂填土,厚度约为17.5m,原为一建筑砂石料场,因采挖砂石料形成大片砂石料坑,后期由于市政施工队场地进行了回填整平处理,由于采挖不规范,砂石料坑的分部和深度情况无文字记录,通过走访调查了解到,采坑平均深度为5-6m,最大深度约21m,面积约95000平方米,回填成分主要为砂石料分选后不合格的大粒径卵石(粒径大于60mm)和粉黏粒,以及部分建筑垃圾(主要为碎砖、混凝土碎块)和少量生活垃圾,回填无组织性,为随意倾倒后进行推填平整。
通过钻探揭示杂填土的主要成分为卵石约85%、建筑垃圾10%,生活垃圾5%,卵石成分主要为灰岩、砂岩、花岗岩,为中-微风化,磨圆度较好,颗粒级配较差,粒径大于60mm的约占90%,最大粒径约500mm。
呈稍密-中密状,稍湿。
杂填土土质结构不均匀,物理力学性质差异性较大,对工程的影响主要表现为易形成坍塌落石等危害,基坑稳定性差,施工应重视其对支护的不利影响。
3.工程的特点、难点及应对措施
根据本工程沿线环境要求,基坑开挖深度及周边环境要求、地质分布、结构特点,我们认为存在如下几个方面的主要问题,应引起足够的重视。
1)较厚的杂填土不良地质条件的对围护桩施工有不利影响,易造成钻孔过程中塌孔、超挖。
2)较厚的杂填土不良地质条件下,基坑开挖过程中暴露面不稳定,可能形成桩间土局部坍塌、落石等危害。
3)风井基坑开挖深度达到22.7m,开挖过程中支撑体系施工质量必须严格控制,确保支撑体系稳定可靠。
4)雨水管、燃气管等地下管线距离近,风井施工全过程都必须加强监控和保护。
表3-1宣大区间风井基坑围护与开挖的特点、难点及应对措施
重点、难点
分析
针对性措施概要
备注
较厚的杂填土不良地质条件
围护桩施工
1、杂填土深度大(最大17m)、范围广,易造成钻孔过程中塌孔、超挖
1、通过试桩摸清地质状况,总结工艺参数;
必要时采取护筒跟进钻孔,穿越回填土
基坑
开挖
2、杂填土土质结构不均匀、不密实,可能形成局部坍塌、落石等危害
2、挂网喷射混凝土及时跟进,减少开挖面暴露时间;
个别孤石及时清理破碎
深基坑施工
基坑变形监测
1、基坑变形控制保护等级为特级,变形及沉降量不大于0.1%H或30mm
1、根据规范和设计文件要求制定切实可行的基坑,建立功能完备、反应迅速、精确可靠的监控体系
支撑体系施工
2、基坑采用钢支撑支撑体系,局部钢支撑跨度大
2、加强钢支撑活络头、临时立柱桩节点施工质量控制,严格按照设计要求的步骤和顺序进行支撑体系的安装和拆除
周边管线
雨水燃气管线
燃气等带压管线距离基坑最近约3.1m,基坑变形可能造成管线位移、破损
1、制定应急专项管线保护预案;
加强监控量测
4.工程筹划
4.1工程目标
对资金、工程技术与管理人员、劳动力与设备等资源方面加大投入,精心组织施工,并努力达到如下总体施工目标:
4.1.1工期目标
在本工程开工前期,针对施工方案、人力物力等合理筹划,积极准备。
在具备开工条件后,立即展开施工,力争按照如下计划完成。
进场开工日期暂定为2014年8月25日,具体以管线搬迁完成时间为准。
2014年10月25日完成所有围护桩及进出洞加固素桩;
2015年4月30日,完成主体结构土方开挖;
2015年7月30日,完成风井主体结构施工、场地移交盾构;
2016年9月15日,完成风井附属结构。
4.1.2质量目标
顾客满意率:
用户满意率≥85%;
结构工程创市优质结构奖;
4.1.3职业健康安全管理目标
创市级文明工地;
不发生食物中毒事故:
年度职业病年发生率为0(人);
不发生火灾死亡事故;
不发生主责交通死亡事故;
年度无重大管线事故发生;
杜绝工伤死亡事故。
4.1.4环境目标
施工现场粉尘、废水排放、噪声控制符合国家标准;
推行绿色工地,创建节约型工地活动;
4.2施工区域与阶段划分
4.2.1施工区域划分
宣大区间风井兼做盾构工作井,风井主体(地下三层)在盾构到达前施工完成,风井附属(地下一层)在盾构通过后施工,因此该风井划分为主体和附属两个区域分阶段施工。
图4.2.1-1施工区域划分
4.2.2施工阶段划分及施工内容等
结合盾构隧道与风井附属的相对位置,根据基坑平面布置形式,本工程划分为三个阶段实施:
1)第一阶段(2014.8.25~2014.10.25),工期61天,完成围护桩、首层土方开挖、冠梁和洞门加固桩施工。
2)第二阶段(2015年3月15~2015.7.15),工期123天,完成风井地下三层主体结构施工和结构覆土回填。
3)第三阶段(2015年8月1日至2015年8月22日),工期82天,完成风井地下一层附属结构施工。
4.3交通组织、管线搬迁
4.3.1交通组织
宣大风井施工占用城北主干道北侧全幅路面,长度为100m,占用南侧主道一个机动车道,两个道路分隔带,施工围挡面积约为4071平方米,我项目部根据城轨集团前期处、新市区交警大队提出的优化意见:
在风井西侧50m处新增加开口,缓解辅道车辆分流压力,使车辆能在短时间内由辅道汇入主道,两处开口布设必须线型自然面积适中,确定了优化后的导改方案:
1)在保持城北主干道南侧原有道路通行能力的前提下设置交通警示标志,提示自西向东行驶机动车辆经过施工路段时减速慢行安全通过。
2)在安宁渠路口至大地窝堡车站方向距第一个红绿灯10m处开口,修建面积为250㎡的临时路面(东西长50m,南北宽5m),设置交通导流辅助设施,机动车辆由此进入城北主干道北侧辅道。
3)在宣大区间风井西侧50m处开口,修建面积为240㎡的临时路面(东西长30m,南北宽8m),设置交通导流指示标志,车辆由此汇入城北主干道,部分车辆也可沿辅道直行至机场货运部平交路口汇入城北主干道完成交通导流。
4.3.2管线搬迁
管线搬迁在风井永久围挡施工完毕后实施,风井施工影响的管线有1根DN400雨水管,施工时临时迁改至基坑北侧约6m处。
4.4施工场地布置
施工场地布置详见《宣大区间风井施工场地平面布置图》
4.4.1场地基本布置
1)围挡结构
采用彩钢夹芯板+立柱+矮墙组合形式,总高度2.5m。
下部为厚度24cm高50cm的砖砌矮墙,基础深入地面以下不小于30cm;
矮墙上为每幅6m×
2m(长×
高)厚度≥5cm的彩钢夹心板;
每幅围挡(6m)设1根明柱、1根暗柱,柱子材质为截面≥10cm×
10cm的方钢;
围挡板上下压顶梁采用与围挡板厚度对应的槽钢制作,且接头至于明柱背后。
2)围挡外装饰:
围挡立柱为蓝色、面板底色为白色。
围挡板外装饰图案以新疆、乌鲁木齐快速发展、优美风景为主,画面生动活泼、简洁美观。
每段围挡板(6m)范围内临街矮墙均匀涂刷两段黑黄相间的警示色带,每段警示色带长0.5m,其余部位涂刷灰色涂料;
每根明柱顶端安装球形照明灯,并更具现场需要安装摄像头、警示灯。
3)场区大门
施工区东、西两端城北主干道旁共设置2扇大门,为施工进出主大门,施工车辆外出必须通过此大门。
大门采用6m宽铁质大门,钢结构门柱,柱顶设置白色球形夜灯,大门外设施工铭牌、标识牌、公司标志、限速标志等。
3)施工道路及场地硬化
本工程沿基坑围护东→北→西侧设置6.5~8m宽承重道路,作为基坑开挖和结构施工阶段的施工便道,道路向背基坑侧流水坡度为5‰。
道路施工时首先铺设20cm厚碎石土,压实,然后将碎石土层人工开槽埋设过路管,然后在此基础上制作混凝土道路,结构层为厚180mm的C30混凝土结构。
另外,为了防止扬尘,为材料堆场提供方便,围场内其余场地均采用混凝土硬化。
先铺设20cm厚碎石土,压实,然后在此基础上浇筑厚100mm的C30混凝土结构;
钢筋笼胎膜场地先铺设20cm厚级配碎石,压实后制作厚200mm的C30混凝土道路。
4.4.2施工给水
根据施工现场情况,施工用水从机场托运部引入到施工现场,在区间施工竖井位置设置一个临水供应接口,此段引水总管采用DN50PPR热容管,给水分管根据需用量采用DN32PPR管,所有给水管道均埋入地下。
4.4.3施工用电
根据用电施工组织设计,整个现场和生活区的低压供电系统采用TN-S系统,建设单位提供临时箱变一个,容量为400KVA。
外电未接入时,采用1台250KW发电机保障施工用电。
1)用电分析
根据本工程筹划,车站的施工用电高峰期出现在结构施工阶段。
表4.4.3-1宣大区间风井施工场区用电设备一览表
序号
设备名称
设备功率
设备数量
设备总功率(KW)
(KW)
2
对焊机
150
100
钢筋焊接
3
电焊机
25
8
200
4
调直机
钢筋加工
5
弯曲机
6
木工圆锯机
4.5
9
模板加工
7
转角切割机
振动棒
1.3
10.4
砼振捣
湿喷机
1
锚喷支护
10
空压机
55
11
搅拌机
12
抽水泵
6.5
抽水
13
场区照明及其他
50
综合
14
办公、生活用电
15
总计
755.9
2)施工用电管理
系统基本布局为:
箱变低压侧开关——低压干线——施工场地总配电箱(立柜)——支线——支线分配电箱、开关箱(或拖箱)——支线——用电设备。
符合TN-S接零保护、三级配电、三级漏电保护和动照分设原则。
施工场地加强电气防火工作,采取必要的电气防火措施,配备电气专用的灭火器,如二氧化碳灭火器等。
4.5工程进度计划
根据工程总体施工方案和总体目标、工程的现实情况以及该工程的一些关键节点,我们编制了施工进度计划。
工程详细施工计划,见附表-01:
宣大区间工程进度计划表。
关键节点如下:
围护桩开始施工:
2014年8月25日;
主体基坑开挖见底:
2015年4月5日;
主体结构完成:
2014年7月15日;
全部土建完成:
2016年10月31日
4.6设备及劳动力资源计划
4.6.1设备计划
根据需用量计划,按施工平面图要求,组织施工机械、设备和工具进场,按规定地点和方式存放,并进行相应的保养和试运转等项工作。
表4.6.1-1宣大区间风井机械设备计划表
型号
旋挖钻
围护桩、立柱桩、洞门加固
挖掘机
土方开挖
运输车
土方外运
套丝机
吊车
起重作业
为了提高工作效率和施工工艺水平的,在劳动力进场前,对劳动力进行优化配置,并制定总体规划,按照作业工序进行班组划分,形成专业化作业班组的规范化模式管理。
主要技术工种全部持有相应资质证书上岗,在工程开工前,全部进行有针对性的岗前培训和安全教育,以便提高工作效率和施工工艺水平,同时提高安全操作意识,从而达到在确保安全情况下既加快工期又确保施工质量的目的。
表4.6.1-2宣大区间风井基坑围护及开挖主要工序劳动力计划表
工序
工种
人数
钻孔灌注桩施工
机操工
电焊工
混凝土工
钢筋工
起重工
测量工
普通工
基坑开挖施工
木工
架子工
双管旋喷桩施工
普工
5.主要施工工艺工法及措施
5.1钻孔桩
本风井地下三层主体支护结构选用Φ1000@1400钻孔灌注桩,地下一层附属支护结构选用Φ800@1100钻孔灌注桩。
共计C30钢筋混凝土Φ1000钻孔桩63根,C30钢筋混凝土Φ800钻孔桩65根。
此外风井主体东西两端围护桩外侧还有51根C20素混凝土Φ1000钻孔桩,作为盾构进出洞加固措施。
本风井钻孔桩施工选用220和200型旋挖钻机。
根据工程地质情况及本地区类似工程施工经验,钻孔桩施工采用旋挖钻机干法钻进成孔,导管孔内灌注混凝土。
根据实施性施工组织设计的工期要求及实际情况,计划采用2台旋挖钻机进行施工,由于实际场地局限,机械分批进场,根据现场施工情况调整,计划每天完成8根钻孔桩。
表5.1-1宣大区间风井钻孔灌注桩统计表
桩编号
桩径(mm)
桩根数
桩顶标高
桩底标高(m)
桩长(m)
A
1000
56
655.4/665.1
628.1
27.3/27.0
B
655.1
626.1
29.0
C
800
47
640.4
14.7
D
638.9
16.2
E
642.9
12.2
F
51
633.3
21.8
5.1.1钻孔
根据技术规范,排桩宜采取间隔成桩的施工顺序,混凝土灌注桩应在混凝土终凝后,再进行相邻桩的成孔施工。
本风井钻孔桩成孔采用“跳三钻一”循环进行。
1)定桩位埋护筒
在施工前定出桩位并埋好护筒,钢护筒底进入原状土层不少于1.5m,坑底深度与护筒底同标高且平整。
护筒采用8mm厚钢板焊接卷制,内径比桩身设计直径大30cm。
护筒埋设位置准确,其中心线与桩位中心线的允许偏差不大于20mm,并保证护筒垂直,同时其顶部要高出地面0.3m。
护筒正确定位后,护筒与孔壁之间用均匀回填并分层夯实,确保钻孔过程中护筒不发生偏斜。
图5.1-1旋挖钻干成孔施工工艺流程图
2)钻进成孔
旋挖钻的钻头配有短螺旋钻头、筒式旋挖钻头、球齿钻头几种,以适应不同的地层要求。
钻进过程中注意以下几点:
①施工前,操作人员详细了解工程地质和水文地质情况,并制定操作计划。
②旋挖钻进开始阶段,采取低速旋转慢钻进方式进行施工。
施工中动力头旋挖速度控制在每秒钟5转至15转之间,速度过高,会对钻杆产生过大的冲击,速度过低影响工作效率。
③加压油缸加压大小应根据施工地质情况和钻头种类不同而不同,无论任何情况加压压力都应控制在200KN以内。
④动力头内键与钻杆第一节键配合间隙应在1.5mm到2.5mm之间,如间隙过大,应及时修复或更换动力头内键。
提钻时不得回转钻杆,需反向解锁,然后卸土。
⑤操作人员注意根据电脑自动记录的有关参数及时调整钻机状态,如出现钻杆跳动、机架摇晃、钻不进尺等异常情况时,立即停机提钻检查,查明原因妥善处理后再钻。
5.1.3钢筋笼制作安装
钢筋笼主筋接头采用机械连接,每一截面上接头数量不超过50%,加强箍筋与主筋连接全部焊接。
钢筋笼的材料、加工、接头和安装,符合要求。
钢筋骨架的保护层厚度采直径16mm的圆钢焊接耳筋,设置密度按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置4个。
制好的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。
存放时,每个加强筋与地面接触处都垫上等高的方木,以免粘上泥土。
成型骨架都要挂牌标识,避免吊装时出错。
2)钢筋笼的安装
钢筋笼制作完成后用炮车转运至桩孔旁备用,用汽车吊起吊、就位安装。
钢筋笼的运输、吊装过程中不得使骨架产生非弹性变形,为了保证骨架起吊时不变形,起吊前在加强骨架内焊接三角支撑,以加强其刚度。
起吊时,先提第一点,使骨架稍提起,再与第二吊同时起吊。
待骨架离开地面后,第一吊点停吊,继续提升第二吊点。
随着第二吊点不断上升,慢慢放松第一吊点,直到骨架同地面垂直,停止起吊。
解除第一吊点,检查骨架是否顺直,如有弯曲应整直。
当骨架进入孔口后,应将其扶正徐徐下降,严禁摆动碰撞孔壁。
。
当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口,可用型钢等穿过加强箍筋的下方,将骨架临时支承于孔口,孔口临时支撑应满足强度要求。
将吊钩移到骨架上端,取出临时支承,将骨架徐徐下降,骨架降至设计标高为止。
将骨架临时支撑于护筒口,再起吊第二节骨架,使上下两节骨架位于同直线上进行对接。
直径大于22mm的主筋采用套筒连接,小于22mm的主筋采用大于10d的单面焊连接,主筋接头应间隔错开间距对接采用≥35d且大于1000mm,在同一截面上的接头不得多于总根数的50%。
全部接头用力矩扳手连接好后就可以下沉入孔,直至所有骨架安
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