地铁车站基坑开挖及支护专项方案Word文件下载.docx

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2.2.1、工程地质

虎泉站位于剥蚀堆积龚岗地貌单元区上，场地地处伏虎山南麓的虎泉街上，地貌单一，场区内地势平坦，地面标高在28.4~30.8m，相对高差2.4m。

场地地面为第四系土层所覆盖。

通过本次勘察，结合区域地质资料分析对比，其下伏底层为二叠系下统栖霞组（P1q）和二叠系上统龙潭组（P21）。

2.2.2、水文地质

场地的地下水按赋存条件，可分为孔隙水和岩溶水。

⑴、孔隙水：

主要赋存于第四系杂填土、第四系中更新统粘土夹碎石层及基坑接触部位的残坡积土中。

杂填土层含水与透水性取决于填土的物质组成及密实程度，无统一的自由水面，地下水位不连续，为上层滞水。

埋深为0.5~1.5m，主要接受地表水与大气降水补给。

第四系中更新统粘土夹碎石层及与基坑接触部位的残坡积土中存在有层间水或潜水，其他下水水量大小与土层中碎石或砾石含量、结构密实程度、孔隙大小有关，局部残坡积土层位于基岩裂隙水排泄区，则层间水的水量较大。

⑵、岩溶水:

主要赋存于三叠系大冶组灰岩溶洞或容系中，均埋藏于第四系中更新统粘土隔水层之下，难以接受大气降水的补给，同时由于岩溶水赋存于向斜构造中，处于半封闭状态，一般与相邻碎屑岩裂隙水互为补排，地下水径流缓慢。

据勘察期间观测，车站区地下水位高程为9.5~14.4m，较相邻的石炭系、二叠系含水岩组地下水位低10~13m。

2.3车站概况

车站沿虎泉街布置，分为地下两层岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。

车站有效站台中心的里程为右DK24+817.707，按八辆编组土建预留车站总长度为223.469m。

车站结构选用地下两层箱形框架结构，标准段结构外包尺寸为18.70×

13.21m，车站顶部最小覆土控制3.0m。

车站设4个出入口，2组风亭，采用明挖法施工。

3、施工管理机构

3.1、施工组织机构

图3.1-1施工组织机构框图

3.2、施工安全质量管理组织机构图

图3.2-1安全质量管理组织机构框图

4、施工准备

4.1、施工用电

本车站从工艺美术厂门前接入10KV高压电，距离车站约50m，该处计划安装一台500KVA变压器。

另配备一台200KW发电机以应对紧急停电。

4.2、施工用水

施工场地附近为城市居民区，施工用水从自来水接口引入，场地内的施工用水采用φ50钢管敷设至施工工点。

4.3、人员配备

现场工区长：

1人；

测量工程师：

质检工程师：

检测试验工程师：

专职安全员：

技术员、测工6人，监控量测组：

6人；

冠梁施工班15人；

钢支撑安装班18人；

喷砼班8人；

钢筋班15人；

机驾人员30人。

4.4、主要机械、设备、机具配置

主要机械、设备、机具配置见表4.4-1主要投入机械、设备一览表。

5、施工方案

5.1、桩顶冠梁施工

⑴、桩顶冠梁施工工序流程

桩顶冠梁施工工序流程见图5.1-1。

图5.1-1桩顶冠梁施工工序流程

表4.4-1主要投入机械、设备一览表

⑵、桩顶冠梁的施工方法及技术措施

挖掘机将孔桩两侧各1m范围内的表层土体开挖至冠梁设计标高底以上15cm，再人工开挖至冠梁设计标高底以下10cm。

5.2桩间网喷砼施工

车站围护桩间采用挂钢筋网喷射C20砼，施工中随开挖深度的降低及时施作。

桩间网喷砼纵向分段，以土方开挖工作面为界；

竖向分层，以钢支撑为界，共分四层。

喷射砼采用湿喷工艺。

喷射砼的拌制采用小型砼搅拌机在作业场内集中拌制。

湿喷砼前，先清理受喷面，若受喷面有水，要首先进行注浆堵水或埋管排水措施，使受喷面基本干燥，在按设计要求挂设完钢筋网后再进行喷砼作业。

湿喷砼施工工艺流程见图5.2-1。

图5.2-1湿式喷砼工艺流程图

5.3、土方开挖方案

5.3.1施工准备

⑴、基坑四周设置合格可靠的安全栏杆踢脚挡板，防止高空坠物事故的发生。

⑵、场地周围及基坑内必须有足够的照明度。

⑶、基坑四周不准堆放杂乱零散物质，确保施工人员行走安全，严防杂物滚落坑内伤及作业人员。

⑷、现场备足用于两个结构施工段基坑的钢支撑，并已检验合格，千斤顶加压设备运转良好，压力表经校验和标定完毕。

⑸、进一步确认地下管线已拆移完成。

⑹、对周边构筑物、管线等的现状进行确认。

⑺、基坑周边设置排水管道，并与城市排水管道连通。

⑻、钻孔桩围护结构以及桩顶冠梁达到设计强度。

5.3.2施工组织

⑴、土方开挖施工组织

根据施工段的划分，开挖时为保证施工进度、控制工程质量和施工安全，本车站的基坑土方开挖主要采用机械开挖，人工配合挖土、修边平坡。

开挖时严格按时空效应理论组织施工，及时支撑。

采用分段、分层开挖，第一层开挖长度不超过12米，第二层及以下各层的土层开挖长度不大于6米。

基坑分四次开挖至基底，前三层每层开挖深度开挖至设计钢支撑以下0.5m，第四层在对应第三道支撑安装后，采用小型挖掘设备开挖至基底。

在基坑开挖中将充分利用“时空效应”，腰梁、钢支撑的安装和预应力的施加过程严格控制在8小时以内；

开挖出的垫层宜同样快速浇筑，挖出一段立即浇筑一段，确保基坑安全。

⑵、设备选择

施工中采用挖掘机分层开挖，顶层使用挖掘机直接挖装，自卸车外运，二～四层采用几台挖掘机倒运至顶层，后由自卸车运至指定弃碴场。

总体顺序根据分层开挖的标高呈阶梯状放坡挖掘。

⑶、组织原则

土方开挖必须在围护结构封闭完成后方可进行。

支撑安装采取挖一层土安装一道支撑。

在开挖土方接近坑底（30cm左右）时，辅以人工挖土整平，防止超挖、扰动基底土体。

土方开挖时，坑边10m范围内严禁堆放弃土。

严格控制分层土坡坡度为1：

1～1：

1.5，确保纵坡稳定。

5.3.3土方开挖、外运及回填的施工方法

车站基坑开挖严格按照“时空效应”理论分层、分段开挖，做到随挖随安装钢支撑，每层土挖至每道钢支撑设计的安装位置暂停时，安装钢支撑后，再继续挖土。

⑴、第一层开挖：

采用一台液压反铲挖掘机直接挖土，开挖至第一道支撑面以下0.5m后停止开挖。

纵向每次开挖12m，待该段内支撑安装完成后，再继续挖下一段。

⑵、第二层土方开挖：

先挖中间再挖两侧，采取分段挖土，每段开挖步长为6m，开挖至第二道支撑面以下0.5m后停止开挖。

待该段内支撑安装完成后，再继续开挖下一段，施工期间及时完成桩间土体的网喷支护。

⑶、第三层土方开挖：

每段开挖步长调整为3～6m，开挖至第三道支撑面以下0.5m后停止开挖。

⑷、第四层土方开挖：

第三道支撑安装后，2台0.3m3小型挖掘机进入基坑底层，左右侧对称开挖，之后将土体倒运到基坑边，再由挖掘机倒运至基坑顶部，装运至弃碴场。

基坑开挖接近坑底标高时，留30cm土辅以人工开挖，及时铺筑排水沟、砼垫层以保护坑底土不受施工扰动。

⑸端头部分挖土先开挖角撑区，边挖边撑角撑。

角撑安装后，再挖其余部分土，标准段开挖方向自北端向南端方向进行。

基坑分层开挖施工方法见图5.3-1虎泉车站主体结构深基坑土方分层开挖示意图。

图5.3-1深基坑土方分层开挖示意图

5.4、钢支撑施工

本工程主体结构基坑支撑体系由钢（砼）围檩和φ600钢管水平支撑组成。

车站主体标准段基坑埋深16.54米，钢支撑竖向设置三道支撑，所有支撑均采用φ600mm钢管，壁厚12-16mm，水平间距按2.5m-6m设置，端头斜撑段按≤2.5m设置。

第一道支撑在桩顶冠梁下0.8m位置，钢管中心距基坑顶地面1.6m；

第二道支撑在基坑中部偏上位置，距第一道支撑5.6m；

第三道支撑支撑在离坑底4.5m的位置，与第二道支撑相距5.5m。

钢支撑布置见图5.4-1。

5.4.1钢支撑钢管节点构造和拼接形式

钢支撑采用Φ600钢管，壁厚12-16mm，钢管之间采用法兰螺栓连接，分固定端、活动端两种构造形式。

钢结构支撑构件的连接采用高强螺栓连接；

腰梁连接节点设置在撑点的附件，且不超过支撑间距的1/3；

钢腰梁与支撑的连接点设加劲板。

按设计长度并根据钢管支撑的构件模数进行，为固定头+（若干中间管）+活络头拼接而成，如下图5.4-2所示。

钢管在现场预先拼装的长度，根据基坑宽度净距减去围檩宽度并减去10～20cm的调整量来确定。

支撑端头应设置厚度不小于10mm的钢板作封头端板，端板与支撑杆件满焊，焊缝厚度及长度能承受全部支撑力或与支撑等强度，必要时，增设加劲肋板；

肋板数量，尺寸应满足支撑端头局部稳定要求和传递支撑力的要求。

支撑端面与轴线不垂直时，可在冠梁或腰梁上设置预埋件或采取其他构造措施以承受支撑力与腰梁见的剪力。

图5.4-1钢支撑布置图

图5.4-2钢支撑结构图

5.4.2钢支撑的施工工艺

第一步：

冠梁施工完毕后，在支撑端头焊接三角倒挂支座，开挖第一层土，架设第一道钢支撑，施加预应力。

第二步：

开挖第二层土，安装钢围檩，焊接支撑搁置牛腿，架设第二道钢支撑，施加预应力。

根据同样的方法安装第三道钢支撑。

单个施工段钢支撑的施工工艺流程为：

挖机开挖至第一道支撑中心线以下50cm→焊接支撑倒挂牛腿→安装第一道钢支撑并施加轴力→开挖至第二道支撑中心线以下50cm→凿出围檩牛腿处围护桩内的主筋→焊接围檩牛腿、安装钢围檩→安装第二道钢支撑并施加轴力→开挖第三层土至第三道支撑中心线以下50cm→安装第三道支撑→开挖至基底→开挖下一施工段。

钢支撑施工工艺流程框图参见图5.4-3。

图5.4-3钢支撑施工工艺流程图

5.4.3钢支撑安装方法

⑴、支撑测量定位

每次土方开挖结束时，技术员应及时到现场，根据已计算出需安装的每根支撑中心标高及按冠梁顶面标高换算的垂深，采用钢尺重锤法，分别量测出支撑安装中心，并由此确定围檩牛腿安装位置及标高。

在钢牛腿安装部位，用红漆准确喷上标记，以便砼凿除、钢围檩安装及支撑安装。

⑵、钢围檩施工

钢围檩安装位置砼凿除后，再用钢尺重锤法准确量出钢围檩牛腿顶端安装标高，将牛腿焊接在围护桩主筋上，然后安装钢围檩。

钢围檩与围护间的空隙必须用细石砼密填，确保围檩均匀传力。

⑶、支撑安装

每层土方开挖结束，立即测量标高，按照设计标高安装钢围檩，同时丈量两侧围檩间的净间距，及时调整已拼装好的支撑长度。

经复验无误后，再由龙门吊将支撑吊入基坑设计位置。

并及时按设计要求施加预应力。

每次每小段在8小时内安装完毕。

⑷、预应力施加

钢支撑吊装到位，不要松开吊钩，将活络头拉出顶住顶冠梁或钢围檩，再将2台100t液压千斤顶放入活络头子顶压位置，为方便施工并保证千斤顶顶伸力一致，千斤顶采用专用托架固定成一整体，将其骑放在活络头子上，接通油管后，及时检查各节点的连接状况，经确认符合要求后即可开泵施加预应力，在支撑的两端同步对称进行预应力的施加，采用分级施加，重复进行的方法，加至设计值时，再次检查各连接点的情况，必要时对节点进行加固，待额定压力稳定后锁定。

预应力施加到位后，在活络头子中锲紧垫块，然后回油松开千斤顶，完成该根支撑的安装。

千斤顶施加预应力时，对预应力值做好记录备查。

预应力施加按设计要求进行。

⑸、预应力复加

随着下道支撑预应力的施加，上道支撑的应力可能会减少，所以必须根据设计要求，钢支撑必须有复加预应力的装置，当墙体水平位移率超过警戒值或支撑轴力严重损失时，可适量增加预应力以控制变形。

5.4.4、钢支撑拆除

钢支撑拆除前在主体结构与支护结构之间设置可靠的换撑传力构件或回填夯实。

⑴、支撑拆除顺序

基坑开挖深度约为16.54m，共设三道支撑。

底板砼达到设计强度后，拆除第三道支撑；

之后浇筑侧墙、砼柱和中板砼，达到强度后，拆除第二道支撑；

继续浇筑站厅层侧墙、柱和顶板砼，顶板砼达到设计强度后，拆除第一道支撑。

⑵、拆除方法

用龙门吊吊住钢支撑，释放支撑应力，松开活络端，然后割除连接，整体或分段吊出基坑。

将吊出基坑的支撑分件解体后装车外运退场。

6、施工监测方案

6.1监测内容

监控量测的主要项目为桩顶水平位移、孔隙水压力、土体侧向位移、桩变形、土压力、支撑轴力、桩内力、地下水位、临近建筑物沉降倾斜、地下管线沉降与位移等10项内容。

具体监控量测项目见表6.1-1。

表6.1-1

量测项目

位置或监测对象

测点布置

桩顶水平位移

围护桩上端部

间距10~15米

孔隙水压力

周围土体

4孔，同一孔测点竖向间距2~3米

土体侧向位移

靠近围护桩结构的周边土体

4孔，同一孔测点竖向间距0.5米

桩变形

围护结构内

孔间距15~20米，测点竖向间距0.5米

土压力

围护结构外侧土体

支撑轴力

支撑端部或中部

每层8个点，布置依具体情况而定

桩内力

4个桩，同一桩竖向测点间距3米

地下水位

基坑周边

4孔，孔深15米

建筑物沉降、倾斜

基坑周边需保护的建筑物

间距15~20米

地下管线沉降

基坑周围地面及需保护的地下管线

地面沉降监测点间距15~20米，管线沉降监测点间距5~10米

6.2测点布置、监测手段与监测频率

各监测点的布置随工程施工步序而开展，基本按如下顺序进行：

⑴、基坑开挖前布设地表沉降点、水位监测管、建筑物沉降沉降倾斜点及地下管线监测点。

⑵、围护结构施工时，同步安装围护桩位移的测点。

⑶、桩顶的冠梁浇筑时，同步埋设桩顶的位移观测点，并做好测点的保护工作，进行初始值的测取工作。

⑷、基坑开挖前，测出各测试项目的初始值。

⑸、第一道钢支撑施工时，同步安装轴力计。

每根支撑受力前，需完成轴力测试仪器的安装工作，并测出初始读数。

设备安装好后做好标记，并设醒目标识，作好测点的保护工作。

测点如有损坏及时采取有效措施补设。

6.3监测方法

6.3.1监测点布置图

监测布置详见图6.3-1所示，其点位埋设见图6.3-2。

监测点布置平面图、基准点设置等见附图一；

支撑监测平面布置图见附图二。

图6.3-1监控量测点位布置断面图

图6.3-2测量点位埋设示意图

6.3.2主要监测方法

主要监测项目的监测方法具体如下：

⑴、地下水位

钻孔预埋4孔地下水位监测管。

为保证管内水位地下水位一致在测斜管5～15米深处打透水孔并外包土工布保护。

使用水位计量测地下水位。

⑵、桩体水平变形

将测斜管预安装在围护结构钢筋笼上，滑槽方向对准基坑方向，上下用盖子封好，钢筋笼吊装完成后，立即在管内注入清水，以防止泥浆进入，随钢筋笼浇筑在混凝土中。

量测时使用测斜仪自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离测取读数，根据测量结果判断土体的水平位移。

具体布置详见图6.3-3测斜测量示意图。

图6.3-3测斜测量示意图

⑶、桩顶水平位移

采用水准仪、水准尺和全站仪进行测量，在桩顶预埋钢桩，用水准仪测量钢桩顶垂直位移。

水平位移测点使用垂直沉降相同的测点，各测桩上刻痕，使之在一条直线上且与围护桩中线平行。

按视准线法或小角度法利用经纬仪观测，布设测点时保证同一侧所有测点位于一条直线上。

⑷、支撑轴力

在支撑的端部安装轴力计，并定期对其进行应力测量。

轴力测量采用国产高性能弦式频率读数仪，检查和率定按照国家标准GB3408-82～GB3413-82进行。

⑸、地表沉降

采用精密水准仪、水准尺测量，除端头井各布置一组断面外，每开挖段布置不少于一组地表沉降观测断面，断面在围挡范围内布置，并尽可能延伸至2倍挖深范围。

测点利用15cm长带长帽钢钉打入地表，间距20cm左右，每组沉降观测断面设6点（即基坑每边3点）。

6.4监测信息的反馈和监测警戒值的设立

6.4.1监测信息的反馈

⑴、根据监测方案在施工前布置好监测点并落实监测的保护工作，按规定频率监测，建立信息反馈制度，以指导施工。

⑵、必须紧跟每步工况进行监测，并迅速有效的反馈。

如施工中如出现变形速率超过警戒值的情况，应进一步加强监测，缩短监测时间间隔，为改进施工和实施变形控制措施提供必要的实测数据。

⑶、应及时整理、分析监测数据，将原始信息、分析结果及拟采取的对策及时反馈给监理工程师。

按监理工程师批准的对策及时调整施工工序、工艺，或实施变形控制措施，确保安全、优质、按期完工。

监测反馈程序见图6.4-1“监测反馈程序图”。

图6.4-1监测反馈程序图

6.4.2监测警戒值的设立

⑴、地表最大沉降量δm≤0.15%H（H为基坑开挖深度），速率≤2mm/12小时，不报警。

⑵、支护结构最大水平位移≤0.2%H（H为基坑开挖深度），且≤30mm。

速率控制在2mm/12小时；

如果在原本光滑变化的曲线上出现明显的拐点变化，也要作报警处理。

⑶、刚性管线的允许张开值≤6mm，因此，管线的局部最大沉降量≤10mm，变化速率≤2mm/12小时。

管线变形警戒值由累计变化量与变化速率二个量控制，根据以往同类工程的经验，本工程累计变化量大于8mm或日变化量大于2mm作为警戒值。

⑷、建筑物沉降警戒值为δ/h＜1/1000（δ为差异沉降值h为建筑物长度），允许最大倾斜为1/2500，根据测点之间的距离控制差异沉降值的警戒值或根据设计的要求确定警戒值。

⑸、实测轴力大于设计轴力的80％时要报警。

⑹、天气正常情况下，水位日变化下降值0.5m，要报警。

7、基坑开挖技术保证措施

⑴、基坑开挖前，应建立好基坑附近的建筑物沉降与倾斜、地下管线位移和围护墙的水平位移、沉降、支撑轴力、地面沉降变形观测监控网点、坑内外地下水位监测，做好原始记录。

并进行施工全过程监测，即使做好完整记录，如发现监测数据超过报警值或变形值,应上报监理、业主，采取有效措施。

⑵、土方开挖与支撑安装密切相关。

必须遵循分块、分层、先撑后挖、均匀对称、平衡的原则和严禁超挖，快速施工与监测结合的方法。

基坑每一工作段5m，挖至支撑中心向下500mm。

在规定时间内安装好该工作段支撑和围檩。

在开挖过程中，应根据施工实际情况，合理安排土方与支撑安装工序紧紧相扣。

⑶、应对每道每根支撑进行编号，以便于做好预加轴力的原始记录和换撑、加撑后补加轴力的记录。

⑷、在基坑开挖过程中，如发现基坑围护渗漏。

方法是先导后堵，即在漏水的部位插入导管，用快干水泥封堵导管外的缝隙，让水从导管泄出，最后在导管中注入环氧树脂封闭。

对于漏水严重的需在基坑外压密注浆进行止水。

⑸、坑底扦土修理坡应通过高程制桩来控制坑地不断变化的高程（高程偏差值为+10，-20），如放生超挖不得用土垫平，应用碎石铺垫至设计高程。

⑹、当挖土至基底时，应在基坑两侧开挖0.2Ⅹ0.2排水沟以及集水坑，装好潜水泵，不断将集水坑内水排出，保持基坑内的干燥，同时坑内还应设置泄水孔。

由排水值班人员每天对管井和轻型井点降水情况和降水设备进行监测，确保降水至坑底下1m。

⑺、开挖至设计坑底修坡后，应及时进行自检，报监理、设计及时验槽，浇灌垫层砼（要求8小时内浇垫层砼），不让基坑长时间外露。

⑻、根据设计提供的每道支撑的不同预加轴力，按照设计要求对每道钢支撑预加轴力。

⑼、钢腰梁与围护桩之间的间隙C20细石混凝土填充腰梁与围护桩间空隙,，以保持钢腰梁围护桩较完整的接触面，不得产生点、线接触面，而削弱围护轴力。

8、基坑开挖质量保证措施

⑴、建立质量保证体系，现场技术管理和质量管理各方面管理制度。

⑵、认真做好图纸会审，设计交底，施工技术交底，工程技术资料档案和技术培训等方面工作，为质量提供技术保证。

⑶、测量放样实行三级放样复核制度，并经监理复测，确认。

⑷、内业资料，做到及时、准确、完整、标准。

⑸、每段基坑底挖土结束后，按隐蔽工程组织验收，若不符合标准，应及时整改，并加强中间检查，督促施工人员严格按规范施工。

⑹、基坑开挖过程中，如发现支撑轴力、围护装墙体变形、沉降、坑底隆起等异常情况，请监测单位及时报警。

⑺、土方机械、起重机械作业，不得碰撞和碾压已完工的钢支撑。

⑻、土方开挖与钢支撑安装密切相关，必须按照边挖边支撑原则，如支撑安装缺少安装条件，挖土施工应相应顺延。

⑼、钢支撑感换撑必须做到先换撑载拆除影响结构施工的支撑。

⑽、钢支撑换撑和拆除工序必须在结构砼强度达到90%和100%方可进行。

9、基坑开挖安全保证措施

9.1、安全施工保证措施

安全生产管理是项目管理的重要组成部分，是保证生产顺利进行，防止伤亡事故发生，而采取的各种对策。

它既管人又要管生产现场的物、环境。

⑴、贯彻“安全第一，预防为主”的方针，以项目负责人为第一安全负责人，全员遵守各项安全操作规程和有关安全法规，杜绝违章作业、违章指挥。

⑵、工人进场后，由项目负责人进行安全教育，进入现场后施工人员必须执行安全管理制度和安全生产责任制，遵守安全六大纪律，定期召开安全工作会议，进行安全检查活动。

⑶、进入工地须戴安全帽，操作人员须穿戴好相应的安全防护用品。

⑷、特种工作人员必须持证上岗，建立工地电工、机修工夜班值日制，加强机械、电器设备的安全运转管理。

⑸、由持证电工对电器设备进行检修、安装，其它人员不得乱动电器。

⑹、经常检查机械离合、制动装置、传动、运转部分以及卷扬机钢丝绳等，发现问题及时修理和更换。

⑺、按照防火防爆的有关规定，易燃易爆物品堆放间距和动火点与氧气、乙炔的间距要符合规定要求，严格执行动火作业审批制度，一、二、三级动火作业未经批准不得动火，临时设施区要规定配足消防器材。

⑻安全检查

①、每周一次全面安全检查，由工地各级负责人与安质部实施。

②、班组每天进行上岗安全检查、上岗安全交底、上岗安全记录和每周一次的安全讲评活动。

③、在节假日前后、汛期间、高温季节组织施工用电、防汛和高温的专项安全检查。

9.2、土石方开挖安全保证措施

土方开挖的顺序、方法保持与设计工况相一致，并遵循“竖向分层、纵向分块、分段分层、由上而下、先撑