工程施工对地铁的专项保护方案.docx

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工程施工对地铁的专项保护方案

永宁国际1#楼施工作业

轨道交通安全防护方案

陕西昊伟房地产有限责任公司

二〇一二年八月一日

永宁国际1#楼施工作业

轨道交通安全防护方案

一、工程概况及现场施工环境

1.1工程简介

永宁国际1#楼工程位于西安市南稍门十字东南角。

工程设计为高层办公楼。

地上26层，地下2层。

地下室长81.96米，宽64米。

总建筑面积87483.01㎡，建筑总高度99.9m。

地下室及总图子项±0.00相对应绝对高程为406.70。

1.2土方工程概况

本工程基坑下口线长约86.21米，宽约68.05米，基坑开挖深度约12.5m（从406.7m开始算起）。

分两次开挖，首次开挖4m（从406.7m开始算起）。

土方开挖采取1台PC220反铲挖掘机开挖，人工配合清土，同时配备10辆自卸汽车配合土方运输，土方运至施工场地外。

首层土方开挖取土顺序为：

依据建筑场地内的原有通往建设单位办公区的道路划分为两段施工，道路北侧为第一段，道路南侧为第二段。

施工第一段时，按照由西往东的顺序；施工第二段时，依据由南往北的顺序。

1.3降水工程概况

依据地质勘察报告，场地地下水稳定水位埋深11.8-15.0m，相应标高为395.68-396.86m，地下水位年变化幅度约1-2m。

基坑将水范围内土的综合渗透系数k为6-8m/d。

本工程降水工程采用井点降水。

1.4边坡支护工程概况

本工程基坑下口线长约86.15米，宽约68.15米，基坑开挖底边线南侧11米处有正在建设33层楼房（地下室一层）与18层楼各一栋，东南侧5.77米处有33层楼房一栋，东北侧4.30米处有一7层砖混楼房，南稍门地铁站距基坑西北角约14.00米。

西侧距离长安路5.3米，距离地铁道路28.3米。

本工程标高均以±0.00为参照，基坑底标高为-10.05~12.45米不等。

现场支护采用护坡桩、土钉墙支护。

1.5静压桩工程概况

本工程桩基础采用静压式（PHC）预应力高强混凝土管桩，桩有两种类型。

一种是：

桩径500mm，壁厚125mm；一种是：

桩径400mm，壁厚95mm。

桩端持力层为:

500管桩以第7层的粉质粘土为持力层（极限端阻力标准值≥3700KPa）；400管桩以第6层的粉质粘土为持力层（极限端阻力标准值≥3600KPa）；桩入持力层深度应≥1.5m。

1.6施工环境

本工程南侧11米处有正在建设27层楼房（地下室一层）一栋，该楼目前主体结构已经封顶。

西南角有18层楼一栋，该楼为老建筑。

东南侧5.77米处有33层居民楼一栋，该楼已使用2年。

东北侧4.30米处有一7层砖混居民楼，该楼为老建筑。

南稍门地铁站距西北角约15.84米。

西侧距离长安路14.8米，距离地铁道路30.72米。

工程四周均紧邻各类建筑物，且距离较近，地下部分施工时对周边建筑物的变形检测尤为重要。

二、工程建设地段地铁与1#楼布局现状

2.1基坑开挖上口、下口与地铁的平面距离

1#楼沿着长安路段（1#楼西侧），基坑开挖下口与地铁边距离为28.34m，上口与地铁边距离为25.97m。

本工程西北角地铁站出入口与1#楼北侧，基坑开挖下口与地铁站边距离为11.67m，开挖下口与地铁边距离为13.69m。

从1#楼西北角边轴线交点（坐标：

x=6792.098，y=12200.405）沿1#楼1轴往南42426.353m、往南75210.353m处，分别留有地铁站通往1#楼的通道。

2.2地铁轨道顶标高与1#楼基地标高的竖向关系

1#楼工程建设地段，地铁的轨道顶标高为391.873m。

1#楼±0.000的绝对高程为406.7m。

地铁轨道顶标高相对1#楼0.000的高程为-14.827m。

沿长安路段（1#楼西侧），基地主要标高分别为：

-11.05m、-11.95m、-10.25m三种标高，沿长安路段1#楼基地最低处标高高于地铁轨道标高2.877m。

三、工程施工对地铁及地铁站的安全影响分析及保护措施

3.1土方施工对地铁及地铁站的安全影响分析及保护措施

基坑土方开挖是一个卸荷的过程。

随着基坑开挖，土体内应力场发生变化导致周围土体向基坑开挖方向位移和滑移，造成周边建筑产生垂直和水平位移。

1#楼沿着长安路段（1#楼西侧）基坑开挖上下口与地铁边距离27.97m、24.77m相对较远，且沿长安路段（1#楼西侧），基地标高分别为：

-11.05m、-11.95m、-10.25m三种标高，沿长安路段1#楼基地最低处标高高于地铁轨道标高2.877m。

由于西安市轨道交通管理单位提供的长安路南稍门段地铁图纸中对地铁主要结构的埋深未做说明，暂且按1#楼基坑开挖基地标高高于轨道交通及（地铁）维护结构的高度来考虑。

长安路段（1#楼西侧）轨道交通不会直接受到基坑开挖导致周围土体向基坑开挖方向位移和滑移造成地铁产生垂直和水平位移的影响。

延上所述，土方开挖会对地铁及其维护结构上的覆土产生影响。

为防止地铁及其围护结构上的覆土发生位移，使地铁产生被动的向上浮力，本工程将采用护坡桩及锚杆+土钉墙的护坡设计，有效防止基坑开挖造成土体内应力场发生变化而导致的周围土体向基坑开挖方向位移和滑移，同时有效防止了周边建筑因基坑周边土体变化产生的垂直和水平位移及其位移对地铁的间接影响。

具体施工时，对基坑边坡坡顶及相邻建筑物进行变形监测。

主要监测的内容为基坑边坡坡顶水平位移观测及相邻建筑物沉降观测。

基坑边坡坡顶水平位移点的设置：

沿基坑周边，每间距15m左右设置一个水平位移观测点。

在相邻建筑的角点及各边中点设计沉降观测点。

在基坑开挖前，测得各监测点的初始值，且不少于两次。

土方开挖期间每周观测三次。

土方开挖时，边开挖边支护。

支护施工完毕后至基坑回填之前，每周观测一次各监测点的变化。

恶劣天气（含降雨）或不可抗力（地震等）发生后增加观测次数。

土钉墙水平位移控制值30mm，报警值25mm；桩顶冠梁水平位移控制值25mm，报警值20mm；相邻建筑物沉降控制值20mm，预警值15mm。

其他未尽事项，详见《永宁国际1#楼基坑支护工程设计》及《基坑支护专项施工方案》。

3.2降水工程对地铁及地铁站的安全影响分析及保护措施

在降水过程中，由于会随水流带出部分细微土粒，再加上降水后土体的含水量降低，使土壤产生固结，因而会引起周围地面的沉降，在建筑物密集地区进行降水施工，如因长时间降水引起过大的地面沉降。

为防止或减少降水对周围环境的影响，避免产生过大的地面沉降，本采取下列技术措施：

（1）采用回灌技术：

降水对周围环境的影响，是由于土壤内地下水流失造成的。

回灌技术即在降水井点和要保护的建（构）筑物之间打设一排井点，在降水井点抽水的同时，通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水（即降水井点抽出的水），形成一道隔水帷幕，从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建（构）筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。

回灌井点可采用一般真空井点降水的设备和技术，仅增加回灌水箱、闸阀和水表等少量设备，一般施工单位皆易掌握。

采用回灌井点时，回灌井点与降水井点的距离不宜小于6m。

回灌井点的间距应根据降水井点的间距和被保护建（构）筑物的平面位置确定。

回灌井点宜进入稳定降水曲面下1m，且位于渗透性较好的土层中。

回灌井点滤管的长度应大于降水井点滤管的长度。

回灌水量可通过水位观测孔中水位变化进行控制和调节，通过回灌宜不超过原水位标高。

回灌水箱的高度，可根据灌入水量决定。

回灌水宜用清水。

实际施工时应协调控制降水井点与回灌井点。

许多工程实例证明，用回灌井点回灌水能产生与降水井点相反的地下水降落漏斗，能有效地阻止被保护建（构）筑物下的地下水流失，防止产生有害的地面沉降。

回灌水量要适当，过小无效，过大会从边坡或钢板桩缝隙流入基坑。

（2）使降水速度减缓：

可将井点管加长，减缓降水速度，防止产生过大的沉降。

亦可在井点系统降水过程中，调小离心泵阀，减缓抽水速度。

还可在邻近被保护建（构）筑物一侧，将井点管间距加大，需要时甚至暂停抽水。

为防止抽水过程中将细微土粒带出，可根据土的粒径选择滤网。

另外确保井点管周围砂滤层的厚度和施工质量，亦能有效防止降水引起的地面沉降。

在基坑内部降水，掌握好滤管的埋设深度，如支护结构有可靠的隔水性能一方面能疏干土壤、降低地下水位，便于挖土施工，另一方面又不使降水影响到基坑外面，造成基坑周围产生沉降。

3.3支护工程对地铁及地铁站的安全影响分析及保护措施

边坡支护的变形监测详见3.1的叙述。

根据2.1计算的边坡上下口与地铁的平面距离最小24m，结合《永宁国际1#楼基坑支护工程设计》，1#楼西侧土钉的长度最长12m，因此土钉施工不会破坏地铁施工。

但需要注意的是，有两个预留的由地铁站通往1#楼的通道口，目前现有的资料并未显示这两处通道口与1#楼的施工距离，因此在此部位施工时，一定要有专门的管理人员现场监控，逐步施工，避免土钉洞口施工破坏预留的地铁通道口。

1#楼西北角北侧土方开挖边线距离地铁出入口较近。

此处施工时，安排专门管理人员跟班作业。

土方边开挖，边立即做支护，防止土体发生位移而影响地铁出入口。

另外土钉施工时，与1#楼西侧预留通道口得保护措施一致。

3.4静压桩对地铁及地铁站的安全影响分析及保护措施

本工程桩具有数量多、桩径大、桩长深的特点。

大量桩体积的压入，破坏了土体的相对平衡状态，在不排水的条件下，桩必须向外挤开与桩体积相同的土体体积。

施工的桩数越多，压桩的速度越快，土侧压力增量就越大，当桩周围土体结构破坏并产生隆起时，对周围建筑或地下管线设施就可能造成损害。

按照理论计算及经验分析（施工技术2009年第1期《静压桩施工对周边建筑影响的防治措施》、哈尔滨工程大学学报2003,18（4），472-475《挤土桩水平向挤土位移分析》），挤土桩对周边土体的影响范围在水平方向上约为25-30倍桩径。

本工程桩基础有两种类型的静压式（PHC）预应力高强混凝土管桩。

一种桩径500mm，746根,有效长度大于34m；一种桩径400mm，38根，有效长度大于27m。

其在施工过程中的影响半径为15m，因此，必须对1#楼西北角地铁口、南侧两栋建筑、东侧1栋建筑、东北角的1栋砖混建筑、西侧地铁通往1#楼预留通道处采取一定的保护措施。

1#楼西侧边桩与地铁的间距约29米，考虑到地铁周边环境的复杂性，对1#楼西侧全长采取保护措施。

依据地质勘察报告，本工程渗透系数为6-8m/d，属于弱渗透性。

在静压桩施工过程中，土体挤压导致孔隙水压力急剧增大，产生了超静孔隙水压力。

若孔隙水压力随降水过程来不及消散，会使土壤含水量急剧增大，对邻近建筑物及已经施工完毕的桩产生水平位移及上浮。

其影响范围可达1.0-1.5倍的桩长。

针对以上分析，本工程将从以下一个方面进行安全防护：

1、设置合理的打桩顺序。

打桩时，先压基坑四周的桩，从四周往中间施工。

2、进行预引孔

减少挤土效应最好的办法是减少挤土量。

因此，在压桩前，在设计的孔位上，用地质钻机进行预引孔取土。

预钻孔直径不大于桩径的2/3，深度不大于桩长的2/3。

本工程预钻孔孔径取250mm，深度取15m。

3、控制沉桩速度

在压桩过程中，特别是压桩的后期，必须控制好沉桩的速度，必要时采用间歇压桩法，即压至一定深度或一定数量后，停一下待地下水压力有一定消散后再继续压桩。

总体原则是，靠近建筑物放慢速度，后期施工放慢速度。

4、设置应力消散孔

依据现场压桩实际情况、基坑变形监测情况及工程进度，必要时可考虑采用CFG长螺旋钻机，沿基坑外围4m-6m的区域内，间隔1-2m设置桩孔。

桩孔孔径400-500mm、孔深15m左右。

随时监测孔的变化，当孔被土体挤压密实时，在空原位进行二次取土钻孔，使应力有效散失。

四、工程施工对地铁站的突发事件安全应急预案

4.1应急预案的组织机构

1.成立应急小组。

4.2应急小组人员职责

1、现场指挥组：

a、突