开挖作业指导书.docx

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开挖作业指导书

基坑开挖作业指导书

1.基坑开挖原则

1.1工程概况

天津站交通枢纽工程后广场工程是天津地铁2号线、3号线、9号线（津滨轻轨）、京津城际铁路及国铁的换乘枢纽。

其中地铁2号线、9号线平行呈东西走向，分别与南北走向的地铁3号线“十”字交叉于天津站后广场地下。

本枢纽工程结构为地下四层多跨矩形框架结构，拟采用明挖顺作法。

基坑端头开挖最深处约为27.81m，标准段开挖约为26.32m。

地下负一、二层采用明挖法顺作法施工，开挖深度约为12.5m，明挖土方约17000m3，地下负三、四层采用盖挖逆作法施工，盖挖土方约20000m3。

围护结构为38幅1.2米厚地下连续墙，墙深53米，标准单元幅宽5米。

支撑体系明挖部分为三道钢管支撑，随开挖随支撑，盖挖部分在地下四层渡线段为一道钢支撑，盾构井部分为两道钢支撑。

根据基坑周边环境情况，施工场地北侧的裕阳花园15号楼、16号楼，惠森花园的2号楼为重点保护的建筑。

基坑边离建筑物最近处约为7m.

1.2基坑开挖原则

基坑开挖施工以保证施工和周围环境安全及节点工期为原则。

轨道换乘中心（49-60）轴工程基坑在渡线段部分深度约为24.9m，盾构井处开挖最大深度约为26.3m。

主体结构采用盖挖半逆作方法施工。

即地下负一、二层采用明挖顺做法施工，地下负三、四层采用盖挖逆作法施工。

地下负一、二层开挖方式采用明挖分层台阶开挖，按照从轨道换乘中心49轴到60轴的顺序开挖。

开挖至负二层底板，深度约12.5m，明挖土方约17000m3。

支护结构采用三道钢支撑。

分层开挖每一层底面标高为不低于支撑底面30cm，严禁超挖。

钢支撑的安装和预应力的施加须控制在预定的时间以内。

施工中动态坡度控制在1：

2.5，层间留设台阶，平台宽度为4－6米，使总开挖坡度控制为1：

3，以保证边坡稳定。

地下负三、四层开挖方式采用盖挖法开挖，分别在52-53轴、盾构井处设置门式起重抓斗垂直开挖出土，基坑内采用小型挖掘机、推土机配合开挖出土。

盖挖土方约20000m3。

地下四层净空渡线段部分约8.7m，盾构井部分约10m，支护结构渡线段采用一道钢支撑，盾构井处采用两道钢斜撑。

基坑开挖到基坑底后要尽快组织进行垫层与混凝土底板施工，尽早封底保证基坑安全。

在整个基坑开挖过程中，降水工作要随之进行，保证地下水位在基坑开挖面以下1m，充分利用各种监测手段进行信息化施工，做到测量监测数据指导降水开挖施工，保证基坑稳定及周边建筑安全。

2基坑土方开挖

2.1基坑明挖法施工

1、开挖准备

（1）基坑围护已经封闭，且已经达到设计强度。

（2）临时格构柱施工完毕。

（3）备足排除基坑积水的抽水设备。

（4）无砂降水工作、排水管路布设已满足开挖要求，已经按要求进行了预降水施工。

（5）周边建筑物已经采取了可靠的保护措施，测量监测点已经布设，并侧得初始值，且得到相关方确认。

（6）开挖前弃土场地已落实好。

（7）支护用钢支撑已经进场。

2、开挖方法

基坑开挖共设两级台阶，分两层进行开挖，第一层为原地面到第二道钢支撑处，开挖深度约为6.5m，采用中型挖掘机开挖，开挖至第一道支撑以下30cm处，安装第一道支撑并施加预应力；第二层为第二道钢支撑到负二层底板底，开挖深度约6m，当第一层纵向开挖6m后，采用中型挖掘机下到基坑内进行第二层土方开挖，分层倒运出土，最下一层200-300mm厚土层由人工清除，架设第二、三道钢支撑并施加预应力。

最后分层开挖至盾构井部分下层土体时，用长臂挖掘机配合开挖剩余土方。

标准段土方开挖按时空效应分层、分段、对称、均衡进行，平面上先中间再两边，严格按小坡1：

1.5～1：

2.5，大坡1：

3进行。

基坑开挖充分利用时空效应组织施工，按“水平分段、竖向分层、台阶法作业、由上至下、先支后挖”的原则进行作业。

减少地连墙水平位移和坑底回弹。

做好支撑和挖土的紧密配合，随挖随撑。

开挖第一、二道支撑土层，每段开挖长度不超过6米。

要在16小时内挖完，随即在8小时内安装好该段的支撑并施加预应力完毕；第三道支撑的开挖过程中，每小段开挖长度不超过3米，小段土方要在8小时内挖完，随即在8小时内安装好该段的支撑。

纵向放坡开挖时，在坡顶外设置截水沟，防止地表水冲刷坡面和基坑外排水再回流基坑内。

基坑开挖至负二层底板标高后，总体基坑纵向坡度控制为1：

3，并在坡底设置300×300mm的排水沟，防止坑底积水。

进行基坑验收，并采用人工挖除剩余土方，挖至设计标高后应及时平整基坑，疏干坑内积水，施作负二层底板地模。

3、深基坑段开挖步骤

⑴用中型挖掘机开挖到第一道钢支撑设计位置以下30cm，架设第一道钢支撑，然后继续开挖至第二道钢支撑处，开挖坡度不小于1：

3。

⑵用中型挖掘机开挖基坑到负二层底板底，并留200-300mm厚土层由人工清除。

架设第二、三道钢支撑，开挖土方转到上一层台阶，开挖坡度为1：

3。

⑶采用台阶法开挖至盾构井处，无法继续用台阶法开挖，剩余土方约3000m3，采用长臂挖掘机配合开挖出土。

标准段基坑分层开挖示意图

说明：

①开挖纵向刷坡，随开随刷，刷坡坡度在基坑开挖允许范围之内。

②基坑底部最后留有20~30cm土层用人工清理。

分层开挖垂直出土部分示意图

说明：

基坑开挖完成后，利用盾构井部位斜撑与渡线段末端直撑之间较大空隙，将机械设备用100t履带吊吊出。

2.2基坑盖挖法施工

1、开挖准备

（1）备足排除基坑积水的抽水设备。

（2）无砂降水工作、排水管路布设已满足开挖要求，已经按要求进行了预降水施工。

（3）周边建筑物已经采取了可靠的保护措施，测量监测点已经布设，并侧得初始值，且得到相关方确认。

（4）开挖前弃土场地已落实好。

（6）支护用钢支撑已经进场。

（7）负一、二层主体结构施工完毕，混凝土达到设计强度，负一层顶板与地连墙搭接，悬挂体系形成。

（8）门式起重抓斗安装就位，并报验合格。

2、开挖方法

首先进行地下负三层盖挖土方施工，利用52-53轴、盾构井处两个门式起重抓斗垂直开挖出土，基坑内采用小型挖掘机、推土机配合开挖出土。

开挖到负三层底板底，并预留20~30cm人工开挖，防止超挖。

施作地模，进行负三层主体结构逆作施工。

负三层主体结构施工完成，混凝土达到设计强度后，随即进行负四层盖挖土方施工，采用小型挖掘机、推土机配合开挖，两个垂直出土口出土，负四层开挖分两层进行，第一层为负三层底板底至以下4.5m，第二层开挖至基坑底，并预留20~30cm人工开挖，防止超挖，在第二层开挖3米后，开始架设钢支撑并施加预应力，随开挖随支护。

先开挖至基坑底的部分应及时进行垫层、底板施工，尽快封底，保证基坑安全。

3、开挖步骤

⑴利用两个门式抓斗进行负三层土方开挖，基坑内采用小型挖掘机、推土机配合开挖。

负三层土方开挖

（2）负三层主体结构施工完成，并达到设计强度后，进行负四层土方开挖，第一步开挖至钢支撑处。

开挖深度为4.5m，开挖土方约7000m3。

负四层土方开挖第一步

（3）负四层土方开挖第二步进行剩余土方开挖，并预留20~30cm人工开挖，防止超挖，在第二层开挖3米后，开始架设钢支撑并施加预应力，随开挖随支护。

四层土方开挖第二步

负四层钢支撑示意图

说明：

先开挖至基坑底的部分应及时进行垫层、底板施工，尽快封底，保证基坑安全。

3.基坑开挖支撑的安装

3.1支撑体系

轨道换乘中心（49-60轴）工程主体结构开挖支撑体系采用钢支撑，横撑水平间距为2.5m左右，地下负一、二层明挖部分采用三道支撑；地下负四层渡线段采用一道支撑，盾构井处采用两道支撑。

钢支撑规格为Q235直径600mm，壁厚16mm钢管，渡线段为支撑，盾构井段为斜撑。

3.2支撑安装

3.2.1钢支撑施工

轨道换乘中心（49-60轴）工程主体结构开挖支撑体系主要采用横向的支撑，根据基坑宽度，将钢管加工成6m、3m、的标准节与1m的配节。

端头采用活络头形式，可调节长度50cm，并配有各种规格钢楔子。

钢支撑在安装前先在地面配装完成，采用法兰螺栓连接。

每套钢支撑的安装固定、支撑两端头与地下连续墙内预埋铁连接，详见下图钢支撑安装示意图。

3.2.1.1安装工序

钢支撑架设流程图

3.2.1.2钢支撑安装技术要求

a.在地下连续墙施工中，做好钢支撑预埋件位置的复核工作，保证预埋件位置准确。

b.钢支撑安装应确保支撑端头同地下墙均匀接触，必要时填充高强度细石混凝土，并设防止钢支撑端部移动脱落的构造措施，支撑的安装允许偏差应符合以下规定：

项目

序号

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

单位

数量

主控项目

1

支撑位置：

标高

平面

mm

mm

30

100

水准仪

用钢尺量

2

预加顶力

kN

±50

油泵读数或传感器

一般项目

1

围囵标高

mm

30

水准仪

2

立柱桩

参见相关规范

参见相关规范

3

立柱位置：

标高

平面

mm

mm

30

50

水准仪

用钢尺量

4

开挖超深（开槽放支撑不再次范围）

mm

<200

水准仪

5

支撑安装时间

设计要求

用钟表估计

c.斜支撑和地下墙的连接构造必须能满足抗剪要求。

3.2.2支撑安装

1、钢支撑安装方法

⑴安装支撑前，通过水准仪及控制线测出支撑两端与围护结构的接触点，作出标记，施工时事先在地连墙预埋钢板上标出支撑位置，提前进行支撑位置处的打磨、整平工作，使支撑顶端及墙面受力均匀，避免支撑偏心受压。

以保证支撑与墙面垂直且位置准确。

⑵在标出的支撑位置处，打设螺栓，在桩墙埋件上焊接钢牛腿托架，支撑托架安装牢固，防止支撑因围护结构变形或施工撞击而脱落。

钢牛腿材料采用25mm钢板和50*50*5mm角钢制作而成。

钢牛腿面标高为该钢支撑底标高，保证钢支撑架设后不扭曲，轴力方向垂直是关键。

因此钢支撑架设前，严格控制支撑端头托架标高，确保钢支撑各支点在同一水平线上。

⑶对于对撑端头与地连墙的连接采用预埋钢板，并应保证预埋钢板板面与支撑垂直。

⑷钢支撑架设前，先在基坑外支撑部位处拼装，并按设计需要的钢管长度接长。

钢管接长时，在钢管接头处焊上连接法兰盘及钢肋板，对接有法兰盘的钢管使用螺栓拧紧，接长至设计长度。

⑸支撑吊装采用100吨履带吊，由于构件较长，采用四点吊。

根据预先配置连接好的支撑，整根吊装就位，支撑长度过长时，采用中间临时支撑，减少钢支撑在自重下的挠度，便于施加预应力。

⑹钢支撑安装前一定要检查钢管的垂直度，若不垂直必须进行矫正，然后将钢支撑安装在钢牛腿托架上，紧固好螺丝。

⑺在检查支撑安装符合要求后，采用液压千斤顶进行单端或两端同时逐级施加预应力，当压力表无明显衰减为止，并采用特制定型钢楔锁定钢支撑。

在施加预应力时要密切注意支撑全长的弯曲和电焊异常情况，所加预应力值应满足设计要求。

⑻钢支撑预加力后，在土方开挖和结构施工时，做好监测工作，根据监测结果，发现异常及时补加预应力。

同时，监管好钢管支撑的安全，不允许在钢支撑上堆放荷载，挖土时决不允许碰撞钢支撑。

2、钢支撑施加轴向预应力和复加预应力

⑴钢支撑施加轴向力

a、在基坑开挖过程中随挖随撑，同时要对随挖随撑好的钢支撑及时施加的轴向预应力，以此减小由于支撑不及时而引起的围护结构变形。

b、在钢支撑施工过程中，对所有钢支撑按设计施加轴向预应力，钢支撑预加轴力为设计轴力的70%。

⑵钢支撑复加轴向预应力

a、在第一次加预应力后12小时内观测预应力损失及墙体水平位移，并复加预应力至设计值。

b、当昼夜温过大，导致支撑预应力损失时，立即在当天低温时段复加预应力至设计值。

c、当墙体水平位移速率超过警戒值时，可适量增加支撑轴力以控制变形，但复加后的支撑轴力和挡墙弯矩必须满足设计安全度要求。

d、每日桩墙变形速率＞0.5㎜，且第一道已施加的支撑轴力＜80%的设计轴力时，在晚间温度最低时复加预应力至80%的设计轴力。

e、每日桩墙变形速率＞0.5㎜，且第二道已施加的支撑轴力＜100%的设计轴力时，于晚间温度最低时加预应力至100%的设计轴力。

f、每日变形速率＞0.5㎜，且第三道已施加的支撑轴力＜120%的设计轴力时，于晚间温度最低时复加预应力于至120%设计轴力。

g、当轴力变化大于3%时，按规定复加轴力。

4.支撑保护措施及拆除技术措施

4.1支撑保护:

基坑开挖过程中要防止挖土机械碰撞支撑体系,以防止支撑失稳,造成事故.钢支撑顶面不得堆放杂物。

施工中严加观测,若因侧压力造成钢管横撑轴力过大,造成横撑挠曲变形,并接近允许值时,必须及时采取增加支撑等措施,防止横撑挠曲变形过大,保证钢支撑受力稳定,确保基坑安全。

4.2支撑拆除技术措施:

1、拆除顺序

支撑起吊收缩---施加预应力---拆去钢楔---卸下千斤顶---吊出支撑

2、拆除方法

当钢支撑下的结构施做到钢支撑处时，并且此时的混凝土达到一定的强度时，便可拆卸钢支撑。

在钢支撑拆卸前先在各钢管与钢管的接点处架设一托架，起固定钢管作用，然后将在管端千斤顶座上设置千斤顶，操作千斤顶逐步给管撑卸荷，在完全卸荷后，拆除管端头与围檩之间的钢斜楔；然后给千斤顶减压并在完全放松后移走千斤顶，预加力端的钢楔卸去后；此时可松去各钢管连接处的螺栓，螺栓卸下之后，用小型滑轮吊架吊动钢管将钢管吊到地上，再运到到吊点处，由起吊装置将钢管吊出基坑。

钢管与钢围檩（预埋件）的固定端，可由氧焊法，将焊接处割断而卸掉。

钢围檩也是用氧焊法将之各个部件分割出去。

钢支撑卸荷及拆除要结合结构施工过程，部分钢支撑等结构浇筑完成并养护一定时间后再拆除，以免发生质量事故及安全事故。

在拆除时，按设计要求的顺序进行拆除，在卸掉钢管支撑之前，操作工人与吊车的吊点分别位于钢管的两侧，以免钢管起吊后摆动，伤及工人。

钢支撑拆除工艺流程图

5.开挖、支撑施工必要的措施

5.1基坑开挖施工安全、技术保证措施

1、安全技术准备

⑴基坑上口挖土开始以后在出土口四周设置防护，防护构造应符合施工作业的安全要求，行人坡道须设扶手及防滑措施。

⑵按施工组织设计要求进行合理堆放物品，不能任意放置机具和对象。

⑶基坑内的垂直和水平运输要按施工组织设计要求严格执行，进坑的人行扶梯及通道必须专门设置，两边立1.2m高的栏杆，设置后应进行安全验收，并定期检查。

⑷进坑的动力及照明线应使用电缆，其走向应专门设计，并要求可靠地进行固定。

⑸坑内与坑外有联系的作业，必须设置指挥人员，规定专用信号，严格按指挥信号进行作业。

⑹深坑作业必须准备抢救用的材料、机具和人员，在整个施工过程中要有人值班，以防万一。

⑺挖土必须严格按照施工组织设计规定的程序进行，并在整个施工过程中定时按设计要求进行监测和检查。

（8）其它准备工作：

a办理好各种手续，同时与交通、环卫等政府管理部门协调、协商。

b根据挖土方量，配备足够的挖土机械、劳动力和车辆。

c落实弃土场地，配备足够的弃土机具和劳动力。

d落实夜间施工的照明。

2、基坑开挖技术标准

基坑开挖允许偏差与检验方法见下表。

基坑开挖允许偏差与检验方法

序号

项目

允许偏差（mm）

检验频率

检验方法

范围

点数

1

坑底高程

+10，-20

每段基坑或长50米

5

用水准仪

2

纵横轴线

50

2

用经纬仪，纵横向各侧

3

基坑尺寸

不小于设计

4

用尺量，每边各计一点

4

基坑边坡

设计的5%

4

用坡度尺量

土方开挖的注意事项：

⑴机械开挖，注意防止挖掘机铲斗碰撞损坏围护桩及临时支柱。

⑵在土方开挖过程中，自始至终要做好排水、疏水、截水、降水工作。

⑶每日挖出的弃土，堆放在弃土场，严禁基坑四周堆土过量（堆土高度≯1m），否则会增加围护结构的附加荷载。

⑷基底以上20～30cm部分土体要采用人工挖掘及修整。

土方挖好后即刻浇捣钢筋砼，避免大面积开挖或基坑长时间暴露。

3、保持纵坡稳定的技术措施

⑴在土方开挖前应对基坑开挖过程中的每一段开挖边坡的稳定性作验算，并达到允许的安全系数。

⑵分层开挖放坡坡度一般控制在1：

1.5—1：

2.5，层与层之间应该设置平台，平台宽度4～6m。

总纵坡度控制在1：

3以上。

⑶在围护结构顶砌筑挡水墙，设置30*30cm截水沟，防止地表水流入基坑。

⑷在坡顶与坡脚处设置排水沟和集水井，及时用水泵抽取。

⑸一般土坡覆盖彩条布，让水直接流入排水沟，以免大量水流渗入土中。

⑹对于长时间保留的土坡、土质较差（含砂性土层）的土坡，为防止在土方开挖时发生滑坡等情况，在相邻开挖的土层的坡面铺设钢丝网，用长500mm的钢筋或竹桩插入坡面，再在钢丝网上抹M5水泥砂浆。

同时在坡顶与坡脚处设置排水沟与集水井，及时用水泵排水，并在坡脚下垒石挡土、滤水。

4、保证挖土措施

⑴在土方施工时，配备足够的挖土机械和运输车辆，并配有一定的备用机械和车辆，以备急用之需。

⑵每天挖土前，检查机况，保证挖土工程中不会出现机械故障，影响挖土施工。

⑶配备足够的经验收合格的钢管支撑和配件，配备操作熟练的工人，以便在土方开挖后，及时安装支撑构件。

⑷坑底以上20cm应采用人工挖土，配备足够的劳动力。

混凝土运输车停在工地上，每完成一小块，浇注一块垫层。

5、基坑内明排水措施

在各层基坑开挖时，如遇下雨等天气，必须在基坑内设简易排水沟及集水井，用水泵抽水。

集水井采用砖垒土井的办法，井深1m，直径为1m左右，排水沟与集水井相联成网，使开挖面地下水位降至开挖面以下，保持基坑干燥。

集水井与基坑挡墙内侧的距离一般应大于5米（约1/4基坑的宽度）。

6、挖土与支撑的应急措施

⑴组织好抢险领导小组，落实好抢险的人员和设备。

做到一旦有险情，随时都能投入施工。

⑵现场备好堵漏的材料，一旦发现围护结构有漏水现象，马上进行封堵防止坑外水土流进坑内，引起路面和建筑物的沉降。

⑶备好钢支撑用料，如发现围护结构变形过大，应适时增加支撑根数，减缓地下连续墙变形速度。

⑷密切注意地下管线变化状况，如发现地下管线有不均匀沉降或沉降速度超限时，应采用跟踪注浆方法。

5.2基坑开挖质量保证措施

1、贯彻质量和质量保证体系标准，健全和加强质量监督体系，完善技术保证体系和质量保证体系。

2、土方压实时，应控制行驶速度一般不超过2公里/每小时。

3、坚持“质量第一效益第一”的方针，落实各级人员质量工作岗位责任制，增加全体员工质量意识，实施全面质量管理来保证工程施工质量。

4、由项目部总工组织质量目标、技术质量管理制度和执行的主要工程规范质量验评标准的学习和考试。

主要对象为工程技术人员、各级管理人员和班组长。

明确质量标准和要求并指导施工。

5、实施三级检查验收制度。

重点做好施工测量放样。

每周进行一次质检总结评估，对本项目的质量趋势作出判断，及制定质量事故纠防措施以有效控制质量工作的良性发展。

6、开挖施工要结合降水进度，根据地下水位观测结果确定开挖进度，保证地下水在开挖面以下0.5-1m。

7、开挖施工要充分利用信息化施工技术，加强对周边建筑、围护结构的检测工作，指导开挖施工，当监测结果达到警戒值时，要立即停止开挖作业，对周边建筑物、地基加固后再继续开挖。

8、充分利用“时空效应”概念组织开挖、支撑施工，采取纵向分段、竖向分层的方法，即做到及时支护钢支撑，又做到正常开挖。

9、做好基坑内外排水，保证排水通畅。

5.3钢支撑施工质量保证措施

1、钢支撑加工要请具有相应资质的钢结构生产厂家制作，保证钢支撑质量，进场后进行外观检验和试验，合格后方可使用。

2、钢支撑施工前应结合实际地下连续墙位置确定钢支撑平面位置，保证设计支撑间距，竖向位置用水准仪控制位置，保证钢支撑的水平与垂直受力。

3、施加钢支撑预应力的千斤顶、油表要经过有相关资质的检测单位进行标定，保证预应力按设计值施加。

4、随基坑开挖深度增加，已施作的钢支撑受力情况也会随之改变，通过轴力计对其受力情况进行监测，随时调整钢支撑受力情况，保证支护结构安全。

5.4钢支撑失稳措施

1、基坑开挖过程中，边开挖边架设钢支撑，支撑连接处可靠，确保支撑体系稳定。

2、施工时严格控制钢支撑各支点的竖向标高及横向位置，确保钢支撑轴力方向与轴线方向一致。

3、支撑拼接采用扭矩扳手，保证法兰螺栓连接强度。

拼接好支撑经质检工程师检查合格后方可安装。

对千斤顶、压力表等加力设备定期校验，并制定严格的预加力操作规程，保证预加轴力准确。

加力后对法兰螺栓逐一检查，进行复拧紧。

4、在支撑上安装应力计，随时观察支撑轴力变化，并定期采用千斤顶对支撑进行校正。

当支撑轴力超过警戒值时，立即停止开挖，加密支撑，并将有关数据反馈给设计部门，共同分析原因，制定对策。

5.5深基坑开挖安全防护措施

1、土方开挖安全技术措施

⑴开挖顺序按业主批准的施工组织设计或施工方案进行，不得随意开挖，并适时按设计架设支撑。

⑵基坑四周用钢管设置防护栏，并设安全警示牌。

⑶作好基坑排水，保持开挖过程中土体和基底的干燥。

⑷出碴提升系统应作设计检算，其安全系数应符合有关安全技术规程的要求。

2、钢支撑安装安全技术措施

⑴钢支撑安装前技术部门要进行详细检算，应满足支撑围护结构的强度及刚度要求。

对钢支撑安装的操作人员进行培训和技术交底。

⑵凿除干净钢腰梁处的护壁混凝土，使钢腰梁与桩体内壁面密贴，然后设置钢支撑，并施加一定预应力。

⑶钢支撑的吊装符合《建筑安装工人安全技术规程》的有关规定。

⑷在钢支撑端头处采取固定支托措施，防止钢支撑滑落。

⑸在吊装钢支撑时，采用双机作业，现场专人指挥。

⑹对围护结构和钢支撑按设计进行监控，确保结构和人身安全。

工作。