2狭长型深基坑开挖及支护施工工艺.doc

狭长型深基坑开挖及支护施工工艺杨晓东中铁十五局集团第一工程有限公司【摘要】结合广深港福田站工程实例，介绍狭长型深基坑开挖支护的工作原理、施工工艺，并对基坑开挖与支撑的时空关系进行分析，确保基坑开挖的安全。可以在类似的深基坑工程中予以借鉴。【关键词】基坑开挖 分层 分段 支撑体系 腰梁 钢支撑1、工程概况广深港客运专线ZH-4标福田站工程施工段一位于深圳市福田区市民中心广场西侧，福中路与深南大道之间，沿益田路呈南北方向布置。设计里程：DK110+963.800DK111+397.012，长度433.212 m，结构宽度16.965.86m。基坑深约32m，主体结构开挖土石方395736.6m3。围护结构采用1200mm地下连续墙+4道支撑（第一道为钢筋混凝土支撑，其余为800钢管支撑）。主体结构为单柱双跨至三柱四跨框架结构，结构总高28.95m，顶板覆土厚度为3.0m左右，地下一层为交通转换层，地下二层为站厅层、地下三层为站台层。车站北端为益田隧道出口，接盾构区间。2、土方开挖考虑“时空效应”规律，根据本工程基坑边界形式（全深度范围有围护有内支撑）、基坑边界面长度条件（狭长形），以及基坑平面尺寸条件（横向尺寸较宽），遵循“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”和“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则，确定本施工段A1、A2明挖顺作段土方开挖采用纵向斜面分段分层、横向分层分块开挖的方法。2.1纵向斜面分段分层根据本施工段基坑长度以及周边交通环境情况，以DK111+171为界南区和北区分为两个工作面分别开挖。均沿车站纵向由南向北方向推进，第一层土方（第一道钢筋混凝土支撑底部以上土方）采取不分段连续开挖的方法，待混凝土强度达到设计要求后再开挖下层土方。对于第一道钢筋混凝土支撑以下土方，采用多台反铲挖掘机接力，斜面分层分段的开挖方法，其施工参数确定如下：分层：根据内支撑竖向位置的设置情况，土方开挖共分为5层，即每层开挖至支撑梁底面高程。根据本基坑支撑间距、反铲挖掘机的挖深能力以及防止基坑局部失稳，将第二层以下每层又分为2个亚层，具体分层情况见下表所示：基坑开挖分层一览表分层号第1层第2层第3层第4层第5层2-1层2-2层3-1层3-2层4-1层4-2层5-1层5-2层层高(m)2.33.14.03.74.04.354.03.454.01.91分段：根据同道钢支撑水平间距情况，以及考虑钢筋砼腰梁施工时间较长等因素，分段长度确定为同层相邻2根钢支撑间距，即34米。斜面总坡度：根据本基坑工程地质情况，斜面总坡度确定为1：2。开挖完成后无支撑暴露时间：本基坑工程钢支撑腰梁设计为钢筋砼结构，进度指标难以提高，开挖完成后无支撑暴露时间确定为710天。注：在施工过程中，根据监测数据并经设计同意适当调整施工参数，减少开挖过程中的土体扰动范围，最大限度减少坑周土体位移量和差异位移量。当分台阶接力开挖至分区末端后，剩余土方采用反铲挖掘机配合龙门吊（履带吊）+土斗垂直提升开挖。具体参见基坑开挖纵断面示意图2.2横向分层分块开挖第一步：开挖第一层土方至“第一次开挖面”，施工冠梁及第一道混凝土支撑。第二步：开挖第二层土方； 开挖第二层土方至“第二次开挖面”，施工第一道混凝土腰梁；开挖第二层土方至“第二次开挖面”，安装第一道钢支撑。第三步：开挖第三层土方； 开挖第三层土方至“第三次开挖面”，施工第二道混凝土腰梁；开挖第三层土方至“第三次开挖面”，安装第二道钢支撑。第四步：开挖第四层土方； 开挖第四层土方至“第四次开挖面”，施工第三道混凝土腰梁；开挖第四层土方至“第四次开挖面”，安装第三道钢支撑。第五步：开挖第五层土方； 开挖第五层土方至“第五次开挖面”（基底）。具体参见基坑横向分层分块开挖示意图2.3土方开挖施工要求1）机械挖土施工过程中，严禁各种机械设备碰撞钢支撑及临时格构柱。2）钢支撑安装完成后，不得在钢支撑上加载，人员不得攀爬钢支撑，不得放置重物。3）随着土方开挖深度，采用高压水清除连续墙壁上的浮土杂质，高出结构面的部分须剔除保证结构侧墙断面尺寸，并将预埋拉结钢筋剔出拉直。4）基坑开挖过程中还应注意及时做好降水井及基坑内集水坑的抽水；基坑周边设置截水沟与集水井（沉淀池），防止地表水流入基坑。5）机械开挖严禁超挖，基底留有最少200mm厚土层人工清底。6）人工清底后，需及时浇筑结构底板垫层，如不能及时浇筑，应用清水雾状喷洒保湿，但不得多喷造成集水，喷水以地基土不干裂为准，不造成扰动地基土。3、支撑体系施工本施工段明挖顺作段均采用4道内支撑：第1道采用钢筋砼支撑，支撑于地下连续墙顶冠梁；其余3道采用800mm，t=20mm钢管支撑，支撑于钢筋砼腰梁，其中第一、二道腰梁需拆除，第三道腰梁不拆除，基坑开挖阶段作为支撑体系使用，后期作为主体结构侧墙的一部分，施工时需预埋侧墙及暗柱竖向主筋。3.1第一道砼支撑施工基坑第一层土方采用沿车站纵向连续开挖的方式，冠梁及第一道砼支撑随开挖方向分段施工，冠梁施工缝预留于相邻两道支撑1/31/4处，并与连续墙接头错开，采用封口网进行封堵。待混凝土达到设计强度后，方可进行下层土方的开挖施工。其施工工艺见下图所示：凿除墙顶超灌砼、施工砼支撑地模测量放线绑扎钢筋支立模板浇筑混凝土养护进入下一循环制作试块试块试验砼拌制及运输基坑开挖至第一次开挖面1）第一层土方开挖、连续墙顶超灌砼凿除结合基坑土方开挖方案，南区、北区第一层土方均沿车站纵向由南向北，采用反铲挖掘机连续开挖推进，开挖前注意做好基坑降水工作。开挖至支撑位置处时注意预留20土方人工开挖，避免对土体的扰动。冠梁处人工清除连续墙顶杂土及浮碴，同时风镐凿除超灌砼，施工中注意保护连续墙外伸钢筋。2）模板砼支撑底模采用M7.5砂浆垫层，上铺油毡隔离，施工时注意紧跟土方开挖，以避免暴露时间过长。冠梁及砼支撑侧模采用组合钢模板，双层对拉螺杆+蝴蝶扣对拉加固，斜撑使用带伸缩撑头的48钢管。预留施工缝处采用封口网进行封堵。3）钢筋及砼浇筑钢筋均在加工场下料加工，现场绑扎。混凝土由拌合站供应，汽车泵泵送入模，插入式振捣棒捣固。砼浇筑前，注意将连续墙内预埋的测斜管和应力计电缆引出，以便后期观测用。3.2钢支撑体系施工基坑的土方开挖和支撑体系的安装是一个有机的、不可分割的整体施工过程，施工中须处理好开挖和支撑的关系。对于第一次开挖面以下的土方，上道支撑未架设完成不得开挖下层土方，土方分段分层开挖至开挖面后，需限时进行当前段腰梁及钢支撑的施工。其施工工艺流程见下图所示：第一道砼支撑达设计强度土方分段分层开挖支撑点测设精确调整就位钢支撑吊装拼接钢支撑制备施加预应力插入并固定钢锲块拆除千斤顶托架、砼腰梁及连梁施工托架、连梁加工开挖下层土方1）托架及连梁的安装土方开挖至开挖面后，及时进行托架的安装，托架每6米一道，采用膨胀螺栓固定在连续墙上。连梁采用I45c型钢，每层开挖至开挖面后，将I45c型钢纵向插入已施工的格构柱，并与格构柱焊接牢固。2）腰梁施工（1）第一、二道腰梁模板底模拟采用地模：完成托架安装并回填夯实后，铺设5厚M7.5水泥砂浆垫层，上铺油毡隔离。施工中注意机械开挖至开挖面时预留20土方采用人工开挖，以避免对腰梁下地基的扰动。侧模采用竹胶板+双层1010方木，钢支撑位置处预埋钢板直接作为模板使用。斜撑使用带伸缩撑头的48钢管。钢筋及砼腰梁钢筋采用钢筋加工场加工制作，龙门吊（吊车）吊入基坑内安装。混凝土采用汽车泵泵送入模，插入式振捣器振捣。（2）第三道腰梁模板底模拟采用地模：完成托架安装并回填夯实后，铺设20厚M7.5水泥砂浆垫层，并预埋20长套管，作为侧墙和暗柱主筋预埋时伸出腰梁底面使用。施工中注意机械开挖至开挖面时预留20土方采用人工开挖，以避免对腰梁下地基的扰动。侧模采用竹胶板+双层1010方木，钢支撑位置处预埋钢板直接作为模板使用。斜撑使用带伸缩撑头的48钢管。钢筋及砼腰梁钢筋采用钢筋加工场加工制作，龙门吊（吊车）吊入基坑内安装。侧墙及暗柱竖向主筋预埋采用钢管进行定位固定，并外放2，向下伸出腰梁底插入套管内，向上伸出腰梁顶保证同一截面接头数量不超过主筋总数的50%。混凝土采用汽车泵泵送入模，插入式振捣器振捣。3）钢支撑施工本工程钢支撑采用800mm（t=20mm）钢管支撑，活动端、固定端和中间节组成，各节由法兰盘螺栓连接。（1）钢支撑的制作本工程所需钢支撑构配件均由项目部专业施工队伍工厂化加工制作。（2）钢支撑的安装支撑安装前按设计长度在地面进行预拼装以检查支撑的平直度，经检查合格的支撑按部位进行编号。安装施工时，根据砼支撑连梁的布置情况，首先采用吊机或龙门吊分段吊入安装位置后再拼装成为整体，然后精确就位，最后施加预应力完成安装。施工注意事项：根据土方开挖的速度，提前配齐所需要的钢支撑构配件，并在地面进行预拼装，待腰梁砼达到设计强度后立即进行安装。钢支撑安装就位时，应缓慢放在钢支架及连梁上，不得有冲击现象出现。本工程采用2台150t千斤顶对围护结构施加预应力，施工时两台千斤顶必须同步施加压力，达到设计值后，塞紧钢楔块才能拆除千斤顶，并保证钢板之间紧密接触，以防止预应力损失。钢支撑安装的容许偏差：拼装后轴线偏心：2mm安装后轴线总偏心：5mm安装位置：高程50mm 平面100mm预加顶力：50KN钢支撑加力前检查钢支撑轴线与腰梁预埋支撑钢板面是否垂直（固定端端头与腰梁支撑钢板面是否密贴）,钢支撑活动端先加10%预应力，固定端与腰梁支撑钢板接触后若发现一边有空隙（钢支撑轴线与腰梁预埋支撑钢板不垂直），立即在空隙处加入钢板，然后再继续施加预应力至设计值，防止偏心受压钢支撑弯曲。（3）支撑体系的拆除当结构底板（中板、顶板）达到设计要求的强度后，方能进行相应位置的支撑拆除。拆除时用吊车从两端轻轻托住钢支撑，在活络头处安设千斤顶施加顶力，直至钢锲块松动后取出锲块，再逐级卸载，直到卸完，吊出钢支撑。4、结束语本工程周围多为高层建筑，