市民中心站基坑土方开挖支护施工

第八章第八章 市民中心站施工市民中心站施工 8 1 工程概况工程概况 8 1 1 设计工程概况设计工程概况 1 车站设计概况 市民中心站有效站台长度中心里程为 YCK26 357 960 车站起点里程为 YCK26 282 960 车站终点里程为 YCK26 432 960 为地下三层三跨及局部单 层双跨钢筋混凝土箱形框架结构标准岛式站台车站 岛式站台宽度为 12m 有 效站台长度为 140m 车站全长 150 米 屏蔽门总长 135 5m 标准段宽 21 5m 线间距为 15 2m 基坑深约 16 31 米 埋深约 3 米 车站开挖土方约 9 13 万 m3 主体建筑面积为 10898m2 附属结构面积 4204m2 车站总建筑面积为 15102m2 车站西端设盾构始发井 东端为盾构吊出井 本站共设 3 个出入口和一个紧急疏散出入口 出入口均有盖 2 组地面风 亭和一组冷却塔 1 号出入口位于市民中心广场东侧地下停车场出入口附近 2 号出入口与深南大道地下过街通道合建 可同时解决行人的过街 3 号出入口 位于市民中心公共绿地内 西端与地铁 4 号线出入口连通 东端通过地下通道 直达金田路 风亭 冷却塔均设置在深南大道北侧的绿地内 冷却塔局部下沉 处理 风亭距人行道边最小距离 5 米 市民中心站总平面图见图 8 1 1 8 8 基坑开挖施工基坑开挖施工 8 8 1 概述概述 市民中心站采取明挖顺筑法施工 车站采用三层三跨及局部单层双跨现浇 钢筋混凝土箱形框架结构 附属主体结构采用矩形现浇钢筋混凝土框架结构 市民中心站基坑平均开挖深度 25 5 米 标准段开挖宽度为 22 5 米 支撑采 用竖向设五道钢支撑 支撑采用 600 t 16mm 的钢管 支撑 水平间距按 3 6m 考虑 竖向 5 道支撑加一道倒换撑 西端盾构井第一道斜撑采用 800 800 钢筋混凝土支撑 市民中心站范围内上覆第四系全新统人工堆积层 Q4ml 残积层 Qel 下伏全风化岩 强风化岩 根据本工程的地质水文特点 在开挖施工中做好以下方面的工作 1 提前做好钢筋混凝土冠梁 及时按设计架设钢支撑 先开挖至钢支撑位 置掏槽架设钢支撑 然后开挖钢支撑两侧的土方 以缩短钢支撑架设时间并采 取措施保证钢支撑的架设质量 确保基坑开挖安全 2 基坑开挖深度较大 施工充分考虑基坑开挖的时空效应 以施工监测为 手段 合理安排施工顺序 采取切实可行的技术措施 确保基坑开挖安全有序 均衡高效 3 基坑开挖采用 纵向分段 竖向分层 的方法明挖施工 反铲挖掘机逐段 分层进行接力开挖出土 自卸汽车运输 最后剩余土方采用龙门吊为主 小型 挖掘机与汽车吊为辅及人工配合出土 全风化 强风化岩层采用破碎锤配合施 工 基底以上 30cm 采用人工突击开挖 8 8 2 基坑开挖施工步序和流程基坑开挖施工步序和流程 1 基坑开挖与支护施工顺序 根据整体施工工期的要求 采用从两端向中间分段开挖的方法进行 车站主体基坑支护采用五道 600 t 16mm 钢管横撑进行开挖临时支护 每层土体开挖至钢管横撑下 0 6m 位置处 开始安装钢腰梁 架设钢管支撑 钢 支撑在基坑开挖过程中边开挖边架设 以保证尽早对围护结构进行支撑 2 基坑开挖与支护施工步序和流程 基坑开挖遵循 分段分层 由上而下 先支撑后开挖 的原则 五道支 撑段的开挖及支撑体系的架设布序如下 1 基坑分段分层开挖 每段长度为 20 30m 每层厚度不大于 3m 2 基坑开挖至冠梁底标高后 墙顶凿至新鲜砼面 清除残渣 浮土等并清 除积水 模筑冠梁 3 冠梁强度达到设计值后 安装第一道支撑 4 向下开挖到各道支撑中心线下 0 6m 后 依次安装腰梁及第二 三 四 五道支撑 5 向下开挖至基坑底后 及时施作综合接地网及纵 横向排水盲沟 并在 8 16 小时内浇筑混凝土垫层 8 8 3 基坑开挖准备工作基坑开挖准备工作 1 首先查明开挖范围内所有管线埋设情况 并做好标记 采用严格保护措 施 2 按设计规定的技术标准 地质资料以及周围建筑物和地下管线等的详实 资料 严格细致地做好深基坑施工组织设计 包括周围环境的监控措施 和施 工操作规程 对开挖中可能遇到的渗水 边坡稳定 涌泥流砂等现象进行技术 讨论 提出应急措施并提前进行相关的物资储备 准备好地面排水及基坑内抽 排水系统 3 确保地下连续墙的按时完成 开挖前 20 天进行基坑降水工作 保证基 底以上地层开挖时的稳定 保证开挖施工如期进行 4 按设计要求备足钢支撑 备好出土 运输和弃土条件 确保连续开挖 5 对基坑周边 30m 范围内的建筑物进行调查 并对基坑 周围建筑物 地面及地下管线等编制详细的监控和保护方案 预先做好监测点的布设 初始 数据的测试和检测仪器的调试工作 检测工作准备就绪 8 8 4 基坑开挖设备 劳动力组织及进度安排基坑开挖设备 劳动力组织及进度安排 考虑到天气 机械使用效率等其它因素的影响 开挖及出土机械设备与劳 动力的配备按平均出土量的 150 配备 外运弃土的能力充分考虑运输时间 出 土量等因素 按开挖土量的 150 配备外运弃土车辆 车站主体结构基坑开挖施 工 根据在围蔽内的临时弃土场容量进行施工进度控制 车站施工场地内临时 弃土场面积为 250m2 按照堆高 2 5m 利用系数 0 9 考虑 最大堆土量为 562m3 基坑钢管支撑与开挖进行平行作业 1 机械设备配备 安排各种主要施工机械有 10T 龙门吊 1 台 挖掘机 12 台 装载机 2 台 机动翻斗车 6 台 8 25T 汽车起重机 3 台 60T 汽车吊一台 土方外运由当地 具有资质的运输队伍实施 其它施工机械配备详见主要施工机械设备表 2 基坑开挖阶段劳动力组织 三班作业 每天劳动力不少于 168 人 其中每一班设指挥 1 人 开挖 10 人 安全员 1 人 装运 56 人 挖掘机司机 6 人 装载机司机 2 人 汽车司机 20 人 吊车司机 2 人 龙门吊司机 2 人 钢支撑架设 12 人 辅助人员 12 名 3 进度安排 车站主体基坑开挖施工三班倒连续作业 作业面按 550m3 天考虑 总方量 9 84 万方 综合考虑到随开挖深度的增加出土能力相应减弱及支撑的安装等因 素 具体安排为 土方开挖安排在 2008 年 10 月 18 日 2009 年 5 月 5 日 计 200 个工作日 8 8 5 地下管线悬吊地下管线悬吊 根据招标文件要求 管线改移由业主另行委托单位施工 主体施工单位仅 负责管线的原位悬吊保护 1 管线调查 队伍进场后 对已迁改的管线和需原位保护的管线会同管线业主单位和管 线改迁施工人员进行详细调查 主要查明管线位置 走向 结构形式 埋深等 并在地面作出标记 并了解已迁改的管线及临时迁改的管线迁改位置 距主体 结构远近 以确定主体基坑开挖时管线是否受到影响 根据调查资料 针对不 同情况制定相应的保护措施或防范措施 确保管线在施工期间安全 对于横穿基坑的管线 采用悬吊在军便梁下 各地下管线处于车站出入口 通道处时 采取支托 悬吊措施 2 开挖 主体基坑开挖至管线位置时 停止机械开挖 改由人工开挖管线两侧土体 清理出管线 开挖时 对埋深较浅的管线 注意控制管线两侧机械开挖深度 防止开挖过深土体变形扰动管线 人工开挖时 清理出管线 保护管线基础不 被破坏 保证管线不受扰动 准备进行悬吊作业 3 悬吊保护方案 悬吊施工时 在保证管线安全 稳定的前提下 跳段破除管线基础 安装 下托件 吊杆及管底保护木板 支垫木楔等 上紧拉杆 安装完一段并保证稳 定后 开挖破除另外一段基础 进行此段悬吊作业 直至管线分段悬吊作业全 部完成 吊点间距及吊筋直径由计算确定 管线悬吊保护方案如图 8 8 1 8 8 6 基坑开挖施工方法与技术措施基坑开挖施工方法与技术措施 根据上述原则 结合车站开挖区域的工程地质 水文地质 施工场地情况 综合考虑工期要求 施工总体安排等各种因素 确定施工方法 并配备充足的 施工机械设备和劳动力 确保工期目标的实现 本车站主体基坑纵向分 11 段进行开挖 为了保证两端盾构井提前完成 主 体基坑从西 东两端分段向中间开挖 竖向从上到下分层开挖 随开挖随架设 钢支撑 土方采用挖掘机直接挖装接力倒运 底部出土采用龙门吊和汽车吊提 升 岩层采用人工配合风镐或液压破碎锤机械开挖 开挖出的土碴由自卸汽车 运至堆土场 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 图图 8 8 1 管线悬吊保护方案示意图管线悬吊保护方案示意图 1 基坑开挖及出土方法 土方开挖的顺序 方法必须与设计工况相一致 并遵循 分段分层 由上而 下 先支撑后开挖 的原则 基坑开挖采取明挖法进行开挖 开挖时至冠梁标高时 模筑冠梁 待冠梁 混凝土达到设计要求强度后 架设第一道钢支撑 继续向下进行基坑开挖 开 挖至第二道 第三 四 五道钢支撑下 0 6m 进行架设第二道至第五道钢支撑 继续向下进行基坑开挖 直至最终基坑面 车站端头井的开挖 首先撑好标准 段内的对撑 再挖斜撑范围内的土方 最后挖除坑内的其余土方 斜撑范围内 的土方 自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分层 分段 限时地开挖并架 设支撑 开挖过程中及时封堵连续墙接缝上的渗漏点 并进行网喷混凝土的施 工 第一台反铲置于底部台阶 挖掘最底层土体 挖土甩放在底层台阶后部 由上层台阶反铲接力 直至顶层台阶 然后由最上层反铲负责装车 详见图 8 8 2 所示 图图 8 8 2 土方开挖施工方法示意图土方开挖施工方法示意图 由于底层台阶反铲工作受基坑支撑制约 可根据反铲卸土工作净高 选择 合适的反铲型号 分层分段对称进行开挖 基坑两侧预留三角土护坡 每层台阶的长度 根 据机械开挖作业要求 控制在 6m 左右 基坑纵向放坡开挖 随挖随刷坡 严 格控制纵坡的稳定性 分层开挖刷坡坡度在基坑允许开挖边坡坡率土层在 1 1 以内 岩层在 1 0 5 以内 放坡的总高度与长度之比不大于 1 3 为确保开挖 边坡的稳定及安全性 在每一层之间设置宽度为 2 米的台阶 基坑共分五个台 阶开挖 在坡顶外设置截水沟或挡水土堤 防止地表水冲刷坡面和基坑外排水 再回流渗入坑内 在整个车站基坑周围地面设置排水沟 确保地面水不流入基 坑 基坑开挖后 及时设置坑内排水沟和集水井 防止坑底积水 开挖第一层土 每小段开挖长度不超过 12m 在第二道支撑的土层开挖中 每小段长度不超过 6m 挖完小段土方 安装好该小段的支撑并施加预应力的总 时间应控制在 20 小时以内 在第三道支撑的开挖过程中 每小段长度不超过 3m 挖完小段土方 安装好该小段的支撑并施加预应力的总时间应控制在 14 挖掘机 钢支撑 挖掘机 挖掘机 基底 冠梁 钢围檩 钢支撑 挖掘机 人工清底 挖掘机 挖掘机 冠梁 钢支撑 钢支撑 小时以内 最后一层土体开挖及垫层浇筑时间控制在 8 16 小时 基坑最后剩余土体无法利用台阶接力式开挖的 采取小型挖掘机配合基坑 吊车垂直运输的方式进行开挖施工 土方开挖到钢管支撑底部 600mm 处时 及时施作腰梁和钢管支撑 运输便道应设专人修整 确保运输安全 提高效率 机械开挖的同时应辅以人工配合 特别是基底以上 30cm 的土层应以液压 破碎锤和人工开挖为主 以减少超挖 保持坑底土体的原状结构 在开挖过程中 应加强观察和监控量测工作 以便发现施工安全隐患 并 通过监测反馈及时调整开挖程序 严禁在挖土过程中碰撞已架设好的支撑结构 在基坑开挖过程中发现与设计有不同岩层时 及时报驻地监理 业主确认 并做好记录 绘制施工工程地质素描图 当基底承载力与设计不符时 及时通知设计 监理协商解决 土方开挖时 挖出土先存放在临时堆放场 晚上再集中进行外运 基坑开挖允许偏差与检验方法见表 8 8 1 表表 8 8 1 基坑开挖允许偏差与检验方法基坑开挖允许偏差与检验方法 检验频率 序号项目 允许偏差 mm 范围点数 检验方法 1坑底高程 10 205用水准仪 2纵横轴线502用经纬仪 纵横向各侧 一点 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 每段基 坑或 长 50 米 4用坡度尺量 8 8 7 基坑支撑体系施工方法及技术措施基坑支撑体系施工方法及技术措施 1 支撑体系布置 车站主体基坑支护采用五道 600 t 16mm 钢管横撑进行开挖临时支护 钢管支撑背后设置钢腰梁 在西端和东端盾构井处各设置 5 道斜支撑 并在边 角处各设一道 400 厚砼板撑 只设第一道 且西端盾构井第一道斜撑为 800mm 800mm 钢筋混凝土支撑 支撑布置详见图 8 8 3 钢筋混凝土板撑大 样详见图 8 8 4 图图 8 8 3 支撑平面布置图支撑平面布置图 腰梁安装三角架 以 M20 膨胀螺栓紧固 吊装钢腰梁 紧靠墙身 再安装 斜拉筋并拉紧 架设钢支撑时 对钢支撑施加预加力 一般为设计轴力的 30 70 2 支撑体系的架设 1 第一道钢支撑直接顶在冠梁上 第二 五道钢支撑背后设钢腰梁 采 用地面拼接 吊车配合龙门吊安放就位的方法架设 图图 8 8 4 钢筋砼板撑大样图钢筋砼板撑大样图 2 事先在墙面上标出支撑位置 提前进行支撑位置处的整平工作 进行 修凿 填补 使之面正 垂直 平整 填补采用 C25 细石混凝土 以使支撑顶 端及墙面受力均匀 3 开挖时实行掏槽开挖 随挖随架支撑 在支撑位置挖出来之后 迅速 安装支撑并及时按设计值施加预应力 4 支撑加力之前 迅速设定连续墙收敛量测点及支撑轴力检测点 取得 初始读数后加力 加力后测试实际预加力 以控制预加力施加准确 5 斜支撑的架设最为关键 在斜支撑端头设可靠的防滑措施 3 钢支撑的施工 1 开挖时实行掏槽开挖 随挖随架支撑 在支撑位置挖出来之后 迅速 安装支撑并及时按设计值施加预应力 2 事先在墙面上标出支撑位置 提前进行支撑位置处墙面的整平工作 以使支撑顶端及墙面受力均匀 3 钢管接长 按设计需要的钢管长度 准备好每根支撑钢管 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 4 在标出的支撑位置处 打设螺栓设置承托 支撑承托要牢固 严防支 撑因围护结构变形或施工撞击而脱落 5 支撑加力之前 迅速设定支撑轴力监测点 取得初始读数后加力 加 力后测试实际预加力 以此控制预加力施加准确 对钢支撑加力时 按设计分 级加载要求和现场观测墙体加载反应决定加载速度 严格按设计要求预加力 6 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 发现异常及时采取补救措施 同时 监管好钢管支撑的安全 坚决杜 绝危害支撑安全事件的发生 7 斜支撑的架设最为关键 除架设要及时外 在斜支撑端头设一圈钢围 檩 并在斜支撑端头设可靠防滑措施 8 钢支撑施工时每小段的开挖长度不应超过 2 道支撑的范围 每小段从 开挖土方到架设支撑施加预应力不应超过 16 小时 9 当支撑长度大于 20m 时 在中间设置临时型钢立柱竖向支撑体系 10 基坑开挖及回筑主体结构期间 严禁施工机具碰损支撑系统 并不 得施加其它荷载 以免支撑系统因超越过大造成失稳 11 钢支撑的拆除 拆除支撑按照设计要求 在混凝土板强度达到设计 规定值方能拆除 4 钢支撑安装技术要求 1 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 2 钢支撑安装应确保支撑端头同连续墙均匀接触 必要时填充高强度细 石混凝土 并设防止钢支撑端移动脱落的构造措施 支撑的安装允许偏差应符 合以规定 钢支撑曲线竖向偏差 30 钢支撑曲线横向偏差 30 支撑两端的标高差 不大于 20 和支撑长度的 1 600 支撑的挠度 不大于 1 1000 支撑与立柱的偏差 30 3 所有钢支撑与连续墙连接处应设置活络接头 支撑就位后及时准确施 加预应力 对于一级基坑按以下要求复加应力 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 当昼夜温差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 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的要求 4 斜支撑和连续墙的连接构造必须能满足抗剪要求 8 8 8 外运弃土外运弃土 1 弃土外运专人负责组织安排 场地内 外统一调度 协调内外关系 组 织安排出土车辆运输 场地外的运输路线与业主及有关部门协调安排 确保外 运弃土按计划进行 2 考虑雨天 特殊情况造成的工期滞后等因素及外部环境的影响 最大弃 土量按最大开挖出土量的 84 计 本站设临时弃土场 弃土场按 2 辆车同时装 土 10 辆 15t 自卸汽车运输 委托有资质的运输队伍外运 1 台装载机装土 场地内土方倒运配备 4 辆 5T 的小型自卸汽车 3 根据合同要求 白天基坑开挖土方堆放在临时堆土场内 淤泥晾晒后运 走 4 弃土场地按要求设置 并作好挡护 平整及夯实 5 制定弃土 弃碴 弃泥浆的排放施工方案 方案要征得监理工程师的批 准 并遵守深圳市政府及市政管理部门的有关规定 8 8 9 应急措施应急措施 本工程花岗残积层及全风化层具有遇水软化 崩解 强度急剧降低的特点 因此应采取有力的措施 避免残积土及风化岩遇水强度降低 甚至产生管涌 流土等渗透变形现象 本标段地处海积平原 上覆第四系素填土 淤泥 淤泥质粘土 淤泥质粉 质粘土 粗砂 砾砂 粉质粘土 粉土 粉砂 细砂 中砂 砾质粘性土 下 伏全风化 微风化花岗岩 车站基坑深度较深 地下水按赋存条件主要分为孔隙 水及基岩裂隙水 孔隙水主要赋存在第四系砂层 粘性土 残积层和燕山基全 风化花岗岩中 基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强风化层 中等风化层中 地下 水水位丰富 土层中软塑粉土 松散细砂 中砂局部为地震液化土 在动水条 件下易发生管涌 流砂等现象 根据本工程的水文地质条件 施工特点及我单位在广州地铁施工经验 对 施工过程中可能遇到的突发事故 将设置严密有效的监测系统 做好预防工作 施工过程中 建立信息化施工管理系统 贯彻信息化施工原则 全程监控自身 结构和地面建构筑物的安全与稳定 及时分析 处理 反馈 并采取相应对策 确保安全 另外 采取地质预报辅助手段 贯彻 预防为主 方针 预防工程坍 方等恶性事故发生 一旦出现事故苗头 立即采取应急措施 防止事故的发展扩大 1 按设计规定的技术标准 地质资料以及周围建筑物和地下管线等的详实 资料 严格细致地做好深基坑施工组织设计 包括周围环境的监控措施 和施 工操作规程 对开挖中可能遇到的渗水 边坡稳定 涌泥流砂 有害气体等现 象进行技术讨论 提出应急措施并提前进行相关的物资储备 2 防涌水涌砂措施 1 在地下连续墙施工过程中 根据地层变化时及时提取岩样 通过监理 施工单位现场对岩样和地质报告岩样描述对比 现场确定岩层的类别及入岩的 深度 确保达到设计要求的入岩深度 如达不到设计要求的入岩石深度 及时 联系设计适当加深地下连续墙的入岩深度 在混凝土浇筑过程中严格按照施工 规范要求进行施工 避免夹层出现 2 开挖前 20 天进行基坑降水工作 保证基底以上地层开挖时的稳定 保证开挖施工如期进行 基坑工程降水主要是为了使基坑内地面至基坑底以下 一定深度内的土层疏干并排水加固 便于土方开挖 更有助于提高围护结构被 动区及基坑内土体的强度和刚度 以确保基坑的顺利开挖和地下结构的施工 其中包括降低浅层潜水的地下水位 降低土体的含水率 提高土体的抗剪强度 稳定性 防止发生流砂 管涌和基坑回弹隆起等 3 降水施工期间 为防止地面沉降量过大 确保周围建筑物及地下管线 的安全 在基坑外布设水位观察井