基坑土方开挖及支撑架设技术交底

'施工技术交底2011年1月10日工程名称杭州地铁二号线一期工程SG2-3分部工程土方开挖及支撑架设分项工程名称基坑土方开挖及支撑架设交底内容格式为：一、工程概况1.1 工程概况杭发厂站位于既有杭州市发电厂附近，规划萧山区规划步行街入口处。车站主体结构为矩形双柱三跨箱型结构。车站起点里程SDK5+458.828，终点里程SDK5+665.328。车站外包总长208.25米，在车站东西两侧共设3个出入口和2组风亭，出入口分布在车站主体结构两侧。车站标准段宽20.7米，基坑深度为17.1—17.7米。结构底板座落在砂质粉土层中，潜水水位在地面以下0.5m左右，承压含水层埋藏较深，基坑开挖范围内不必进行深层降水。车站南端头井设置为双接收井，北端头井为盾构调头井。1.2 周围环境条件1.2.1管线情况杭发厂站周围管线主要有电信、电力、给水、污水、雨水、路灯等，沿道路两侧布置，其中污水管埋深较深。在主体围护结构施工前已对前期所有的管线进行了迁改，目前只有一根Φ300的燃气管和一根Φ600污水管进行悬吊保护。1.3 场内工程地质条件本车站位于萧山区，工程场地内地势平坦，属第四系冲海积相沉积平原，地貌形态单一。场地浅表层为厚1～2m的填土，其下为厚度约15m左右的粉土和粉砂层。埋深17m左右以下为厚度达15m左右的高压缩性流塑状的淤泥质土或灰色粉质粘土，局部夹粉砂，再下部为含砾粉砂和圆砾层。不良地质主要为20m深度内饱和砂质粉土、粉砂局部存在轻微-中等液化趋势，需重点考虑③7层液化趋势。具体地质状况详见地层岩性及特征表3-1： 地层岩性及特征表3-1地层编号地层名称地层描述①1杂填土厚度0.50～1.50m之间，结构松散，以碎砖、碎石混粉质粘土填积。①2素填土层厚0.50～2.10m软塑～软可塑，多为粘性土局部为粉性土。②1粉质粘土层层厚0.50～2.10m，软可塑，干强度中等，韧性中等。③1砂质粉土层层厚0.20～1.30m。松散，属中等压缩性土。③夹淤泥质粉质粘土层层厚0.20～1.00m。流塑。③4砂质粉土层层厚3.40～5.30m。松散，夹少量薄层粘质粉土和淤泥质粉质粘土。③5砂质粉土夹粉砂层层厚0.90～3.00m。稍密，很湿，局部夹有粉砂。③6粉砂夹砂质粉土层层厚3.00～6.40m。饱和，中密，该层下部段夹砂质粉土及少量淤泥质团块。③7砂质粉土层层厚4.40～8.20m。很湿，稍密，局部夹有淤泥质团块。⑥1淤泥质粉质粘土层层厚1.10～4.10m。流塑。⑥2淤泥质粉质粘土层层厚5.90～7.70m。流塑。⑧1-1淤泥质粉质粘土层层厚7.10～8.30m。流塑，软塑。⑨1粉质粘土层层厚3.20～8.00m。以硬可塑状为主，局部软可塑状。⑿1粉细砂层层厚2.00m。中密，饱和。⑿4圆砾层层厚4.70～8.60m。密实为主。局部中密。1.4水文地质：本工程主要受孔隙潜水和承压水影响。（1)、孔隙潜水：浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于上部填土层及粉土、砂土层中，补给来源为大气降水及地表水，水位随季节而变化。其静止水位一般在深0.1m-3.4m。主要接受大气降水和地表水体的补给，并以排泄到地表水体为主要排泄方式。（2）、承压水： 工程区深层孔隙承压含水层主要分布于深部的（12）-4、（14）-2圆砾层中，上部的④层、⑥层、⑧层粘性土是相对隔水层，构成含水层的承压顶板。承压水受侧向径流补给，富水性好，具有明显的埋藏深、污水少、水量大、流速极慢、咸的特点，根据承压水长期观测孔ACG2（AZ22）观测结果，水位高程变化介于-1.441～-1.721m之间。承压含水层埋藏较深，基坑开挖深度内不必进行深层降水。(3)有害气体：根据详勘报告本站各勘探钻孔施工过程中未发现有沼气溢出现象，但参考相邻车站、区间勘探结果，推测本站厂区地下局部有沼气，必要时可采取施打沼气释放孔等措施。二、基坑围护设计概况2.1 基坑围护设计方案主体基坑围护结构采用连续墙加内支撑形式，标准段基坑连续墙厚800mm，锁口管接头，采用五道支撑加二道换撑，除第一道支撑采用混凝土支撑外，其余均为φ609×16钢管撑，其中第三、六道钢支撑为换撑。一般段中立柱采用460*460格构柱，中立柱下采用φ900的钻孔桩，桩长从底板垫层底面计算，桩长LZ1为28.4m，一般段桩底进入圆砾层不小于3米。基坑外被动区加固深度为地面下2米至基坑底4米。主体结构围护结构断面如下图2-1 标准段主体结构横剖面图三、钢支撑架设施工方法3.1钢支撑架设施工流程车站主体基坑标准段设5道支撑，其中第1道为混凝土支撑，第四、五道为双拼钢支撑。钢支撑采用Φ609壁厚16mm的钢管支撑。钢支撑采用50T吊车提升架设。支撑安装流程如图3-1 图3-1支撑安装流程⑴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施加预加轴力。⑵事先在连续墙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。⑶架设钢支撑前，先在标出的支撑位置处，架设牢固可靠的钢牛腿，严防支撑因围护结构变形或施工撞击而脱落。钢牛腿采用直角边为150X250mm，厚为t=16mm的钢板制作。⑷钢支撑事先在基坑顶拼装，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。采用龙门吊或吊车提升钢支撑就位。⑸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。⑹严格按设计要求及时分级施加支撑预加轴力。千斤顶预加轴力分两次施加到位，第一次施加至设计预加轴力值的50%～70%，第二次施加至设计预加轴力值，减少轴力损失，基坑钢支撑设计轴力与预加轴力见下表： 钢支撑设计轴力统计表(单位：kN/m)部位轴力种类第二道撑第三道撑第四道撑第五道撑换撑1换撑2备注1～3轴设计轴力773136317971720550700第4、5道为双拼预加轴力4006808008003～7轴设计轴力49078011151035340520预加轴力2603905505007～26轴设计轴力4867751019930280480预加轴力25035050045026～28轴设计轴力796129117971633560800预加轴力400650850800注：以上表中的设计值均为直撑的情况，斜撑轴力N"=N/sina，N为直撑轴力，a为斜撑与墙面的夹角。⑺斜支撑的架设最为关键，本工程采用斜支撑支座代替钢支撑斜头，在加工刚支撑时不再加工斜头，斜支撑支座构造示意图见图3-2。斜支撑的支座焊在预埋钢板上。斜支撑加力同直支撑。 图3-2斜支撑支座构造示意图⑻跨度较大部位的钢支撑在施加轴向预应力完成后，为保证立杆的稳定性，在支撑立柱之间，每根临时立柱桩在钢支撑底用型钢作为连杆，立柱与型钢连接横梁相交处采用焊接处理，同时在临时立柱型钢上焊接钢板牛腿，为防止钢支撑在受力后在横梁表面产生滑动，采用10#槽钢做抱箍抱住钢支撑，限制支撑中点处的变形。3.2钢联系梁施工车站基坑跨度大，为保证支撑系统稳定，设置中立柱，纵向联系梁。将中立柱与支撑连成整体。临时中立柱构造形式为：上部为460×460格构柱，下部为Φ900钻孔灌注桩，上格构柱锚入钻孔灌注桩3m。联系梁采用两根[40a槽钢、两侧10mm钢缀板间距60cm焊接成格构式梁。施工时，先根据格构立柱实际间距，将[40a槽钢加工成2～3倍立柱间距长。再在格构立柱两侧标出标高位置，焊接三角形钢牛腿。明挖段采用吊车吊放[40a槽钢到钢牛腿上。两侧槽钢中间夹住格构立柱并与其焊接固定，然后在[40a槽钢两侧焊接钢缀板（间距60cm）。在格构柱之间采用[40c槽钢设置临时剪刀撑，槽钢与格构柱采用焊接连接，以保证格构的稳定。剪刀撑随联系梁架设随挖随设。详见图3—3临时钢立柱的施工图片 图3—3临时钢立柱的施工图片3.3 支撑的拆除与换撑3.3.1钢支撑拆除步骤⑴用50T吊车平衡吊点，稳住钢支撑；⑵用千斤顶给钢支撑施加压力，用大锤打出卡在活络头上插销头部分的钢楔；⑶千斤顶卸载，用吊车吊运钢支撑至地面钢支撑堆放处。若在加压的情况下用大锤难以打出卡在活络头插销头部分的钢楔时，可考虑用氧焊从活络头插销头部分割断，吊出钢支撑。3.3.2换撑方法本站设2道换撑，换撑设在站台层内衬墙上，随结构施工倒换。本车站钢支撑架设时，已考虑钢支撑的换撑长度，钢支撑整体拆除后，卸掉换撑节钢管后重新拼接，检查法兰连接高强度螺栓是否松动、变形，并进行复拧和替换。再次量测拼接好的钢支撑的长度，检查无误后做好标记等待架设换撑。架设换撑的方法和架设支撑的方法相同，即首先凿出内衬墙上的钢板，焊接钢牛腿，架设换撑。3.3.3换撑拆除方法 换撑是在站台层框架内部进行的，当底、中板砼达到设计强度后拆除，因换撑已被隔在站台层封闭结构内部，所以在施工中板时，在中板上要预留2个吊放换撑的孔洞或预埋吊环，以便用葫芦吊吊放换撑，当换撑吊至底板后，在底板拆除螺栓，分节用葫芦吊拉至中板未封闭处再用吊车吊至地面。四、 土方开挖方案4.1 水平与垂直运输方案水平均采用汽车运输，基坑开挖土方采用小挖机配合长臂挖机施工，16米以下土方采用小挖机配合50T吊车垂直运输，支撑架设及开挖阶段材料运输采用吊车吊装，主体材料下基坑采用50T吊车和龙门吊进行垂直运输。根据车站开挖区域的工程地质、水文地质、施工场地条件等情况，综合考虑工期要求、施工总体安排、主体结构施工等各种因素，确定开挖方法，按照“分段分层、由上而下、及时支撑”的原则，将整个基坑划分为8个结构段进行开挖（详见基坑开挖分段图）车站南区基坑分20个施工段，从南往北开始开挖；北区基坑分4个施工段，从北往南开始挖土；换乘节点为独立小基坑，直接分层往下开挖。基坑开挖分段：每一段开挖从上到下分层进行，放坡开挖，分为五层六步进行开挖，开挖步序为：（详见基坑开挖分步图图4-1） 图4-1基坑开挖分步图第一步：开挖至第一道砼支撑底处，破除内侧导墙，进行冠梁及第一道砼支撑梁的施工；第二步：开挖至第二道钢支撑底0.5m处，掏槽架设第二道钢支撑；第三步：开挖至第三道钢支撑或砼支撑底0.5m处，掏槽架设第三道钢支撑；第四步：开挖至第四道钢支撑0.5m处，掏槽架设第四道钢支撑；第五步：开挖至第五道钢支撑底0.5m处，掏槽架设第五道钢支撑；第六步：开挖至基坑底，施做垫层、防水层及底板。4.2开挖台阶设置 基坑开挖竖向分层时以支撑架设的竖向位置为基本层高，每层的水平距离（即开挖台阶长度）以三分之一段长为宜，但当开挖越来越深（开挖至主体结构第三、四层时），台阶长度从上到下应依次加长，台阶坡度依次变陡。每开挖一层依次遵循此原则，基坑断面在任何开挖阶段均保持台阶形式直至开挖完毕。这样做的好处在于：开挖高度不高有利于挖掘机械倒运作业；遵循“短开挖、急支护”的深基坑开挖原则，对架设支撑提供便利条件；有利于待开挖土体的稳定，同时也有利于基坑开挖的安全施工。4.3开挖及出土方法8米以上土方开挖每个工作面采用两台PC220进行直接开挖，一台小挖机配合掏土。装车外运；8m以下土方采用坑内小反铲转运，长臂反铲，自卸汽车外运土方至弃碴场。本车站基坑开挖具体施工控制参数如下：纵向分段长度为一个结构流水段长加4米，竖向分层厚度为每层2米；横向分块为左、中、右三块，先挖中块后挖左右块；基坑土方开挖临时坡度在有效降水的前提下，测定其土体稳定磨擦角放坡，临时放坡缓于1：3，并且放坡高度每4米留6—8米的减载平台；在支撑架设层以支撑标高下50cm作为每层开挖分界线。处理好开挖和支撑的关系，支撑开挖出来后8小时内完成支撑架设并施工加预应力，先支后挖、限时封底做好底板后才能继续开挖下一段底板土方。基坑上部采用挖掘机进行施工，中部采用长臂挖掘机进行，小型挖掘机翻土配合挖土，在深基坑处，采用小挖掘机翻土、挖土，；基坑底面以上30cm厚土方采用人工开挖。土方开挖施工见图4-2所示。 图4-2土方分层开挖施工示意图4.4开挖注意事项⑴开挖纵向刷坡，随挖随刷坡，刷坡坡度在基坑允许开挖边坡坡率以内。为确保开挖边坡的稳定及安全性，初步拟定采用1:3的边坡；在每一层之间设置宽度约12米（5根支撑）的台阶。⑵在开挖至基底300mm时，派专人负责控制标高严防超挖。本站底板梁部分下翻梁沟槽由人工开挖成形。⑶开挖过程中对连续墙接缝等薄弱处设专人监视，若出现少量渗漏水及时封堵处理，先堵漏后开挖，防止渗漏点扩大。⑷为确保基坑稳定，开挖至基底后，迅速施工接地网工程，并在垫层施作完后5天之内将钢筋砼底板浇筑完毕。⑸开挖过程中设专人及时绘制地质素描图，当基底土层与设计不符时，及时通知设计、监理处理。当开挖有文物出现时，立即停止开挖，保护好现场，及时通知监理及相关部门进行处理。(6)分段开挖两段之间设截流沟和排水沟，地下渗水及雨水及时泵抽排走。(7)开挖过程中，按既定的监测方案对基坑及周围环境进行监测，及时反馈监测信息指导施工，严格控制连续墙变位在允许范围内。（8）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（㎜）检验频率检验方法范围点数1坑底高程+10,-20每段基坑长50米5用水准仪2纵横轴线502用经纬仪，纵横项各侧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 五、 施工机械配备和劳动力组织5.1施工机械设备组织土方开挖及支撑安装设备配置情况土方开挖两个工作面，每个工作面投入2台PC220挖掘机、4台0.3m3小型挖掘机、2台长臂挖掘机组织基坑土方分阶段开挖。上部土方采用PC220挖掘机开挖，下部土方采用长臂挖掘机+小型挖掘机翻土配合开挖。支撑安装采用2台50T履带式吊机进行拼装作业；支撑轴力预加设备配2套。施工主要设备配置情况表序号设备名称规格型号数量额定功率（KW）生产能力用于施工部位备注1履带式吊机KH1802台50T挖土、主体结构2挖掘机PC2202台1.0m3基坑开挖3长臂挖掘机PC3002台基坑开挖4小挖机0.3m312台0.3m3基坑开挖5自卸汽车DF15T20台15T基坑开挖6双液变量注浆泵SYB-60/51套基坑开挖7空压机3.0m36台3.0m3破除砼8交流电焊机BX-40020台27KVA钢筋加工9直流电焊机AX-320-13台14KW钢筋加工10汽车吊25T4台25T材料调运11组合千斤顶2×2004套支撑安装12履带吊50T4台50T支撑安装5.2施工人员组织 劳动力实行动态管理，本车站高峰期计划投入263人。施工队专业技术工人数比例控制在75%以上。六、施工进度计划主要项目施工进度指标详见下表。基坑土方开挖上层土方500m3/天.工作面下层土方300m3/天.七、质量、安全及文明施工措施与要求7.1基坑开挖与支撑架设允许偏差与检验方法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502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用坡度尺量钢支撑安装允许偏差见下表项目钢支撑轴线竖向偏差支撑曲线水平向偏差支撑两端的标高差和水平面偏差支撑挠曲度横撑与立柱的偏差允许值±30mm±30mm≤20mm、≤1/600L不大于1/1000L≤30mm7.2防支撑失稳措施⑴基坑开挖过程中，要边开挖边架设钢支撑，支撑连接处要可靠，预顶力要符合设计要求，确保支撑体系稳定。⑵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。 ⑶支撑拼接采用扭矩扳手，保证法兰螺栓连接强度。拼接好支撑须经质检工程师检查合格后，方可安装。⑷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。⑸加力后对法兰螺栓逐一检查进行复拧紧。⑹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。7.3防边坡失稳措施⑴分层开挖，层间设台阶，每层开挖边坡坡率根据地质情况按规定放坡，必要时坡面喷射砼，保证边坡稳定。⑵在基坑四周及基坑内层间设置完善通畅的排水系统，保证雨季施工时地表水、基坑汇水及时抽排。⑶密切观测天气预报，暴雨或大雨来临前，停止开挖，立即对边坡进行覆盖防护。同时，指派专人加强监护，及时抽排基坑内外汇入排水沟内的水，尽量减少基坑积水，确保基坑安全。7.4防止可能液化的措施⑴基坑降水是开挖前的关键保证措施。开挖过程中，降水井水位始终要保持低于基底以下2m。⑵产生较大震动的设备要设减震底座。⑶基坑周边上不设过重堆载。⑷暴雨过后，及时将地面及坑内积水排除。7.5控制围护结构的变形⑴定期校核加力设备，采取措施减少预应力损失，确保钢支撑轴力施加准确，控制地下连续墙变形。⑵支撑架设紧随开挖进行，实行掏槽开挖，减少土体暴露时间，控制围护结构初期变形。⑶严格监控量测，实行信息化指导施工，确保基坑开挖过程中支撑轴力、连续墙变位始终处于受控状态。⑷对涌泥流沙、基底隆起现象严密监视。 ⑸提前准备相关应急物资的储备。7.6基坑隆起⑴在基坑周边市政上水管线预留大口径出水接口（阀门），并接管路到基坑周边；⑵为了防止大面积停电的突然发生以及现场电路系统故障，降（压）水井采用双电源保证措施，确保在基坑开挖过程中降（压）水正常连续；⑶降（压）水井井位设在支撑附近，基坑开挖时注意保护降水井管；⑷土方挖到标高时应减少暴露时间，随挖随浇灌混凝土垫层，加快基坑底板的施工进度，防止坑内浸水；⑸当基坑土回弹变形过大有突涌现象时，立即停止基坑开挖，启动所有降（压）水井抽水，就近采用一切材料(土方、砂、石、水泥、砼等)对该部位进行回填堆载；⑹打开接通市政上水管出水阀门或沟通一切市政公用管线(雨水、污水)向坑内注水；⑺若采取以上措施仍未能有效控制基坑隆起(突涌)，立即向上级(当地)部门求援，并对周边群众进行疏散。7.7安全文明施工措施1、“安全生产、预防为主”，加强对现场危险源的检查与控制,加强对支撑系统及基坑的应力与变形监测。2、作业人员上岗前必须接受安全教育，施工现场必须执行月安全教育制度。3、健全安全保障系统，成立安全领导小组、设有专职安全员、班组设有兼职安全员。监督执行有关规章制度、检查事故隐患。4、进入工地必须戴好安全帽及其他劳防用品、佩戴工作卡，按照项目部要求统一穿着工作服。管理人员和作业人员以颜色区分。坚持班前班后会议制度和每周一次的安全生产日活动。5、场内机械停放整齐，材料堆码有序，施工便道通畅，各种线路清晰不乱。对危险的施工区域及设施设置醒目的警示牌。夜间照明充足。车站施工有良好的通风条件及便利的上、下楼梯。各工序衔接井然有序，工人操作标准化、规范化和制度化。6、环境卫生：大门口设洗车槽，设专人对出入车辆冲洗。施工现场及生活区设专人打扫卫生，清理垃圾。生活垃圾集中纳入城市垃圾处理系统。7.8环保措施 1、淤泥、污水排放管理：淤泥和废浆定点堆放，采取必要的固化措施后及时外运，并做到泥浆不乱溢，淤泥不乱遗。淤泥外运严格遵守市政府有关规定，运泥车一次不能装得过满，并加篷布遮盖，在出发前认真冲洗。附图1 土方开挖详图及围护结构支撑纵剖面图附图2 围护结构支撑平面图交底单位交底人复核人接受人'