10地铁车站基坑开挖.doc

10. 地铁车站基坑开挖10.1施工前期准备10.2基坑开挖程序10.2.1土方开挖原则10.2.2施工方法10.2.3开挖注意事项10.3支撑施工10.3.1支撑体系转换及拆除10.3.2支撑稳定的技术措施10.4基坑纵向放坡10.5基坑挡墙封堵10.6坑底开挖与底板施工10.7拆除支撑及井点10.1地铁车站基坑开挖前的准备工作10.1.1编制施工组织设计10.1.1.1 应按照设计规定的地铁车站基坑等级编制施工组织设计，其主要内容应包括降水及地基加固的施工设计、挖土与支撑施工工艺、安全质量技术保证措施、进度计划、机械劳力组织等，应明确提出围护结构、地基加固、土方开挖、支撑的施工步序和施工参数及其实施措施。10.1.1.2对一级和二级基坑，应在施工组织设计中明确施工阶段对邻近管线及周围建（构）筑物的监护措施。10.1.2基坑围护结构施工围护结构应采用地下连续墙、加筋水泥土搅拌墙或钻孔咬合桩，按苏州市有关规程进行施工和验收。一级或二级基坑在围护结构施工期间应进行施工监测，采取以优化施工参数为主的施工措施，控制由围护结构施工所引起的地层位移对周围环境产生的影响。10.1.3土体加固10.1.3.1地铁车站基坑开挖前应按设计要求和环境条件确定土体加固的项目、方法和要求。10.1.3.2 主要的加固项目应包括：地下连续墙墙底注浆加固；土坡稳定加固；被动区加固；基坑防水帷幕；基坑挡墙转角处外侧因斜撑作用而形成的大抗力被动区的土体加固；以及在砂性地层中为确保成槽过程中的槽壁稳定而在槽壁两侧进行的土体加固等。10.1.3.3土体加固方法可采用：水泥搅拌桩、旋喷注浆、单液或双液分层注浆或超前降水等。10.1.3.4 在开挖前必须进行加固效果检测，达到设计要求后方可开挖。10.1.3.5对一级或二级基坑，在采用水泥搅拌桩、注浆等加固方法时，应制定相应的监控措施，以控制地层位移，达到环境保护要求。10.1.4坑内井点降水10.1.4.1坑内井点降水应在开挖前20天进行，降水深度应达到设计要求，并不得少于坑底以下1m。10.1.4.2 降水期间应按设计要求布置水位观测孔，对地铁车站基坑内外的地下水位变化及邻近的建（构）筑物、地下管线的沉降进行监控，当建（构）筑物、地下管线的变形速率或变形量超过警戒值时，可用回灌水法或隔水法来控制降水对周围环境的有害影响。10.1.4.3对一级基坑，应在降水期间监测由于土体固结所引起的基坑挡墙向坑内的位移及相应的坑外地面沉降，必要时可根据监测反馈资料沿挡墙内侧进行适量的双液注浆，以控制挡墙向基坑内的移动。10.1.5支撑体系10.1.5.1开挖前必须备齐经检验合格的钢支撑、围檩、预应力设备、支撑配件以及支撑轴力量测组件等所需的器材和设备，对一级基坑，必须准备好复加预应力的装置。10.1.5.2必须按设计要求打设稳定支撑的立柱桩，立柱的垂直度偏差应小于1/300。10.1.5.3立柱与支撑的连接构造应对支撑有三维约束作用而又不影响施加支撑预应力。10.1.6基坑排水10.1.6.1必须在开挖前准备好排水设备，以保证开挖后开挖面不浸水，地铁车站基坑周边必须有防止地面水流入的措施。10.1.6.2必须查明并排除基坑开挖范围的贮水体、废旧水管等内的积水。10.1.7承压水处理当坑底以下有承压水时，必须采取坑底地基加固或降低承压水头等必要的治理措施。10.1.8出土、运输和弃土为满足挖土进度，必须备好：垂直吊运设备、各层支撑下的挖土机具及劳动力、运土车辆、运土路线、弃土场地及卸土机具和劳动力。10.2地铁车站基坑的地基处理10.2.1地铁车站基坑地基处理的设计应与支护结构的设计统一考虑。10.2.2当基坑支护工程设计及施工中存在下列情况时，应采取适当的地基处理措施： l) 基坑地基不能满足基坑侧壁的稳定要求； 2) 对周围环境的预计影响程度超出有关标准； 3) 现有地基条件不能满足开挖、放坡、底板施工等正常施工要求； 4) 基坑开挖过程中暴露出的质量问题，严重影响基坑施工及基坑安全。10.2.3 确定地基处理方案可按下列步骤进行： l) 根据加固目的、周边环境、地质条件及施工条件初步选定几种加固方案； 2) 对初步选定的加固方案进行技术经济对比，从中选出最佳方案； 3) 地基处理施工前，应根据设计要求、现场条件、材料供应、排污条件、工期要求等，编制施工组织设计。地铁停车站深基坑的地基处理方法主要由以下几种：10.2.4 深层搅拌法 1) 深层搅拌法处理地基适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土等标贯击数不超过10击的软土地基。 2) 对加固土体有抗渗指标要求时，可按8.4节规定执行，其防渗指标应满足8.1.6条要求。 3) 对采用板桩墙作为支护结构的基坑，用深层搅拌法提高被动区抗力时，宜在板桩墙施工前进行施工，若在板桩墙结构完成后再施工，则必须对墙与搅拌桩之间的土体进行加固。加固方法可采用注浆、旋喷等措施。 4) 采用深层搅拌法加固基坑内侧坑底地基时，因上部土体受到施工扰动，在基坑开挖时，支护结构可能发生过大位移，可采用低掺入比的水泥浆液以保证上部土体强度不低于原状土强度。 5) 深层搅拌法设计及施工还应符合中华人民共和国行业标准软土地基深层搅拌加固法技术规程（YBJ-225-91）及建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）的有关要求。10.2.5 注浆法 1) 注浆法适用于处理砂土、粉土和填土层。 2) 注浆法分为单管注浆和阀管注浆。封闭泥浆护孔的阀管注浆，有利于浆体在土体中均匀分布。 3) 对重要工程，注浆设计前必须试验，确定合适的设计参数并检验施工方法和设备。 4) 注浆设计应包括下述内容： 注浆有效范围； 注浆材料的选择、初凝时间、注浆量和压力； 注浆压力的保证措施； 注浆孔布置和注浆顺序。 5) 用作防渗的注浆至少应设置三排注浆孔，注浆液应选用水玻璃或水玻璃与水泥的混合液，注浆孔间距可在1.01.6m范围选择，动水情况下的堵漏注浆宜采用双液注浆或初凝时间短的速凝配方。 6) 用作提高土体强度的注浆液可选用以水泥为主剂的悬浊液，注浆孔间距可在1.02.0m范围选择。 7) 初凝时间应根据地基土质条件、地下动水流情况和注浆目的决定。在砂土地基中注浆时，浆液初凝时间宜为23分钟；在粉土地基中注浆时，浆液初凝时间宜为56分钟；在粘性土中进行劈裂注浆时，浆液初凝时间宜为12小时。 8) 在砂性土中注浆，若以防渗为主要目的，则应进行二次注浆。第二次注浆的时间宜在第一次注入的水泥浆初凝后进行，注浆材料应采用水玻璃等低粘度的化学注浆材料。 9) 注浆不宜自某一端单向推进压注，应采用跳孔间隔注浆方式。对有地下动水流的特殊情况，应考虑浆液在动水流下的迁移效应，自水头高的一端开始注浆。10.2.6 高压喷射注浆法 1) 高压喷射注浆法适用于处理软土、砂土、填土和碎石地层。对于有机质土和含大量草茎、大块石的地层及对地下水流速过大和大量涌水的地层要慎用。 2) 高压喷射注浆法的注浆形式分旋喷注浆、定喷注浆和摆喷注浆三种类型。根据工程需要和机具设备条件，可分别采用单管、二重管和三重管三种方法。 3) 高压喷射注浆方案确定后，应进行现场试验或试验性施工，以确定施工参数及工艺。 4) 高压喷射注浆施工过程中产生的扩浆应妥善处理。10.3 地铁车站基坑开挖程序10.3.1对撑的长条形深基坑：必须按设计要求分段开挖和浇筑底板，每段开挖中又分层、分小段，并限时完成每小段的开挖和支撑（图10.3.1）。开挖参数应由设计规定，通常取值范围为：分段长度:L25m每小段宽度:Bi=36m每层厚度:hi=34m每小段开挖支撑时限：Tr=824hL、Bi、hi、Tr在施工时可根据监测数据进行适当调整，但必须经过设计同意。图10.3.1 条形基坑分步开挖示意图10.3.2大宽度、不规则基坑：应分层开挖，每层的开挖步骤应符合如图10.3.2的顺序：图10.3.2 不规则基坑开挖示意图1) 在有保护对象侧预留土堤，挖除中间部分无保护对象侧的土方，并及时安装其间支撑。2) 当支撑一侧有保护对象时，应将预留土堤限时分段开挖并架设支撑；当支撑两侧有保护对象时，应依次将每根支撑两端的土堤限时、对称挖除并架设支撑。3) 将该层剩余土方挖除。10.3.3车站端头井：如图10.3.3所示，首先撑好标准段内的2根对撑，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，应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。对长度大于20m的斜撑，应先挖中间再挖两端。10.3.4逆筑法施工的地铁车站基坑：在顶板和中楼板之间、中楼板和底板之间的土层开挖中，可将上道支撑随下面土层逐段开挖而拆下并安装于下道支撑位置，每段开挖和支撑施工必须按设计要求限时完成。图10.3.3 端头井支撑示意图10.3.5严禁超挖，分层开挖中每一层开挖底面标高不得低于下一道支撑的顶面或设计基坑底标高。10.4 地铁车站基坑开挖原则10.4.1 地铁车站基坑开挖应遵循下列规定：1) 应按各设计工况要求的开挖深度分层开挖；支护结构采用锚杆、土钉或支撑时，其施工作用面与锚杆、土钉或支撑底部的高差不宜大于500mm；2) 开挖时，应采取措施保护已施工完的支护结构和工程桩；挖土机械不得碰撞或损害锚杆、腰梁、土钉墙墙面、支撑结点和连接件等构件,不得碰撞损害已施工完的基础桩；3) 当尚未完成已开挖面上方的锚杆、土钉、支撑的施工时，或当锚杆、土钉、支撑及混凝土梁的龄期未达到设计工况下的强度或承载力要求的时间时，或未按设计要求进行连接、锚杆张拉锁定、支撑施加预应力时，严禁开挖其施工作用面以下的土体；4) 当采用基坑降水时，降水前不得开挖地下水位以下的土层；5) 当开挖揭露的实际土层性状或地下水情况与设计依据的勘察资料不符且偏于不利，或出现异常现象时，在采取相应的有效措施前应停止向下挖土；6) 应避免扰动基底持力土层的原状结构；基底以上150300mm厚的土层，宜采取人工挖土方式。10.4.2 除设计另有规定外，软土地层地铁车站基坑的开挖尚应符合下列规定：1) 应按分层、分段、对称和均衡的原则进行开挖，并应控制开挖速度；严禁超过设计的分层开挖深度；2) 当主体结构采用桩基础且在基坑开挖前已进行基础桩施工时，应根据开挖面下软土的性状，限制每层开挖厚度；3) 对支撑，宜采用开槽方法浇注混凝土支撑或安装钢支撑；开挖到支撑作业面后，应及时进行支撑的施工。10.4.3 地铁车站基坑开挖和使用时，应按下列要求对基坑及支护结构进行保护：1) 基坑周边堆放的建筑材料严禁超过地面荷载设计要求；2) 当基坑坡体存在滞水积聚或渗流时，应及时疏导、排泄、堵断水源，不得造成流土、流砂；3) 雨季施工时，应在坡顶、坡底采取有效的截排水措施；设置排水沟时，应采取防渗措施；4) 对基坑周边地面宜采取硬化和防渗处理；基坑周边设置施工用水设施时，应采取防渗措施；5) 开挖至基底后，基坑底面不得受水浸泡而破坏地基土的原状结构，应及时浇注混凝土垫层及进行主体地下结构施工；6) 对采用锚杆或支撑的支护结构，当在主体地下结构施工时需要拆除，应在满足支护结构设计规定的拆除条件后方可将其拆除；7) 主体地下结构施工时，结构外墙与基坑侧壁的间隙应及时回填，回填的材料与质量标准应满足现行国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202的有关规定。10.5 土方开挖10.5.1 土方开挖前，应根据基坑支护设计要求编制土方施工方案，其内容应包括：挖土机械的选择，开挖顺序，开挖路线，机械下基坑斜道的设置，车辆进出场道路，冬季、雨季、汛期施工措施及环境保护措施等。10.5.2 基坑周围地表应做排水沟，避免水流入基坑内。10.5.3 基坑周边严禁超堆荷载。当重型机械要在基坑边作业时，应采取设置专门的平台或深基础等措施。10.5.4 土方开挖过程中，应在基坑内分级设置排水沟，利用集水井将地下水及时排出坑外。10.5.5 当采用放坡开挖时，应遵守以下原则： 1) 地下水位较高的地区，对有软弱下卧层或有产生流砂的土层应做好排除积水的工作。 2) 土体边坡若有地下水渗出，不可强行封堵，应在挂网喷浆时留出泄水通道。 3) 对采用多道土钉支护的边坡，应按设计的土钉位置分层开挖，严禁超挖。10.5.6用钢斜撑的基坑应在支护结构内侧留出一定高度和宽度的护壁土，将基坑中部或斜撑坑底支撑处挖至设计标高，浇灌加厚垫层或承台，然后采用分段间隔开挖的方式挖出斜撑位置，安好斜撑后再挖该斜撑所在段的护壁土，浇灌垫层。10.5.7采用内支撑的基坑应按“分层开挖，先撑后挖”的原则施工，尽可能对称开挖，严禁超挖，层高不宜超过1米。10.5.8机械挖土时，应在基坑底及护壁留300500mm厚土层用人工挖掘修整。10.5.9土方开挖过程中，严禁碰撞工程桩或扰动基底原状土。若遇工程桩露出坑底过高，应截桩后再继续开挖。10.5.10 土方开挖至设计标高后，应及时浇捣垫层，作到坑底满封闭，并及时进行地下结构施工。10.5.11 地铁车站基坑土方开挖过程中，特别是冬季、雨季、汛期施工时，若发生异常情况，应立即采取处理措施，并应立即查清原因和采取措施，方能继续挖土。10.5.12 地下结构施工过程中，应及时回填地下室墙外土方，回填土应分层夯实。10.5.13 基坑开挖过程中，若遇基岩或老基础需进行爆破作业时，应按10.2有关规定进行。10.6支撑施工10.6.1支撑施工质量是关系到基坑施工成败的关键，施工应按照设计要求和有关操作规程进行，杜绝支撑材料、安装和预应力施加中的质量问题。在钢支撑施工中应做到：1) 在每一层每小段的开挖中，当开挖出一道支撑的位置时，即在两端墙面上测定出该道支撑两端与地下墙（或围檩）的接触点，以保证支撑与墙面垂直且位置准确。这些接触点要整平表面，画出标志，并量出两个相对应的接触点间的支撑长度，以便地面上预先配置支撑和端头配件快速安装。2) 地面上要有专人负责检查支撑及其配件，支撑在使用前应进行试拼装，以保证支撑有适当的长度和足够的安装精度，对不符合技术要求的支撑配件一律弃用。3) 为防止支撑在施加预应力后由于和地墙（或围檩）不能均匀接触而导致偏心受压，应事先用速凝细石混凝土将空隙填实。4）在支撑受力后，必须严格检查并杜绝因支撑和受压面不垂直而发生徐变，从而导致基坑挡墙水平位移持续增大乃至支撑失稳等现象的发生。5) 严禁拖延第一道支撑的安装，这是一个很重要但又容易被忽视的问题。第一层开挖尚未支撑前，地下墙上部处于悬臂受力状态，此时最大水平位移发生于墙顶处，并随无支撑暴露时间的延长而增大。若不及时支撑将导致墙顶位移过大，坑外地表数十米范围将会开裂，从而影响周围环境的安全。若裂缝进水后，还将进一步降低基坑的安全度。6）应特别注意最上面两道支撑（尤其是第一道支撑）端部与地下墙的接触面情况。在基坑开挖深度较大后，接触面压力会消减，乃至出现支撑与地下墙脱开的现象，故应采取措施，防止支撑因端部移动而脱落。10.6.2支撑就位后应及时准确地施加预应力，所施加的钢支撑预应力的大小应由设计单位根据设计轴力予以确定。通常取值为：第一道支撑预加轴力约为设计轴力的50%；第二道及其下各道支撑预加轴力为设计轴力的70%80%。对于施加预应力的油泵装置要经常校验，使之运行正常，确保量测的预应力值准确。每根支撑施加的预应力值要记录备查。10.6.3斜向钢支撑与地下连续墙（或围檩）的相接处，应设支撑支托，使得支撑轴力与钢支托上的传力钢板相垂直，该构造要保证抗剪强度安全系数2.0，按下式计算： (10.6.3-1)式中预锚件锚固筋的抗剪强度；钢垫板与地下墙（或围檩板）的摩擦系数，通常取0.2；机械碰撞力；斜支撑和挡墙或围檩的夹角。10.6.4钢支撑的安装允许偏差应符合以下规定：1) 钢支撑轴线竖向偏差：30mm2) 支撑轴线水平向偏差：30mm3) 支撑两端的标高差和水平面偏差：不大于20mm和支撑长度的1/6004) 支撑的挠曲度：不大于1/10005) 支撑与立柱的偏差：50mm10.7基坑纵向放坡10.7.1在车站基坑开挖中保证纵向土坡稳定是至关重要的，一旦土坡坍塌，就可能冲断横向支撑并导致基坑挡墙失稳，酿成灾害性事故。基坑纵向放坡不得大于安全坡度，必须进行人工修坡，并应对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采用坡面保护措施，严防纵向滑坡。10.7.2车站基坑纵向放坡较大处，往往是坑外地表纵向差异沉降较大处，土坡越缓，沉降曲线就越平缓。因此若在土坡附近有需保护的建筑或管线，应减缓该处坡度以减小管线弯曲和建筑物的差异沉降。10.8地铁车站基坑挡墙封堵10.8.1 开挖过程中应及时封堵地下连续墙接缝或墙体上的渗漏点。10.8.2 开挖过程中应严防由于流砂冲破地下墙中存在的缺陷，而引起大量地面沉陷和地下墙支护结构失稳等灾害性事故。10.8.3采用地下连续墙作为支护结构的基坑，遇地下障碍物而局部以灌注桩或树根桩加注浆施工时，应在该局部挡墙内侧限时施加密封钢板，以利在发生水土流失时能快速而可靠地进行封堵。10.9坑底开挖与底板施工10.9.1挖土机不但无法平整坑底，还容易局部超挖，因此对设计坑底标高以上30cm的土方，应采用人工开挖，局部洼坑应用砾石砂填实至设计标高。10.9.2应设集水坑以及时排除坑底积水。集水坑距基坑挡墙内侧应大于1/4基坑宽度。10.9.3挖至设计坑底标高后，应立即定时量测坑底的土体回弹情况，并确定为保证浇筑底板达到设计标高所需额外开挖的土方量。10.9.4在开挖到底后，必须在设计规定时间内浇筑混凝土垫层（包括砼垫层以下的砾石砂垫层或倒滤层）。垫层所用混凝土的强度以及达到强度的时间必须满足设计要求。10.9.5基坑工程的受力特点是大面积卸荷。基坑暴露后及时铺筑砼垫层对保护坑底土不受施工扰动、延缓应力松弛具有重要的作用，雨季施工时这种作用则更加明显。若所用砼垫层的硬化时间无法满足设计要求，可用提高砼标号或掺加早强剂的方法予以解决。10.9.6基坑在浇筑垫层后变形仍会发展。因此应按设计规定时限完成底板浇筑。若基坑变形或变形速率过大，超过设计允许值，则可考虑用分块浇筑的办法来控制沉降。10.10拆除支撑及井点10.10.1地铁车站基坑逆作法施工拆撑步序可参见本指南条文第10.3。而对于顺作法施工，应先安装好支撑替代系统再拆撑，并密切注意拆换撑阶段的基坑挡墙位移和坑外地表沉降。10.10.2降水通常在地下结构及槽内回填土方完成后停止，也可在地下结构施工过程中，槽内回填土高度超过降水前地下水位标高后停止。在采用倒滤层作为抗浮措施的车站中，应在倒滤层发挥作用后停止降水。95