厦门快速公交系统(brt)某站基坑支护施工分析.doc

xx快速公交系统(BRT)xx枢纽站基坑支护施工分析

1 工程概况
xx快速公交系统(BRT)xx枢纽站位于xx中巴终点站及xx市市政绿化工程处绿化种植临时用地。基坑占地面积约18000m2。拟建建筑物地上为2栋25层的住宅楼及其裙楼，设地下室1层。地下室底板面相对标高-4.75～-3.1m，底板厚度0.5m，场地现状地面标高10.8～16.5m，建筑±0.000相当于绝对标高12.0m，基坑开挖深度为3.8～8.0m 。支护结构采用放坡＋土钉挂网喷射砼的支护形式。基坑坑顶除南侧按10KPa外，其他侧附加地面荷载均考虑为15KPa。施工中基坑周边地面堆载不得超过设计荷载基坑支护结构安全等级为二级，重要系数r0=1.0，基坑有效使用期限为1年。
本基坑根据地质条件以及周边环境的不同分为9个区段进行施工，均采用土钉墙支护。
根据岩土工程勘察报告，基坑开挖范围内下覆岩土层分别为：
（1） 素填土：本场地大部分有分布，灰褐色。松散～稍密，稍湿--湿，主要由粘性土组成。层厚为0.30～6.80m。
（2） 粉质粘土：冲洪积成因。场地小部分分布，其顶板埋深1.10～1.30m，顶板标高10.17～10.67m，揭露厚度为2.90～4.60m。灰黄、灰白等色，以硬塑为主，局部可塑，成分主要由粘、粉粒及砂粒组成。无摇震反应、切面稍有光泽、韧性中等、干强度较高。
3） 粉质粘土：坡积成因。大部分场地分布，其顶板埋深0.00～5.80m，顶板标高9.99～16.69m，揭露厚度为0.50～8.10m。棕红、褐红色，以硬塑为主，成分主要由粘、粉粒组成，一般粘性较好，砂、砾含量约6～23%，为石英质，呈棱～次棱角状，无摇震反应、切面稍有光泽、干强度及韧性中等，属中等压缩性土。
（4） 辉绿岩残积粘性土：场地局部分布，灰褐色，可~硬塑，成分主要由粘粒、粉粒组成，其中粒径>2mm颗粒含量一般为<5%，属中等压缩性土。厚度为1.20~15.80m，该土层的含水、透水性能较差，水量不大。
（5） 残积砾质粘性土④：本场地钻孔均有分布，其顶板埋深1.80～11.30m，顶板标高为3.95～16.31m，揭露厚度为2.30～26.80m。呈紫红、灰黄等花斑色，可～硬塑，成份主要由长石风化粘土矿物、石英及少量云母碎屑构成，母岩结构特征可辨，土中粒径>2mm颗粒含量一般为>20%。该层一般有深度递增风化程度逐渐减弱、强度逐渐提高的变化趋势。该层属中等压缩性土，具有泡水易软化、崩解特点。该土层的含水、透水性能较差，水量不大。
根据地勘报告，场地各岩土层与支护相关的力学参数见下表：
指标名称
岩土名称
层号
天然重度（Kn/m3）
抗剪强度
岩土体与锚固体极限摩阻力标准值qsik(Kpa)
内摩擦角Φ(0)
粘聚力
C(kpa)
素填土

1
17.5
12
15
25
粉质粘土
2
19.0
14
40
45
粉质粘土
3
19.1
16
34
50
辉绿岩残积粘性土
4a
17.6
16
33
45
残积砾质粘性土
4b
18.2
31
31
55
地下水主要赋存和运移于上部素土的孔隙，以及下部残积土、全~强风化岩的孔隙、网状裂隙和微风化岩的裂隙中。地下水类型以潜水为主，下部全~强风化和微风化受上覆弱透水层作用，局部具微承压性质。地下水主要接受大气降水的下渗及外围地下水的侧向补给，并总体随原地形倾向向东北方向渗流排泄。地地上部素填土为中等~弱透水层，水位及水量受季节影响变化较大；下部碎块状强风化岩裂隙的导水性和富水性主要受构造裂隙特征所控制，差异较大且具各向异性；其余各岩土层属弱~微透水、弱含水层，富水性差。
地下水位变化较大，混合稳定水位埋深为2.0～6.10m，绝对标高为8.17～13.88m。基坑开挖后，基坑地下水位控制在基底面1.0m以下，即绝对标高为6. 8～4.30m。本场地无含水砂土分布，虽地下水位埋深较浅，但地下水量总体不大。土方开挖过程中采用降水井及明排的方法，把水位降至合理的高度。在基坑周围设置排水沟及集水井随时将地下水排出坑外，保证坑内不积水。
场地周边环境较复杂，四周约10～20 m外为道路，路面之下埋设有给、排水、电力、通信煤气等多种地下管道。场地北侧为莲前东路,西侧为xx南路,南侧为xx南区小区道路，与道路相隔为xx南区住宅楼（6-7层）, 距离基坑边约25m，东侧为xx路。现用地红线范围内场地已进行整平和压实处理，适宜各种施工机械的运输、安装、移位和作业。

2 基坑开挖及支护
2.1 施工主要工序流程
施工准备

测量放样
坡顶排水沟

防护栏

降水井
基坑支护监测

土方开挖

放坡喷砼护面
土钉墙

基底排水沟

下一道工序
基坑验收
质量检验

2.2 坡顶排水沟及防护栏施工
(1) 坡顶排水沟施工：据设计图纸中提供的数据，每10米及各个剖面的转点测放出
剖面坡顶排水沟中心轴线的平面位置（坡顶线往外1.15米处为排水沟中心位置），打竹片桩做记号，再用水准仪测出该点的高程，结合设计图纸中提供的高程及尺寸计算出该点的开挖深度及宽度，用挖掘机进行开挖施工，人工配合基底及坡顶整平。排水沟侧墙采用12墙机砖砌筑，沟底采用5㎝厚的C15细石砼抹平。排水沟高度及宽度按设计图纸中尺寸（300mm×400mm）进行砌筑施工。坡顶排水沟两侧2m范围内用5㎝厚的C15细石砼护面。北侧纵向排水沟沟底按0.74%的坡度从西侧向东侧排水，南侧靠东侧纵向排水沟沟底按0.74%的坡度从中间向东侧排水、靠西侧纵向排水沟沟底按0.3%的坡度从中间向西侧排水，横向排水沟沟底按0.3%的坡度从中间向两边排水。纵向排水沟每间隔50米设置1个集水井（600mm×600mm，深1000mm），在四个角点位置各设置一组沉淀池对坡顶的地表水、外界流水及基坑内抽出的积水进行三级沉淀处理后再排入市政管道网。
(2) 防护栏施工：防护栏采用Φ48壁厚3mm的钢管组装而成。栏杆立柱采用钢管立柱，每3米设置1根，埋深1米，露地面高度为2米；栏杆横向利用钢扣件固定钢管，每0.5米设置一道。防护栏杆设置在排水沟与坡顶边线中间，即坡顶边线往水沟方向0.5米。在东侧、西侧及北侧人员活动密集区域的坑顶防护栏加挂安全网。
2.3 降水井施工
为防止地表水渗入，软化坡顶土质，影响基坑的稳定及施工的安全，在坡顶沿线依设计图纸中提供的平面位置，并结合施工现场的状况布置8～10个口径25cm、深度超过基底面2米的滤水管（外包过滤网）进行降水，确保施工时水位低于基底面不小于1米。降水井派专人每天两次进行巡视，水位超过过警戒水位时，立即用抽水泵进行抽水作业，以确保水位满足施工规定的要求。
2.4 土方施工
(1) 对土方开挖施工参加人员进行职业道德、安全及法规教育，并进行安全技术交底，以确保工程优质、安全、如期完成。
(2) 设备能力分析:如整夜作业，平均每车每夜出土200方，30台车共计6000方。根据现场场地情况及扰民，民扰处理情况，夜间施工可能性估测，平均每天完成土方量计5000方。可根据实际情况可调整机械力量以便确保工期。
开工前，对工程所需的机械设备，运输车辆等由专门维修人员进行全面整修保养，确保施工过程中的正常运转。
(3) 现场准备：作冲洗池和沉淀池准备，冲洗池上要有铁篦子，道路作地面硬化。
平整场地，清除障碍，若遇到大的障碍用冲击炮将其破碎再装车运走。
准备8个太阳灯，做好夜间照明准备。加强与当地居委会的联系，作好开工前的民扰工作。
(4） 施工测量：结合设计图纸中提供的尺寸，计算出每层基坑坡顶及坡底线的坐标，用全站仪测出每层基坑坡顶及坡底的平面位置线，打竹片桩做好标志；用水准仪测定高程，并做出标志，以便施工中控制。
(5） 熟悉设计图纸，并根据现场实际状况制定确实可行的开挖方法。土方分层分段均衡、由外围向中间、先外围再里边沿基坑边环形开挖，而后集中力量挖排中间部分土方，这样可以为支护施工的提前插入创造条件。
(6) 现场地相对标高为0.5～1.8m，基底开挖至相对标高为-3.7～-5.9m，深度为4.5～6.4 m，土方施工准备分四层开挖。第一层～第三层前三层每层开挖深度为1.5 m，第四层挖至坑底设计标高（为防止基底土被水泡软，降低强度，预留50cm厚原状土等地下室施工时再挖除）。土方分段开挖长度第一层为14米、第二层为12米、第三层为10米，第四层为8米，每层开挖宽度不少于为10～16米。开挖出工作面后，应立即进行喷锚支护。开挖标高为土钉以下0.3m左右。
(7) 第一层先挖去面层渣土至现场地地坪下1.5m，开挖边坡时预留200mm人工清理。第一层开挖结束，创造出喷锚支护工作面，立即进行喷锚支护施工，待该层喷锚施工结束及土体注浆体和混凝土达到70%强度后，再进行下一层土方开挖。
(8) 第二层开挖结束，待土钉墙混凝土达到允许强度后开始第三层开挖，开挖顺序同第二层。第三层开挖顺序同第二层。  
(9) 第四层在开挖至距离坑底500mm时，测量人员抄出500mm水平线，在槽帮上钉水平标高小木楔，在基坑内抄若干个基准点，拉通线找平。
(10) 土方开挖过程中，对各工种机械操作手进行全面的技术交底，使他们能够清晰认识到各工序的施工顺序及各桩位的平面位置，以便于在机械行走及操作时避开支护结构及工程桩，防止土方开挖设备碰撞支护结构及桩基；开挖至基底时，派专人在基坑底下指挥挖掘机械进行开挖施工，避免扰动基底原状土，避免出现超挖现象。发生异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和采取措施，方能继续挖土。挖出的土方应及时当班运走，严禁将土方堆于基坑四周。
(11) 基坑挖完后，测量人员随即放出基底边线，进行基坑验槽。
(12) 施工中对标准桩、观测点、管网加以保护，发现文物及时申请有关部门处理。

(13) 电梯井坑及深承台基坑的二级支护，经与业主协商，留待与房建施工时一起施工。
(14） 基坑土方开挖施工后剖面示意图如下所示：

2.5 土钉墙施工
为保证基坑的稳定，以确保施工及运营阶段人员、设备与结构的安全。土钉墙喷锚网需采取信息化施工，及时与设计单位联系，根据现场地质变化情况，土钉的长度与密度应根据具体情况及时进行调整。
(1) 土钉墙支护自上而下进行，挖一层锚一层喷一层。喷锚支护施工与土方开挖穿插进行，为保证喷锚施工与土方开挖形成连续、平衡流水作业的局面，保证工程质量。
① 对基坑支护施工参加人员进行职业道德、安全及法规教育，并进行安全技术交底以确保工程优质、安全、如期完成。
② 开工前，对工程所需的机械设备，运输车辆等由专门维修人员进行全面整修保养，确保施工过程中的正常运转。
③ 最后一层土钉施工完成应立即施工地下室垫层及底板。
(2) 土钉墙施工的工艺流程为：测量放样、挖土——人工修坡——埋设厚度控制标志——素喷3～5cmC20砼——锚孔成孔——安装土钉——锚孔注浆——工艺试验——铺设钢筋网——焊连结筋、安装锚头——喷射砼（再重复上一道施工程序）
① 测量放样
结合设计图纸中提供的尺寸，计算出基坑坡顶及坡底线的坐标，用全站仪测出基坑坡顶及坡底的平面位置线，打竹片桩做好标志；用水准仪测定高程，并做出标志，以便
施工中控制。
② 人工修坡
机械开挖坡面时预留200mm原状土，人工利用铁铲及锄头加以修整，并把坡面上虚土清除干净。用坡度尺靠坡面进行检验，坡面平整度的偏差控制在±20mm之内。
③ 埋设混凝土喷射厚度控制标志
用全站仪及水准仪测放出每层土钉墙的坡顶及坡脚线的平面位置及混凝土喷射高程，上下拉基线，中间用Φ18钢筋打入坡壁做加密厚度控制点。
④ 喷射第一层砼
第一层为素喷3～5cmC20砼。喷砼采用PZ-5B型喷射机喷射砼，喷砼料按设计配合比要求进行机械拌制。
⑤ 钻孔
成孔采用电动螺旋钻机或地质钻机成孔。钻孔前应根据设计要求定出孔位，钻孔直径为110mm，倾斜度为15°，成孔深度比设计深度长0.3～0.5m，在钻孔过程中，合理掌握钻进速度，保证成孔质量。
⑥ 主筋制作与安装
a 按设计要求加工土钉、设定位装置，土钉安装前应进行清孔，以确保安装质量。土钉在加工场地加工和锚杆主筋，土钉主筋采用Φ20钢筋。土钉安装时，将一次注浆管固定在土钉上，同时送入锚孔。为保证杆体置于钻孔中心，防止入孔时搅动孔壁，在土钉杆体每2米设一对中支架。
b 安装杆体前，先认真检查锚杆质量，确保主筋制作符合要求。安装时防止杆体扭曲，杆体安装后应及时进行注浆。
⑦ 注浆
土钉一次注浆采用常压注浆，采用底部进浆、孔口补浆的方案，即将注浆管送入孔底，进行注浆，待浆液回到孔口时，再进行孔口补浆。采用P.O32.5R水泥，水泥浆水灰比为0.50，注浆压力不小于0.6Mpa,注浆体设计强度20Mpa。
⑧ 工艺试验
为了避免出现土钉墙在检测时不合格，第一次土钉成孔后，砼达到设计强度要求时即对其进行工艺试验，作好记录，认真总结经验，以指导以后的施工。

⑨ 钢筋网布设

按设计要求绑扎钢筋网，要使钢筋网具有足够的保护层。双向钢筋网采用φ8﹫250×250，钢筋之间的搭接采用绑扎，搭接长度>35d。钢筋网应压在锚头锁紧装置下面，并与杆体焊接锁定。
⑩ 连结筋设置
土钉采用2Φ20钢筋做为压筋，L56×5角钢压紧与土钉侧焊，沿横向布设，土钉端头用与锚杆主筋相同规格的钢筋短节将压筋与主筋及钢筋网焊接连成一体。
⑾ 喷射砼
喷砼采用PZ-5B型喷射机喷射砼，喷砼料配合比按设计要求，砼料采用机械拌制，配合比为水泥:砂:石子:早凝剂=1:2:2:0.03(重量比)；砼料宜随拌随用，喷砼厚度为100mm、80mm。喷射作业前，应对机械设备、风、水管路及电线等进行全面检查，受喷面有水时，应做好导排工作。施工中可根据具体情况添加速凝剂和早强剂。作业开始时，先送风后开机，再给料。结束时，待砼料喷完后，再关风。喷射时，喷头处应与受喷面尽量保持垂直且相距0.8m～1.0m的距离。喷射应自下而上进行，喷头一般按螺旋式轨迹压半圈均匀缓慢地移动。若坡面不稳定进行初喷，以稳定坡面，防止松散土塌落；在坡面不会塌落的情况下，可一次喷射。喷射砼后应及时浇水养护，养护期为3～7天。
2.6 放坡、喷砼护面施工
施工工艺流程为：测量放样、挖土——人工修坡——埋设厚度控制标志——素喷3~5cmC20砼—— 安装插筋——铺设钢筋网——喷射砼（再重复上一道施工程序）
(1） 测量放样
结合设计图纸中提供的尺寸，计算出基坑坡顶及坡底线的坐标，用全站仪测出基坑坡顶及坡底的平面位置线，打竹片桩做好标志；用水准仪测定高程，并做出标志，以便施工中控制。
(2） 人工修坡
机械开挖坡面时预留200mm原状土，人工利用铁铲及锄头加以修整，并把坡面上虚土清除干净。用坡度尺靠坡面进行检验，坡面平整度的偏差控制在±20mm之内。
(3） 埋设混凝土喷射厚度控制标志
用全站仪及水准仪测放出每层土钉墙的坡顶及坡脚线的平面位置及混凝土喷射高程，上下拉基线，中间用Φ18钢筋打入坡壁做加密厚度控制点。
(4） 喷射第一层砼
第一层为素喷3～5cmC20砼。喷砼采用PZ-5B型喷射机喷射砼，喷砼料按设计配合
比要求进行机械拌制。
(5） 安装插筋
插筋采用Φ12钢筋，长度为1000mm，按@1000×1000 mm布置。
(6） 钢筋网布设
按设计要求绑扎钢筋网，要使钢筋网具有足够的保护层。双向钢筋网采用φ8﹫250×250，钢筋之间的搭接采用绑扎，搭接长度>35d。
2.7 喷射砼
喷砼采用PZ-5B型喷射机喷射砼，喷砼料配合比按设计要求，砼料采用机械拌制，配合比为水泥:砂:石子:早凝剂=1:2:2:0.03(重量比)；砼料宜随拌随用，喷砼厚度为100mm、80mm。喷射作业前，应对机械设备、风、水管路及电线等进行全面检查，受喷面有水时，应做好导排工作。施工中可根据具体情况添加速凝剂和早强剂。作业开始时，先送风后开机，再给料。结束时，待砼料喷完后，再关风。喷射时，喷头处应与受喷面尽量保持垂直且相距0.8m～1.0m的距离。喷射应自下而上进行，喷头一般按螺旋式轨迹压半圈均匀缓慢地移动。若坡面不稳定进行初喷，以稳定坡面，防止松散土塌落；在坡面不会塌落的情况下，可一次喷射。喷射砼后应及时浇水养护，养护期为3～7天。
2.8 基底排水沟施工
据设计图纸中提供的数据，每10米及各个剖面的转点测放出剖面坡底排水沟中心轴线的平面位置（坡底线往内0.65米处为排水沟中心位置），打竹片桩做记号，再用水准仪测出该点的高程，结合设计图纸中提供的高程及尺寸计算出该点的开挖深度及宽度，用挖掘机进行开挖施工，人工配合基底及坡顶整平。排水沟采用12墙机砖砌筑，沟底用M10砂浆抹平。排水沟高度及宽度按设计图纸中尺寸（300mm×400mm）进行砌筑施工。纵向排水沟沟底按0.74%的坡度从西侧向东侧排水，横向排水沟沟底按0.3%的坡度从中间向两边排水。纵向排水沟每间隔50米设置1个集水井（600mm×600mm，深1000mm），在四个角点位置各设置一个蓄水池对基底的积水进行初步净化处理后，用水泵抽到坡顶的排水沟中，汇集到沉淀池中进行三级沉淀处理后再排入市政管道网。
3 基坑安全预防措施及应急预案
(1) 由于局部承压水的存在，锚孔注浆后，地下水仍从锚孔内流出，流水影响注浆体的质量，使土钉承载力满足不了设计要求。此时注浆时应放入两根注浆管，第二根注浆管采用耐高压镀锌管，采用二次高压注浆的办法封住裂隙水，从而解决承载力不够的
问题。
(2) 土方开挖过程中，派专人对可能发生坍塌的地方进行跟班观测，一有情况，立即通知土方开挖人员注意，必要时，组织人员撤离施工现场。当发生土方坍塌时，立即停止施工，组织人员撤离事故现场，观察是否还有再发生坍塌可能，若没有，再组织人员及机械对坍塌处进行处理。
(3) 开挖过程中，若局部存水，可以采用明排集中，用潜水泵抽到地面排水系统；当发生坑侧涌水时，先找到水源，把水源堵住，再把水源点3米范围内的地方用C15素砼封面，厚度为5～10cm。
(4) 土方开挖过程中，若基坑变形突然加大，应立即停止开挖，并及时回填，也可以在其背后进行挖土卸荷，以保证基坑的稳定。
(5) 土钉墙施工前，对各种机械进行全面的检查和调试，对可能发生故障的部位进行更放，并有备用，确保施工过程安全、有效；若发生爆管时，立即停止施工，关掉机械电源，拿出备用管，立即进行更放，再继续施工。
(6) 在基坑工程施工前，应对周边的建筑物布点进行位移和沉降观测，对建筑物原有的裂缝、倾斜等进行布点观测和拍照，并记录在案，施工过程中派专人每天两次进行跟踪观测。施工过程中，若发生建筑物沉陷或倾斜超过允许值或有可能加大时，立即停止施工，再对基坑继续施工的可行性进行评估。
(7) 在基坑工程施工前，派人对周边的地下管道网进行查找和观测，标示在基坑施工的平面图上。基坑支护施工时，派专人每天两次进行观测，掌握各种管道的在开挖施工期间的位移及沉降变化情况。当发生地下管道断裂时，立即停止开挖施工，通知管道的所属单位，并组织人员和机械配合管道所属单位对断裂的管道进行修复和加固。
4 支护结构监测
(1) 深基坑支护系统受到许多难以确定的因素的影响，在基坑支护结构的施工与使用过程中，应对支护结构和已有建筑物(含道路、管线)进行监测，应用监测的信息指导施工并及时掌握支护系统的状况，确保支护系统和周围环境的安全。土方一开始就应对支护结构和四周环境进行监测，直到变形稳定为止。本工程具体监测内容包括：支护结构侧移、周围建筑物及建筑物沉降、地下水位。位移观测点设置15个、沉降观测点设置17个、地下水位观测设置8个。
(2) 基坑开挖施工期间，各观测点每2天观测一次，数据稳定后5天观测一次。
当出现某个观测点的数据变化较大时，加密观测次数，每天观测一次。另外通过安排专人每天两次对基坑周边巡查及目测等辅助形式对基坑变形进行全面掌握和监控。
(3) 若遇到下列可能影响建筑物安全的情况且情况比较严重时，应立即停止施工，并对支护结构和已有建筑物采取应急措施。
① 当水平位移接近45mm，或位移速率达到2mm/d，且不能收敛。
② 地面沉降接近40mm，建筑物的不均匀沉降已大于《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)规定的允许沉降差或建筑物的倾斜速率连续三日>0.0001H/d(H建筑承重结构高度)。
③ 基坑底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其它可能影响安全的征兆(如少量流砂，涌土，隆起，陷落等)。
④ 根据经验判断已出现其它必须加强监测的情况。
5 应急方案
（1） 施工前首先要了解市政管线的分布、埋深、类型（包括下水道、煤气管道、通信电缆等），在土钉成孔过程中，防止碰到地下管线。
（2） 当支护结构出现险情时，可采取加密加长土钉、锚杆等措施对支护进行加固处理。
（3） 在挖到第一层土方以下后，场地内保证有一台挖土机或装载机可以随时调用，如发现开挖后，坡顶位移呈增大趋势且不收敛，立即停止开挖，并用挖土机或装载机挖土向坡脚回填反压，直至位移稳定再采取加固措施而后再继续开挖。
（4） 平时备好300个编织袋，其中100预先装好砂，一旦发现位移增大不稳定时，可用砂袋回填反压。
　　　　　　　　　　　　　　　　 6 结束语
BRTxx枢纽基坑开挖及支护经过缜密的设计和精心的施工，于xx年xx月顺利完工,从后续监测结果来看，这种采用放坡＋土钉挂网喷射砼的结构支护形式能较好地保证基坑的稳定，确保了施工及运营阶段人员、设备与结构的安全。