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地铁车站明挖基坑土石方开挖和支撑安装施工方案

广州市轨道交通三号线北延段四标【永泰站】土建工程

车站明挖基坑土石方开挖及钢支撑

广州地铁三号线北延段同永嘉盾构项目部

××房产大厦建筑工程施工组织设计车站明挖基坑土石方开挖及钢支撑安拆施工方案

广州地铁三号线北延段施工四标工程永泰站是三号线北延段第五个中间车站，位于广州市白云区同泰路与丛云路交叉路口，车站与同泰平行，呈东西走向，位于同泰路南侧。详见图1。

车站明挖基坑设计起点里程为YCK8+836.9，终点里程为YCK8+976.9，车站总长为131m，标准段宽度19.5m，最宽处为29.5m。

2、周边环境及周边建筑物结构形式

车站明挖基坑位于同泰路铺路下，基坑北侧为同泰路（双向四车道）、紧邻在建华南三期公路高架桥，东侧为丛云路（需进行交通疏解）。南侧有A8、A6、A3等商住楼及超市，西侧有A6、A5民房。

周边存在多栋浅基础商住楼及民房，其主要结构形式有：

（1）西侧各一栋A6、A5房，与基坑最近距离5.75m，基础为条形基础、上部为砖混结构。

（2）南侧一栋A8房与基坑最近距离4.37m，A3房紧邻基坑，A8房基础为条形基础、上部为框架结构，A3房为条形基础、上部为砖混结构。

（3）南侧嘉福广场A3房，与基坑最近距离3.21m，基础为条形基础、上部为框架结构。

（4）东侧一栋A2、A3房，与基坑最近距离6.99m，基础为条形基础、上部为砖混结构。

3、工程地质及水文地质情况

根据施工图设计及第二次岩土勘察报告，永泰站主体明挖基坑场地内地质情况如下：

（1）地面以下8.5m范围地层为土层，主要为素填土及粉质粘土，其中，基坑东南角地面以下4.4~10m为含水中砂层，基坑北侧存在0.9~2.2m厚的含水砂层。

（2）地面以下8.5m以下至连续墙底为灰岩、泥岩、页岩及砂岩层，岩层总体上软下硬，岩层上下层存在全、强、中、微风化的岩层复层结构。

永泰站地形较平坦，地下水位受地形变化影响不明显，场地内地下水位埋藏较浅，勘察揭露的地下水稳定水位埋深为1.20～5.40m，标高为16.73～27.70m，地下水位年变化幅度为2.50～3.20m。根据设计图，抽水试验单孔涌水量基岩平均为83m3/d、砂层平均为98.6m3/d，基岩渗透系数平均为0.91m/d、砂层平均为7.83m/d。砂层富水性较好，总的储量一般。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对长期浸水状态下的混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对干湿交替状态下的混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。

具体工程地质如图2、图3所示。

图2永泰站右线地质剖面图

图3永泰站左线地质剖面图

4、设计概况及施工参数

车站明挖基坑平面形状为不规则的八边形，基坑东西端深约18.4m，基坑中部深约17.4m，基坑开挖断面面积为3687.68m2，总土方量约64802m3。

采用连续墙+幅间三根旋喷桩（桩间止水）+钢筋砼支撑（钢支撑）、钢筋砼围檩（工字钢围檩）的联合支护体系。

基坑自上而下共设三层支撑，第一层支撑与冠梁同高，支撑直接撑于冠梁上，为800mm*1000mm矩形钢筋砼支撑，共有13条，其中9条斜撑，4条对撑，总长约287m；第二层~第三层支撑为φ600，t=14mm钢管支撑，每层支撑共有19条，其中12条斜撑，7条对撑。每层支撑总长约298m，三层支撑总长约894m。

第二~第三层钢管支撑撑于围檩上，直撑部分采用2工45a工字钢围檩，斜撑部分采用C30钢筋砼围檩、断面尺寸为800mm（宽）*800mm（高）。围檩每层周长约144m，上下共三层，基中钢围檩总长约Xm，钢筋砼围檩总长约Xm。

（5）型钢立柱、连系工钢梁及桩间回填

基坑中间有5根成东西向一字形工63c型钢立柱及立柱间工45a连系工钢梁和工20槽钢剪刀加固件。桩间采用C20喷射砼回填。

基坑围护结构详见图4、图5、图6、图7。

图4第一层钢筋砼支撑平面图

图5第二~三层钢管支撑平面图

钢管支撑（共3层，每层总长约298m）

主要工程数量详见表1

基坑开挖采用从西向东成台阶从上至下明挖法施工，共分三层开挖和支撑，每一层均采取先撑后挖，每一层土石方必须待钢筋砼支撑及围檩砼强度≥70%后方可开挖。同一层中施工顺序为：土石方开挖→围檩施工→钢支撑安装→预加轴力→支撑安全防护。土石方开挖及外运均安排在夜间进行，钢支撑架设尽量安排在白天进行。基坑钢支撑架设采取两台25T汽车吊机吊装，支撑预加轴力采取100T油压千斤顶施加。钢筋砼围檩及钢筋砼支撑采取在开挖土石面砼硬化后，人工绑扎钢筋关模现浇砼，围檩与桩体连接采取人工凿出桩体主筋焊L形钢筋进行连接。桩间回填采取土石方每下挖1.5m~2m进行喷射砼接合C20喷射砼回填，采取挖一段回填一段。详图8、图9、图10。

图8土石方开挖平面示意图

图9土石方台阶开挖剖面示意图

图10土石方竖向分层开挖示意图

2、施工平面布置及临时设施

2.1施工场地平面布置

施工场地平面布置详见图11。

图11施工场地平面布置图

2.2临时设施、施工用水、用电

表2临时设施工程数量表

本工程采用全封闭围蔽方式，围挡采用招标文件“地铁新建工程施工围档标准”，采用砖砌240mm厚墙，高度设计1.9m，加300mm高的压顶。围墙基础底脚埋地深度500mm。墙柱之间距离为3m。考虑到墙柱及墙体的牢固、安全、可靠，墙体内4根Φ6钢筋。外墙面加批荡抹光后再刷涂料。围墙外立面绘制宣传壁画，壁画表达以下内容：

A.广州地铁总公司标志、字样及工点名称。

B.公益宣传广告或有关地铁宣传广告。

固定材料库房及试验养护池采用单层砖结构房屋，石棉瓦屋顶，内外墙均进行抹面，外墙用白水泥饰面，实验室、测量仪器室的门尺寸为0.7m(宽)*2m(高)，其余房屋的门尺寸为0.8m(宽)*2m(高)。临时房屋采用钢管简易框架、石棉瓦屋顶，房屋布置要求紧凑、美观、大方、整齐。按照消防要求设置足够的消防设施，包括灭火器、消防水池及消防沙等，同时设置相应的门卫保安设施。

在施工场地的大门内侧设置洗车槽。洗车槽设蓄水池和沉淀池，以确保出入施工场地的车辆干净，不污染城市交通道路。同时，冲洗车辆的水经沉淀达标后排放。

在地面设高约1.2m的基坑护栏，采用φ42钢管，管间采用扣件连接，并涂刷成黑黄相间的警戒色，并用绿色防护网满挂封闭。

（5）施工用水用电及照明

施工用电拟从业主提供变压器接至配电房，再从配电房直接接至各用电位置控制箱即可；同时配备功率250KW应急发电机1台，用于网电临时停电时发电机及时发电满足小型设备运转用电。现场照明，场地内沿围墙设普通照明灯照明，沿场地对角线各设置8个高压聚光灯作为施工照明。

施工用水拟直接从业主提供4寸（φ100mm）供水接驳点沿围墙布设φ75mm主水管，然后再引至各用水点，当洗车的水压力不足时，增设增压泵。

（6）场地排水：场地内砖砌300*300mm排水沟排至三级沉淀池。

三、资源配置及进度计划

表3主要工序劳动力安排表

挖机司机、吊机司机、运输司机

围檩与钻孔桩接触面处理

1m3，66kw，挖深4.5m（租赁）

0.3m3，40.4kw（租赁）

钢筋、关模及混凝土施工机具

电流调节范围60～655A，6KW

100KVA、20～30件/h

118kw，20m3/min

2.2kw(备用3台)

（1）第一层土方开挖及钢筋砼支撑施工：25天；

（2）第二层土方开挖及钢支撑架设：30天；

（3）第三层土方开挖及钢支撑架设：35天；

（4）每层桩间回填：8~10天

（5）土方外运：750m3（天然体积）/天。

计划开工时间：2008年3月16日，完工时间：2008年6月14日。

四、施工工艺及施工方法说明

1.1土石方开挖前的施工准备

（1）所有材料、设备、运输作业机械、水、电等必须进场到位。

（2）弃土地点必须落实，弃土线路畅通。

（3）降、排水系统正常运转。

（4）基坑开挖前在基坑周边（冠梁）设置监测点，并取得初测值，在基坑开挖过程中进行跟踪监测。第一层土方开挖前，检验冠梁支撑砼强度（同条件砼养护试件强度）是否达到设计要求，满足要求后方可开挖。

（1）土方开挖采取直接用挖机开挖，石方开挖采取爆破开挖；

（2）基坑约90%的土石方通过挖机直接接力倒运至地表装车外运，当基坑开挖较深挖机无法接力倒运时，采用基坑内挖机装渣斗，地表吊机垂直提升至地表临时弃渣场，夜间挖机集中装车外运；

（3）基坑底10~20cm土石方采取人工开挖，以保持基坑底的原状结构。

1.3土石方开挖技术措施

（1）土方开挖时按设计及时架设钢管内支撑，对不能及时施作钢支撑的区段留反压土防止围护结构变形收敛，根据情况也可采取留土护壁。

（2）在开挖过程中随基坑开挖进行桩体的修凿补平，并及时进行桩间喷射砼回填，出现的渗漏水时及时采取堵漏灵或注浆封堵。

（3）开挖过程中，加强观察和监测工作，以便发现安全隐患，通过监测反馈及时调整施工方案，利用监测资料进行信息化施工。

（4）严禁在挖土过程中碰撞已架设好的钢支撑结构。

（5）在基坑开挖过程中遇不同土（岩）层面，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。当基底土层与设计不符时，及时通知设计、监理。

（6）基底以上10~20cm的土层采用人工开挖，以防止基底超挖。

本车站位于同泰路铺路上，周边建（构）筑物密集反映敏感，施工时不能进行降水，因此在基坑开挖过程中要特别注意防排水，采取以下措施：

（1）对于围护结构局部出现的渗漏水，随基坑开挖及时采取注浆封堵进行处理。

（2）基坑四周地面修筑截水沟，经常维护、清理，防止地表水进入基坑，土石方开挖过程中应确保排水系统的正常运转。

（3）基坑内设临时排水沟和集水坑。施工过程中通过排水沟引排基坑内积水到集水坑，用泥浆泵抽至地面沉淀池，沉淀后排入下水道。

车站基坑桩间采用C25喷射砼回填，采取土石方每下挖1.5m~2m后进行回填，采取挖一段回填一段。施工前，清除桩间杂物，监理检查合格后喷射砼。喷射砼采用现场拌制砼，砼施工配合比严格执行经监理批准的砼施工配合比，同时考虑气温、湿度等现场施工条件。

车站基坑冲孔桩及三重管旋喷桩施工完成一段后，进行围护结构冠梁、第一道钢筋砼支撑施工。为了加快冠梁施工进度，采取冲孔桩及旋喷桩施工完成一段就进行一段冠梁及支撑施工，最后形成封闭。冠梁及支撑采取现场钢筋绑扎、关模及砼浇注。

车站基坑第二~三道支撑直撑部分围檩采用2根45a工字钢并焊而成，钢围檀下采用三角形角钢牛脚支撑，钢围檩搭接处就焊牢并用钢板进行加固，围檩与围护结构之间的缝隙采用水泥砂浆填充。钢围檩安装如图12所示。

图12钢围檩安装示意图

车站基坑第二~三道斜撑直撑部分围檩采用钢筋砼围檩，围檩尺寸为800×800mm，基坑土石方开挖至钢筋砼围檩底标高后，对开挖面土石进行夯实和细石砼硬化5cm厚，然后人工凿出桩体主筋焊L形钢筋进行连接，每根桩上焊接5根L形钢筋。最后进行绑扎围檩钢筋和关模浇筑砼；钢筋绑扎完成后预埋钢管支撑支座钢板。钢筋砼围檩关模如图13、图14所示。

车站基坑中间型钢立柱及立柱支撑体系分别由立柱、斜撑、横撑三大部分组成，各构件连接均采用焊接。型钢立柱在基坑开挖前施工完成，立柱间的横撑在基坑土方开挖到设计标高时安装，横撑安装于型钢立柱上的牛腿上并焊接牢固。钢管支撑安装完成后再安装斜撑，斜撑采用25c槽钢，第一节斜撑安装于第一道围檩与第二道围檩之间，第二节斜撑安装于第二道围檩与第三道围檩之间，同一组内两根斜撑呈背靠背形布置于立柱的两侧。斜撑安装角度为30°~35°。立柱与槽钢之加设钢板焊接，焊接质量必须符合施工规范要求，焊缝要求饱满，焊渣清除干净等。

图13钢筋砼围檩关模横断面示意图图14钢筋砼围檩关模纵断面示意图

基坑第一层支撑为钢筋砼支撑，与冠梁一体浇筑；采取在冠梁土石方开挖时同时直接将土石方开挖至砼支撑底，对开挖面土石进行夯实和细石砼硬化5cm厚，经测量组放样后，垫上模板后邦扎钢筋。钢筋绑扎完毕后关左右两侧模，确保三侧模板连接牢固。左右侧外龙骨两道，选用10×10方木，之间用扒钉连接、固定，斜撑使用带伸缩撑头的φ42钢管，最后浇筑砼。在混凝土具有一定强度（2.5MPa以上）并且保证混凝土棱角不因拆模而受损时可进行模板的拆除，12h以内对所有外露混凝土面用麻袋进行覆盖并浇水养护。

6.2.1施工工艺流程

施工工艺流程如图15所示

图15钢管支撑架设工艺流程图

6.2.2施工方法说明

当钢筋砼围檩强度达设计强度的70%且开挖土石面低于围檩底不大于80cm时架设钢管支撑；支撑预加轴力采取在支撑就位后，汽车吊机吊运100T油压斤顶至支撑活动端支座上，分三级预加轴力后打入三角钢楔形隼子塞紧，取下千斤顶，预加轴力分别为第二道支撑为300KN，第三道支撑为400KN；放轴力计的支撑固定端加钢板作加厚处理防止加力变形。支撑预加轴力后在砼围檩上预留钢筋吊环拉结支撑作安全防护。钢支撑端头的就位采取挖机和人工用麻绳拉结辅助配合就位。

基坑直撑采取在地面汽车吊机预拼成两节，先吊装长的一节支撑放于型钢立柱连系工钢横梁和围檩支座上，然后再吊装短的一节至支撑接口处，人工搭平台，通过门吊移动短节支撑进行人工栓接成整条。如图16所示。

没有横担型钢立柱连系工钢梁的基坑斜撑采取在地表吊机拼装成整体，然后用吊机整体吊装就位。如图17所示。

有横担型钢立柱连系工钢梁的基坑斜撑采取在地表吊机预拼成两节，吊机先吊装长的一节支撑放于型钢立柱连系工钢横梁和围檩支座上，然后再用吊机吊装短的一节至支撑接口处，人工搭平台，通过吊机移动短节支撑进行人工栓接成整条，其架设方法与直撑一样。

6.2.3钢支撑体系安装安全技术要求

（1）基坑竖向平面内需分层开挖，并遵循先支撑、后开挖的原则，支撑的安装应与土方施工紧密结合，在土方挖到设计标高后及时安装并发挥支撑作用。

（2）钢管横撑按4m标准长度进行分节，同时配备部分长度不同的短节钢管，以适应基坑断面的变化。管节间用法兰、高强螺栓栓接，同时每根横撑两端分别配活动端和固定端。

（3）钢管对称确保两端同步，斜撑要确保剪力块角度与斜置角度一致，钢管横撑安装后及时施加预应力。

（4）千斤顶预加力必须分级加载。为防止钢管支撑压变形，要求活动端、固定端端承板采用厚4cm的钢板。要求专人检查钢管支撑隼子，一有松动，及时进行重新加荷打隼子。专人检查钢管支撑时，由于高空作业，需系安全绳。钢支撑的安装和预应力的施加控制在16小时以内。

6.2.4钢支撑安全防护措施

（1）基坑开挖过程中要防止挖土机械碰撞支撑体系，以防支撑失稳，造成事故。为防止基坑内起吊作业时碰动钢管支撑，每根钢管支撑要求焊钢筋固定在围护桩或围檩上。

（2）施工过程中加强监测，若因侧压力造成钢管横撑轴力过大，造成横撑挠曲变形，并接近允许值时，必须及时采取增加临时竖向支撑等措施，防止横撑挠曲变形过大，保证钢支撑受力稳定，确保基坑安全。

（3）对已安装好的钢支撑进行定期检查，若发现有松动现象，及时采取补救措施。

（4）加强围护桩监测情况，通过监测信息确定支撑体系轴力变化情况，必要时补充预加轴力。

GB 51348-2019标准下载6.2.5支撑拆除安全技术措施

支撑体系拆除过程其实就是支撑的“倒换”过程，即把由钢管横撑所承受的侧土压力转至永久支护结构或其它临时支护结构。钢支撑拆除应随主体结构施工进程公层分段拆除，采用两台25t汽车吊机配合，吊机将钢支撑托起，在活动端安装千斤顶，施加轴力到钢楔块松动，取出楔块，逐级卸载到取完钢楔块，最后用吊机将钢支撑吊出基坑。采用两台25t汽车吊机配合将钢围檩分段分节拆除并吊出基坑至地表规定的场地内堆放整齐。

支撑体系的拆除施工应特别注意以下几点：

（1）钢支撑拆除时应分级释放轴力，避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂，同时对围护桩的桩顶位移、桩心侧压力进行监测。

（2）第一层混凝土支撑拆除安排在第一层（50cm）土方填完之后进行，这样安排可以较好的保护结构，避免混凝土撑破除时损坏顶板混凝土结构。

（3）最下层钢支撑拆除待底板砼强度达到设计强度后方可拆除，以此向上逐步拆除上一道钢支撑。

（4）按吊机及门吊的安全吊装能力，对钢支撑与钢围檩进行重量计算，分段分节吊装，确保吊装安全。

第三道支撑拆除前某地铁动力配电及照明工程施工方案，需进行换撑处理。

换撑施工时，先架设替换支撑(直接支撑在已施工完的结构墙上)。架设方法与钢管支撑架设方法相同。按设计值施加预加轴力。