
石壁站~会江站区间中间风井基坑开挖施工方案
第一节 编制依据
(1)广州市轨道交通二、八号线延长线工程施工8标段二号线【石壁站~会江站区间矿山法隧道】(后简称石~会区间矿山法隧道)土建施工项目招标文件、补遗书;
(2)本工程现场调查资料;
(3)国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准,以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定;
(4)我公司在广州地铁施工方面的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力以及资金投入能力;
(5)我公司在广州、南京、北京、重庆、深圳、天津等地的地铁施工经验。
第二节 工程简介
一、工程概况
(1)中间风井是石~会区间矿山法隧道与盾构法隧道施工接头处,做为盾构吊出井及矿山法隧道施工的竖井;位于飘峰山北侧,番禺监狱西南角,中间风井基坑起讫里程YDK2+901.2(ZDK2+4.7)~YDK2+916.2(ZDK2+909.7),基坑长15m,宽23.7m。中心里程YDK2+905。中间风井基坑深度约35.159m。
(2)中间风井围护结构采用ф1200@1300mm钻孔灌注桩加内混凝土支撑形式,钻孔桩进入微风化层嵌固1.5m(桩Z1、Z2嵌固2.0m),钻孔桩共62根.钻孔桩Z1、Z2、Z3、Z4分别为10、6、9、37根,桩间ф600三重管高压旋喷止水至强风化层1m。钻孔灌注桩桩顶设800mm×1200mm冠梁,竖向支撑由上到下共设置八道支撑,除第一道支撑外,其余七道支撑四周布置1000mm×1500mm腰梁,支撑采用钢筋混凝土撑,第一道支撑尺寸800mm×600mm,第二、三、八道支撑尺寸800mm×700mm,第四、五、六、七道支撑尺寸1000mm×800mm。第一~八道混凝土撑中心线标高分别为15.6m、10.0m、5.6m、1.8m、-1.8m、-5.4m、-9m、-13.0m。
(3)中间风井结构采用矩形框架结构,采用模筑C30S8钢筋混凝土浇注。
(4)本标段中,3#联络通道及废水泵房与中间风井设在同一位置,施工时,3#联络通道及废水泵房与风井下部结构一起施工完成。
(5)主体结构主要采用明挖法施工,采用混凝土自身防水和全外包式防水。
二、周边环境
中间风井所处位置距主干道较远,向北有一便道与石中二路相连,路边建筑物主要是简易厂房和底层居民房,行人多为居民,车辆较少。
1、主要有影响的周边建筑:
中间风井东北侧10.9m处有一栋新建三层框架结构,基础为Ф600锤击灌注桩,深度7.5~22.5m,向前10m还有一座2层的厂房,框架结构,基础为Ф800的钻孔桩,深度5~20m。
2、主要有影响的地下管线:无。
三、地质概况
1、场地条件
风井所在山谷场地由周边山坡开挖后形成,场地范围较大,但不平整,且连接石中二路的便道不具大型施工机械通行要求,因此施工单位进场前需做好“三通一平”。详勘报告显示风井大里程附近有风化槽存在,竖井施工时应引起注意。
2、岩土分层及特征
本区工程地质情况自上至下依次为:
<4-3>坡积土层(Q3al+pl):褐黄、褐红色,呈湿,可塑-硬塑状态,不均匀含少量砾砂。摇振无反应,光泽反应稍有光滑,干强度及韧性中等,标贯击数6.5~25.1击;广泛分布于飘峰山(里程YDK2+000~YDK3+150),位于风井结构顶板之上,层厚0.50~12.40m,平均3.67m。
<5Z-2>硬塑状砂质粘性土层(Qel):黄褐、红褐等色,见灰白色斑点,系由上元古界震旦系混合花岗岩风化残积形成,呈稍湿,硬塑状态,含10~15%石英质颗粒,遇水易崩解。摇振无反应,光泽反应稍有光滑,干强度及韧性中等,标贯击数10~29击;层厚2.20~15.10m,平均6.41m。
<6Z>全风化混合花岗岩(K):黄褐色,成岩矿物多风化成土状,原岩组织结构己基本破坏,但尚可辨认,岩芯呈坚硬土柱状,遇水易软化、崩解,标贯击数25~49击;分布厚度1.00~25.00m,平均7.6m。
<7Z>强风化混合花岗岩(Z):褐黄夹灰白色,岩石组织结构已大部分破坏,长石类矿物多风化成土状,但原岩结构清晰,岩芯呈碎块状、土柱状,岩块用手可折断,岩石风化节理裂隙很发育,遇水易软化、崩解,修正标贯击数≥50击;揭露厚度 0.50~31.98m,平均12.32m。
<8Z>中风化混合花岗岩(Z):褐黄、灰白色,中细粒结构,块状结构,长石类矿物风化明显,陡倾角节理裂隙发育,裂隙面多为铁、锰质浸染呈褐红色,岩质坚硬,岩芯破碎,多呈块状或短柱状;层面起伏较大,分层厚1.40~19.20m,平均5.7m。
<9Z>微风化混合花岗岩(Z):灰白、青灰色,中细粒结构,块状结构,陡倾角节理裂隙局部局部较发育,裂隙面多被铁、锰质浸染呈褐红色,岩质新鲜,致密坚硬,岩芯呈柱状,偶成块状,锤击声脆;为场地稳定下伏基岩,揭露厚度0.80~35.40m,平均12.80m。
3、地层物理力学参数(见下表)
地层物理力学参数建议表
| 分层编号 | 项目 | 天然含水量 | 天然容重 | 单轴极限抗压强度 | 凝聚力 | 内摩擦角 | 承载力标准值 | 水平地基系数 | 静止侧压力系数 | 标准贯入度 | 围岩初评级别 |
| 符号 | ω | γ | fc | C | Φ | fa | Cy | K0 | N | ||
| 单位 | % | KN/m3 | kPa | kPa | ° | kPa | Mpa/m | 击 | |||
| <4-3> | 23.2 | 19.4 | 25.0 | 21.0 | 220 | 45.0 | 0.40 | 16.0 | Ⅴ | ||
| <5Z-2> | 29.7 | 17.5 | 17.6 | 19.5 | 280 | 55.0 | 0.38 | 20.9 | Ⅴ | ||
| <6Z> | 26.6 | 18.3 | 27.0 | 22.1 | 350 | 90.0 | 0.35 | 37.2 | Ⅳ | ||
| <7Z> | 19.7 | 21.5 | 2.9 | 100.0 | 30.5 | 550 | 200.0 | 0.30 | Ⅳ | ||
| <8Z> | 25.3 | 19.3 | 1200.0 | 38.0 | 2000 | 600.0 | Ⅲ | ||||
| <9Z> | 25.9 | 50.0 | 3500.0 | 42.0 | 4500 | 1000.0 | Ⅱ | ||||
本区地下水主要为赋存于第四系土层中的孔隙型潜水和基岩裂隙中的基岩裂隙承压水。第四系含水地层主要以属弱透水性地层的残积层〈5Z-2〉及全风化〈6Z〉为主,大气降水补给,水量亦较为贫乏,故本区为潜水不丰富。
基岩裂隙水主要赋存于强、中风化带岩层的基岩裂隙中,补给较为稳定,略具承压性质,微风化带岩层节理裂隙稍发育且多密闭,可视为不透水层。强、中风化混合花岗岩裂隙较为发育,多呈微张状,且局部连通性较好,具弱偏中等透水性,是风井附近山脉飘峰山的主要蓄水体,径流条件受基岩的裂隙发育程度、填充状态及连通性制约,富水性变化大。
根据勘察水质分析结果,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)12.2条判定,本区地下水水质对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构及混凝土结构具弱腐蚀性。
四、工程重难点
1、根据地质资料显示,本工程开挖过程中要通过平均厚度近20m的残积层(即〈6Z〉、〈7Z〉地层),该地层遇水或扰动易使其软化、崩解,呈泥浆状,对开挖土方会造成困难。
2、在残积层范围内的圈梁及支撑的施作也是重难点,残积层软化、崩解后,不能给圈梁及支撑的施作提供有效的底部支承。
3、中间风井的开挖面积小,爆破的扰动影响大,控制爆破的影响尤为重要。
五、主要工程量
土方开挖与支撑架设
| 序号 | 工程项目 | 单位 | 主要工程量 |
| 1 | 挖方 | m3 | 12499.025 |
| 2 | 桩间回填 | m3 | 456.97 |
| 3 | 冠梁混凝土 | m3 | 78.912 |
| 4 | 冠梁钢筋 | t | 10.84 |
| 5 | 腰梁混凝土 | m3 | 753.2 |
| 6 | 腰梁钢筋 | t | 146.162 |
| 7 | 支撑混凝土 | m3 | 117.12 |
| 8 | 支撑钢筋 | t | 15.1 |
一、总体安排
在进行施工前期准备工作的同时,创造条件进行中间风井围护结构的施工,围护结构施工完后即开始降水,然后进行分层开挖,并施做冠梁、圈梁及混凝土支撑。
施工顺序为:三通一平→山体加固施工→围护结构施工→从上至下逐层开挖至各支撑下50mm施作各道支撑→开挖到最终基坑面→施作接地网以及垫层和底板下防水层→地下六层侧墙防水层、浇筑底板及部分地下六层边墙混凝土→待底板及侧墙混凝土强度达到70%以上时,拆除第八道支撑→施工联络通道及废水泵房→施作剩余地下六层边墙防水层、浇筑边墙、中板,部分地下五层侧墙→待中板及地下六层侧墙混凝土强度达70%以上时拆除第七道支撑→施作地下五层边墙防水层、浇筑边墙、顶板、内墙、楼梯→按此顺序一直施工到负一层→施工低压变电房→施作顶板防水层→拆除第一道砼支撑、施工地上一层顶板→回填覆土→板、内部结构及附属结构施工。
二、施工方案
1、降水施工
开挖前15天在基坑内进行管井井点降水。
降水计算:
根据地质及水文情况,基坑降水降至中风化岩层以下0.5m即可,故设计井深进入中风化岩层1m,井孔直径600mm,井管选择加工钢筋笼,外包2层孔眼为1~2mm的滤网,管径为350mm,滤水管长度4m;根据本工程的地质勘察报告本工程的含水层厚度为35.5m,埋藏最深的中风化岩层出现在风井的东北角,出现标高约-19m,故取水位降低值为35.5m;埋藏最浅的中风化岩层出现在风井的西南角,出现标高约-1.49m,故取水位降低值为17.9m,基坑的平均水位降低值取27m。
1)影响半径
式中:R—抽水影响半径(m)
S—水位降低值(m),取S=27m
H—含水层厚度,取H=35.5m
k—土层渗透系数,取k=0.25m/d
2)假想半径
基坑长23.7m,宽15m,则:
因为A/B=23.7/15=1.58<5
式中:A—基坑长度 A=23.7m
B—基坑宽度 B=15m
所以 r0===10.m
式中: r0—假想半径(m)
3)基坑总涌水量
式中:Q—基坑总涌水量 (m3/d)
S—基坑底水位降深,S=27m
R—抽水影响半径
=347.19m3/d
4)单井出水量
d—井管直径,d=0.35m,
l—滤管长度,l=4m
=180m3/d
5)井数、间距
根据以上计算:
井点数量n=1.1×347.19/180=2根
根据开挖时的施工作业空间需要并综合考虑其抽水影响半径和岩层走向,基坑降水井管布置见下图:
根据基坑各处的中风化岩层出现深度拟订1#井设计井深32m,2#井设计井深36m。
2、基坑开挖
中间风井基坑开挖深度为35.159m,开挖面积355.5m2,开挖土石方12499.025m3。拟平均每天开挖土方500m3,每天开挖出土工作时间16小时,即两班。
基坑开挖采用“竖向分层”的方法明挖施工,每道支撑作为一个开挖面的分界,分9层开挖。遵循“竖向分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则。
根据地质情况,基坑尺寸,基坑主要采用机械开挖,人工配合。
1、基坑上层20m左右采用挖掘机挖土,汽车吊和长臂抓斗机配合装土;20m深以下土层采用挖掘机、人工配合地载装土,汽车吊提升装车外运;岩层采用松动控制爆破开挖;基底以上30cm采用人工突击开挖。开挖出的土碴由自卸汽车运至堆土场。
2、基坑开挖时土坡控制在1∶2左右的坡,岩层在1:0.5以内。
开挖及支撑施工步序图
| 开挖步序 | 示意图 | 说明 |
一、开挖至桩顶冠梁底标高下50mm,施作冠梁及第一道钢筋砼支撑 | 1、浇筑冠梁、第一道钢筋混凝土支撑。 2、基坑开挖前做好准备好开挖机械以及备好应急物资。 | |
二、逐层依次开挖至每层钢筋砼支撑底标高下50mm,施作该层腰梁及钢筋砼支撑,待达到强度后再向下一层开挖 | ||
三、基底开挖 | 开挖到基底以上30cm采用人工突击开挖,严格控制最后一次开挖,严禁超挖。 |
序号 | 问题的提出 | 主要对策 |
| 1 | 本工程开挖过程中要通过平均厚度近20m的残积层(即〈6Z〉、〈7Z〉地层),该地层遇水或扰动易使其软化、崩解,呈泥浆状,对开挖土方会造成困难。 | ①确保桩间旋喷止水的施工质量,避免开挖工程中的大面积渗水或涌泥、涌砂现象。 ②认真做好基坑降水工作。 ③对基坑做好有效的围挡措施,如基坑边的截水沟及雨天在基坑上设雨蓬等。 ④尽量减少对残积层的扰动,备其物资,在出现残积层软化、崩解现象时,用建筑垃圾或石方换填,避免开挖机具下陷;如情况严重,钻孔注化学浆液(双液注浆,即水玻璃+水泥浆)以固结土体。 |
| 2 | 残积层软化、崩解后,不能给腰梁及支撑的施作提供有效的底部支承,影响残积层范围内的腰梁及支撑的施作。 | 在残积层范围内的腰梁及支撑施工时,如若地层软化、崩解应在施工腰梁及支撑的范围内换填建筑垃圾或石方,整平、夯实后施工垫层,再施工腰梁及支撑。 |
| 3 | 中间风井的开挖面积小,爆破的扰动影响大,控制爆破的影响尤为重要。 | ①确定订专项的松动控制爆破方案。 ②松动爆破工作必须严格按照专项的松动控制爆破方案实施。不允许野蛮施工。 |
(1)施工准备、临建
2006年8月3日开工~2006年8月31日,共29天;
(2)围护桩施工
2006年9月1日~2006年11月15日,共76天;
(3)降水井施工
2006年11月16日~2006年11月22日,共7天;
(4)基坑降水
2006年11月23日~2007年2月10日,共80天;
(5)基坑开挖,冠梁、腰梁施工及支撑架设
2006年12月8日~2007年3月26日,共109天;
(6)主体结构施工
2007年3月27日~2007年4月3日,共8天,完成垫层及底板施工;剩余主体结构在业主指定的日期内完成。
五、施工设备与劳动力安排
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。
1、机械设备配备
主要开挖装土设备: 1台WY60反铲液压挖掘机、1台长臂抓斗机、1台25t汽车吊、1台12t汽车吊、9m3以上空压机1~2台等。
主要弃土运输设备:4辆15m3自卸汽车等。
降排水设备:抽水机3台、污水泵3台。
2、基坑开挖与支撑架设施工劳动力组织——按一个工作面两班倒
施工作业队一个工作面劳动力配备(按两班倒)表
| 序号 | 工种 | 人数(人) | 备注 |
| 1 | 施工作业队队长 | 2 | 土方与支撑分管 |
| 2 | 土方开挖班领工 | 1×2=2 | |
| 3 | 支撑架设领工 | 1×2=2 | |
| 4 | 抓斗机司机 | 1×2=2 | |
| 5 | 挖掘机司机 | 1×2=2 | |
| 6 | 汽车吊司机 | 2×2=4 | |
| 7 | 支撑架设 | 15 | 支撑钢筋加工绑扎、立模板、浇注等 |
| 8 | 防水堵漏 | 5 | |
| 9 | 土方开挖 | 10×2=20 | 配合开挖、人工开挖、桩间回填、墙面凿平等 |
| 合计 | 54 |
为了确保施工安全和质量,加强施工组织管理及工序技术衔接,施工过程中在落实部门岗位责任制的基础上实行行政领导和主要管理人员工地值班制度和工序技术负责制度。具体人员安排如下:
| 序号 | 工序或工作内容 | 主要责任人 | 备注 | |
| 1 | 施工总负责 | 项目经理 | 孙世伟 | 领导层,需安排领导值班 |
| 2 | 安全总负责 | 项目副经理 | 田 伟 | |
| 3 | 技术、质量总负责 | 项目总工 | 李顺平 | |
| 4 | 生产总负责 | |||
| 5 | 施工现场管理及工序组织协调 | 工程部 | 肖 林 | 生产管理、技术管理、质量控制 |
| 质安室 | 王振林 | 质量、安全、文明管理 | ||
| 综合部 | 杨伦芬 | 文明施工、后勤管理 | ||
| 财务部 | 杨伦芬 | 资金管理 | ||
| 施工队 | 领工2人 | 现场全面管理、执行指令 | ||
| 6 | 施工测量 | 工程部 | 李正卫 | 定位测量、测量管理 |
| 7 | 施工监测 | 工程部 | 王晓青 | 监测点埋设、监测实施、数据处理 |
| 8 | 设备管理 | 物设部 | 梁 静 | 合理组织原材料的采购、验收和保管;原材料、机具、设备的合理调配,对工程材料、机电设备的质量和管理负责 |
| 施工队 | 领工1人 | |||
| 9 | 物资管理 | 物设部 | 梁 静 | |
| 施工队 | 领工1人 | |||
| 10 | 质量管理与工序报验 | 施工队 | 领工1人 | 施工质量检查,按合同、设计、规范要求施工;按三检制、报验程序进行隐蔽工程、各工序检查评定 |
| 工程部 | 领工、技术员 | |||
| 质安室 | 王振林 | |||
| 11 | 安全管理 | 质安室 | 王振林 | 施工安全检查、安全培训教育、文明施工、环境保护等工作 |
| 施工队 | 领工1人 | |||
| 12 | 降水井施工、降水管理及维护 | 工程部 | 李明新 | 生产过程安排、指导、监督检查、定期和不定期抽水,抽水设施维护,降水井拆除 |
| 施工队 | 领工1人 | |||
| 13 | 支撑架设 | 工程部 | 罗 熹 | 冠梁、腰梁及支撑的施作、支撑的保护、生产过程安排、指导、监督检查 |
| 施工队 | 领工1人 | |||
| 14 | 基坑开挖 | 工程部 | 肖 林 | 生产过程安排、指导、监督检查;包括土方开挖、桩间回填等。 |
| 施工队 | 领工2人 | |||
| 15 | 防水堵漏 | 工程部 | 肖 林 | 围护结构的渗漏与封堵 |
| 施工队 | 领工1人 | |||
第四节 主要施工工艺与技术措施
一、降水施工
本工程降水井井孔直径600mm,井管选择加工钢筋笼,外包2层孔眼为1~2mm的滤网,管径为350mm,滤水管长度4m,设计基坑水位降至中风化岩层以下1m。
1、降水目的
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。
2、降水井施工工艺
1)降水井施工工艺流程
3、深基坑降水施工
降水采用重力降水办法用深井泵抽水。深井降水在土方开挖前15天进行,每口深井配深井泵一台。深井泵抽水则不连续进行,有水则抽,断水则停。按时抽水,最初水位高,水量多,每次抽水出水时间长,间隔时间短,以后随水位下降,每次抽水出水时间短,抽水的间隔时间逐渐放长。
(1)降水井管构造及降水设施
1)降水井构造如下图:
井管构造示意图
钢筋笼结构图
2)深井泵:降水用QY-25型潜水电泵。每井一台,并带吸水铸铁管或胶管,并配上一个控制井内水位的自动开关,在井口安装阀门以便调节流量的大小,阀门用夹板固定。每个基坑井点应有1台备用泵。下放潜水泵时在泵外包尼龙网,防止井中浮渣进入泵中。
3)集水井与排水明沟:井管內抽出的地下水排入集水井,再通过排水明沟接通附近下水道。
(2)降水施工
1)降水施工方法和技术措施
①选用冲击钻成孔,钻孔直径600mm, 钻至设计深度后用正循环方法清孔,施工中控制孔斜偏差<1%。
②探测孔深足够后按顺序下井管。先仔细检查滤网包扎质量,然后轻提慢放并使井管居中,当上部孔壁缩径或孔底淤塞时,边向孔内注水边缓慢放入,禁止上下提拉或强行冲击。
③在井壁间隙回填粗砂至地面以下1~1.5m,孔口部分用粘土填实。回填时利用井管上设的对中线确保井壁四周填层厚度均匀。
④下管填砂后及时进行洗井,用潜水泵抽水至井口返出清水为止。洗井控制标准如下:
a、洗井前后两次抽水,涌水量相差<15%。
b、洗井后,井内沉碴不上升。
⑤洗井达要求后,进行单井试验性抽水,确定单井出水量和降深,以此对降水设计进行必要的调整,之后正式抽水。采用潜水泵抽水,电缆统一铺设,在基坑边设排水沟排水,井口搭设检测及维修台。
⑥之后正式抽水,水井在主体结构顶板砼强度达到设计要求后关闭。各井排水、电缆等统一铺设,在基坑边设排水沟排水,井口搭设检测及维修台。降水采用重力降水办法,局部辅以潜水泵抽水,加强降水效果。
2)降水运行
①试运行
a、试运行之前,准确测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备、抽水与排水系统是否满足降水要求。
b、降水井在成井施工阶段应边施工边抽水,即完成一口投入抽水运行一口,力争在基坑开挖前,将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1m深。水位降到设计深度后,即暂停抽水,观测井的出水量,观测井内的恢复水位。
c、试运行时,观测井的出水量,水位下降值,以验证抽水量与下降能否满足降水设计的要求。
②降水运行
a、基坑内的降水井应在基坑开挖前20天进行,做到能及时降低围护内基坑中的地下水位;
b、降水井抽水时,潜水泵的抽水间隔时间自短止长,每次抽水井内水抽干后,应立即停泵,对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数相应要增多;
c、降水运行过程中,对各停抽的井及时做好水位观测工作,及时掌握井、内水位的变化情况;
d、降水运行期间,现场实行24小时值班制,值班人员应认真做好各项质量记录,做到准确齐全;
e、降水过程中做好基坑周边监测工作,记录基坑外水位观测点并纳入监测分析。
f、降水运行过程中对降水的记录,应及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。降水运行记录在案每天提交一份,如有停抽的井应及时测量水位,每天1~2次。
3)降水质量保证措施
①施工前期准备
a、针对本工程的特点,选择适合本工程施工条件及能满足本次降水技术要求的洗井、降水的机械设备。
b、排设排水管道与集水坑。
c、电缆线、配电箱的排设与安装布置合理,不影响挖土施工作业;
d、施工前,对全体施工人员及管理人员做好本工程施工技术交底工作,施工的关键节点作详细交底,使全体施工人员明了本工程的技术要点。
②降水运行技术措施
a、施工现场应做好基坑内的明排水准备工作,以防基坑开挖时遇雨能及时将基坑内的积水抽干;降水运行开始阶段是降水过程的关键阶段,为保证在开挖时及时将地下水降至开挖面以下,因此在洗井过程中,洗完一口井即投入一口,尽可能提前抽水;
b、降水的设备(主要是潜水泵)在施工前及时做好调试工作,确保降水设备在降水运行阶段运行正常;
c、工作现场要备足抽水泵,数量多于井数的2台。使用的抽水泵要做好日常保养工作,发现坏泵应立即修复,无法修复的应及时更换;
d、降水工作应与开挖施工密切配合,根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水的运行数量;
e、降水运行阶段,电源必须保证,如遇电网停电,甲方须提前两小时通知施工单位,以便及时采取措施,确保降水的效果。
4)降水施工管理
a、设专人负责降水工作。
b、配备用抽水系统设备及材料,并配备专用电源。
c、加强降水设备维护,出现故障迅速排除,所需维修时间较长时,及时更换备用设备。
d、对每个井点的流量、水位、设备运转等都进行监测,根据水位、水量变化情况及施工情况及时采取调整措施。并利用坑外原有水位观测孔对坑外地下水位进行定期监测。
5、降水期间防止地面沉降采取的措施
(1)降水施工期间,做好降水记录,加强周边建筑物及地层常规监测,加强监测分析,密切关注降水对周边环境的影响。
(2)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,根据坑外水位观测情况采取设回灌孔并动态回灌水的措施,以保持基坑外地下水位,减小基坑周围地面沉降量。
(3)基坑开挖期间,密切关注围护结构情况,对漏水随发现随处理,若发生涌砂等异常情况,必要时立即启动应急预案进行处理。
二、基坑开挖及出土方法
1、土方开挖方法
土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致,并遵循“竖向分层、由上而下、先支撑后开挖、严禁超挖”的原则。
根据地质资料显示,在开挖第六开挖面(即冠梁顶以下20m左右)时会遇到〈8Z〉地层(即中风化混合花岗岩),需要采用岩层松动控制爆破。因此拟订土方开挖方法如下:
1)上层20m深土方采用1台WY60反铲液压挖掘机开挖基坑内土方,基坑边1台长臂抓斗机和1台12t汽车吊配合出土,自卸车外运弃土。开挖及出土方法见下图:
2)20m深以下岩层采用松动控制爆破开挖,人工配合地载及1台WY60反铲液压挖掘机装土,基坑边1台25t汽车吊和1台12t汽车吊提升出土,自卸车外运弃土。岩层开挖的松动控制爆破方案将补充专项爆破方案。开挖及出土方法见下图:
爆破的深度到达下一层支撑底标高下50mm,爆破时由25t汽车吊将挖掘机吊起,待爆破完毕后放下挖掘机,配合出土。
3)基坑开挖时土坡要控制1∶2左右的坡度,岩层在1:0.5以内。
4)开挖时每挖一层,及时施工本层支撑,然后向下继续开挖。
5)开挖到基底以上30cm采用人工突击开挖,严格控制最后一次开挖,严禁超挖。
6)为确保基坑稳定,垫层施作完7天之内将钢筋砼底板浇筑完毕。
7)开挖过程中设专人及时绘制地质素描图,当基底地层与设计不符时,及时与设计、监理单位沟通、共同处理。
8)设排水沟,渗水及雨水及时泵抽排走。由于南方天气多变,时有暴雨,备足排水设备,做好预警工作,确保基坑安全。
9)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,以反馈信息指导施工。
10)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(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50m | 5 | 用水准仪 |
| 2 | 纵横轴线 | 50 | 2 | 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 | |
桩间回填采用喷砼施工,桩间喷射砼采用湿喷工艺施工,喷射设备使用TK-961型喷射机,人工掌握喷头直接喷射砼,采用C15砼。喷射砼作业除满足《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》以及《地下铁道施工验收规范》的有关规定外,采取以下技术措施:
1)若渗水量大,采用先加速凝剂和网状聚丙烯纤维等措施封闭开挖面,再注浆止水,待加固完后进行下道工序。
2)喷射砼中掺DS型液体速凝剂,STC粘稠剂,以减少回弹量和粉尘,控制外加剂掺量,确保喷射砼强度符合设计要求。
3)用设计钢筋桩的办法保证喷层厚度。
4)喷射砼由专人喷水养护。发现裂纹时先用红油漆作上标志,进行观察和监测,确定其是否继续发展,找出原因后进行处理。对可能掉下的喷射砼撬下重喷;已不再发展的裂纹,采取在其附近加喷一层砼的办法处理。
5)坚决实行“四不”制度,即喷砼工艺不完毕,基坑不向下开挖;喷射砼厚度不够不向下开挖;开挖、喷护后发现的问题不解决不向下开挖;量测结果判断不安全未经补强不向下开挖。以上制度由工地领工员负责实施,并将实施情况填入工程日志簿备查,项目技术负责人负责检查督促。
四、冠梁、腰梁及混凝土支撑施工
1、冠梁与第一道混凝土支撑施工
(1)围护结构施工完成后,开挖到混凝土支撑底部以下5cm左右,开挖采用人工配合挖掘机开挖,基底采用5cm厚的水泥砂浆垫层找平。
(2)根据冠梁底标高,人工配合风镐凿除连续墙顶的余土、浮浆,在设计标高位置将墙顶砼凿毛,并用高压风清理干净。
(3)基地处理好后,按设计要求和构造要求现场绑扎冠梁与第一道钢筋砼支撑的钢筋。
(4)侧模采用木模板,支撑体系采用方木、Φ48钢管,保证支撑系统牢靠。 支撑体系图见下图。
(5)商品砼运至现场灌注,插入式振动器捣固密实,砼连续浇筑完成,洒水养生。洒水养护时间不少于7天。
2、腰梁及混凝土支撑施工
(1)每次开挖到支撑底标高以下5cm左右后,进行完桩间回填。墙面找平及基底土石方整平后,采用5cm厚的水泥砂浆垫层铺底。
(2)根据钢筋砼支撑设计标高,在围护结构相应位置将连接腰梁和钻孔桩的植筋植入钻孔桩,将混凝土面凿毛清理干净。
(3)基地处理好后,按设计要求和构造要求现场绑扎腰梁与钢筋砼支撑的钢筋。
(4)模板与混凝土施工同冠梁与第一道混凝土支撑施工。
(5)本工程地质有平均厚度近20m的残积层(既6Z、7Z地层),遇水易软化崩解,扰动易液化。在该地层范围内的腰梁及支撑施工时,如若地层液化应在施工腰梁及支撑的范围内换填建筑垃圾或石方,整平、夯实后施工垫层,再施工腰梁及支撑。
五、基坑开挖及出土安全技术措施
(1)基坑开挖在围护结构及腰梁达到设计强度、预降水15天后进行。地下水位在挖土工作面以下0.5m。开挖沿竖向按支撑道数分层。
(2)每个施工段内的土方开挖必须遵循“竖向分层”的原则,每层的厚度根据支撑的间距而定。各层间小段的划分根据挖土及支撑的安装时限为原则。
(3)基坑开挖时严禁超挖,分层开挖的每一层开挖面标高不低于该层支撑的底面或设计坑底标高。每层土方均开挖至支撑面标高,然后由人工开槽至支撑以下50mm,施做作冠梁、腰梁及支撑,待支撑达到设计强度后方可继续挖土。
(4)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1:2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。
(5)在整个基坑周围地面设置挡墙和集水沟,确保地面水不流入基坑。
(6)坑底开挖:基底虽然是岩层,但由于风化速度一般较快,含泥质的岩层遇水易软化,影响基底承载力。在开挖至基底30cm时,由人工清底开挖至设计标高,严防超挖。严格控制基坑开挖及结构施工时间,减少基坑暴露时间。
(7)基底挖出后立即施做垫层,防止基底风化以及人类活动和自然因素造成的破坏,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7天之内将钢筋砼底板浇筑完毕。
(8)墙面处理:边开挖边对墙面由于围护结构施工时的扩挖、塌孔、偏斜等原因造成的不平整砼面进行人工风镐凿除并找平,为下一步全包防水层的施工创造条件。需要注意的是,开挖后对暴露出的墙面的垂直度必须现场测量是否满足设计要求,如不满足需提前慎重处理,防止结构砼侵限。
(9)开挖过程中围护结构接头处出现的渗漏水及时封堵,必要时注浆加固
(10)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。
(11)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,以反馈信息指导施工。
六、明挖深基坑开挖阶段的防水
(1)控制围护结构变形方面
1)支撑架设紧随开挖实施, 减少土体暴露时间, 控制围护结构初期变形。
2)以周密的施工监测为手段,实行信息化施工,确保基坑开挖过程中的支撑轴力、围护结构变位等处于受控状态。
3)对涌泥流砂现象严密监视,提前进行方案论证及相关应急物资的储备。
(2)堵漏
1)仅有少量(轻微)渗漏水的,沿渗水处凿V槽涂刷渗透型结晶材料后,用双快水泥或掺有堵漏灵的防水砂浆抹面处理。
2)有明显漏水点时,先引流埋管,后做注水溶性聚氨酯浆(或者改性环氧树脂)进行处理。
3)必要时在墙外设旋喷桩止水。
(3)防边坡失稳措施
1)分层开挖,每层开挖边坡坡率根据地质情况按规定放坡;
2)在基坑四周及基坑内设置完善通畅的排水系统,保证雨季施工时地表水的及时抽排;
3)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,及时抽排汇入排水沟内的水,尽量减少基坑积水,确保基坑安全。
(4)防止可能液化的措施
1)基坑降水是开挖前的关键保证;
2)产生较大震动的设备设减震底座;
3)基坑边上不设过重堆载;
4)暴雨时及时将地面及坑内积水排走。
(5)关于基坑涌砂、塌陷的预案
中间风井基坑开挖深度较深,开挖时周围的动水压力和土压力会相对增大,可能引发基坑涌泥、涌砂事故。
1)桩间旋喷止水在施工过程中严格按照设计要求进行,并符合有关规范规定。严格控制旋喷桩的质量,避免因旋喷桩体本身的缺陷,如旋喷桩在水下成型不好、缩径、连接不密封等,而造成基坑开挖时涌泥、涌砂;
2)配备堵漏经验丰富的施工队伍,成立涌泥、涌砂救急小组,在出现险情时能立即行动,投入抢险工作;
3)配备注浆机,备足沙袋及注浆材料,一旦基坑出现涌水涌砂,立即抛填沙袋,钻孔注化学浆液(双液注浆,即水玻璃+水泥浆)形成固砂止水帷幕堵漏。
七、外运弃土
(1)本站每天平均出土量500m3,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150%计,弃土量750m3/天。外运弃土受出土时间,运距等影响较大,合理组织安排弃土是一个关键环节;
(2)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;
(3)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,并遵守广州市及市政管理部门的有关规定。
八、基坑开挖注意事项
(1)不要在基坑及边坡顶堆加过重荷载。
(2)施工组织设计因有利于维持基坑边坡稳定,如土方出土宜从已开挖部分向未开挖方向后进,不宜从未开挖边坡顶部出土,开挖顺序应由上至下,不得先切除坡脚;
(3)注意地表水的合理排放,防止地表水流入基坑或渗入边坡;
(4)采用井点等排水措施,降低地下水位;
(5)注意现场观测,发现边坡失稳先兆(如产生裂纹)立即停止施工,并采取有效措施,提高施工边坡的稳定性,待符合安全度要求时方可继续施工;
(6)保护降水井与降水设施,排水设施。
九、基坑土方开挖施工应重视的几个问题:
(1)做好施工管理工作,在施工前制定好施工组织计划,并在施工期间根据工程进展及时作出必要调整;
(2)重视坑内及地面的排水措施,以确保开挖后土体不受雨水冲刷,并减少雨水渗入,导致土体强度降低;
(3)挖出的土方以及钢筋,水泥等建筑材料和大型施工机械不得堆放在坑边,应尽量减少坑边的地面堆载;
(4)当采用机械开挖时,严禁野蛮施工及超挖,挖土机严禁碰撞支撑,注意组织好挖土机械及运输车辆的工作场地和行走路线,尽量减少对围护结构的影响;
(5)基坑开挖前应了解工程的薄弱环节,严格按施工组织规定的挖土程序及速度挖土,并备好应急措施,做到防患于未然;
(6)为保持基坑底土体的原状结构,应根据土体情况和挖土机类型,在坑底以上保留20-30厘米土层由人工挖除。
