土方开挖和支撑施工方案

土方开挖和支撑施工方案中铁十三局集团有限公司西安市轨道交通二号线TJSG-18标项目经理部汇报人：陈玉奎一、工程概况及地质条件(一)、工程概况长延堡站为二号线一期工程终点站，车站位于陕西省科技馆东广场以及东、西长安南路形成的三角形绿地内。车站为南北走向，地铁五号线与二号线在此T型换乘，二号线在上，五号线在下，换乘节点部分同期施工。长延堡车站设计里程为YCK20+92～YCK20+385.6，车站总长293.6m；标准段宽20.7m；埋深约为16.9～19.0m；换乘节点埋深约24m；总建筑面积约15132.34m2。施工内容包括人工降水、地下围护、车站主体及防排水、车站附属及防排水、综合接地网及杂散电流施工。(二)、地质条件1、地形地貌站区内地形南高北低，地面标高介于428.00—438.00m，高差达10m。该段线路地貌属黄土梁洼区的洼槽。2、地层岩性(1)全新统地层（Q4）①杂填土（Q4ml）主要由砖瓦碎石及粘性土组成，较密实。局部分布。②素填土（Q4ml）主要由黏性土组成，含白灰渣及少量砖瓦碎块，蔬密不均。特别在电视塔东侧堆土区分布较广。(2).上更新统地层（Q3）①新黄土（Q3eol）褐黄色，大孔、虫孔发育，见少量白色钙质条纹及蜗牛壳碎片，坚硬—可塑状态。具湿陷性。②古土壤（Q3el）红褐色，具针状孔隙，含多量白色钙质条纹及结核，团粒结构，底部结核富集成30cm左右硬层。坚硬—可塑状态。具湿陷性。(3)中更新统地层（Q2）①老黄土（Q2eol）褐黄色，虫孔发育，含少量白色钙质条纹及钙质结核，见蜗牛壳碎片，坚硬—可塑状态。具湿陷性。②老黄土（Q2eol）褐黄色，虫孔发育，含少量钙质结核，见蜗牛壳碎片，可塑—流塑状态，以软塑状态为主。③古土壤（Q2el）红褐色，具针状孔隙，含少量白色钙质条纹及结核，团粒结构。坚硬—软塑状态，以可塑状态为主。中间夹薄层老黄土。④古土壤（Q2el）红褐色，具针状孔隙，含多量白色钙质条纹及结核，团料结构。可塑状态。⑤老黄土与古土壤交替成层⑥粉质黏土（Q2al）灰黄色，含少量铁质条纹及结核，可塑状态。⑦粗砂（Q2al）灰黄色，长石—石英质，级配不良，含少量圆砾。饱和，密实状态。上述各层土，除粉质粘土局部存在粗砂透镜体夹层外，在该站区内均基本连续分布。3、地震烈度该区间界于西安市与长安区之间，考虑工程重要性，区间地震动峰值加速度为0.2g，相当于地震基本烈度为八度。4、水文地质条件西安市城市快速轨道交通二号线及附近地下水主要赋存于第四系松散堆积层中，依据地下水的赋存条件和水力特征，分为潜水和承压水两类。与工程有关的地下水类型主要为潜水，局部地段分布有上层滞水。本车站无地表水系。钻探资料表明，稳定水位埋深15.8m—23.2m，相应标高409.91—414.89m。整体呈南高北低之势，水位年变幅1—2m。标段内属文化区，基本无工业生产，地下水水质较好，对混凝土无侵蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋、钢结构有弱腐蚀性。施工总体部署本车站是地铁二号线终点站，站区地势起伏较大，场内平整后需设置施工便道。根据施工图纸和现场放样，在换乘位置西侧的围护桩距科技馆围墙只有2.5m的距离，因此此处施工便道无法拉通。本工程基坑底部有水泥土搅拌桩地基加固。本基坑在换乘节点以北常水位标高在基坑底部以下1.9m，换乘节点以南常水位标高在基坑底部以上1.0m。施工总体部署根据以上基本情况，我们在平整施工场地后将东侧便道拉通，并在车站最南端便道绕行到达西侧，这样场内便道基本拉通。根据这样的场地条件，直钢支撑、围檩安装采用龙门吊，角撑采用吊车安装。由于地基加固的深度超深（22.34m），常规机械无法达到这样的深度，因此我们计划挖除一层土后再施工水泥土搅拌桩。根据围护结构纵断面图，在换乘节点以北需先挖处一层土至冠梁底，然后在根据工况图开挖；换乘节点以南，先将第一层土挖至冠梁底部，施工搅拌桩，然后再按工况图进行开挖。土方开挖分南北两个工作面对挖。土方分台阶纵向开挖，每台阶有一部挖掘机倒土。最后剩余部分的土方采用竖向提升方法出土，设备为龙门吊加吊斗或吊车加吊斗。在基坑开挖前换乘节点以南利用坑外深井（14口）进行基坑降水，确保基坑开挖在无水条件下进行。在车站南端的明暗挖交界处，我们计划在开挖阶段做暗挖支护的大管棚，随开挖进度将大管棚施工完成。土方开挖分13节进行，主体结构也分13节进行。在基坑开挖过程中，换乘节点以北有两道管线需要保护：a、12根电力电缆；b、φ800自来水管。我们在征求管线权属单位及业主单位同意并在保护方案获得审批的情况下实施保护。长延堡站平面图地铁二号线地铁五号线长安南路Φ800自来水12根电力车站分段施工平面图施工前的准备工作1、冠梁、挡墙等到达设计强度；2、角撑的预埋件全部焊好；3、钢支撑制作完成；4、监测初值完成；5、架设钢支撑设备准备好；6、基坑内降水深度至少在开挖面下1.0m；7、现场照明准备好。基坑降水本工程的大部分基底处在4-1-1及4-1-2层老黄土上，4-1-2层饱和黄土呈软塑～流塑状态，为保证土方开挖及基础施工处于疏干或坚硬的工作条件下进行，减少支护和内支撑的压力，防止坡面和基底土壤的流失，降低基底隆起和破坏的可能性，保证开挖过程中和开挖至基底时的土体稳定，需要进行降水。同时，水位的降低使土的有效应力增加，可使水位以上和水位以下的土体进一步固结，因而降水可提高基坑支护结构的安全度。降水井平面布置图8911101213147654321降水参数选取在降水井施工前，我们在本标段基坑外侧施工了3口试验井，通过试验井我们测得常水位标高，并和勘察报告进行了对比，结果其水位与勘察报告相符。本方案选用主要参数如下：1、本次降水方案设计范围长延堡车站，里程YCK20+092～YCK20+358.6，全长293.6m；基坑宽度20.7m。2、本工程采用钻孔灌注桩围护。基坑开挖深度在16m～19m，最深处24m。3、渗透系数3m/d。4、常水位标高：YCK20+092～YCK20+200常水位标高409.91m，基底标高411.857；YCK20+200～YCK20+385.6常水位标高415.0m，基底标高412.449，换乘处基底标高405.857。基坑涌水量1、影响半径计算：采用库萨金公式：取H=15m（取区域含水层平均厚度）K=3m／d（综合取值）2、基坑涌水量估算：Q=1478m3Q------基坑涌水量（m3/d）；K------渗透系数（m/d），取3m/d；R------影响半径（m），取40.2m；r0------井半径（m），取0.3m；H------含水层厚度（m），取15m；S------降深（m），取3m；L------基坑长度（m），取200m；B------基坑平均宽度（m），取20.7m。HKSR22lglg)2(366.1RS)S-Lk(2HBRSSHkQ3、单井涌水量计算0/lg)2(366.1rRSSHkQ25.0/2.40lg3)3152(3366.1=150m3/d拟布井点个数=1500/150=10个考虑到换乘节点处基坑深度达24m，水位降深要求大，故在该处加密布井2眼，另为保证基坑降水效果，在换乘节点以北增加2口。这样本基坑按14口降水井点布置。降水井数量的确定土方开挖根据施工总体部署，土方开挖分两个工作面进行。第一工作面在挖土过程中施工地基加固，第二工作面在基坑开挖前将地基加固施工完成。土方开挖采用纵向分台阶进行出土。最深段采用竖向提升。长延堡车站一区挖土工况图第一工作区有搅拌桩加固地段施工工况冠梁步骤①挖除1～3轴第一层土②空桩实桩步骤②施工水泥土搅拌桩①冠梁第一工作区有搅拌桩加固地段施工顺序冠梁步骤③架设1～3轴第一道支撑，并继续向下挖，随挖随撑，基坑见底后挖第二段土方第一层。④空桩实桩步骤④施工水泥土搅拌桩③钢支撑基坑荷载试验照片第二区土方开挖工况图换乘节点处土方开挖工况明暗挖交界处的断面图从断面图看出，暗挖的大管棚支护与第二道钢支撑相矛盾，而且与主体结构的中板也相矛盾，因此为保证能够施工大管棚而且有一定的工作面，我们计划基坑开挖阶段在架设第二道钢支撑前将二道撑以上的大管棚施工完成，继续向下开挖时将剩余大管棚施工完成。第二道支撑结构中板围护桩土方开挖技术要求1）自上而下、分层分段开挖，随时按要求进行放坡，保证坡面稳定也有利于排水；2）开挖前须按设计图纸确定每段开挖宽度和开挖深度，连续开挖两根对撑后及时进行钢支撑安装和施加预应力。3）土方开挖时注意开挖区域与围檩长度的对应性，避免围檩安装困难或安装后围檩与下段土方相距较远。4）基坑开挖尽可能避免不利天气。当基坑因雨存水时，必须及时汇水并排除，避免受水浸泡。5）在将要挖至基底时，采用人工配合挖掘机清底，避免超挖扰动基底。6）换乘节点处开挖时，必须将节点两侧土方挖至同一标高，以免偏载。钢支撑及钢围檩施工本工程拟采用门式起重机和吊车进行钢支撑及钢围檩架设。本工程钢支撑共318根，采用壁厚为12mm、14mm的螺旋钢管，直径φ600；钢围檩采用2根45b型钢双拼而成。单根钢支撑最大长度为25.55m，标准节长度为4m，单根最大重量约为6.5t；钢围檩长度为6m，最大重量为3t。门式起重机规格为5t+5t，跨距22.2m，自重23.6t。龙门吊基础坐在挡墙顶面，挡墙宽度为0.4m。第一道钢支撑直接撑在冠梁上，以下的钢支撑支在钢围檩上。围檩的安装随挖土的进行而进行，当挖土至围檩的标高后必须立即施工膨胀螺栓及托架等零部件，然后安装钢围檩。钢支撑安装前要在地面预拼装，长度符合跨度要求，通过调节节使活络端伸长量控制在10cm以内。在钢支撑施加预应力前将围檩与围护桩中间的空隙用不低于C30的砼填塞，使围檩与围护桩密贴，均匀受力。钢支撑架设完成并施加完预应力后，应检查法兰处螺栓，必要时要进行复紧。钢支撑预应力的施工必须按设计要求进行。根据设计图纸，本工程围檩在二区角撑段需制做4根4m的围檩。钢支撑及钢围檩的拆除在底板、中板、顶板的砼强度达到设计强度后，可拆除相应的钢支撑和钢围檩。拆除时，用吊装设备擎住支撑，用千斤顶卸载预应力，然后吊装出基坑。当整根支撑吊出有困难时，可拆成两段吊出基坑。钢支撑和钢围檩施工技术要求1）挖土前支撑和围檩应经过试拼。2）钢围檩与围护桩间的砼必须填塞密实。3）安装完钢支撑后及时施加预应力。4）相邻钢围檩安装完成后必须用钢板及缀板连接，起到连续梁的作用。5）吊装时避免与已安装好的钢支撑发生碰撞。施工进度计划根据施工图纸及现场情况，车站部分土方开挖量在13万立方，在挖土与搅拌桩循环施工的基础上制定挖土计划，并绘制挖土工况图。根据挖土工况图中每节土的方量及挖土与搅拌桩施工的搭接时间，计算出挖土的总工期。1、一区：a、第一段第一层土方开挖5天（2500m3）；b、搅拌桩加固51天（2555+336+230＝3121根）；c、继续挖土至第一节基坑底部25天；d、第二段第一层土方开挖4天；e、地基加固10天（384根）；f、挖土至第二节基坑底部11天。第二节时间：4+10+11＝25d；以上累计时间为81+25＝106天；第3、4段循环每段挖土和加固时间为25天，即25*2＝50d；换乘处：土方11700m3，时间24d；换乘处竖向出土：4000m3，时间20d。以上时间累计：200d。2、二区：前期搅拌桩：1686根，45天。1、工况1、2：土方300m3，1d；2、安装钢支撑：4d；3、工况3：土方1600m3，3d；5、大管棚支护54根：30天；6、安装钢支撑：4d；7、工况4、7：1d；8、工况5：土方680m3，1.5d；9、安装第1道钢支撑2根：0.5d；10、工况6：土方1250m3，3d；大管棚支护：10d；11、安装第三道钢支撑：4d；