围护结构钻孔灌注桩基坑开挖施工方案

第五章基坑开挖施工5.1基坑开挖施工流程基坑开挖施工为地铁车站施工中一个最重要的工序，施工中按照施工规范及设计要求操作，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。标准段开挖工艺流程见图5.1。图5.1标准断面基坑开挖流程图安装第三道支撑开挖第四层土方安装第四道支撑施工混凝土垫层进入下一流水段施工挂网喷第四层桩间砼地基承载力要求地基处理并验收合格开挖第三层土方安装第二道支撑挂网喷第三层桩间砼施工准备开挖第二层土方挂网喷第二层桩间砼开挖第一层土方挂网喷第一层桩间砼安装第一道支撑开挖剩余土方挂网喷桩间砼不满足满足足5.1.1．施工方法基坑开挖从车站东端盾构接收井开始,作业面配置4台挖掘机开挖土方，人工配合清底。采用台阶接力式开挖，中部纵向拉槽，作为机械行走及出渣通道，两侧预留宽2米平台。具体就是第一层土方分为两个小层开挖,开挖第一小层土方时，将第二小层的中间部分土体挖除，两侧各留设一个工作平台，便于架设支撑、挂网喷锚，横向及纵向放坡坡度均不小于1：1，开挖第二层土方时，将第二层土方分为两个小层开挖,开挖第一小层时,将第二小层中间部分土体挖除.第三层及第四层土方开挖方法与第一层、第二层土方方法相似。每层土方开挖的分层高度根据各层钢支撑之间的竖向设计间距合理分层，除第一层外，其余各层开挖分层高度均不大于3m，纵向和横向放坡坡度不小于1：1。开挖方法详见图5.2基坑开挖纵向示意图、图5.3基坑开挖横向示意图、图5.4基坑开挖平面示意图。图5.2基坑开挖纵向示意图图5.3基坑开挖横向示意图图5.4基坑开挖平面示意图5.1.2基坑开挖技术要点⑴土方开挖到各层钢管支撑设计标高下50cm，及时施作钢管支撑。⑵基坑开挖竖向分层、对称进行。⑶纵向放坡，在坡顶设置截水沟或挡水土堤，防止地表水冲刷坡面和基坑外积水流入坑内。基坑开挖后及时设置坑内排水沟和集水井，防止基坑内积水。⑷基坑纵横向放坡根据地质、环境条件取开挖时的安全坡度，要求不得陡于1：1。对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采用钢丝网水泥喷浆等坡面保护措施，严防纵向滑坡。⑸土方开挖沿纵向的分幅坑底长度不超过24m；而在每开挖层中，每段长度一般不超过8m，竖向分层不超过3.0m。⑹基坑开挖至基底标高以上0.3m时，改用人工开挖至基底，通知业主、监理、设计及勘查单位进行基底验收，及时封底，尽量减少对基底土的扰动。⑺施工时严禁挖土机械碰撞支撑、立柱，严禁机械在支撑上行走，支撑表面不允许加荷载。⑻基坑开挖时应及时施作桩间网喷层，保证桩间土体稳定。开挖至基底后及时施作接地网。⑼加强基坑稳定的观察和监控量测工作，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序。5.2网喷砼为了保持桩间土稳定，在基坑开挖过程中同步进行挂网喷砼支护施工。在桩身钻42钻孔，锚固剂锚入Φ20钢筋，单根长600mm，竖向间距1000mm，纵向间距1.5m短钢筋，与Φ20水平加强筋焊接牢固，挂Φ6.5@150×150mm钢筋网，喷射C20早强混凝土,对桩间土体进行封闭。⑴挂网喷砼施工工艺流程图挂网喷砼施工工艺流程图见图5.5。⑵桩间喷射混凝土支护施工随土方的开挖分步进行。采用自上而下、随挖随喷。⑶桩间支护技术要求试验室负责优选喷射混凝土的配合比与现场控制，喷射施工前先进行试喷，试喷合格后再投入喷射施工，并按规定制作检验试件。两次喷混凝土作业应留一定的时间间隔，为保证上下层喷射混凝土搭接质量，每层下部30cm暂不喷射，并做45°的斜面形状。桩间网喷混凝土施工必须及时，并与土方开挖同步进行，以防止桩间土垮塌。当基坑土方开挖完成后施工人员人工清理桩间土并进行挂网喷射混凝土施工。同时合理安排施工顺序，在挂网施工过程中完成喷锚料、喷锚机具的准备。图5.5挂网喷砼施工工艺流程图每次喷混凝土完毕后，立即检查厚度，若厚度不够需进行补喷达到设计厚度。禁止将回弹料作为喷射料使用。5.3横撑支护钢管支撑架设是基坑开挖过程中一个极其重要的环节，它对维护基坑稳定、防止桩体位移变形有着极其重要的作用。1．支撑参数本站支撑系统由冠梁、钢支撑、钢围檩等组成。支撑采用Φ609（t=16mm）钢管支撑，钢围檩为2根I45c工字钢组合，钢管支撑之间用法兰盘、螺栓连接。标准段沿基坑竖向设置四道支撑，盾构井段设五道钢支撑。第一道支撑架设在冠梁上，其余各道支撑架设在钢围檩上，围檩通过三脚架用膨胀螺栓固定在围护桩上。基坑平面内采用横向水平支撑，端部、角部采用斜撑。第一道支撑标准间距5.2m，第二、三、四及第五道支撑标准间距2.6m，斜撑标准间距2.5～3.5m。支撑布置详见图5.6《百子湾站车站结构主体围护结构及支撑平面布置图》。土方开挖挂钢筋网钻眼、锚固短钢筋喷射混凝土养护进入下一循环喷射砼拌制钢筋进场检验钢筋网片加工桩间土体清理施加预应力测量放线钢围檩安装面砂浆找平钢围檩、支撑安装钢支撑加工、拼装钢围檩加工2．工艺流程工艺流程详见图5.7钢支撑安装流程图。图5.7钢支撑安装流程图3．钢支撑、围檩制作、安装⑴钢支撑、围檩制作钢支撑由一个固定端，一个活动端和中间段组成，采用厂家定制加工、现场安装，以适应断面宽度变化及斜撑长度要求。钢管支撑体系由钢管、钢围檩、三角撑托架及其附属构件组成。第一道支撑通过冠梁上的预埋件固定架设。第二道、第三道、第四道，第五道钢支撑通过钢围檩架设。钢管与围檩（或预埋件）的连接形式为：一端直接放置在钢围檩上的托架上，另一端钢管接上活络头，活络头与钢围檩中间用钢楔嵌固，钢管与预埋件的连接形式与钢管与钢围檩连接形式相同。⑵钢支撑、围檩安装①支撑拼装按现场测量的基坑宽度，准备好每根支撑钢管，如钢管长度需要接长时，在钢管接头处焊接上连接法兰盘，对接有法兰盘的钢管使用螺栓对角、分等分顺序拧紧，接长至设计长度，接长示意图见图5.8。拼装好的钢支撑应检查其平直度，两端中心连线的偏差度不大于20mm，经检查合格的钢支撑应按部位进行编号，以免用错。图5.8钢管接长示意图②钢围檩的安装钢围檩安装前用砂浆找平，保证钢围檩与围护桩密切接触。按设计施工图的布置间距，在围护桩结构上定出支撑中心点位，以中心的水平线为基准，准确画出支撑牛腿的位置，定出螺栓点位，在螺栓点位上使用手持电钻在围护桩上钻眼，打入膨胀螺栓。安装三角托架及斜拉筋上部固定角钢，紧靠桩身吊装钢围檩，放置在三角架上，最后安装1.3花篮螺丝并拉紧，详见图5.9钢围檩安装大样图。钢围檩安装要求连续、封闭，开挖期间，开挖长度与钢围檩安装长度相匹配，在整个基坑开挖完成后钢围檩同时封闭成环。在每两处土方开挖相接处按照钢围檩加工、安装图纸的要求将钢围檩焊接牢固。图5.9钢围檩安装大样图③钢支撑的安装基坑竖向设置4道钢支撑，钢支撑在基坑外拼装成整根，采用龙门吊吊装就位。三角形支撑托架安装好后吊装φ609钢支撑置于牛腿上，一端与钢围檩（冠梁预埋钢板）顶紧后，一端用千斤顶及时对钢管施加预压力。当预压力满足设计要求后，在伸缩头间加钢楔，松下千斤顶，使钢管横向支撑于基坑两边的围护桩。第一道钢支撑与冠梁预埋钢板连接，钢支撑与冠梁预埋钢板连接可见图5.10直撑与冠梁节点大样图、图5.11冠梁与支撑斜角节点大样图。钢围檩与钢支撑的连接可见图5.12钢围檩与支撑斜角节点大样图、图5.13钢支撑安装施工图。图5.10直撑与冠梁节点大样图图5.11冠梁与支撑斜角节点大样图图5.12钢围檩与支撑斜角节点大样图图5.13钢支撑安装施工图基坑支护结构的直撑及斜撑均在土方开挖至其设计位置后及时安装，具体安装方法为土方开挖至钢支撑设计标高下50cm时开始安装支撑，安装时要保证支撑与桩面、桩间喷护面垂直(斜支撑要严格按照设计角度安装)，并按设计要求对支撑施加预应力，顶紧后采用钢托架将钢支撑固定端头或活动端头分别固定牢固，防止支撑因桩体变形和施工撞击而脱落下坠。钢托架安装示意图见图5.14图5.14钢托架安装示意图倒撑在墙体施工完毕并达到设计强度80%后进行安装，安装方法同支撑。对钢支撑施加预压力时，严格按照设计预加力执行。钢支撑施加预应力后，在土方开挖和施工内部结构施工时，严密监测围护结构变形情况，发现异常及时反馈信息并迅速采取措施。同时土方开挖和结构施工时，派专人负责监管支撑安全工作，坚决杜绝危害支撑安全事件的发生。⑷钢支撑拆除当主体结构底板及侧墙施工完一段，主体结构底板或楼板混凝土强度达到设计强度80%后，安设倒撑,拆除相应位置的第四道钢支撑。钢支撑拆除过程是钢支撑安装的逆向过程操作，结构底板段为了防止一次拆除钢支撑基坑应力突变，应采用间隔方式拆除钢支撑，按照1、3、5……的顺序进行此段的钢支撑拆除，拆除完此部分钢支撑后对此段基坑范围进行监控量测。对照钢支撑拆除前后的围护桩变形速率数据分析基坑稳定性。如围护桩水平变形速率小于规范、设计要求的2mm/d，按照间隔方式拆除2、4、6……位置的钢支撑，直至此段位置的钢支撑拆除完成。如基坑变形速率大于以上要求，待混凝土强度继续上升，并经第三方监控量测方、设计方分析数据后确定拆撑方案。依次施工站台层侧墙、站台层顶板后拆除第三道钢支撑，站厅层侧墙、中板后拆除第二道钢支撑；设备层侧墙，顶板后施工第一道钢支撑。每施工段砼施工完成并达到设计强度后，依次拆除相应位置的钢支撑，拆撑的顺序同第四道钢支撑拆除过程，直至全部完工。钢支撑拆除前使用龙门吊吊住钢支撑，采用两点吊装法使吊绳的中心与钢支撑的重心重合。拆除时所有钢支撑均利用千斤顶卸载抽出钢楔后，就近整条放在相应的结构板上分节拆除，然后利用龙门吊或吊车吊出基坑进行循环利用。⑸钢支撑施工技术要点①为使桩、钢围檩、支撑结合紧密，并有效减少基坑外地层之沉陷及减少围护桩桩体的内向位移，支撑安设好后，向外施加预加轴力，施加值根据地表沉降及桩顶侧移适当调整，控制预加轴力最大值见表5.1：预加轴力根据施工监测情况分级施加，避免围护桩桩体发生向基坑外侧过大变形。②安装前，在地面按数量及质量要求及时配置支撑。焊管端头与法兰盘焊接处，法兰端面与轴线垂直偏差控制在1.5mm以内，支撑各节之间由螺栓连接，非标准长度按其实际情况确定中间节的组合模数钢管纵向对接焊缝及端部牛腿部分角焊缝为二级，其余均为Ⅲ级，支撑构架加工完毕后，先除锈，后涂两道红丹，一道面漆。安装时，钢围檩、端头、千斤顶各轴线要在同一平面上，两台千斤顶必须同步施加预应力。安装后，每根支撑的安装轴线偏心不大于20mm，法兰盘加工符合国标JB81-59要求。预加轴力最大值控制表表5.1第一道支撑第二道支撑第三道支撑第四道支撑第五道倒撑车站西端斜撑210KN420KN437.5KN451.5KN-标准段横撑150KN300KN311.5KN322KN-盾构段斜撑240KN475KN575KN615KN300KN③开挖中应及时测定支撑安装点，确保支撑端部中心位置误差控制在容许限值内。④钢围檩和围护桩接触面应垂直和平整。⑤所有钢支撑端部支托和连接构造都要能防止因碰撞而移动脱落。上部支撑采取可靠措施，防止因压力消减造成的支撑端部移动脱落。⑥车站端头井采用斜支撑，施作时必须小心谨慎，严格按设计要求加工制作和安装，支撑安装时必须确保支撑轴向受力，不产生偏心，以免支撑失稳。⑦支撑体系的拆除施工应特别注意以下两点：拆除应分级释放轴力，避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂。利用主体结构倒撑时，主体结构的底及侧墙混凝土强度应达到设计强度80%。⑧施工时加强监测，对支撑竖向挠曲变形在接近允许值时，必须及时采取措施，防止支撑挠曲变形过大，保证钢支撑受力稳定，确保基坑安全。5.4锚索施工樊家村站西端从K40+388.409～K40+422.409设置4.5m×30m两个轨排井，支护采用两道预应力锚索加一道钢支撑，锚索横向间距为1800mm,竖向间距为6921mm,共72根。锚索平面布置见方案后附图《4.1支护结构平面布置图》和《5.22轨排井段剖面图》。第一道锚索采用两根φ15.2mm钢绞线，长度1700mm，倾角为20°。第二道锚索采用五根φ15.2mm钢绞线，长度2050