地铁工程明挖法施工工艺工法

地铁工程明挖法施工工艺工法1前言1.1工艺工法概况在地面建筑少、拆迁少、地表干扰小的地区修建浅埋地下工程通常采用明挖法，明挖法按开挖方式分放坡明挖和不放坡明挖。放坡明挖法主要适用于埋深较浅、地下水位较低的城郊地段，边坡通常进行护面防护、锚喷支护或土钉墙支护。不放坡明挖是指在围护结构内开挖，主要适用于场地有限及地下水较丰富的软弱围岩地区，围护结构形式主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩围堰等。明挖法施工难度小，容易保证质量，工期短，造价低，因此在早期的地下工程施工中应用较多，但由于该法占地多、拆迁量大，影响交通，噪音污染严重，且随着浅埋暗挖法施工技术的成熟和盾构法的引进，明挖法在地下工程修建中应用逐渐减少。目前在国内外地下工程修建中明挖法主要应用于大型浅埋地下建筑物的修建和郊区地下建筑的修建，且逐渐演化成盖挖和明暗挖结合的施工方法，但总体来讲明挖法在地下工程建设中仍是主要施工方法。1.2工艺原理主要介绍有围护结构的明挖法基坑施工。以钻孔灌注桩加桩间网喷为围护结构，钢支撑钢围檩为内支撑体系，利用挖掘机，重型自卸汽车在围护支撑结构体系内进行分层，分段土方开挖，期间穿插网喷支护，钢支撑围檁的架设等以确保基坑处于安全受控状态。2工艺工法特点具有施工简单、方便，能够提供作业面多、速度快、工期短、工程质量易保证和工程造价低等特点。3适用范围在地面交通和环境允许的地方采用明挖法施工4主要引用标准4.1《地铁设计规范》（GB50157）4.2《混凝土结构设计规范》(GB50010)4.3《建筑基坑工程技术规范》(YB9258)4.4《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）4.5《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）4.6《建筑桩基技术规范》（JGJ94-）4.7《建筑施工安全检查标准》（JGJ59）4.8《建筑机械技术使用安全技术规范》（JGJ33）4.9《建筑工程施工现场供用电安全规范》（BG50104）4.10《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18）4.11《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）5基坑开挖的原则基坑开挖一般按“竖向分层、纵向分段、先中部拉槽、后两侧开挖、先支撑、后开挖”的基本原则组织施工。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程图1施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1开挖前施工准备有围护结构的明挖法基坑施工，在施工围护结构时，需要做好以下准备工作：1.将结构范围场地内的各类市政管线调查清查，可以借鉴业主下发的各类图纸进行比对，同时要组织人工挖探，以确保管线安全和后期施工顺利。在挖探过程中，如果有图纸未标示的管线要及时上报业主，为以后做变更洽商做好第一手资料。挖出管线后比对最佳保护方案，采取改移或就地悬吊方案进行处理，以保证管线和结构施工安全。2.目前地铁施工一般位于主干道下方，采取明挖法施工，占地面积大给市政交通带来很大压力，同时也对施工带来很大的交通隐患。目前采取的方案大多为导行和分流处理，改善施工现场周边临时道路、辅路等充当临时道路，缓解交通压力。做好交通疏导、引领车辆正常通行也就成为了项目日常工作的一部分。做好交通引流，不仅可以与当地建立良好的社会关系，也可以借此展现公司形象，维护企业利益，宣扬企业文化。挡墙外围场地硬化钻孔灌注桩施工降水井施工一般土方开挖冠梁挡墙施工大型支撑挖土方净宽监测开挖面网喷距基底30cm人工清底钢围檩安装钢支撑架设轴力施加接地网施工垫层施工底板防水施工底板结构施工站台侧墙及结构柱施工中层板及梁施工拆除钢支撑、钢围檩、清理基面站台层侧墙防水施工拆除钢支撑、钢围檩、清理基面侧墙防水施工站厅层侧墙及结构柱施工顶板及顶梁结构施工顶板防水施工拆除钢支撑、钢围檩基坑回填3.围护结构施工时，同时要健全地面排水系统，将排出的水统一集中起来引流到市政排水系统中。6.2.2土方开挖土方开挖分层分段进行，每一层开挖深度控制在3.0m左右，且控制在钢支撑底1m为宜，以便于支撑体系的架设及桩间网喷。土方开挖采用反铲挖掘机，开挖顺序为纵向从一端向另一端开挖或从两端向中间开挖，竖向从上到下，按层按段的次序进行。同时，按计划有序地进行相应的喷射砼、钢围檩及钢管支撑的施工作业。土方开挖根据结构施工划分的区域，从基坑内的临时马道出土。马道宽度7～8m，坡度为200，坡道两侧放坡1:0.75，保证坡面稳定。马道收土时采用挖掘机接力倒土，并尽量加大马道土方的收土，最后剩余土方采用长臂挖掘机配合塔吊或吊车出土并运至场外。1.土方开挖顺序及方法1）竖向分层高度按主体结构尺寸、支护深度及钢支撑排距以及挖掘机最大开挖能力确定。纵向根据结构施工划分的区域分段开挖。首先平挖至冠梁底，提供冠梁施工作业面。2）第一层土方平挖至第一道钢支撑下1.5m处，沿基坑纵向拉槽开挖，两侧各留3m宽平台，保证网喷和第一道钢支撑安全顺利完成。3）以下每层拉槽开挖深度不大于3.5m，两侧每次下挖1.5m，既便于桩间喷射混凝土施工，又可利用此平台及时进行封堵围护结构的渗漏水和进行钢支撑安装，可以确保在钢支撑施工时土方开挖照常进行，以加快施工进度，同时可以减小基坑蠕变的速度。在进行下一层土方开挖前分两次再挖除预留平台部位的土方，保证与拉槽开挖同步。依次反复，直至土方开挖至距基底标高30㎝时，采用人工配合机械清底，避免对基底产生较大的扰动，影响结构的使用功能的实现。土方开挖工序如下图2、图3、图4示意图：龙门吊龙门吊滑线!围挡基坑宽度法兰盘开挖线图2基坑土方开挖分层立面示意图图3基坑土方开挖纵剖面示意图图4基坑土方开挖横剖面示意图2．基坑的垂直、水平运输基坑内的土方水平运输采用自卸汽车运输，经马道外运。马道收尾采取挖掘机挖土，最后剩余土方由人工开挖，汽车吊吊装外运。3．土方开挖技术措施基坑土方开挖前，每段基坑开挖时均要提前开挖水沟，将水汇入集水坑，用抽水机抽排至基坑外的截水沟，排放到沉淀池。雨季施工时，每次施工完后对开挖面采用彩条布覆盖处理，以防止雨水冲刷边坡，造成边坡的坍塌，坑内若有积水必须立即抽排出，严禁积水泡坑。土方开挖采用台阶式放坡退挖，主要设备为液压反铲挖掘机，开挖过程中及时架设钢管支撑，保证基坑及周边安全。开挖到钢管支撑或基坑边角时，由人工或小型机具配合机械开挖，避免碰撞钢管支撑造成基坑失稳。为保证坑底平整，控制超欠挖，基坑开挖到设计坑底标高以上30cm时，停止机械开挖，采用人工清底，以免机械对地层的扰动，破坏地基承载力。如果开挖至基底，遇到明水或边墙渗水时，要及时设置引流槽、集水井排除坑底积水，并立即进行垫层、防水、封底混凝土施工。开挖深度在5m内的基坑边坡坡度限制参照表1：表1深度在5m内的基坑边坡坡度限值表土的类别边坡坡度坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类土1:0.751:1.001:1.25软塑的轻亚粘土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类土1:0.501:0.671:0.75硬塑的亚粘土粘土1:0.331:0.501:0.67设立监测体系，建立信息反馈系统，在开挖过程中对围护桩及钢管支撑、地表沉降，桩顶位移等派专人监测，作好观测记录，并根据监测数据及时调整监测频率，出现异常立即处理。6.2.3桩间网喷混凝土护面钻孔桩之间的土体采用网喷混凝土进行防护，土方开挖至距离围护桩内边线150mm处（钻孔桩不侵入结构线），用镐头及铁锨把桩间土削平至桩内边，然后挂网喷射混凝土进行封闭。喷射混凝土是将集料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用高压空气喷射在凌空面上而成的混凝土，其工艺流程如图5所示。细骨料粗骨料水泥外加剂搅拌机混凝土喷射机速凝剂压缩空气喷嘴水图5喷射混凝土工艺流程图1．喷射砼原料及砼原料及砼的搅拌1)原材料要求：表2原材料编号材料技术性一般要求1水泥优先使用普通硅酸水泥，强度标号不低于P.O.3252细骨料中粗砂，细度模数≥2.5，含水率5%～7%3粗骨料卵石或碎石、粒径≤15mm4水饮用水5速凝剂初凝≤5min，终凝≤10min砼的拌制水灰比宜为：0.42～0.5，含砂率宜控制在50%～60%，外加剂的添加量应通过实验室确定。其配分比一经测试确定，不能随意更改。砼的拌制，采用强制式搅拌机时，搅拌时间不得少于60s，采用滚筒式或自落式搅拌机时，不少于120s。运输存放过程中，严防雨淋、大块石与杂物入内，装入喷射机前应过筛，防堵管。2）喷砼机具设备需要用到的机具设备有：喷射机、强制式搅拌机、压力水泵、空压机、上料机等。3）喷砼施工作业方法2．喷射砼前的准备工作材料方面：首先对水泥、砂、石、速凝剂、水等质量进行检验合格；砂、石应过筛并应事先冲洗干净，砂、石含水率应符合要求。为控制砂石含水率一般要设置防水棚，干燥的砂子应当撒水。机械及管路方面：喷射机、砼搅拌机、运输机等在使用前，都应检修完好，管路及接头要保持良好，要求风管不漏风，水管不漏水；在水管路每隔40m左右装一阀门接头，以便连接。开挖出的基坑面应清理出围护桩面砼，桩间网喷厚度作好标志，防止喷砼侵入主体结构净空。喷射砼边界放样方法：在冠梁施工时在内边沿每桩间隔处埋设小钢筋圈，以用来挂重锤球测定喷射砼的边界线。桩间土基坑侧240240150?8@150*150150?16钻孔桩钻孔桩?16400钢筋网连接筋布置图图6钢筋网布置图采用钻孔方式在桩身上锚入φ16的锚固筋用以固定钢筋网片，相邻桩间的网片搭接一个网目形成整体，同时在网片的表面竖向间距1m设置一道通长的加强筋进行加固。在土层中含水量丰富的部位，需留置好泄水管，以便把层间滞水有效的疏导出来，防止地下水的水压力对支护结构产生破坏。3．喷射砼作业喷射工作要严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀，严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑、无干斑或滑移、流淌现象。喷锚作业前，对机械设备、风、水管路，输料管路和电缆线路进行全面的检查及试运营。在未上砼拌和料之前，先开高压风及高压水，如喷嘴风压正常，喷出来的水和高压风应呈雾状。如喷嘴风压不足（适宜的风压一般为0.1～0.15MPa），可能是出料口堵塞；如喷嘴不出风，可能是输料管堵塞。这些事故都应及时排除，然后再开电动机。先进行空转，待喷机运转正常后再开始投料、搅拌和喷射。喷射作业开始时，先送风，后开机，再给料；结束时，应先待料喷完后，再关风。喷射作业时分段分片进行，先喷钢筋网与围护桩间隙部分，后喷钢筋网间部分。桩间部位分两次完成喷射，每次喷射4cm～5cm，桩上一次性喷射2～3cm，后喷的一层混凝土应待先喷的一层初凝固后进行。喷射路线应自下而上，呈“S”形运动；喷射时，喷头作连续不断的圆周运动，并形成螺旋状前进，后一圈压前一圈三分之一。喷射作业时，喷头距受喷面的距离1.5～2.0m，风压为0.3～0.5Mpa。喷射混凝土详见喷射混凝土施工工艺示意图7位移时间基本稳定区段过渡区段破坏区段图7喷射混凝土施工工艺示意图对砂层地段进行喷射作业时，应首先紧贴砂层表面铺挂钢丝网，并用钢筋沿环向压紧后再喷射厚2～3cm砼；然后按设计挂设钢筋网并进行二次喷射。对有水地段进行喷射时，先从远离渗漏水处开始，逐渐向渗漏处逼近，将散水集中，安设导管或盲沟引流，再将渗漏处喷射封闭。4．喷射砼的养护为使水泥充分水化，使喷射砼的强度均匀增长，减少或防止砼的收缩开裂，确保喷射砼质量，应在其终凝1~2h后进行撒水养生，喷射砼在强度达到80%以上（即3d以上）可以进行下一道工序，即安装钢围檩。6.2.4钢支撑施工1．钢支撑架设施工工艺流程图图8钢支撑施工流程图2．钢围檩、钢支撑的加工1)钢支撑采用Φ609钢管，为保证其加工质量，统一在构件厂定制，分批加工并运到现场来调整安装。钢围檩则购置钢板、工字钢和角钢在施工现场加工。2)钢支撑加工技术要求钢支撑采用t=12mm或16mm的钢板卷制满焊而成。表面不应有裂纹、褶皱，管间缝使用原钢板对接压力焊，焊缝表面应打磨圆顺。钢管采用6m为标准节（含两端的法兰盘），其他长度为非标准节，其长度允许偏差±10mm，钢管成型后必须对焊缝进行无损探伤检测，合格后涂刷防锈漆，并逐一编号