上海地铁基坑施工规程.doc

上海地铁基坑工程施工规程Specification for Excavation in ShanghaiMetro ConstructionSZ-08-2000主编单位 上海地铁建设有限公司参编单位 上海隧道股份有限公司批准部门 上海市市政工程管理局执行日期上海市市政工程管理局2000 上海编制说明随着上海城市建设的蓬勃发展，地铁工程以及邻近地铁的地下工程日益增多。但由于上海地层软弱复杂，市区又密布建（构）筑物，保护周围环境的问题十分突出。目前迫切需要一套技术标准来规范地铁基坑工程的施工，以保证地铁建设的顺利进行和已建地铁的正常运营。在上海地铁一、二号线的车站基坑以及邻近地铁的深基坑工程施工中，曾制定并执行了“地铁车站基坑施工规程22条”，在当时为地铁一、二号线顺利完成和正常运营提供了必要的技术保证，同时又积累了大量宝贵的经验和科研成果。当前地铁建设和城市地下空间开发的步伐不断加快，地铁基坑工程正朝着“密、深、大”的方向发展，由此带来的技术难题也将越来越多，因此有必要对原施工条例进行修订和完善，以满足待建地铁工程和将来地铁监护的技术要求。本规程是在原施工条例的基础上，结合近年已有的经验和成果，并参考国内外有关技术规定，经多方面征求意见，反复讨论和修改，审查定稿。本规程共分四章，主要内容有：总则、开挖前的准备工作、基坑开挖和信息化施工。本规程在执行过程中，如有补充和修改意见，请将意见寄至上海市衡山路12号上海地铁建设有限公司总工室，邮编200031。本规程由上海地铁建设有限公司负责解释。主编单位：上海地铁建设有限公司参编单位：上海隧道股份有限公司技术顾问：刘建航、叶可明、程 骁、陆忠良 主编人员：白廷辉、宋 博、傅德明、杨国祥、黄海滨、杨国伟编写组二年四月上海地铁基坑工程施工规程（试行）Specification for Excavation in ShanghaiMetro ConstructionSZ-08-2000上海市市政工程管理局2000 上海目 次1总则 （2）2开挖前的准备工作 （3）2.1编制施工组织设计 （3）2.2基坑围护结构施工 （3）2.3土体加固 （3）2.4坑内井点降水 （3）2.5支撑体系 （3）2.6基坑排水 （3）2.7承压水处理 （4）2.8出土、运输和弃土 （4）3基坑开挖 （5）3.1基坑开挖程序 （5）3.2支撑 （6）3.3基坑纵向放坡 （6）3.4基坑挡墙封堵 （7）3.5坑底开挖与底板施工 （7）3.6拆除支撑及井点 （7）4信息化施工 （8）4.1施工监测 （9）4.2地下管线监护 （9）4.3建（构）筑物监护 （9）本规程用词说明（11）1总则1.0.1为确保上海地铁基坑工程的质量和安全，根据安全可靠、经济合理、技术先进的原则，特制定本规程。1.0.2基坑工程安全应包括：1)基坑本体安全；2)主体结构地基及桩基安全；3)环境安全，包括相邻地面道路和建（构）筑物、地下管线等设施的安全。1.0.3上海软土地层中的地铁基坑工程及在地铁安全保护区范围内的基坑工程必须执行本规程。1.0.4上海地铁基坑工程应按坑周不同环境条件分段划分基坑等级，如表1.1所示，但相邻段的等级最多相差1级。基坑等级标准 表1.1基坑等级地面最大沉降量及围护墙水平位移控制要求环境保护要求一级1. 地面最大沉降量0.1%H2. 围护墙最大水平位移0.14%H3. Ks2.2基坑周边以外0.7H范围内有地铁、共同沟、煤气管、大型压力总水管等重要建筑或设施，必须确保安全二级1. 地面最大沉降量0.2%H2. 围护墙最大水平位移0.3%H3. Ks2.0离基坑周边H2H范围内有重要管线或大型的在使用的建（构）筑物三级1. 地面最大沉降量0.5%H2. 围护墙最大水平位移0.7%H3. Ks1.5离基坑周围2H范围内没有重要或较重要的管线、建（构）筑物注：H为基坑开挖深度，Ks为抗隆起安全系数，按圆弧滑动公式计算。1.0.5基坑工程施工前必须按照设计要求、环境和地质条件以及施工条件优选基坑的具体开挖方式、步序、施工参数以及地基加固方法和加固施工参数，编制施工组织设计。1.0.6地铁基坑工程施工中必须严格进行施工监控，实行信息化施工。1.0.7本规程中未作规定的内容，应按国家和上海市相关规程执行。开挖前的准备工作2.1编制施工组织设计2.1.1应按照设计规定的基坑等级编制施工组织设计，其主要内容应包括降水及地基加固的施工设计、挖土与支撑施工工艺、安全质量技术保证措施、进度计划、机械劳力组织等，应明确提出围护结构、地基加固、土方开挖、支撑的施工步序和施工参数及其实施措施。2.1.2对一级和二级基坑，应在施工组织设计中明确施工阶段对邻近管线及周围建（构）筑物的监护措施。2.2基坑围护结构施工2.2.1围护结构应采用地下连续墙、加筋水泥土搅拌墙或钻孔灌注桩，按上海市有关规程进行施工和验收。一级或二级基坑在围护结构施工期间应进行施工监测，采取以优化施工参数为主的施工措施，控制由围护结构施工所引起的地层位移对周围环境产生的影响。2.3土体加固2.3.1基坑开挖前应按设计要求和环境条件确定土体加固的项目、方法和要求。2.3.2主要的加固项目应包括：地下连续墙墙底注浆加固；土坡稳定加固；被动区加固；基坑防水帷幕；基坑挡墙转角处外侧因斜撑作用而形成的大抗力被动区的土体加固；以及在砂性地层中为确保成槽过程中的槽壁稳定而在槽壁两侧进行的土体加固等。2.3.3土体加固方法可采用：水泥搅拌桩、旋喷注浆、单液或双液分层注浆或超前降水等。2.3.4在开挖前必须进行加固效果检测，达到设计要求后方可开挖。2.3.5对一级或二级基坑，在采用水泥搅拌桩、注浆等加固方法时，应制定相应的监控措施，以控制地层位移，达到环境保护要求。2.4坑内井点降水2.4.1坑内井点降水应在开挖前20天进行，降水深度应达到设计要求，并不得少于坑底以下1m。2.4.2降水期间应按设计要求布置水位观测孔，对基坑内外的地下水位变化及邻近的建（构）筑物、地下管线的沉降进行监控，当建（构）筑物、地下管线的变形速率或变形量超过警戒值时，可用回灌水法或隔水法来控制降水对周围环境的有害影响。2.4.3对一级基坑，应在降水期间监测由于土体固结所引起的基坑挡墙向坑内的位移 及相应的坑外地面沉降，必要时可根据监测反馈资料沿挡墙内侧进行适量的双液注浆，以控制挡墙向基坑内的移动。2.5支撑体系2.5.1开挖前必须备齐经检验合格的钢支撑、围檩、预应力设备、支撑配件以及支撑轴力量测组件等所需的器材和设备，对一级基坑，必须准备好复加预应力的装置。2.5.2必须按设计要求打设稳定支撑的立柱桩，立柱的垂直度偏差应小于1/300。2.5.3立柱与支撑的连接构造应对支撑有三维约束作用而又不影响施加支撑预应力。2.6基坑排水2.6.1必须在开挖前准备好排水设备，以保证开挖后开挖面不浸水，基坑周边必须有防止地面水流入的措施。2.6.2必须查明并排除基坑开挖范围的贮水体、废旧水管等内的积水。2.7承压水处理2.7.1当坑底以下有承压水时，必须采取坑底地基加固或降低承压水头等必要的治理措施。2.8出土、运输和弃土2.8.1为满足挖土进度，必须备好：垂直吊运设备、各层支撑下的挖土机具及劳动力、运土车辆、运土路线、弃土场地及卸土机具和劳动力。3基坑开挖3.1基坑开挖程序3.1.1对撑的长条形深基坑：必须按设计要求分段开挖和浇筑底板，每段开挖中又分层、分小段，并限时完成每小段的开挖和支撑（图3.1.1）。开挖参数应由设计规定，通常取值范围为：分段长度:L25m每小段宽度:Bi=36m每层厚度:hi=34m每小段开挖支撑时限：Tr=824hL、Bi、hi、Tr在施工时可根据监测数据进行适当调整，但必须经过设计同意。图3.1.13.1.2大宽度、不规则基坑：应分层开挖，每层的开挖步骤应符合如图3.1.2的顺序：图3.1.21)在有保护对象侧预留土堤，挖除中间部分无保护对象侧的土方，并及时安装其间支撑。2)当支撑一侧有保护对象时，应将预留土堤限时分段开挖并架设支撑；当支撑两侧有保护对象时，应依次将每根支撑两端的土堤限时、对称挖除并架设支撑。3)将该层剩余土方挖除。3.1.3车站端头井：如图3.1.3所示，首先撑好标准段内的2根对撑，再挖斜撑范围内的土方，最后挖除坑内的其余土方。斜撑范围内的土方，应自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分层、分段、限时地开挖并架设支撑。对长度大于20m的斜撑，应先挖中间再挖两端。3.1.4逆筑法施工的地铁车站基坑：在顶板和中楼板之间、中楼板和底板之间的土层开挖中，可将上道支撑随下面土层逐段开挖而拆下并安装于下道支撑位置，每段开挖和支撑施工必须按设计要求限时完成（图3.1.4）。6(2)(5)在限定时间内完成图3.1.3 图3.1.43.1.5严禁超挖，分层开挖中每一层开挖底面标高不得低于下一道支撑的顶面或设计基坑底标高。3.2 支撑3.2.1钢支撑安装必须确保支撑端头与地下连续墙或围檩均匀接触，并设防止钢支撑端部移动脱落的构造措施，支撑的安装允许偏差应符合以下规定：1)钢支撑轴线竖向偏差：30mm2)支撑轴线水平向偏差：30mm3)支撑两端的标高差和水平面偏差：不大于20mm和支撑长度的1/6004)支撑的挠曲度：不大于1/10005)支撑与立柱的偏差：50mm3.2.2支撑就位后应及时准确地施加预应力。3.2.3对一级基坑，尚应按以下要求复加支撑预应力：1）在第一次加预应力后12小时内观测预应力损失及墙体水平位移，并复加预应力至设计值。2）当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时，应立即在当天低温时段复加预应力至设计值。3）墙体水平位移速率超过警戒值时，可适量增加支撑轴力以控制变形，但复加后的支撑轴力和挡墙弯矩必须满足设计安全度要求；4）当采用被动区注浆控制挡墙位移时，应在注浆后12h内在注浆范围复加预应力至设计值，以减少挡墙外移所造成的预应力损失。3.2.4斜支撑和地下连续墙（或围檩）的连接构造必须满足抗剪要求。3.2.5在开挖过程中应按监测方案定时测量立柱的回弹，并及时调节立柱与支撑拉紧装置上的木楔，以释放桩回弹后作用于支撑的向上顶力。3.2.6钢筋混凝土支撑应按设计要求分段、限时施工，其余施工要点可按建筑基坑工程技术规范（YB 9258-97）第11.511.6条执行。3.3基坑纵向放坡3.3.1基坑纵向放坡不得大于安全坡度，必须进行人工修坡，并应对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采用坡面保护措施，严防纵向滑坡。3.3.2若坑外有需要保护的重要地下管线或建（构）筑物，应适当减缓其附近的纵向土坡的坡度。3.4基坑挡墙封堵3.4.1 开挖过程中应及时封堵地下连续墙接缝或墙体上的渗漏点。3.4.2采用地下连续墙作为支护结构的基坑，遇地下障碍物而局部以灌注桩或树根桩加注浆施工时，应在该局部挡墙内侧限时施加密封钢板，以利在发生水土流失时能快速而可靠地进行封堵。3.5坑底开挖与底板施工3.5.1对设计坑底标高以上30cm的土方，应采用人工开挖，局部洼坑应用砾石砂填实至设计标高。3.5.2应设集水坑以及时排除坑底积水。集水坑距基坑挡墙内侧应大于1/4基坑宽度。3.5.3挖至设计坑底标高后，应立即定时量测坑底的土体回弹情况，并确定为保证浇筑底板达到设计标高所需额外开挖的土方量。3.5.4在开挖到底后，必须在设计规定时间内浇筑混凝土垫层（包括砼垫层以下的砾石砂垫层或倒滤层）。垫层所用混凝土的强度以及达到强度的时间必须满足设计要求。3.5.5必须在设计规定的时间内浇筑钢筋混凝土底板。3.6拆除支撑及井点3.6.1在底板、中楼板和顶板的施工过程中，应按设计规定的步序和时间拆除各道支撑。3.6.2基坑井点降水必须在结构满足设计抗浮要求后才能停止，井点管拆除后的封口必须满足底板防水要求。4信息化施工4.1施工监测4.1.1基坑监测应按基坑等级、开挖步序和参数等确定监测项目、监测仪器及精度、测点布置、监测频率及变形速率为主的报警值等。监测项目选择原则见表4.1，测点布置原则见表4.2，监测频率制定原则见表4.3。各级基坑工程的监测项目选择表 表 4.1基坑等级周边地下管线位移坑周地表沉降周围建筑物沉降周围建筑物倾斜墙体水平位移支撑轴力地下水位墙顶沉降立柱隆沉土压力孔隙水压力坑底隆起土体分层沉降一级二级 三级 注：为必测项目，为选测项目，可按设计要求选择。监测点位布置表 表4.2监测项目布设范围埋设深度地下管线位移参见本规程第4.2.1条及条文说明建筑物沉降参见本规程第4.3.1条及条文说明坑周地表沉降不小于2倍基坑开挖深度范围内墙体水平位移每2030米布设一个测斜孔为宜,并保证基坑每边上都有监测点。与围护墙体同深墙顶沉降1.与测斜孔同点；2.局部重要部位加密立柱隆沉沿基坑纵向每开挖段(约25m)1个支撑轴力沿基坑纵向每2个开挖段(约50m)1组,环境要求较高时可适当加密。土压力按设计要求定按围护墙体深度埋设土压力传感器地下水位沿基坑长边布置，每边至少2个，环境要求较高时可适当加密。不低于降水深度坑底隆起按设计要求定埋设深度宜为基坑开挖深度两倍深层土体沉降按设计要求定埋设深度宜为基坑开挖深度两倍现场监测时间间隔表 表4.3 基坑等级施工工况一级二级三级施工前至少测2次初值至少测2次初值至少测2次初值桩基施工3d7d7d围护结构施工1d2d7d地基加固和降水3d7d7d续表4.3 基坑等级施工工况一级二级三级开挖05m1d2d2d开挖510m1d1d1d开挖1015m1d1d1d开挖15m浇垫层0.5d0.5d1d浇好垫层浇好底板1d2d3d浇好底板后7d内1d2d3d浇好底板后7d30d内2d7d15d浇好底板30d180d7d15d注：1)“d”表示“天”。2)本表宜用于制定坑周建（构）筑物变形、邻近管线变形、坑周地表沉降以及基坑挡墙水平位移的监测频率。对其余监测项目的监测频率，尚应根据设计要求和现场实际情况选定。3)若施工中出现变形速率超过警戒值的情况，应进一步加强监测，缩短监测时间间隔，为改进施工参数和实施变形控制措施提供必要的实测数据。4.1.2应根据监测方案在施工前布置好各监测点，必须落实监测点的保护工作，重要测点破坏后应及时修复。4.1.3必须紧跟每步工况进行监测，并建立迅速有效的信息反馈制度。应及时整理当天监测数据，发现观测值超过警戒值时，应及时改进施工参数或实施备用的变形控制措施。4.2地下管线监护4.2.1应根据基坑挡墙外侧地下管线的功能、管材、接头型式、埋深等条件，在开挖前布设好管线的沉降观测点。4.2.2对于重点保护的管线，应在开挖前设计并敷设好跟踪注浆管及注浆设备，备好所有注浆材料，以根据监测数据跟踪注浆，调整管线变形曲率。4.2.3应对地铁车站两端附近的地下管线加强监测和跟踪注浆。43建（构）筑物监护4.3.1在基坑开挖前必须按设计要求对坑周需保护的建（构）筑物设置水平位移、垂直位移和倾斜的观测点。4.3.2应根据设计提出的环境保护措施，切实制定跟踪注浆等监护方法的施工组织设计，并在开挖前完成敷设注浆管、隔离桩等必要的施工措施，并备足相应的设备、材料，以便在变形观测值大于警戒值时，及时采取措施以将坑周建（构）筑物的变形控制在允许范围内。本规程用词说明1、为便于在执行本规程条文时区别对待，对于要求严格程度不同的用词说明如下：1) 表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；2) 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；3) 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词采用“可”。2、规程中指定应按有关规程、规范执行时，写法为“应符合的规定”或“应按执行”。上海地铁基坑工程施工规程条文说明SZ-08-2000上海市市政工程管理局2000 上海目 次1总则 （2）2开挖前的准备工作 （3）2.1编制施工组织设计 （3）2.2基坑围护结构施工 （3）2.3土体加固 （3）2.4坑内井点降水 （4）2.5支撑体系 （5）2.6基坑排水 （5）2.7承压水处理 （6）2.8出土、运输和弃土 （6）3基坑开挖 （7）3.1 基坑开挖程序 （7）3.2 支撑 （10）3.3基坑纵向放坡 （11）3.4基坑挡墙封堵 （12）3.5坑底开挖与底板施工 （12）3.6拆除支撑及井点 （13）4信息化施工 （14）4.1施工监测 （14）4.2地下管线监护 （15）4.3建（构）筑物监护 （16）1总则1.0.1在建筑物密集、地下管线繁多的上海市区修建地铁车站，常会碰到深基坑施工中的周围环境保护的风险性问题。在上海地铁一、二号线建设中，针对上海流变性软土的特征，参考国内外深基坑工程理论和经验，并通过大量现场量测资料的反馈分析，建立了一套考虑时空效应规律的控制基坑变形的设计和施工方法，并运用在地铁一、二号线车站深基坑和十余个邻近正在运行的地铁隧道的深基坑工程中（如新世界大厦、香港广场等），均达到了的控制基坑变形、保护周围环境的要求，取得了良好的社会效益和经济效益。为确保今后上海地铁基坑的质量与安全，避免因基坑施工不当而造成周围环境损坏，现制定本规程，以便施工和监理等部门掌握和应用。1.0.2为了更好的与其他规范和标准相衔接，本规程中将基坑等级划分为一级、二级和三级，与市政地下工程施工及验收规范（DGJ08-236-1999）中基坑等级：特级、一级、二级和三级相对应。 根据上海地铁一、二号线工程量测和实践经验，凡基坑挡墙最大水平位移h0.5%H（H为基坑开挖深度）的车站基坑，均出现后期差异沉降大、漏水较多的现象，故在本规程中将市政地下工程施工及验收规范中的三级标准取消，以保证车站结构防水的工程质量。 在分段划分开挖段时，每段最短20m，以保证基坑外纵向不均匀沉降在允许范围内。1.0.3本规程特别强调信息化施工，这是根据国内外成熟的施工经验、特别是上海地铁二号线风险较大的几个车站深基坑施工经验而提出的。在规程中要求对施工中的基坑及其周围环境的变形速率进行全过程监控，及时按反馈信息调整和优化施工措施，以有效控制变形，防险情于萌芽状态，不允许出现急救抢险的情况。开挖前的准备工作2.1编制施工组织设计2.1.1施工步序和参数是对开挖顺序每步开挖的空间尺寸、开挖时限、支撑时限、支撑预应力等各工序的定量施工管理指标，是控制基坑及其周围环境变形的重要技术参数。在施工组织设计中必须根据设计要求和环境条件，按照可行、可靠、合理的原则予以选定。实践证明：合理选定和严格执行施工参数，才能满足设计所提出的变形控制要求，使得各工况下的变形预测值和实测值基本符合，确保整个基坑及其周围环境的安全始终处于可控状态。2.1.2监护措施可分为两种：一是在开挖前对邻近管线及周围建（构）筑物进行预加固来增强其承受变形的能力，减少基坑开挖而引起的变形；二是在施工过程中结合跟踪监测，采用备用的变形控制措施来控制基坑挡墙和保护对象的变形（变形控制措施可参见条文说明4.2.2和4.3.2）。2.2基坑围护结构施工2.2.1为防止地下连续墙槽壁失稳坍塌而导致周围环境的安全问题，可采用以下措施：1、减小槽幅长度；2、加固槽壁土体；3、抬高泥浆液面或降水以加大墙槽内外的液面高差；4、提高泥浆比重；5、尽量缩短成槽到砼浇灌的时间；6、在保护对象和墙槽之间设置隔离桩。对于用H型钢加强的水泥搅拌墙，则应结合监测数据采用如下方法优化施工参数，以保证周围环境的安全：1、控制浆液流量；2、控制提升速度；3、掺入适量速凝剂；4、采用跳幅搅拌的施工步序。钻孔灌注桩施工对周围环境的影响相对较小，必要时可采用类似地下墙的治理方法。2.3土体加固2.3.1由于水泥土或注浆加固需养护一段时间后才能达到设计强度，因此该类加固施工应尽早安排。在工期紧迫时，可掺加适量早强剂以缩短龄期。2.3.2土体加固的目的主要有：1、对地下墙底因清孔不好沉渣较厚、地下墙承受上部荷载或者逆作法施工的车站地下墙等情况，应进行地下墙墙底注浆加固；2、当开挖土坡的稳定性满足不了安全度要求时，可在一定土坡范围内进行土体加固；图2.3.13、为提高基坑挡墙内侧的被动土压力，可按设计要求采用水泥搅拌桩或注浆等方法进行土体加固；在具有夹薄层粉砂的粘性土或粘性土与砂性土互层中，对基坑内地面至基坑底以下一定厚度的土体，采用超前降水法加固被动区土体。4、采用钻孔灌注桩或树根桩等做围护结构时，可在围护结构外侧用水泥搅拌桩或注浆等方法加固土体以形成防水帷幕。5、由基坑转角处的斜撑产生的平行墙面的分力可能会引起挡墙转角处外侧土体产生较大抗力，为防止转角结构转动，应在转角处抗力较大的被动区进行可靠加固。（见图2.3.1）2.3.3加固方法的选择应综合考虑加固体的强度、施工条件、加固施工对周围环境影响、造价等因素。2.3.4土体加固是一项隐蔽工程，应在基坑开挖前检测加固效果。检测方法可根据加固土体强度的大小，选用取芯试验、静力触探试验、轻便触探试验、标准触探试验等，检测数量宜保证每百平方米测两孔。2.3.5通常在水泥搅拌桩、旋喷桩、注浆等施工时会由于挤土效应而出现邻近管线、建筑物先隆起后下沉的现象，因此在靠近保护对象施工时应特别注意监护工作。在施工中要通过地面变形的跟踪监测数据，调整和优化以下施工参数：1、单位深度浆液量；2、注浆管提升速度；3、掺入适量速凝剂；4、注浆压力等。2.4坑内井点降水图2.4.12.4.1坑内井点降水（图2.4.1）的主要目的是利用地下水位降低后的土体固结来提高基坑被动区土体强度。漕宝路地铁试验段101端头井降水试验以及工程实测数据证明：夹薄层粉砂（Kh10-5cm/sec）的粘性土层，在降水3周后，土体抗剪强度增加3050%，含水量减少30%。2.4.2降水必然会形成降水漏斗，从而造成对周围环境的影响，因此要结合地下水位和周围环境监测，合理使用井点降水。在邻近保护对象附近一定要形成封闭的隔水帷幕后才能开始降水。在采用回灌措施保护周围环境时要注意：回灌井点的滤管长度应大于抽水井点的长度（通常大22.5m）；回灌必须使用清洁水；回灌设备应经常检查，防止堵塞；在回灌井点的保护范围内应设置水位观测孔，根据水位变化来调节回灌水量。在降水期间，还要随时注意抽出的地下水是否浑浊，防止抽水带走土层中的细颗粒。工程实例 延安东路隧道工程盾构进2#工作井时，在邻近工厂建筑物边线外10m设喷射井点，而在建筑边线外2m处设一排1.5m间距的回灌水管，用水泵加压灌水，并在距建筑边线外4m处打设水泥搅拌桩止水帷幕，最终达到了预期的保护效果（图2.4.2）。2.4.3坑内降水并出现坑内外水头差后，基坑内的挡墙土压力会小于外侧压力，由此引发坑内土体的侧向固结，表现为挡墙向基坑内移动和坑外沉降，这在降水持续时间长、坑外建筑物超载大时尤为明显。图2.4.2 图2.4.3工程实例 地铁二号线河南路车站4#出入口（157#地块），紧靠该基坑的东海商都的地面超载为7t/m2，基坑开挖前降水近5个月，东海商都沉降约78mm（图2.4.3）。2.5支撑体系2.5.1控制无支撑暴露时间是保证基坑变形不超过设计允许范围的重要指标之一，支撑制作或出租单位应按设计要求制定专门的质量标准，支撑经检验合格后打上合格标志。凡是施工中应用的支撑均应达到设计要求，严禁出现某一块土方开挖完毕却不能提供合格支撑的现象。2.5.2立柱桩可有效地保证支撑的稳定性，但立柱的沉降或回弹会引起支撑次应力，降低支撑稳定性。实测数据表明，开挖深度14m的基坑坑底回弹范围通常是坑底以下12m，因此建议立柱桩要穿越这一区域。2.5.3为保证整个支撑体系受力合理，并能够可靠有效地施加预应力，钢支撑和立柱的连接节点构造要能满足以下要求（图2.5.1）：1、支撑在节点处要受到三维约束，以防止侧向弯曲后轴向承载力下降，通常用U型抱箍约束支撑构件，以减短支撑的压缩计算长度，而提高支撑的受压承载力。 (a)钢管对撑 (b)H型钢井字撑图2.5.12、支撑的三维约束节点构造只应约束垂直于支撑轴线的各向外力所引起的支撑弯曲，而不应约束支撑轴向伸缩。若三维约束节点为刚性连接，则每根支撑的轴向伸缩都将引起整个支撑体系的变形而增加支撑的次应力。河南路车站风井基坑井字型支撑体系应力量测资料已经验证了这种现象，因此支撑不宜和立柱、抱箍焊死。3、在立柱支托和支撑之间、抱箍和支撑之间要塞硬木锲，以便在桩身发生沉降或隆起时可释放过大的次应力，同时还能保证抱箍和支托的约束作用。4、若采用预制十字接头或井字接头，也同样应满足本条规定，否则应另外制定施加支撑预应力的程序，并在支撑体系设计中考虑可能发生的次应力。2.6基坑排水2.6.1 坑内长期积水不但影响开挖和场地清洁，更会引起坑内被动区土体的软化、降低被动抗力，从而导致基坑挡墙位移和坑外地表沉降增大甚至引发基坑坍塌事故。因此，排水设施要能满足雨天排除坑内积水的需要，并严防坑外地面雨水径流涌入基坑。2.6.2若开挖前未查明并排除坑内储水体，开挖时会导致土坡被暗藏积水冲坍，乃至冲断基坑横向支撑，从而造成地下墙大幅度变形和地面大量沉陷的严重后果。地铁一、二号线车站深基坑施工中均已有过这方面的严重教训。2.7承压水处理图2.7.12.7.1 如果在基坑底以下的不透水层较薄，而且在不透水层下面具有较大水压的滞水层或承压水层，上覆土重不足以抵挡下部的水压时，基底就会隆起破坏，墙体就会失稳。所以在地下墙设计、施工前必须查明地层情况，以及滞水层或承压水层的水头情况，验算抵抗坑底隆起的稳定性（图2.7.1）并采用相应的治理措施。验算公式如下： 式中：承压水上覆土重；承压水头压力。2.8出土、运输和弃土2.8.1出土、运土、弃土应包括：每层、每块开挖面的挖土机具、人力配备；土方自开挖面运向地面的垂直运输机械和车辆；临时堆土的场地、容量、设备和人力；外运土方的运输车辆、路线、运送容量； 弃土场地可接受土方的容量及相应的卸土机具和人力等。对这些条件应作周密研究予以落实，以保证挖土施工管理指标的实现。以往施工中曾因在开挖前未按本条规定中的内容组织施工，而无法达到设计规定的连续出土要求以及开挖、支撑的速度，以致出现基坑变形过大甚至危及周围环境的情况。3基坑开挖3.1基坑开挖程序3.1.13.1.3 合理可靠地选取并执行开挖支撑的施工步序和施工参数，就能在设计中科学、定量地考虑软土基坑开挖中以时空效应为主要特征的施工因素，从而采用合理有序地施工，使得坑周土体应力路径和土体应力状态的变化，由复杂莫测变为有一定规律。这是使软土基坑变形预测值可与实测值相符的关键。本规程所规定的三种基本开挖程序和参数，是在总结大量上海地铁车站深基坑以及邻近地铁的高层建筑地下室深基坑设计施工的成功经验的基础上提出的。现举例如下：工程实例一 地铁二号线某车站深基坑 图3.1.1 东方路车站基坑开挖施工方案施工方案对比示意图一、Ii、IIi、IIIi、IVi表示第1、2、3、4各层开挖及支撑施工中每一步的施工范围。二、Ii-用小型反铲机挖3m宽5m深的斜条土方，每步开挖后立即安装好两根支撑并加预应力，这一步的开挖和支撑工作在8小时内完成。三、IIi和IIIi-用小型反铲机及抓斗结合挖土，每步开挖3m宽约3m深的斜条土方，挖后立即安装好一根支撑并加预应力，每步工作在12小时内完成。四、IVi-每步开挖6m宽2m厚土方，并立即浇好混凝土垫层支撑，每步工作在12小时内完成。(b)优化后的开挖支撑方案一、Ii、IIi、IIIi、IVi和Vi表示第1、2、3、4、5各层开挖及支撑施工中每一步的施工范围。二、Ii、IIi、IIIi和IVi所表示的每步开挖小段为6m宽33.5m深，每步开挖后安装好两根支撑并加预应力，这一步的开挖和支撑工作在24小时内完成。三、Vi表示第5层开挖中的每步工作要求，每步开挖12m宽2m厚土方，并立即浇好混凝土垫层支撑，每步工作在24小时内完成。(a) 原设计开挖支撑方案原设计采用如图3.1.1(a)所示的分层、分小段开挖方案；后经设计同意改进了施工参数，如图3.1.1(b)所示，并精心按此方案施工，结果不但达到了和原设计方案同样的变形控制标准，还节省了地基加固费100多万元，且加快施工进度近2个月。工程实例二 淮海路香港广场北块基坑工程1、工程概况香港广场北块位于淮海路，嵩山路、黄陂路、金陵路之间，基坑面积约5800m2。基坑平面形状为近似正方形，基坑靠近淮海路一侧，距正在运行的地铁一号线下行线区间隧道约89m，基坑四周距地下管线710m，基坑深度在电梯井部分为17m，其余部分为12.55m。按基坑周围环境条件，基坑挡墙的最大水平位移应控制在40mm以内，以保证地铁轴线在开挖施工阶段的位移小于10mm，变形曲线的曲率115000。2、围护结构及支撑结构体系按地质条件及控制挡墙变形要求，围护墙采用80cm厚23.6m深的地下连续墙，每幅地下墙宽6m，插入坑底10.3m约为0.8倍开挖深度。支撑体系为3道钢管支撑，为便于挖土，将支撑平面间距及每道钢支撑竖向间距布置如图3.1.2。每根钢支撑为双钢管（60916钢管），接头为双十字节钢构件，支撑端部八字撑与直管撑同样施加预应力以减少支撑点之间围檩跨中挠度。在控制坑周变形要求很严格的地方还装有复加预应力装置。3、基坑开挖、支撑施工工艺及施工参数图3.1.2 淮海路香港广场基坑支撑、土体加固及分块开挖示意图基坑开挖和支撑分四层进行。每层均采用“盆式”开挖，先将基坑中间部分开挖至该层支撑底面标高、安装好该开挖范围内的钢支撑。基坑周边预留的阻止地墙变形的土堤则按图3.1.2所示的顺序，分块，对称地开挖和支撑。每块土的开挖控制在钢支撑顶面，钢支撑接围檩处的土体用人工开挖，在开挖下一层土体时挖土机始终在钢支撑两侧的原状土上行驶。每2块对称的土堤开挖后，即在暴露的两处地下墙上装上两幅钢围檩和带八字撑的支撑，与基坑中间已安装好的一根支撑连接成一根可加预应力的支撑。对称的2块土堤的开挖及支撑工作要在24小时内完成。开挖第三道支撑以下的土体时，先挖基坑中间的盆状土体，挖至标高后立即浇筑快硬混凝土垫层，而后将坑周内侧土堤分段对称地开挖并限时浇筑其间的混凝土垫层，及时发挥支撑作用。4、施工进行跟踪监测，有效地控制了开挖范围内复加预应力的时间和量值，使邻近地铁隧道及其他建筑物的设施可正常安全的使用。工程实例三 地铁二号线某车站东端头井在该基坑开挖第二层土时东端墙最大水平位移增大至6mm超过了警戒值。经研究将第三层土开挖程序由图3.1.3(a)所示的程序调整为图3.1.3(b)所示程序。这个调整措施将靠近已运行地铁隧道的东端墙在每步开挖中的暴露宽度减少50%，并将每步开挖的无支撑暴露时间由24小时减至16小时，因此第三层土方开挖中的变形增量减至3mm。采用此调整的开挖施工参数进行第4、5、6层的开挖，最终按预计要求控制了基坑挡墙的位移，达到了保护邻近地铁隧道的要求。(a)第二层开挖步序 (b)第三层开挖步序图3.1.3工程实例四 上海地铁一号线某车站深基坑横剖面 纵剖面工况一3: 挖土1: 挖土横剖面 纵剖面工况二图3.1.4该车站位于淮海路商业街，采用逆作法施工，施工顺序为：临时支承桩地下连续墙施工地下连续墙墙趾注浆加固、地基与基坑底土体加固第一道钢支撑抽槽设置第一层土方开挖第二道钢支撑安装车站顶板立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土顶板覆土、埋管、路面恢复第二层开挖（暗挖）第二道钢支撑逐根下移至第三道安装第四道钢支撑安装中楼板立模、绑扎钢筋和混凝土浇筑第三层土方分小段开挖（暗挖）第四道钢支撑逐根下移至第五道安装底板混凝土浇筑。车站顶板混凝土浇筑完毕后，车站基坑转入暗挖逆作法。挖土顺序先从出入口和东西端头井入口开始，挖土采用分层、分小段的开挖方法，随挖随撑。在顶板以下和中楼板以下的两层土的开挖和支撑是按照考虑时空效应的施工原则确定的，如图3.1.4所示：每一小段土开挖后，及时将土层以上两根支撑斜移至下一层开挖出的一小段内，这样既可以将无支撑暴露时间限制在24小时内，又可做到一撑两用，节省了两道支撑。3.2 支撑3.2.1支撑施工质量是关系到基坑施工成败的关键，施工应按照设计要求和有关操作规程进行，杜绝支撑材料、安装和预应力施加中的质量问题。在钢支撑施工中应做到：1)在每一层每小段的开挖中，当开挖出一道支撑的位置时，即在两端墙面上测定出该道支撑两端与地下墙（或围檩）的接触点，以保证支撑与墙面垂直且位置准确。这些接触点要整平表面，画出标志，并量出两个相对应的接触点间的支撑长度，以便地面上预先配置支撑和端头配件快速安装。2)地面上要有专人负责检查支撑及其配件，支撑在使用前应进行试拼装，以保证支撑有适当的长度和足够的安装精度，对不符合技术要求的支撑配件一律弃用（如图3.2.1）。严禁出现活络头偏斜现象 (a) (b)图3.2.13)为防止支撑在施加预应力后由于和地墙（或围檩）不能均匀接触而导致偏心受压，应事先用速凝细石混凝土将空隙填实（图3.2.2）。图3.2.2 图3.2.34）在支撑受力后，必须严格检查并杜绝因支撑和受压面不垂直而发生徐变，从而导致基坑挡墙水平位移持续增大乃至支撑失稳等现象的发生（图3.2.3）。图3.2.45)严禁拖延第一道支撑的安装，这是一个很重要但又容易被忽视的问题。第一层开挖尚未支撑前，地下墙上部处于悬臂受力状态，此时最大水平位移发生于墙顶处，并随无支撑暴露时间的延长而增大。若不及时支撑将导致墙顶位移过大，坑外地表数十米范围将会开裂，从而影响周围环境的安全。若裂缝进水后，还将进一步降低基坑的安全度。（图3.2.4） 6）应特别注意最上面两道支撑（尤其是第一道支撑）端部与地下墙的接触面情况。在基坑开挖深度较大后，接触面压力会消减，乃至出现支撑与地下墙脱开的现象，故应采取措施，防止支撑因端部移动而脱落。（图3.2.5）3.2.2所施加的支撑预应力的大小应由设计单位根据设计轴力予以确定。通常取值为：第一道支撑预加轴力约为设计轴力的50%；第二道及其下各道支撑预加轴力为设计轴力的70%80%。对于施加预应力的油泵装置要经常校验，使之运行正常，确保量测的预应力值准确。每根支撑施加的预应力值要记录备查。3.2.3斜向钢支撑与地下连续墙（或围檩）的相接处，应设支撑支托，使得支撑轴力与钢支托上的传力钢板相垂直（图3.2.6），该构造要保证抗剪强度安全系数2.0，按下式计算：式中预锚件锚固筋的抗剪强度；钢垫板与地下墙（或围檩板）的摩擦系数，通常取0.2；机械碰撞力；斜支撑和挡墙或围檩的夹角。该详图应由设计提供，但在施工中有局部调整时，施工单位应根据实际情况提出施工详图报设计单位确认。 图3.2.5 图3.2.6考虑雨天期间的动水压力和土体强度降低后，土坡的安全系数降低4050F1、F2、F3为浸润线以下滑动土体上的总动水压：Fi=wipA式中w为水容重，为作用在滑动土体上的平均渗流水力坡降，A为浸润面下滑动土体面积。 (a) (b)图3.