丰益桥南站基坑开挖施工方案论证

中铁三局集团有限公司二Ο一五年六月北京地铁１6号线２１标段

丰益桥南站基坑开挖安全专项方案2施工总体计划3测量监测4质量保证措施5安全保证措施6安全保证措施1工程概况1工程概况1.2工程概况总平面图，标出现状河道和规划河道规划丰草河D出入口现状丰草河规划西客站南路三环路房山线车站北丰益桥南站

丰益桥南站位于西三环南段铁路桥东北象限的现状绿地内，呈东西走向。车站西侧为西三环南路及与之顺行的丰草河；北侧现状为大面积绿地；车站东端为规划西客站南路；车站南侧与现状丰草河及进出丰台火车站的铁路平行相邻。另外，本站与近期拟建地铁房山线北延车站施行“T”型换乘，车站围护结构为换乘提供预留条件。国有铁路

地质情况：报告涉及勘探钻孔最大深度为50.00m。按照地层沉积年代、成因类型、地层岩性及其物理力学性质对地层进行划分，共划分为7个大层，具体各土层岩性及分布特征概述如下：人工堆积的杂填土①层、粉土质素填土①1层、粘土质素填土①1层、细砂-粉砂②1层、新近沉积的卵石-圆砾②层，第四纪沉积的卵石③层，卵石④层,卵石⑤层,卵石⑥层。本车站主要在卵石②、卵石③、卵石④层中。

水文情况：拟建工程地面下约50.0m深度范围内的松散沉积层中主要分布1层地下水，地下水类型为潜水，含水层主要为砂、卵石层，本工程勘察期间（2011年4月~5月，11月~12月）揭露该层地下水静止水位标高为17.90~19.56m（埋深为24.05~26.20m）。根据勘察报告中所提供的水文资料，基坑无需进行降水作业。监理公司工程地质、水文地质风险源序号风险源名称安全等级（体系）安全等级（规范）里程及位置基本情况描述1车站主体基坑邻近既有铁路二级Ⅱ级右K14+912.972~右K15+181.700基坑边距离铁路边线约38m。2车站主体基坑邻近丰草河二级Ⅱ级右K14+912.972~右K15+181.700现状河道断面为梯形，上口宽11.5m～18.0m，底宽4.4m～7.7m，平均河深约3.2m，河底纵坡0.0004。河道前半部分采用浆砌石护砌，后半部分为土质边坡。现状河道未实现规划，为雨污合流河道，过流能力较低。车站施工前建议河道施做防水内衬。基坑边距河道边线距离为4.98m~8.98m3车站主体基坑邻近临时改移电信管线二级Ⅱ级右K14+912.972~右K15+181.700现状管线东西向平行车站上方设置，改移后管线在车基坑南侧绕行，基坑边距离管线最小平面距离为3m~5m4车站主体基坑邻近永久改移DN1600污水管线三级Ⅱ级右K14+912.972~右K15+181.700改移管线在车站北侧绕行，主体结构基坑边距离管线最小平面距离为4m~6m5车站主体基坑邻近永久改移2根DN108燃气管线三级Ⅳ级右K14+912.972~右K15+181.700改移管线在车站北侧绕行，主体结构基坑边距离管线最小平面距离为41m（1）风险控制指标要求：1）既有铁路控制指标：路基沉降10~30mm，路基位移平均速率1.0mm/d，路基最大速率1.5mm/d，轨道坡度允许控制值1/2500。2）地下管线控制指标见下表：项目控制值速率控制值倾斜控制值电信管线30mm<=2mm/d0.004污水管线20mm<=2mm/d0.005燃气管线10mm<=1mm/d0.002管线改移情况永久改移DN100、DN80液化石油气永久改移DN1600污水管线规划DN400上水管线改移通信管线一条拆除污水、通信、燃气管线33m6.5m55m车站站位现状地下管线有1条DN108燃气，2条通信及1条DN1600污水，管线均在车站顶板上方与车站平行设置，车站基坑施工前以上管线采用改移处理。

车站主体结构基坑长268.90m，标准段基坑宽24.70m，深18.26m。车站共设4个出入口，2个风道，均采用明挖法施工。

车站标准段基坑深18.33m，东西两端盾构井基坑分别深20.23m和19.79m，车站标准段围护桩嵌固深度为5m，盾构井段围护桩嵌固深度为6m；另外，车站围护桩为远期房山线车站换乘节点施工预留条件，在换乘厅一侧围护桩设计按远期房山线地下3层埋深考虑。工程概况—结构形式工程概况—钢支撑段横剖面图

基坑围护结构采用3道钢管支撑，其中第一道斜撑均采用D630，t=14mm钢管支撑，其余钢支撑及倒撑均采用D800，t=16mm钢管支撑，支撑钢围檩采用2工45b型钢组成；工程概况—锚索段横剖面图

车站轨排井范围采用4道锚索围护结构，钢围檩采用2工28b型钢组成。

2施工方案施工总体计划主体基坑均采取施工开挖的原则是：“纵向分段、横向分层、中间拉槽、随挖随撑”进行开挖，基坑自东向西纵向30m一段，竖向通过钢支撑来分层。

土方开挖的总体安排上作如下考虑：马道纵向放坡比例1:5，根据临时支撑的分布情况及反铲挖掘机的性能，采用三台反铲挖掘机接力开挖的方法，如下图所示：钢支撑段开挖分层情况基坑自西向东纵向分段放坡开挖，每段长度为30米，马道放坡比例为1:5，横向拉槽采用预留反压土措施，两侧的土台坡顶宽度为3m，放坡比例为1:1，坡顶与坡地高差为4.86m。基坑竖向以钢支撑为界分三层向下开挖，每层挖至钢支撑以下时，及时架设钢支撑，预加轴向压力后再向下开挖。每层开挖尺寸见图4-1。基坑开挖过程中应及时对桩间土体进行支护，挂网喷射混凝土厚度不小于100mm。基坑开挖至基地设计标高上200mm时，应进行基坑验收，为防止挖掘机作业时扰动基底原状土，剩余的200mm厚土体人工清底挖除，挖至设计标高后应及时施做垫层。锚索段开挖分层情况

车站轨排井范围内（16~20轴，长度为31.75m）采用4道锚索围护结构，基坑由东向西开挖至16轴之时，内支撑型式由三道钢支撑变为四道锚索，土方逐渐由三层变为四层，开挖至20轴之时，内支撑型式再由锚索变回钢支撑，土方逐渐由四层变为三层。

在开挖至第一、二、三道锚索钢腰梁以下时，基坑横向收平，纵向一次性挖过锚索段，进行锚索施工，待锚索加力锁定后，在向下开挖。挖至第四道钢支撑围檩以下时，反压土台宽度再由2m变5m，纵向一次性挖过锚索段，进行锚索施工，待锚索加力锁定后，在向下开挖至设计标高。网喷混凝土施工土方开挖过程中，桩间及时喷射混凝土，喷混前在桩间挂钢筋网（φ6.0钢筋网格间距150×150mm），网片搭接150m。钢筋网片与钻孔灌注桩之间用φ16的钢筋连接，固定筋打入围护桩内长度为300mm，固定筋水平向每桩布置，竖向间距1600mm（见图4-3），结构拐角处等不易挂网片的地方可根据现场实际情况固定筋应加密。网片与膨胀螺栓采用焊接连接，焊接应牢固。喷射C20混凝土厚度为100mm，喷射混凝土采用湿喷工艺。钢支撑施工钢围檩加工及安装钢围檩根据现场土方开挖实际情况提前预制，钢围檩采用2根I45b工字钢加缀板焊接而成，由吊车吊装入围，钢围檩与混凝土围护桩之间留设厚度≥60mm的水平通长空隙，钢围檩定位完成后，该空隙用强度等级为C30的细石混凝土填嵌，并振捣密实。达到70%强度后方可架设钢支撑，施加轴力。钢支撑施工牛腿加工及安装牛腿高623mm，宽752mm采用L100×80×8角钢焊接加工而成，角钢长边对焊，斜撑短边焊接加工制作而成。

土方开挖至牛腿以下后，在现场每根围护桩上放出标高线，用两根M20膨胀螺栓将牛腿短边竖向固定在围护桩上，螺栓间距为300mm。牛腿安装完成后，用L100×80×8角钢与每个牛腿的外檐焊接，将每根桩上的牛腿连接成整体。钢支撑施工钢围檩加工及安装

因斜撑与钢围檩呈斜交关系，有一定交角，存在平行于钢围檩长度方向的分力，避免钢围檩受力时产生顺向滑移，按设计角度在钢围檩设置剪力块，确保钢管支撑与端承板成垂直关系，与斜撑相连的每节钢围檩，应有抗剪措施，网喷面上预留400×900mm抗剪槽，安装时将围檩抗剪蹬嵌入抗剪槽内，并与围护桩顶紧。然后进行支撑安装作业。钢支撑施工钢围檩加工及安装

钢围檩标准段分段吊装，现场拼接；转角段（阴角和阳角）工厂拼接，整体吊装。钢围檩拼接节点应设置在相邻支撑点的跨中1/3范围内。

钢围檩平直段接缝，用20mm后腹板拼接板（长370mm，宽160mm）与钢围檩工字钢骑缝焊接。钢围檩平面错接接缝，在接缝平面位置用20mm钢板分别与两节钢围檩焊接在一起，并用两根20槽钢与钢围檩工字钢对应放置焊接在错开位置。钢支撑施工钢支撑加工及安装钢管支撑在基坑旁提前拼装，开挖到钢管支撑标高时，龙门吊安设钢围檩与钢管横撑，

钢支撑根据现场长度测量分节拼装制作，每根钢支撑由活络端、固定端、标准节拼装而成，标准节长度应为6m,管节间采用法兰盘螺栓连接,拼装时螺栓安装应相互错开螺母连接方向，并应在平整地方进行拼装，采用对角和分级分序将螺母扳紧。经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用。钢支撑施工防坠落措施

钢支撑安装加力后及时加设防坠落措施，在围护桩上竖向打设两根M20膨胀螺栓，通过20圆钢与焊接在钢支撑端头的连接件相连。钢支撑施工拆除及钢支撑施工注意事项为了保证钢管支撑的稳定性，严禁在钢管支撑上施加施工荷载；只有待底板（中板或顶板）混凝土强度达到设计强度的75%后方可拆除上一道支撑；钢支撑拆除时，先借助千斤顶缓慢释放钢支撑轴力，同时观测其余各道钢支撑的轴力变化及围护桩变形，轴力释放完后，钢支撑保持原位2~3天，直至剩余钢支撑及基坑变形稳定后，放可吊离。如在拆撑过程中，观测值达到预警值，应立即停止轴力释放，并施加预加轴力至原预加轴力，必要时加设钢支撑。钢支撑施工注意事项（1）基坑竖向平面内需分层开挖，并遵循先支撑、后开挖的原则，支撑的安装应与土方施工紧密结合，在土方挖到设计标高的区段内，及时安装并发挥支撑作用。（2）钢支撑安装前，应做好测量定位工作，保证支撑位置准确。（3）吊放钢支撑时，钢支撑固定端与活络端纵向应逐根交替间隔布置。（4）钢支撑安放到位后，应检查各节点的连接状况，经确认符合要求后方可施加压力。（5）土方开挖至设计标高后，钢支撑应当在24h内安装到位，并施加预加压力（6）钢管对称确保两端同步，与钢围檩正交，斜撑要确保剪力块角度与斜置角度一致，钢管横撑安装后应及时施加预应力。（5）组合千斤顶预加力必须对称同步，并分级加载，为确保对称加载，可通过同一个液压泵站外接T形阀门，分别接至组合千斤顶。（6）为防止钢管支撑压变形，要求活动端、固定端端承板采用厚2cm的特种钢板。（7）要求专人检查钢管支撑钢楔，一有松动，及时进行重新加荷打钢楔。专人检查钢管支撑时，由于高空作业，需系安全绳。（8）钢管支撑、钢围檩为钢构件，一定要确保焊缝质量。进场的钢支撑、钢围檩，应按照物资进场报验程序进行材料报验，安装前必须经监理单位验收合格。监理员锚索施工

车站轨排井范围内采用4道锚索围护结构，钢围檩采用2根I28工字钢组成。锚索采用高强钢绞线（1×7）公称直径d=15.2mm，ftk=1860N/mm，锚索钻孔孔径为Φ200mm，锚索采用二次注浆工艺，第一次注浆采用水泥砂浆M20，第二次注浆采用M20普通硅酸盐水泥净浆。结构回筑时不拆除锚索及腰梁。

锚索施工包括以下五道工序：钻孔，锚索组装，安装与灌浆，安设腰梁及锚头、预应力张拉及锁定。锚索施工腰梁及锚具加工安装

在钻孔灌注桩桩身设计高程处安装牛腿支架，牛腿由L80×8的等边角钢焊接而成。

钢腰梁采用2工28b型钢组成。将钢腰梁安放在钢支架上，并将腰梁与桩身紧贴，无法密贴处用C30喷射混凝土填充，将台座固定于工字钢腰梁上，保证台座的上表面与锚索垂直。

支架、腰梁焊接所有焊缝严格按《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)办理，焊缝高度均为8mm。支架、腰梁、台座制作、安装如图所示：3测量监测施工测量

施工测量技术要求1、施工测量按招标文件和施工图纸、《城市测量规范》CJJ8、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308及《工程测量规范》GB50026的有关规定执行。2、对城勘院提供的控制点进行检测，符合精度要求后再进行工程的施工测量。3、对整个工程场区按施工需要布设精密导线平面控制网（如采用原有控制网作为场区控制网时，要先复核检查，符合精度要求后方能取用）。4、场区内按施工需要布设高程控制网，并应采用城市二等水准测量的技术要求施测，其路线高程闭合差应在±√8mm（L为线路长度，以km计）之内。基坑导线定向测量向基坑内传递坐标点，是从基坑边向基坑内采用导线测量的方法进行定向。定向测量拟利用有双轴补偿的全站仪，且全站仪配有弯管目镜，要求其垂直角小于30°，导线定向的距离必须进行对向观测，定向边中误差应在±8″之内。施工放样测量施工中的测量控制采用极坐标法进行施测。为了加强放样点的检核条件，可用另外两个已知导线点作起算数据，用同样方法来检测放样点正确与否，或利用全站仪的坐标实测功能，用另两个已知导线点来实测放样点的坐标，放样点理论坐标与检测后的实测坐标X、Y值相差均在±3mm以内，可用这些放样点指导施工。也可用放线两个点，用尺子量测两点的距离进行复核，距离相差在±2mm以内，可用这些点指导施工。高程控制测量地面高程控制网应是在城市二等水准点下布设的精密水准网。对于车站施工时的高程测量控制，利用复核或增设的水准基点，按精密水准测量要求把高程引测到基坑内，并在基坑内设置水准基点，且不能少于两个，通过基坑内和地面上的水准基点对车站施工进行高程测量控制。施工监测为确保施工期间围护结构、管线、周围地面建筑物、道路和其它设施的安全及正常使用，施工期间必须加强监控量测，做到信息化施工。在基坑开挖及结构施工的整个过程中应做好基坑监测工作，确保基坑稳定和周围建筑物及管线的安全，同时通过施工监测反馈信息修正设计，指导施工，并为以后工程做技术储备。主体结构基坑断面应选择2~3个典型断面布置测点进行监测。（1）本站基坑变形控制按二级基坑考虑，车站主体结构基坑外地面最大沉降量≤30mm（0.2%H，且≤40mm，H为基坑开挖深度），围护结构最大水平位移≤30mm（0.2%H，且≤40mm）；盾构井段基坑最大沉降量与围护结构最大水平位移均为30mm。（2）基坑内及基坑外观察：观察已支护段的围护及基坑稳定情况，观察基坑边地表及周边建筑物情况，观察基坑开挖后坑壁有无出水漏水，周边市政上、排水管是否有漏水。（3）车站结构施工时应在本站周边设地下水位观测孔，对地下水位进行观测，并做好记录。（4）地表沉降观测：基坑附近一定范围内设置观测点，定期进行测量。（5）围护桩水平及沉降观测：在围护桩顶设置测点，并埋设测斜管，对围护桩的变形定期进行观测。（6）钢支撑轴力观测：斜撑位置最外侧两列设测点，对撑位置每列均设测点，每一观测断面每道钢支撑均设测点；拆撑时对其余钢支撑轴力全程观测。（7）钢支撑变形观测：测点布置见本图册监测图。每一观测断面每道钢支撑均设测点，测点设于钢支撑的跨中位置；钢支撑在使用过程中最大挠度f≤30mm；钢支撑生产、连接、安装累计偏差+钢支撑挠度变形Δ≤40mm。（8）监测控制指标：本车站基坑周边建筑物变形控制标准，以本图册设计说明中变形控制指标为准，预警值为变形控制指标值的70％，警戒值为变形值控制指标值的85%。施工监测监控量测项目表4质量保证措施质量保证措施基坑开挖1）基坑必须自上而下分层、分段、放坡依次开挖，严禁垂直开挖。放坡开挖基坑应随基坑开挖及时刷坡，边坡应平顺，坡度应符合方案要求。2）基坑开挖至基底200mm时，应采用人工清底，不得超挖或扰动基底土。基底超挖、扰动、受冻、水浸或发现异物、杂土、淤泥、土质松软及软硬不均等现象时，应做好记录，并会同有关单位研究处理。3）土方开挖过程中及时进行网喷支护施工，在不稳定土层中（砂层）尽量减少一次性开挖高度，随开挖随支护，开挖过程中若砂层自稳性差应及时回填或采用初喷措施稳固桩间土，保证桩间土体及基坑的稳定性。4）应沿基坑做好挡水台和排水沟，随时检查挡水台完好性。冬季施工应及时用保温材料覆盖喷混、垫层等表面，基底不得受冻。5）基底开挖允许偏差：高程-20mm～+10mm，平整度20mm，并在1m范围内不得多于1处，长度、宽度（从中心线向两边量）-50mm～+50mm。质量保证措施钢支撑体系（1）基坑竖向平面内需分层开挖，并遵循先支撑、后开挖的原则，支撑的安装应与土方施工紧密结合，在土方挖到设计标高的区段内，及时安装并发挥支撑作用。（2）钢支撑安装前，应做好测量定位工作，保证支撑位置准确。（3）吊放钢支撑时，钢支撑固定端与活络端纵向应逐根交替间隔布置。（4）钢支撑安放到位后，应检查各节点的连接状况，经确认符合要求后方可施加压力。（5）土方开挖至设计标高后，钢支撑应当在24h内安装到位，并施加预加压力（6）钢管对称确保两端同步，与钢围檩正交，斜撑要确保剪力块角度与斜置角度一致，钢管横撑安装后应及时施加预应力。（5）组合千斤顶预加力必须对称同步，并分级加载，为确保对称加载，可通过同一个液压泵站外接T形阀门，分别接至组合千斤顶。（6）为防止钢管支撑压变形，要求活动端、固定端端承板采用厚2cm的特种钢板。（7）要求专人检查钢管支撑钢楔，一有松动，及时进行重新加荷打钢楔。专人检查钢管支撑时，由于高空作业，需系安全绳。（8）钢管支撑、钢围檩为钢构件，一定要确保焊缝质量。进场的钢支撑、钢围檩，应按照物资进场报验程序进行材料报验，安装前必须经监理单位验收合格。监理员质量保证措施锚索支撑体系1）严格遵循“边挖边撑”的原则，锚索施工要及时，合理安排施工周期；（1）实行分层开挖，随挖随施工锚索，并及时按设计及规范要求施加预应力。（2）事先在墙面上标出腰梁位置，提前进行腰梁位置处墙面的整平工作，使腰梁及墙面受力均匀。（3）钢绞线应无损伤，并应调直、除锈，同一孔的钢绞线必须等长，切断后的钢绞线两端应用铁丝捆绑牢固。整盘钢绞线需用钢管、卡扣固定牢固后方能使用。（4）锚索施工时，必须精确定位，保证其间、排距，倾角，孔底轴线偏斜等在设计规定的范围内。2）施加锚索预应力开挖前准备好合格的张拉预应力的各项装置、仪表，张拉时按设计给出的预加力施加预应力，对施加预应力的油泵压力表需经有资质的检测机构进行标定，并要经常检查油泵装置，使之运行正常；锚索锚固段浆液达到设计许可张拉强度后，方可进行张拉及锁定，并做好施工记录，在进行张拉和锁定时，张拉机械的台座承压面必须平整，并与锚索的轴线方向垂直。锚索施工完成后，外露锚头应用防腐油脂涂封。质量保证措施喷射混凝土1）喷头与受喷面保持垂直，喷嘴均匀地按螺旋轨迹，自下而上，喷砼应与网片形成一体。

2）网片与网片上、下、左、右搭接长度为150mm。

3）严格按喷砼配合比进行用料控制。

4）喷射顺序应自下而上。如岩面凸凹不平时，应先喷凹处找平，然后向上喷射。

5）喷射混凝土厚度平整度控制，在每段喷混范围内沿着纵向竖直方向打入若干钢筋，做出标记，并用垂球检查。喷射混凝土达到设计厚度需刮抹修平，修平时应在喷射混凝土初凝时，不得扰动新鲜混凝土的内部结构。

6）控制回弹量。

7）按要求制作混凝土试件，喷射混凝土每50m3做一组试件检验混凝土强度，每500m3做抗压试件。5安全保证措施安全保证措施安全制度及安全检查（1）贯彻“安全第一，预防为主”方针，抓生产必须管安全，做到安全工作与生产任务同时计划、同时布置、同时检查、同时总结、同时评比，安全防护措施提前施工，经验收合格后交付使用。（2）加强安全生产的宣传教育，工人进场后，按在册人数开会宣传有关法规、规章制度，由安全副经理配合项目经理与协作队伍签定《安全生产合同书》，未经教育培训和签定合同书的人员不准上岗作业。（3）每个分部/分项工程，按工种由安全员或施工员，向班组做安全交底，交底要求具体、明确，要有正式的书面记录和签字。特殊工种，如架子工、电焊工、电工等分别按安全技术标准规程做专项技术交底，形成书面文字，签字交接后交付作业。（4）安全领导小组每月对工地至少做一次安全检查，针对存在的问题，及时分片或分组开会教育，令其整改。（5）安全员和班组长每天向班组做班前教育，检查安全准备工作；紧跟生产制度，进行安全监察，对违章作业，及时纠正，对冒险作业，坚决制止。其教育均需记录签字，以示慎重敲响警钟。（6）成立由项目经理、项目副经理、项目总工、安全监察部长组成的安全健康领导小组，其中项目经理为第一责任人，施工副经理为安全生产的直接责任人，项目总工为技术