城市高架桥深基坑支护开挖施工技术方案

PAGEPAGE23城市高架桥深基坑支护开挖施工技术方案一、编制说明1、为预防施工现场基坑土方坍塌事故的发生，保证施工安全，依据《建筑法》、《安全生产法》及《建筑施工安全检查标准》的要求，必须编制专项施工方案，以指导现场安全作业。2、本工程基坑开挖深度达14.0m，土方开挖及基坑支护专项施工方案必须组织专家审查，方案通过专家审查论证后方可实施。3、本专项方案是单位工程《施工组织设计》的补充性文件，方案编制完成后须经公司主管部门负责人、总工程师及总监理工程师审批签字后，方可作业。二、编制依据1、《中华人民共和国建筑法》；

2、《中华人民共和国安全生产法》；3、《建设工程安全生产管理条例》；4、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99；5、厦门市某工程一号线岛内段及联络线－施工图设计及变更设计（铁四院）6、厦门市某工程岩土工程勘察报告（桂林水文工程地质勘察院）7、火车站段深基坑支护设计（福建省建研勘察设计院）8、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）9、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）10、《钢结构设计规范》（GB50017－2003）11、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）12、中国建筑工业出版社《简明深基坑工程设计施工手册》三、工程概况及施工方案1、工程概况:厦门快速某一号线岛内段起自第一码头，沿XX路、XX西路、XX路，与正在开工建设的XX大桥的建设范围对接。线路全长15.35km，里程范围（-k0+207～k15+142.083）,全线高架,共设16座高架车站,一个高架车场。某标段线路起止桩号为：-K0＋213.267～K5＋228.6，总长为5441.867米，内容为本段桥梁下部结构（含0号桥墩及基础，不含183号桥墩及基础）、上部结构、桥面系、车站及附属工程。厦门市某工程某标段共分58联,183孔,墩位从0#～183#,其中154＃～164＃墩共计11个桥墩地处火车站前的XX路正路中上，桥梁上部结构为预应力砼现浇箱梁，下部采用桩基承台接墩柱结构，最大墩高约21.5m，地面以上采用矩形板式花瓶墩，地面以下采用矩形实体墩柱，采用群桩结构，每个承台设有4或6根桩基。承台尺寸有：9.7×5.7×3.0m、11.3×5.7×3.5m、11.1×5.7×3.0m三种形式。受正在施工的火车站地下商业街的影响,桥墩承台必须设置在商业街底面以下，由此造成桩基础及承台埋深较大,上述11个承台开挖深度在13.5m～14.0m之间。由于该段地处繁华的XX路，为保证地面交通，不能采用放坡开挖的形式进行基坑开挖施工，因此基坑开挖必须采取垂直开挖形式。2、建设条件2.1、施工条件本段位于既有的XX路上，交通条件较好，能够满足人员、设备、机械、材料的进场要求。XX路在火车站段车流量、人流量最大，为满足施工需要将原有的十车道封闭了四个车道（12.6m宽）范围作为施工区域，增加了该段交通压力。桥梁基坑支护开挖施工均在围挡内进行，基坑开挖支护的稳定对道路影响较大，设备进出场、土方运输及砼施工受交通影响较大。2.2、土层地质分布情况场地内土层分布从上而下为：①填筑土：灰黄、褐黄色，稍密～中密，稍湿～湿。厚度为0.60～4.20m，一般上部0.50～0.70m为道路混凝土路面，下部主要以粘性土为主，局部含较多碎块石，回填时经过压实，填筑时间十年以上，工程性能一般。①-a抛石：为修建道路时人工回填而成。灰白、黄灰色，以中～微风化花岗岩片石、块石为主，有少量粘性土、中粗砂充填与空隙中，呈棱角状。回填时间超过10年，工程性能一般。②中塑性亚粘土：冲洪积成因，位于填筑土①层之下，层位稳定。灰黄、褐黄色，可塑～硬塑状，湿。主要成分为粉粘粒，局部含有大量中醋石英砂粒，土质不均，手捻砂感强。无摇震反应，光泽反应为稍有光泽，干强度高，韧性中等，中压缩性。工程性能较好。②-1粗砂：冲洪积成因，呈透镜体状态。浅灰色，稍密～中密，很湿～饱和，含少量粘土。砂粒成分主要为石英，次圆～次棱角状，分选性差。土质较均匀，工程性能较好。③中塑性残积亚粘土：呈褐色，黄灰色，很湿～饱和，可塑～硬塑状，由花岗岩原地风化残积而成，已成土状，原岩组织结构全破坏。成份主要由高岭土及少量石英砂粒、细砾及少量黑色风化矿物、云母片组成，其中砂以中粗砂为主，约占30.00～34.50%。无摇振反应，光泽反应为稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该土层具手捻易碎，泡水易软化、崩解的特点。土质较均匀。④全风化花岗岩：灰黄、灰白色，很湿～饱和，坚硬状态。岩石矿物风化显著，组织结构基本破坏，但局部原岩残余结构可辨。长石和暗色矿物几乎全部风化成以高岭土为主的粘土矿物，仅余少量石英、云母呈棱角状嫌嵌其中。该层土具泡水易软化、崩解，强度降低的特点。该层工程性能良好，强度由上而下逐渐增大。岩石坚硬程度属极软岩，岩体完整程度属极破碎，岩体基本质量等级属Ⅴ类。⑤散体状强风化花岗岩：灰黄、黄褐色，呈散体状，主要成分为长石、石英、云母、角闪石，其中长石、云母、角闪石风化强烈，大部分以风化成高岭土，风化裂隙发育，岩芯多呈砂砾状，易钻进。该层工程性能良好，强度由上而下逐渐增大。岩石坚硬程度属极软岩，岩体完整程度属极破碎，岩体基本质量等级属Ⅴ类。⑥碎裂状强风化花岗岩：灰黄、黄褐色，呈碎裂状。主要成分为长石、石英、云母、角闪石，其中长石、云母、角闪石风化强烈，大部分以风化成高岭土，风化裂隙发育，岩芯破碎，多呈碎块状，可扳可折，钻进时拔钻声明显。工程性能良好，强度由上而下逐渐增大，层厚及埋深均变化较大。岩石坚硬程度属较软岩，岩体完整程度属破碎，岩体基本质量等级属Ⅴ类。⑦弱风化花岗岩：浅灰、灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造，矿物主要成分为石英、长石、云母等。节理、裂隙发育程度不高，岩芯较完整，多呈段柱状，RQD=95%。岩石坚硬程度属较硬岩，岩体完整程度属较完整，岩体基本质量等级属Ⅲ类。⑧微风化花岗岩：浅灰、灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造，矿物主要成分为石英、长石、云母等。节理、裂隙不发育，岩芯完整性较好，RQD=80～100%。岩石坚硬程度属坚硬岩，岩体完整程度属较完整，岩体基本质量等级属Ⅱ级。部分钻孔有孤石出露，孤石厚度一般为0.80～4.0m。2.3、水文地质条件场地内水文地质条件较复杂，主要有四种类型地下水：上层滞水、松散岩类孔隙潜水、风化带网状孔隙裂隙潜水～微承压水及基岩裂隙承压水。上层滞水赋存于①杂填土层的孔隙中，属弱～中等透水层，该地下水来源于人工排水及季节性雨水，水位随季节、降雨量变化而变化。其水位埋深为2.37～9.50m。松散岩类孔隙潜水主要分布于冲洪积二级阶地中，含水层为②-1粗砂层，属强透水含水层，主要接受大气降水的垂向补给及地下水的侧向补给。风化带网状孔隙裂隙潜水～微承压水含水层由③中塑性残积亚粘土、④全风化花岗岩、及⑤散体状强风化花岗岩组成，均属弱透水层，水量较贫乏。地下水主要接受大气降水和地下水的侧向补给，局部在地段还受②-1粗砂层中的孔隙潜水下渗补给。基岩裂隙承压水含水层为⑥碎裂状强风化花岗岩、⑦弱风化花岗岩及⑧微风化花岗岩，受侧向地下水沿裂隙补给。以该类地下水的赋存及补给条件，其水量大小及渗透性高低均与基岩各部位裂隙发育程度及其间的连通性有关。透水性和富水性受构造裂隙的控制和影响，具各向异性，透水性为中等～强，地下水量较丰富，其地下水水位总体埋藏较深。受上部含水层地下水的下渗和侧向地下水补给。3、支护方案的确定根据上述墩位的工程地质和水文地质情况，以及所处的环境要求和工期要求，基坑支护方案主要考虑了排桩支护、钢板桩和倒挂井壁三种方案。综合比较三种方案：钢板桩方案有施工速度快、工期短的优点，但钢板桩在进入亚粘土层后很难打入，而且在遇到孤石时处理困难，难以形成闭合的竖向支撑结构；倒挂井壁方案是采用边开挖边支护，及时形成封闭的钢筋混凝土框架，其竖向支护刚度较小，且支撑较密，不利于开挖施工；排桩方案是采用桩基加3道支撑结构，可形成较大的竖向支撑刚度，支撑较少，便于开挖施工。经综合分析比较，结合该地段周边建筑深基坑的施工经验，基坑支护结构设计采用“冲（钻）孔桩＋3道内支撑”的形式。支护桩沿承台周边形成矩形围护结构，采用桩径800mm冲孔桩，间距1.2～1.5m，桩长入承台底部2m以上，未进入坑底的地段桩底嵌入中风化50cm，桩顶采用冠梁将围护桩连成整体，冠梁截面为0.8×0.5m，桩基砼等级为C25，冠梁砼等级为C30。内支撑体系采用围檩加角撑、对撑结构，支撑竖向间距为3～4m，围檩和对撑采用HU350c型钢（350×350×12×19），角撑采用HU300c型钢（300×300×15×15）；桩间采用喷射砼护面，喷射C20砼面层厚80，锚筋采用φ16钢筋、长度不小于1.5m间距1500×2000mm，钢筋网片采用双向筋φ6@200×200绑扎。支护结构设计详见图1。图1基坑支护结构设计图4、土方开挖方案本工程基坑面积较小，基坑开挖面积较承台宽度每侧宽50cm，最大开挖尺寸为12.3×10.7m。单个基坑土方开挖量除161#、162＃墩为1700m3外，其他基坑土方约为1000m3。分四层开挖，第一层开挖量220～400m3，第二层开挖量220～530m3，第三层开挖量220～400m3，第四层开挖量280～400m3。开挖厚度分别为3m、3～4m、3m和4m。开挖时采用逐层开挖，每层不超过1米。4.1、开挖施工平面布置土方开挖深度在5m以内采用普通挖掘机开挖，开挖深度大于5m采用长臂挖掘机开挖，基坑边角人工配合挖除，挖掘机直接装车运至弃土场。挖掘机在基坑的东侧或西侧区域内的砼路面上作业，反铲挖斗作业方向平行于线路方向。运土卡车停放在两基坑间的空地上装土，从两基坑间临时拆除的围挡位置进出场，禁止在围挡内的基坑边行驶。详见图2。4.2、开挖施工流程基坑共分四层开挖，即(1)、表层土方全部挖除，包括破碎砼路面，挖土至第一道支撑底标高。(2)、第一道钢支撑安装施工。图2施工平面图(3)、第二层土方开挖，左右侧均匀对称开挖，开挖顺序为Ⅰ区→Ⅱ区→Ⅲ区，如图3所示，挖至第二道支撑的底标高。(4)、安装第二道钢支撑。重复第3、4施工，依次开挖第三、四层土方，并安装支撑，直至挖至设计坑底标高。图3土方开挖顺序图4.3、降排水措施基坑降排水方案从地质勘察报告反映，基坑开挖穿过的土层中，粗砂层属强透水层，中塑性残积亚粘土、全风化花岗岩或散体状强风化花岗岩上均属弱透水层，水量较贫乏，地下水主要接受大气降水和地下水的侧向补给。(1)、坑外排水基坑顶部设截水墙，沿冠梁四周砖砌30cm高的截水墙，防止地表水流入坑内。(2)、坑内排水根据我部正在施工的156＃墩挖孔桩施工情况，结合参照该段地下商业街及正在施工的罗宾逊广场基础施工经验，深度在10米以内地下水较少，10～15m深度采用普通水泵抽水可满足施工要求。因基坑开挖施工期间仍属枯水季节，基坑内排水采用明排。在坑底四周设置排水沟和集水井，坑底水通过排水沟汇集到集水井后，用水泵抽到坑外市政排水管网。在坑壁上如果发现有较大的渗水点时，打设泄水孔，安装φ25的泄水钢管，将水引至井底的集水井内。5、主要施工工艺及方法5.1、施工顺序施工顺序为：桥梁工程桩施工→支护桩冲孔→支护桩灌注砼成桩→冠梁施工→开挖土方至各道支撑处→喷射砼施工→安装钢支撑→开挖至坑底→浇注砼垫层→承台施工→承台周边回填→墩身施工→基坑回填。5.2、支护桩施工(施工方法同桥梁桩基施工，不作叙述)5.3、冠梁施工场地清理后,凿毛处理桩芯顶面混凝土，清除桩顶浮碴、杂物和积水，对桩顶锚固钢筋进行除锈处理，并校正。要求处理后桩芯混凝土顶面标高不超过理论桩顶标高。按设计绑扎冠梁钢筋，主筋应与桩顶锚固筋焊接，以保证结构的整体性。冠梁钢筋绑扎完毕后，支立冠梁模板，架设时应确保钢模板的牢固、可靠，然后一次性浇筑混凝土至设计标高。5.4、土方开挖待支护桩及冠梁砼强度达到设计值的70%以上，即可进行土方开挖。开挖深度在5m以内采用普通挖掘机开挖，开挖深度大于5m采用长臂挖掘机开挖，直接装车运至弃土场。本工程工期较紧,下部结构从桩基开始,包括围护桩施工、承台、墩柱、上部现浇梁全部完成施工工期仅150天,所以施工任务艰巨,必须采用机械化施工,由于基坑开挖深度达14米,不能采取常规施工方法,故我们采取了长臂挖掘机开挖,开挖深度可达14米,边角采用小型挖掘机配合,极大地提高了开挖进度土方开挖施工控制要点：(1)、开挖应分层均匀对称开挖，每层厚度不超过1m，开挖至每道支撑底标高后停止开挖，进行安装内支撑，严格遵守“分层开挖、先撑后挖”的原则。(2)、当发现地下水位较高、水量较大或流泥严重，立即停止开挖，待采取有效降水措施后方可继续开挖。(3)、注意挖掘机开挖时不得碰撞支护结构及钢支撑。(4)、土方开挖接近设计标高时，由专人测定坑底标高，并设置标高控制木桩，再引至挖土控制标桩。5.5、内支撑施工支撑施工与土方开挖相互交叉搭接进行，施工中必须坚持“先撑后挖”的原则。第一层土方开挖至第一道支撑底后，进行钢支撑安装，随后进行第二层土方开挖，挖至第二道支撑底后进行第二道支撑安装，依次施工至第三道支撑。钢支撑安装要求如下：(1)、支撑的拼接方法：钢构件长度的拼接、支撑与围檩间均采用焊接，拼接点的强度不低于构件的截面强度，且拼接点应设置在支撑的交汇点附近。(2)、节点处理：支撑体系的连接节点应力集中、受力复杂，应仔细检查每个节点，确保节点钢构件间填实并焊接牢固。(3)、质量验收：对每个构件及连接节点电焊质量逐个检查、逐点验收。支撑安装的容许偏差应符合以下规定：a.支撑中心标高及同层支撑顶面的标高差：±30mm；b.支撑两端的标高差：不大于20mm及支撑长度的1/600；c.支撑挠曲度：不大于支撑长度的1/1000；d.支撑水平轴线偏差：不大于30mm。5.6、支护桩间土喷射砼护面支护桩间土采用喷射砼护面，喷射砼应随挖随喷。喷射施工顺序及施工要求:(1)、每步开挖后，若坑壁土质较差，即对修整后的坑壁立即喷上一层薄砼或砂浆，尽量缩短坑壁土体的裸露时间。(2)、按设计要求间距打设φ16锚筋。(3)、绑扎φ6钢筋网，并与锚筋连接牢固，确保保护层厚度符合设计要求。(4)、埋设φ80PVC泄水管，将水引至坑内排水沟。(5)、喷射砼施工：喷射采用干喷，80mm厚一次喷射完成。配合比通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45。在坑壁上隔3米距离打入垂直短钢筋作为喷射砼厚度标志，喷射砼的射距保持在0.8～1.5m范围内，并使射流垂直于壁面。喷射砼的路线从壁面开挖层底部逐渐向上进行，但底部钢筋网搭接长度范围以内先不喷砼，待与下层钢筋网搭接绑扎之后再与下层壁面同时喷射砼。砼接缝在继续喷射砼之前应清除浮浆碎屑。喷射砼终凝后2h采取喷水养护措施。5.7、浇注垫层砼挖至垫层底标高，在基坑四周挖排水沟，降水引至集水井，用潜水泵进行抽排，浇注封底C20砼300mm。5.8支撑拆除随着基础结构向上逐步施工，支护结构的钢支撑需逐层拆除，以保证墩身的正常施工。承台施工完成后，在承台周边回填并砂灌水密实。按设计位置在承台周边浇注C20砼传力带与支护桩顶紧，待传力带砼强度达到设计的75%后，拆除第三道钢支撑，进行墩身施工。待墩身施工完成后，分层回填砂灌水密实，浇筑传力带，依次拆除第二道、第一道支撑。支撑拆除方法：采用氧乙炔气割拆除水平支撑与钢围檩的连接节点，使连接节点应力释放并解体，割断时需用吊车吊索将其吊紧。解开连接后，用吊车吊出地面。6、基坑开挖注意事项(1)、土方开挖要探明地下管网，防止发生意外事故。(2)、在距离基坑边0.6m周围用φ48钢管设置防护栏杆，立杆间距3m，高出自然地坪1.20m，埋深0.80m，在立杆的上、下端及中间位置各加一道水平杆，外面用密目网封闭。(3)、基坑上口边1m范围内不允许堆土、堆料和停放机具。(4)、在锚喷支支护上口55m范围内内不许重车车停留。各各施工人员员严禁翻跃跃防护栏杆杆。(5)、基坑外施施工人员不不得向坑内内乱扔杂物物，向基坑坑下传递工工具时要接接稳后再松松手。(6)、坑下人员员休息要远远离基坑边边及放坡处处，以防不不慎。(7)、施工机械械一切服从从指挥，人人员尽量远远离施工机机械，如有有必要，先先通知操作作人员，待待回应后方方可接近。7、基坑开挖监测本基坑侧壁安全全等级为一一级，施工工时按动态态设计、信信息化施工工，加强监监测及信息息反馈制度度。根据支支护结构设设计计算、施施工组织设设计和周围围环境情况况，本基坑坑工程需进进行两方面面的监测，即即支护结构构本身在基基坑开挖施施工期间的的安全、稳稳定监测和和周围建筑筑物、地下下管线的监监测。具体体为：7.1、支护桩桩顶部水平平位移监测测水平位移观测点点埋设在支支护桩顶面面的冠梁上上，每边中中心布置1个测点，共共四个测点点,观测点采采用测量道道钉，道钉钉中刻有“+”字标志。水水平位移观观测点在布布设初始建建立初读数数，并在基基坑开挖当当日起实施施监测。7.2、周围环环境监测(1)、坑外水水平位移和和地表沉降降观测在承台基坑四周周中央各布布置一个沉沉降观测点点，在基坑坑长边中央央各布置一一个水平位位移观测点点，观测点点布置详见见设计图。监测测点埋设需需穿入路面面，测点顶顶部做好保保护，避免免外力产生生人为沉降降。(2)、临近地地下管线沉沉降与位移移监测现场地下管线大大多已在地地下商业街街施工时清清除或移位位，主要考考虑南侧的的煤气管道道，可利用用管线在地地面的露头头作直接测测点或沿管管线轴线相相对应地表表每隔155m布置一一个观测点点。(3)、道路监监测在基坑南北两侧侧道路上，沿沿围挡内侧侧每隔155m布置一一个观测点点。监测道道路沉降和和水平位移移。(4)、临近建建筑物监测测沉降监测：对距距基坑300m以内的的梧村汽车车站、华星星大厦等建建筑物进行行沉降监测测，沉降观观测点埋设设在墙角、柱柱身上，间间距不大于于20m，每每栋建筑测测点不少于于4个。裂缝监测：基坑坑开挖前，调调查临近建建筑物的裂裂缝情况，对对已有的裂裂缝编号、测测绘、照像像。基坑开开挖过程中中，对已详详细记录的的老裂缝进进行追踪观观测，及时时掌握裂缝缝的变化情情况，并注注意有无新新裂缝产生生，如发现现新的裂缝缝，及时进进行编号、测测绘、照像像。爆破振动监测：：爆破时对对周边建筑筑物进行振振动监测，当当有明显共共振现象时时及时调整整爆破方案案。7.3、测量仪仪器及方法法水平位移测量选选用精度2″级的经纬纬仪；水准准测量采用用精密水准准仪，按二二等水准要要求。基坑开挖前设观观测点，并并记录初读读数。水平平位移测量量方法采用用综合控制制线偏离法法；水准测测量各测点点观测应为为闭合或附附合路线，水水准每站观观测高差中中误差M0为0.5mmm，闭合合差FW为±√Nmm。7.4、观测频频率土方开挖过程中中，基坑水水平位移和和沉降每周周观测一～～二次；承承台浇注后后，每周观观测一次；；遇到暴雨雨或位移较较大等异常常情况时，适适当加密观观测次数。7.5、观测数数据整理每次测量提供各各测点本次次位移、沉沉降和累计计位移、沉沉降报表，并并绘制时间间－位移、沉沉降曲线，对对沉降变化化大又快的的测点，应应绘制沉降降速率曲线线。每周提提交监测报报告，并及及时送交业业主、监理理和设计单单位。若日日变量出现现报警，应应当场复测测，核实后后立即汇报报业主及监监理并电话话通知有关关部门。7.6、监控预预警指标(1)、支护结结构的最大大水平位移移已大于基基坑开挖深深度的1/3000，或水平平位移速率率已连续三三日大于33mm/d；(2)、基坑支支护结构的的喷锚部分分中有个别别构件出现现应力骤增增、断裂的的迹象；(3)、煤气管管道变位：：沉降或水水平位移日日变量均不不得超过33mm，或或累计100mm；(4)、周围建建筑物的不不均匀沉降降已大于现现行建筑地地基基础设设计规范规规定的允许许值，或建建筑物倾斜斜速率已连连续三日大大于0.00001H//d。8、应急措施(1)、当出现支支护结构变变形过大或或其他破坏坏征兆时，采采用砂袋、挖挖土进行