基坑施工方案

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（建筑工程管理）基坑施工

方案

2020年4月

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武昌火车站站深基坑施工方案

1工程概况

1.1工程位置及内容

与火车站配套的轨道交通武昌站位于武昌火车站西广场北侧，车

站中心里程为CK14+356，为地下二层结构。车站基坑宽度为20.8~

27米，总长度236.6米，占地面积为11440平方米。设计划分为A、

B、C三个施工区段:A区段位于中山路西侧;B区段位于中山路高架车

道下方，穿越中山路;C区段位于现邮电宾馆下方。基坑开挖深度为

15.5-17米，基坑采用卬1000mm钻孔灌注桩作为基坑围护结构;

桩径1000mm,桩心间距1200mm,基坑内设三道钢管支撑，钻孔桩

间设单排高压旋喷止水帷幕，桩径600mm,桩底进入基坑下不小于2

米；本站基坑开挖支护一般地段均采用cp600mm钢支撑系统;为满

足远期5号线盾构区间在车站下穿通过本站围护系统在13M17)

轴范围采用SMW工法桩。本工程基坑的安全等级为一级。车站主体

结构的基坑变形保护等级为一级。

1.2地质条件

1.2.1工程地质

工程场地范围主要分布地层有：人工填土(Qml)和第四系湖塘

相沉积(QI)层、第四系全新统冲积层(Q4al)、第四系上更新统冲洪积

(Q3al+pl)层及志留系统坟头组(S2f)岩层。各土层从上至下依次为:

(1-1)杂填土(Qml),整个场地均有分布，层厚Ll~4.6m,平均厚

度2.68m;(1-2)淤泥(QI),局部分布，层面埋深1.6~4.6m,层厚

1.2~4.1m,平均厚度2.24m;(2)粉质粘土，局部分布，层面埋深

3.7~7.0m,层厚1.5~4.7m,平均厚度3.24m;(3)粘土，整个场

地均有分布，层面埋深l.l~9.4m,层厚3.2~13.6m,平均厚度

8.16m;(4)粉质粘土夹粉砂，整个场地均有分布，层面埋深11.8-

14.7m，层厚3.7~8.3m,平均厚度5.73m;(5)粉细砂，整个场地

均有分布，层面埋深18.0~21.6m,层厚3.4~7.4m,平均厚度

6.20m;(6)粉细砂，整个场地均有分布，层面埋深24.8~26.5m,

层厚2.0~5.0m,平均厚度3.66m;(7)中砂夹角砾，整个场地均有

分布，层面埋深层厚为

27.1m~30.0m,9.1~13.9mo

1.2.2水文地质

本场地分布有上层滞水及孔隙承压水两种类型地下水。上层滞水

主要赋存于人工填积(Qml)杂填土层和湖塘相积(QI)淤泥层中，无统

一水面，大气降水、地面水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来

源。勘察期间测得其初见水位埋深为0.7~2.0m,稳定水位埋深为

1.30~2.5m。孔隙承压水主要赋存于第四系上更新统冲、洪积(Q3

a1+pl)层砂类土中,与长江水具有水联系，具上覆粘性土层及下伏基

岩为相对隔水层。场地承压水位埋深为11.2m,其绝对高程为

14.48m,本场地承压水水头高度年变化幅度在3.0〜5.0m之间。

1.3工程特点及难点

1.3.1地质条件差

地下水位高，开挖基坑土层含水量大，基础位于弱承压含水层内，

基坑开挖前需进行井点降水。

1.3.2开挖量大

本站基坑最大开挖宽度为20.8-27.9米，总长度236.6米，占

地面积为11440平方米，基坑最大开挖深度为15.5~17米，开挖量为

97000多立方。

1.3.3基坑支护安全要求高

武汉地区地下水位高、土体含水量大，渗透系数大。基坑四周围

护结构和中间支撑结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及活载产

生的侧压力。因此基坑支护结构的安全是决定本工程成败的关键。

1.3.4施工干扰大

现邮电宾馆下方的地下人防工程对本工程实施影响较大；南侧的

火车站地下空间开发将与本工程同步实施；本工程与武昌火车站站前

广场相邻，行人及交通流量大；地下管线较多，拆除及改迁工作量较

大。

1.3.5交通导流量大

中山路交通流量很大，车辆容易堵塞，施工过程中必须保证道路

畅通，计划采用分区施工，并制定交通疏导措施、完善交通标志，以

保证工程的正常施工。

2施工方案

2.1总体思路

(1)根据现场条件和设计的总体要求,本站分A、B、C三个施工

区，先施工A、C施工区，然后施工B区。

(2)施工顺序：施工准备一围护桩、旋喷桩一施工降水井一浇

筑桩顶冠梁-基坑开挖至第一次开挖面，设第一道支撑)一基坑开挖

至第二次开挖面，设第二道支撑一基坑开挖至第三次开挖面，设第三

道支撑一开挖基坑底面。

2.2围护桩施工方案

本工程围护结构采用钻孔桩，桩径为JlOOOmm,用旋挖钻机成

孔，施工顺序按1、5、9……跳开施工，由基坑两端向中间施工。吊

车吊装钢筋笼，钢筋笼分段制作，在井口焊接成整体。废浆和钻硝采

用专用泥浆车外运。桩体已采用商品碎,磴运输车运输，导管法浇筑。

2.3桩间高压旋喷桩施工方案

准备工作:开工前，进行现场检查，计算材料用量，进行技术交底

和安排技术培训；检修机械设备；平整场地，按设计要求，布置施工

孔位；凿除原地坪混凝土；接通电源和水路，进行机械试运转；备足

注浆所需材料。

钻机就位:移动钻机至设计孔位，使钻头对准旋喷桩孔位中心。

射水试验:钻机就位后,首选进行低压(O.5Mpa)射水试验，用

以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

钻进:射水试验后，即可开钻，射水压力由O.5Mpa增至IMpa,

目的是减小摩擦阻力，防止喷嘴被堵，直到钻至桩底设计标高。

浆液制备:在钻孔的同时，即可配制浆液，水泥为P42.5MPa普

通硅酸盐水泥；水要清洁，酸碱度适中，PH值在5—8之间；浆液的

配比选定后，首先将水加入搅拌桶内，再将水泥和氯化钙倒入，开动

搅拌机10~20分钟，然后拧开搅拌桶底部阀门,放入第一道过滤筛,

进行第二次过滤后，流入泥浆桶备用。

浆液加压:泥浆桶的浆液，通过高压泵加压至14~24Mpa后经高

压管送至钻机用于喷射。旋喷:接通高压管、水泥浆管，开动高压泵、

泥浆泵、空压机和旋喷钻机，自下而上进行喷射作业，用仪表控制压

力、流量、风量，当分别达到预定数量值时开始提升，边提升边旋转

喷浆。施工过程中要时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量、压力、

提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。

2.4SMW工法桩施工方案

(1)SMW工法的施工工艺流程

工艺流程如下图(图一X

(2)SMW搅拌桩施工顺序

SMW搅拌桩施工顺序采用单侧挤压式连接方式，示意如图三所示：

1)施工准备

因该工法要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进

行探测清理，以保证施工顺利进行，减少施工冷缝的数量。根据设计

院提供的边轴线基准点、围护平面布置图。按图纸尺寸放出围护桩边

线和控制线,设立临时控制标志，做好技术复核单，提请监理验收。

根据基坑围护边线用0.4m3挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为1000x

1000mm,并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证

SMW工法正常施工。

2)桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板，移动前看清上、

下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检

查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行

观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于

成桩

20mmo

SMW工法施工工序示意图

后桩中心偏位不得超过50mm,桩身垂直度偏差不得超过1/150。

3)制备水泥浆液及浆液注入

在开机前按要求进行水泥浆液的搅制。将配制好的水泥浆送入贮

浆桶内备用。水泥浆配制好后，停滞时间不超过2小时，搭接施工的

相邻搅拌桩施工间隔不超过10小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同

Y型接头从口混合注入。注浆压力：4-6Mpa,注浆流量：

150-200L/min/每台。

4)钻进搅拌

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严

格控制下沉和提升速度，喷浆下沉、不大于lm/min，提升的速度不

大于2.0m/min,在桩底部分重复搅拌注浆，停留1分钟左右。

5)清洗、移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所

用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。

(3)施工冷缝处理

施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩

方案。在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果,

素桩与围护桩搭接厚度约10cm。

(4)插入型钢

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放型钢。

型钢使用前，将型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。

(5)型钢拔除

主体结构施作完毕且恢复地面后，开始拔除型钢，采用专用夹具

及千斤顶以圈梁为反力梁，起拔回收型钢。

2.5基坑降水

1)降水设计

基坑的涌水量与场地水文地质条件、基坑的形状大小及补给水边

界条件等有关。根据地勘资料本工程降水井可按承压非完全井计算。

图2.5-1承压~潜水非完全井涌水量计算简图

计算得降水井数量为37个，同时在基坑四周设8口观测井，基坑

内设若干疏干井，根据开挖情况而定。

2）校核水位的实际降低数值

井点数量确定后，根据下式确定所采用的布置方式是否能将地下

水位降低到规定的标高。

=29m

实际可降水位s=H-h=37.05-29=8.05m,

超出需要降低承压水位数值7.3m,满足降深要求，故布置可行。

3）管井设计

①井管：由滤水管、沉砂管，吸水管三部分组成，设计为内径卬

350mm的无砂混凝土管，壁厚50mm，井管长度

L=D-h+s+r0/10=24.4mo

②水泵：用QY-25型或QW-25型、QB40-25型真空潜水电泵,

每井一台，带吸水铸铁管或胶管，并配上一个控制井内水位的自动开

关，在井口安装阀门，以便调节流量的大小，阀门用夹板固定，每个

基坑井点应有2台备用泵，在泵头安装压力传感器，控制水位和抽水

时间。

③排水沟：距基坑边4米，沿基坑四周设置一条3%的坡率的排水

沟，采用6cm的混凝土封底，排水沟结构尺寸为深O.5mxO.6m。

4）降水井施工

井点测量定位一挖井口、安护筒一钻机就位一钻孔一回填井底砂

垫层一吊放井管一回填井管与孔壁间的砂砾过滤层一洗井一井管内

下设水泵、安装抽水控制电路。管井采用红星Z0300型回转钻机成

孔，钻进中保持泥浆比重在1.15-1.25,钻进中对地层要分层描述,

确定降水含水层的确切层位和岩性。采用压缩空气洗井，洗井应在下

完井管、填好滤料、封口后8h内进行。

5）降水的运行

根据抽水试验制定的降水运行方案，确定抽水时间和顺序。在钻

孔桩施工前十天运行，以便提前疏干地层滞水，降低地下水位，提高

土层自稳能力，顺利进行无水作业。保证施工开挖过程中地下水位低

于开挖面2米以上。降水运行阶段保证电源供给，如遇电网停电，及

时起动备用发电机，保证降水继续。

2.6基坑开挖工艺

2.6.1时空效应理论的应用

根据本工程基坑规模、几何尺寸，围护桩体支撑结构体系的布置,

采用分层、分块、对称，阶梯流水的方法按顺序开挖和支撑，并确定

各工序的时限，施工参数如下：

开挖分层的层数：n=4(标准段);

每层分部开挖的数量：V=315~750m3;

每分部开挖的宽度：B=6m;

每分部开挖的高度：H=2.5~5.8m(钢支撑层距);

钢支撑预加轴力：N=50%~80%计算轴力；

每分部开挖的时间：Tc<12~14h;

每分部开挖后完成支撑的时间：Ts<8h;

每分部开挖卸载后无支撑暴露时间：Tr<14~16h;

按照"时空效应"规律，确定施工参数，以保证：

(1)减少开挖过程中的土体扰动范围，最大限度减少基坑周围土体

位移量。

(2)在每一步开挖及支撑的工况下，基坑中已施加的部分支撑围护

体系及开挖纵向坡度得以保持稳定，并控制坑周土体位移量。

(3)有计划的进行现场工程监测，将监测数据与预测值相比较，以

判断施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的

施工参数。

2.6.2施工准备

(1)根据现场实际情况，合理布置施工场地，组织好现场机械调配。

(2)通过对地基加固和超前井点降水，降低基坑水位，固结土体。

(3)备齐支撑构件，严防安装支撑时，因缺少支撑构配件而延误支

撑时间，同时准备一定数量的支撑备用。

(4)备足排除基坑积水的排水设备。

(5)落实好出土、运输道路和弃土场地，办理有关渣土外运证件。

保证基坑开挖中连续高效率出土，加快开挖速度，减少地层扰动，确

保水平位移量在规定指标内。

(6)各阶段挖土前均做到交底清楚、目标明确，严格遵循"阶梯式"

开挖施工顺序，遵循"从上到下，分层、分块，留土护坡，阶梯流水

开挖"的总原则。

(7)做好地下管线的调查和迁移工作。

2.6.3施工安排

考虑到本工程施工场地狭小且分段提供场地，计划在两侧修筑临

时便道作为机械停放点和车辆行驶通道。本工程第一层钢管支撑深度

范围内土方采用1.0m3反铲挖掘机开挖,向下采用0.3m3挖掘机坑

内挖土，

每个作业面配置两台0.3m3挖掘机开挖土方，配3m3抓斗吊机2台

垂直吊运土方，具体见图2.6.3-1基坑开挖示意图。

图263-1基坑开挖示意图

基坑开挖长度236.6米，施工分A、B、C三个工作区，先施工C

区，后施工AB区。均采用单作业面进行开挖，即自东向西开挖。

A区开挖土方约2.4万立方米，B区开挖土方约2.5万立方米，C

区开挖土方约5.4万立方米，上述三区计划土方开挖工期为分别1.5

个月、1.5个月、3个月。考虑到雨天及各种干扰，平均每月按25天

计算，日均挖土分别为640m3、670m3和720m3,因为只能在夜

间出土，故在场内需设置500m3的存渣场。

2.6.4基坑开挖施工组织

每一流水段开挖形式相同，开挖土方量随层厚、区段而不同：

第一层土方开挖深度2.5米，长度6米，按约1:3放坡。标准段

土方量约为315m3；第二层土方开挖深度5.3米，长度6米，按约1:3

放坡。标准段土方量约为750m3;第三层土方开挖深度5.66米，长

度6米，按约1:3放坡，标准段土方量约为630m3;第四层土方开挖深

度2.0米，长度6米按约1:3放坡，标准段土方量约为315m3。

根据前述施工方案，每个作业面配置两台0.3m3小型挖掘机、

一台龙门调配2台3m3底卸式抓斗。坑内作业挖掘机按每分钟挖掘

1斗0.3m3计算，装满1抓斗约需10分钟，1个吊斗装土时，另一

个吊斗进行提升、卸土作业，故每个工作面基坑开挖的速度为每小时

6x5=30m3,可确保在12~14小时内完成1个单元段的土方开挖。

白天挖的土方存放在存土场内，晚间用挖机装车外运。

图2.6.3-1基坑开挖分段布置

图2.6.53-2基坑开挖顺序图

2.6.5出渣运输组织

结合工期和有关道路管制的要求，车站每天平均出土量：前期

700m3、后期400m3,组织15~2。台15t自卸汽车。每天夜间20:

00至凌晨6:00运输土方，运距按20公里计，每车每晚平均运输3~

4次。

2.6.6开挖施工的程序及要求

1）第一层开挖后，按一小段（最长不超过12m）在16小时内开挖

后，即于1~2小时内安装支撑，并按设计要求施加支撑轴向力的预

应力。

2）第二层及以下各层开挖中每小段长度W6m。

3）开挖某一层（约2.5~3.5m厚）的小段（约6m长）的土方，

要在16小时内完成，并在2~4小时内安设2根支撑并施加预应力。

4）准确施加支撑预应力

安装第二道及其下面各道支撑时，在要挖好一小段土方后即在8

小时内安装好2根支撑，并要按设计要求施加支撑轴向力的预应力。

5）控制开挖段两头的土坡坡度

对开挖两段的土坡，要按土质特性，经边坡稳定性分析，定出安

全坡度为1:3。

6）检查支撑桩的回弹及降水效果

在开挖过程中，要严格检查并降水深度，定时测量用以稳定支撑

立柱的回弹，并及时调节连接柱与支撑拉紧装置上的木楔。松除回弹

后施加于支撑中点的向上顶力。

7）及时施做混凝土垫层及钢筋碎底板

开挖最下道支撑下方时，在8~16小时内浇注碎垫层（包括碎垫

层以下的砂垫层或倒滤层）。要预先做好砂垫层、侧滤层、混凝土垫

层及浇注钢筋硅底板的材料、设备、人力等施工准备工作，以便在基

坑挖好后即进行各道工序，务求在坑底挖好后五天内做好钢筋碎底

板。

8）按规定要求拆除支撑及井点

钢筋碎底板必须达到所需要的强度，方准许按设计的工序拆除最

下一道支撑。其余各道支撑的拆除，务必按照设计要求进行。基坑井

点排水至少要在中楼板浇好并达到必要强度后才能停止。

2.7钢支撑安装工艺

2.7.1钢围樵施工

在向下开挖到第二次开挖面，即要施工钢围棋，首先在围护结构上

精确定出钢围樵中心位置,然后把用型钢加工好的钢支架首先挪到围

护柱上，再进行吊装钢围棋。

2.7.2支撑安装

(1)支撑安装

每根支撑预拼到设计长度，每根总长度(活络端缩进时)比围

护结构净距小10~30cm,用龙门吊整体起吊摆放在支撑牛腿上，支

撑起吊后两端由人工牵引，以维持支撑的基本稳定。

每根支撑安装时采用两台loot千斤顶对挡土结构施加预应力，

千斤顶必须附有压力表，在使用前必须经试验室进行标定。两台必须

同步施加预顶力，达到设计值后，塞紧钢楔块后才能拆除千斤顶。

(2)斜撑安装

在A、C区基坑转角处围护结构设45。斜撑，斜撑结构形式同直

撑，但因角度不同，它与冠梁及钢围橡联接方式不同。

11第一道斜撑与冠梁连接

第一道斜撑与冠梁连接采用钢筋碎牛腿上联结钢筋牛腿，磴同冠

梁同时施工，在牛腿斜面预埋一块1050x600mm的10mm厚钢板，

钢板上焊有10根①12的锚筋,,牛腿模板采用竹胶板，并用钢管与

冠梁模板连接成一体。

2\第二、三道斜撑与钢围樵连接

第二、三道斜撑与钢围樵连接采用钢牛腿连接型钢，牛腿平面形

状为1310x1340mm的三角形，高350mm,牛腿在加工场加工好

之后，直接与钢围樵焊接，焊接时注意角度和位置。钢管斜撑与型钢

牛腿也是采用焊接。

2.7.3钢支撑拆除

根据设计要求，在地下结构施工过程中，达到拆除条件并经监理

确认后，方可进行钢支撑的拆除。

钢支撑拆除顺序：底板已强度达到设计强度后，拆除第三道支撑;

第二道支撑1.2m以下侧墙碎强度达到设计强度后在1.5m处安装替

换支撑，拆除第二道支撑；顶板磅强度达到设计强度后，拆除第一支

撑及第二道替换支撑。

3监测方案

3。监测目的

通过对基坑及其周边建筑物的变形监测来反馈信息，可以及时地

发现危及建筑物、构筑物和基坑支护安全的隐患，并能够指导施工程

序，充分体现科学的"信息化施工"。

3.2监测对象：

基坑内的支护结构和基坑外部的环境，共同组成了基坑监测的内

容。本工程基坑边坡的安全等级为一级，本监测工程按照一级基坑进

行监测。考虑到监测目的和支护设计要求，确定监测的主要对象有：

(1)围护桩；

(2)基坑周边地表、建筑物、道路、管线；

(3)支撑结构；

(4)基坑周边地下水位；

3.3监测点的布设

1周护桩水平位移监测布设在锁口梁确定的位置，预埋卬18mm

x300mm钢筋或者后埋膨胀螺栓，监测点全部埋设完成后，用红油

漆统一书写编号于点位旁边。

2)围护桩沉降监测：布设在围护桩上端部。

3)基坑周边地表、建筑物、道路、管线沉降监测：地表沉降监

测，每断面距车站基坑坑边2米、5米、10米、15米设4点；周边

建筑物的沉降监测点布设在周边建筑物的四周，监测点埋设在建筑物

的竖向结构上；主要道路沉降监测点布设在道路靠近基坑的边上；地

下管线采用抽样观测，布点位置和布点数量根据实地情况实施。

4）围护桩桩身测斜监测：测斜管预埋在围护桩内，随钢筋笼一

起下至桩底，选取7个围护桩埋设侧斜孔。

5）主筋应力监测：采用GXP型钢筋计布设在围护桩身上，以监

测围护桩主筋的受力状态，共选取7个围护桩进行监测，每个围护桩

的主筋上焊接8根钢筋计。共计布设主筋应力监测点56个。

6）基坑四周侧向水/土压力监测：在基坑的周边选取7个具有代

表性位置进行基坑周边侧向水/土压力监测。在围护桩的外侧和内侧底

部，埋设9个压力盒，以监测土体压力状态。共计布设侧向水/土压

力监测点63个。

7）支撑轴力监测：在基坑内选取7处支撑轴力进行应力监测，

选取GMS型振弦式测力计作为监测点。布设支撑轴力监测点14个。

8）基坑外地下水位监测：依据本工程的特点，在基坑的外侧布

设12个水位观测孔，对地下水位进行观测。

9）裂缝监测：在基坑开挖前进行裂缝调查，做好观测标识。基

坑施工过程中随时对裂缝进行调查，发现裂缝即做好记录，并做好观

测标识进行观测。

3.4监测方法、精度及选用仪器

水平位移监测采用视准线法和小角法进行监测，其监测精度为士

仪器选用2"级经纬仪和全站仪；沉降监测采用水准

lmmoSET-2C

高程测量方法，仪器采用瑞士产NA2+GSM精密水准仪配NA2锢钢

水准尺，测量精度按三级水准要求；沉降监测采用水准高程测量方法

进行，仪器采用瑞士产NA2+GSM精密水准仪配NA2锢钢水准尺，

测量精度按三级水准要求。测斜监测采用CX-03型测斜仪，观测精度

观测数据输入计算机，利用测斜仪数据处理软件计算成果。

lmmo

主筋应力监测采用振弦式频率测定仪进行钢筋计的应力数据观测。基

坑周边水/土压力监测采用压力测定仪进行压力盒的压力