西安地铁基坑明挖围护结构的施工方案

【南康村站】是西安市城市轨道交通二号线的一个中间站,车站设计范米。包括车站主体、2个风亭及4个人行通道出入口。本车站有效站台中心里程YCK+902.800，位于未央路与凤城二路十字路口地面下。1号风亭即北端风亭与待建的千禧国际广场地下室合建，风亭形式为高风亭，冷却塔布置在北端风亭旁的绿化带内。2号风亭即南端风亭设置在车站东南侧第五国际地块内，风道进入第五国际地下室后，出地面做低风亭。主体围护结构采用Φ800mm@1200mm的间隔钻孔桩+Φ600mm的钢管支撑。主体基坑围护结构见下图2-8-1。图2-8-1车站主体围护结构剖面图本站附属结构共4个出入口通道、1个消防通道、2组风道，通道及风道底板埋深给9.65米左右，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99附属结构基坑工程安全等级为二级。根据实地情况，附属工程均采用明挖顺序法施工，其通道围护结构可采用间隔钻孔灌注桩的支护形式，风道由于跨度较大并有施工场地，采用土钉墙+挂网喷混凝土的支护形式施工。位于车站东侧的3个出入口通道靠近在建的建筑第五国际及规划的千禧国际广场，及位于车站西侧的2个出入口通道位于以发大厦及凯鑫国际前的人行道上，其围护结构采用Φ800mm@1500mm的间隔钻孔桩+支撑，均采用Φ600，壁厚12/14mm的钢管支撑。桩间采用100mm厚的网喷混凝土支护，同时在竖向采用两道水平间距为4.0m的钢支撑。其工程量见表2-8-1主体及附属围护结构主要工程量表2-8-11m32t3t4m35t6项11.2地质、地形概况南康村车站场地内地层为：地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q4ml其下第四纪晚更新世风积黄土、（Q3eol）及残积（Q3el）古土壤；晚更新世及更新世冲积粉质粘土及砂类土等。站区位于西安市北郊未央大道与凤城二路十字路口，地貌单元处渭河南岸二级阶地，地势平坦，场地无断裂分布，地面标高介于390.56~1.3水文地质特征本车站地下水位埋深12.60～12.80m之间，地下水位高程为378.24~378.78米。地下水主要为第四系孔隙水。主要赋存于冲积砂层孔隙中，根据区域地质资料，本区潜水含水层底板约在70～80米。本标段主体围护结构采用Φ800mm@1200mm的钻孔桩+Φ600mm的钢管支撑。在钢支撑与钻孔桩之间采用I45C制作腰梁焊接连接。桩芯混凝土采用C30，直径800mm，钻孔桩深度为22.7m。钻孔桩钢筋笼主筋为Φ25，主筋净保护层厚度为70mm。本标段钻孔灌注桩在钻孔之前要先开挖地面覆盖土层，探明地下管线数量、性质、埋深及走向等情况，并做好管线迁移和保护。管线保护具体施工组织见有关《市政管线保护》章节。钢筋笼在现场各桩位附近对应加工，并在钢筋笼上挂牌工程名称、桩位号、桩长、钢筋笼长度、桩基直径、钢筋笼直径、主筋数量及直径，以方便检查。钢筋笼制作时，全部采用焊接，焊接须符合有关规范要求。在各桩基终孔前3～5天内，提前按设计要求进行钢筋笼制作，待桩基终孔检查合格后，用汽车吊吊入桩孔中。桩芯砼全部为C30商品砼，采用水下灌注方法浇筑砼。2.1钻孔桩施工1、工艺流程钻孔灌注桩分两序跳打施工，钻孔桩施工流程见下图2-8-1所示。设置泥浆循环系统设置泥浆循环系统砼砼检检测钻孔桩施工工艺流程图2-8-12、施工准备在钻孔桩钻孔前进行详细充分的技术准备，包括施工图审核交底，既有管线位置踏勘调查，突发情况应急方案等；进行施工场区内临时设施布置；进行材料、设备、机具机械准备和编制劳动力组织计划；进行钻孔桩测量控制点布设，编制桩位编号及坐标表，桩位放样换手复核准确无误后进行施工；施工前先由技术负责人对施工准备逐项进行检查，逐级进行技术、安全交底和安全教育，使各项安全、技术措施在思想上、组织上及施工全过程得到落实。3、钻孔灌注桩施工（1）标定桩位用全站仪首先确定钻孔灌注桩相对控制点四～五个，然后定出钻孔灌注桩的施工轴线，最后确定每个桩的桩位。桩位确定后插上木桩并标明桩号，对控制点和桩位要反复测量、校核，测量人员和校核人员必须分开，以便互相查对监督，确保桩位准确无误。为防止钻孔桩围护在结构施工阶段发生侵限，结合施工误差和围护结构正常变形量，确定围护钻孔桩桩位轴线外移80mm。（2）埋设护筒护筒用厚度4～6毫米的钢板卷制焊接而成,埋置深度视桩位所处的水文地质情况和工程情况条件而定,护筒顶要高出地下水位1.5～2.0m,且埋入深度小于1.0m,部分区段要埋穿杂填土层以使钻机容易钻进。在护筒的顶部开设1~2个溢浆口,埋设护筒同时要用十字交叉线控制钢护筒埋设位置,使其准确定位,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于30mm,护筒与坑壁之间要用无杂质的粘土填实,以保证护筒的稳定。（3）钻机就位拟选用GPS-15型反循环回旋钻进。钻机安装就位必须符合规范要求，保证操作平台平整、稳固、安全可靠，确保施工过程中不发生倾斜、移动等现象。钻机就位后要由技术人员校正转盘中心与护筒中心偏差，校正转盘是否水平，防止钻孔偏斜。因灌注桩穿过土层的岩性差异较大，施工中可根据不同类别的土层选用不同类型的钻头钻孔，钻头选用见表2-8-2。以提高钻孔进度，确保成孔质量。常用的钻头有以下三种，一般情况下应优先选用锥形三翼钻头。钻孔桩钻头选用表表2-8-2123硬岩层、非均质地层（4）钻孔及护壁泥浆制备在钻机开钻之前必须先制备护壁泥浆，建立泥浆循环系统。根据规范要求，泥浆采用膨润土制备，膨润土要先浸水再搅拌。由于基坑为条型，准备分段设置泥浆池和沉淀池，用完后马上回填，以保持现场清洁。泥浆池设临时防雨棚，避免雨水稀释泥浆。泥浆制备好后就可进行钻进，在钻进过程中要保持孔内泥浆和泥浆池的泥浆正常循环，循环方法采用反循环法，其稠度应当适宜，注入干净泥浆的比重控制在1.1～1.15t/m3左右，排出泥浆的比重控制在1.2～1.4t/m3之间。人工填土和淤泥层要重点防护，必要时适当提高注入泥浆的稠度。钻进过程中每隔20分钟测量一次泥浆的比重，在现场试验室内定期测定泥浆的粘度、含砂量、稳定性和肢体率等指标。如发现泥浆比重偏低，要及时投入膨润土，直到达到要求为止。在钻进过程中要及时做好钻孔记录；记录的内容应包括孔位、孔口高程、开钻时间、钻进速度、累计钻进深度、泥浆比重，加钻杆时间及长度、地质情况的描述等参数以备查验。沉淀池的沉碴要及时挖除并运至监理工程师指定的弃碴场。在钻进过程中，如发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔冒浆等情况立即停止钻进，采取下列措施后方可继续施工：a、当钻孔倾斜时，可反复扫孔修正，如纠正无效，在孔内回填土至偏孔处以上0.5m，再重新钻进。遇孤石时，可以冲击钻锤用高低冲程交替冲击，以将大孤石击碎或挤入孔壁；b、钻孔过程中如遇坍孔，立即停钻，并回填粘土，待孔壁稳定后再钻。c、如遇到护筒周围冒浆，可用稻草拌泥团堵塞洞口，并在护筒周围压上一层砂包。钻孔采用跳钻法，钻孔完毕后及时下放钢筋笼，并浇灌混凝土，防止空置时间过长而塌孔，当天钻成的孔必须当天浇灌完。（5）清孔当达到设计深度后，经监理工程师查验，桩底处岩性符合设计要求，即可开始采用反循环工艺进行清孔。其方法为将钻头提离孔底20～50cm,维持冲洗液正常反循环流动。清孔时要使孔内浆面高出地下水位1米以上，避免塌孔。直至孔底沉碴厚度小于设计要求为止。在钢筋笼和导管放入孔之后，再一次测量孔深和沉碴厚度，如不满足设计要求再用导管进行二次（6）对钻孔进行检验，最终达到下列质量标准：桩径容许偏差±50mm(负值指个别断面)；垂直度容许偏差1%；孔底沉碴或虚土厚度≤100mm；桩位容许偏差：沿垂直轴线方向150mm；沿平行轴线方向200mm。（7）钢筋笼制作及吊放钻孔灌注桩的钢筋笼要提前按设计和规范制作好并经监理工程师检查签认后存放在桩位附近,钢筋笼加工时主筋和加强箍之间,主筋与螺旋筋之间均要焊牢,防止钢筋笼搬动时扭转,弯曲。对于钢筋笼总长度大于13m的,分成两段加工制作。主筋搭接及上下两段钢筋笼的连接均采用单面焊接,焊接长度大于10倍钢筋直径。钢筋笼统一在现场加工成型，加工成型的钢筋笼外径比设计孔径小100～140mm,为防止钢筋笼吊放时扭曲变形，在主筋内侧每隔2.0m加设一道φ20的加强箍筋，每隔两米在箍内设一道φ20的三角加强支撑，与主筋焊接牢固组成骨架，每隔5m设置一个厚60mm定位筋（确保钢筋笼居中及钢筋保护层厚度）。其定位筋图见图2-8-2。50图2-8-2定位筋图两段钢筋笼连接时，要注意确保上下两段钢筋笼轴线重合。钢筋笼下至设计高程后，立即用钢筋将钢筋笼固定在钢护筒上，固定后要使钢筋笼轴线与桩孔轴线重合，并保证在灌注水下砼的过程中钢筋笼不会发生左右（8）浇筑水下混凝土1）钢筋笼吊放好之后，下放导管，导管底端距孔底30～50cm，导管下放到位后再一次测量孔深和沉碴厚度，若达到设计要求后应立即安放隔水塞，进行水下砼灌注。2）设计水下混凝土配合比要满足设计强度要求，要考虑到水下浇筑的特点，适当提高水泥用量。塌落度控制在160～210mm，水下混凝土粗骨料最大粒径不得大于40mm。3）采用商品混凝土灌注，加快水下混凝土的浇注速度，以确保混凝土4）为保证浇注的整体性、均匀性，导管埋设深度应满足下列要求：初灌量埋深：大于1.0m（初灌量不得小于0.8m3连续灌注埋深：2～4m。5）初存混凝土灌注后，经检查溢浆正常，无串浆漏水，导管埋深符合要求，即可正常进行水下混凝土灌注，水下混凝土灌注过程中要经常测量孔内灌注面的高程，以控制导管的提升速度和高度，避免将导管拔出混凝土顶面造成断桩，必须连续灌注，严禁中途停工。6）钻孔灌注桩灌注水下混凝土的高程要高出桩顶设计高程0.4～0.7m，以保证凿除桩顶浮碴后桩头的砼质量满足设计要求。导管下放深度、初存量灌注面高程及导管埋入深度、混凝土的塌落度、灌注过程中测量的灌注高程及导管埋入深度，灌注完成面的高程，水下混凝土的总量及检测试件的编号。2.2质量控制要点1、钻机就位应平整，钻杆应垂直，确保孔身的垂直度。在钻孔过程中，随时检查其垂直度，以免偏孔。2、为确保稳定液的质量，需用不纯物含量少的水。3、设置表层护筒，护筒至少高出地面300mm。4、为防止钻头内的土砂掉落到孔内而使稳定液性质变坏或沉淀到孔底，斗底活门在钻进过程中应保持关闭状态。5、必须控制钻斗在孔内的升降速度，因为如果升降速度过快，水流将会以较快速度由钻头外侧与孔壁之间的空隙中流过，导致冲刷孔壁；有时还会在上提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌。6、为防止孔壁坍塌，应确保孔内水位高出地下水位2m以上。7、成孔后，尽量缩短下钢筋笼、导管的时间，以防时间过长，孔底沉淀太多。8、相邻2孔施工间隔时间不少于48h。2.3质量检验1、商品混凝土质量的检查和验收，应符合规定。施工中对每桩做好施工记录，并每桩试件组数一般为2～4组。2、在监理工程师在场的情况下，对规定的钻孔灌注桩，采用经监理工程师同意的无破损检测法，对桩逐根进行检测并进行桩的质量评3、若设计有规定和监理工程师对桩的质量有疑问时，或在施工中遇到的任何异常情况，说明桩的质量可能低于要求的标准时，应采用钻取芯样法对桩进行检测，以检验桩的混凝土灌注质量。钻芯检验应在监理工程师指导下进行，检验结果若不合格，则应视为废桩。在开挖桩之前要先开挖地面覆盖土层。因本标段施工范围地下管线较多，在开挖要做管线迁移和保护。具体施工组织见管线保护章节。钻孔桩开挖分段完成以后，将在所有钻孔桩的顶部施工一条冠梁，将所有钻孔桩顶部连接成一个整体，有利于围护结构的整体受力。本标段冠梁尺寸为800×800，混凝土采用早强C30商品混凝土，钢筋在钻孔桩顶部现场绑扎，混凝土立模现浇。模板采用组合钢模板，现场绑扎钢筋，商品砼运至现场灌注，插入式振捣棒振密，洒水养护。冠梁与地面之间采用砼挡板。3.1工艺流程冠梁施工工艺流程框图2-8-2养生及防护3.2模板制安模板采用组合钢模板，外侧面采用土体支撑，内侧采用50×80小方木、U型卡按设计位置、形状、尺寸支设。保证模内干净、无杂物，拼缝严密不漏浆，支撑稳定、牢固。3.3钢筋制安先将挖孔桩顶部凿毛至设计标高后，用高压风枪清洗凿毛面，之后绑扎钢筋。箍筋和部分主筋弯制在钢筋加工车间进行加工，然后在现场绑扎。钢筋的搭接长度及接头型式均按有关规范要求进行加工。3.4混凝土浇筑混凝土采用C30商品混凝土，商品砼运输到待浇就近位置，混凝土采用溜槽入仓。混凝土浇筑采用插入式振捣器振捣。3.5养生及防护混凝土浇筑完毕即采取措施防护，12h以内加以覆盖并浇水，洒水养护不小于7d，以确保混凝土表面保持湿润为宜，拆模时间视环境温度而定。拆模后外露面迅速进行养生。在养护过程中加以保护，避免损伤和受到冲3.6钢筋砼挡板施工砼挡板设置在冠梁上，挡板高度为冠梁至地面高度，钢筋砼挡板厚20cm。冠梁浇筑施工过程中，预埋插筋，冠梁终凝后进行砼的施工。钢筋砼挡板模板采用木胶板，方木或φ42钢管做背枋，φ12拉筋螺栓对拉固定。模板2侧加斜撑定位、固定。砼浇筑段不超过30m长。浇筑时采用插入式振捣棒振捣。砼挡板浇筑一段，达到强度的70%时，回填挡板背部。车站基坑深度16.17米，宽18.5米。车站共设置三排支撑，局部采用斜撑，均为Φ600（t=12/14mm）钢支撑，钢围檩采用两道工字钢（2I45c）结合20mm钢板。在转角处采用斜撑。车站主体围护采用Φ800mm@1200mm的钻孔桩+支撑均采用Φ600，钢支撑采用Φ600，t=14mm厚的钢管，腰梁采用I45c+钢板制作，用龙门吊吊装安装，开挖面到达钢支撑底面以下0.5m时，吊装钢支撑。附属结构基坑围护结构采用Φ800mm@1500mm的钻孔桩+支撑均采用Φ600，壁厚12/14mm的钢管支撑。桩间采用100mm厚的网喷混凝土支护，同时在竖向采用两道水平间距为4.0m的钢支撑。4.1支撑制作及准备本标段钢支撑采用φ600×12/14钢管拼装，采用高强螺栓连接或焊接，并保证拼接点的强度不低于构件自身的截面强度。钢管与腰梁连接处，首先在围护结构上打膨胀螺栓，将腰梁测量定位在围护结构上，再将钢管用高强螺栓或直接焊接在腰梁上。采用一个固定端，一个活动端及中间多节不同长度的钢管通过法兰盘连接而成，每节长度4.5m。钢管分节在工厂加工，经监理检验验收合格后，采用汽车运输至坑内拼装。1、钢管加工制作主要工艺及精度要求（1）钢支撑采用卷制焊接钢管，钢板要平直，不得有翘曲，表面不得锈蚀或冲击痕迹，卷管方向与钢板压延方向一致，并采用坡口焊；反向焊接顺序。管体纵缝相互错开。焊丝选用H08MNA，应符合GB1300-77要求，焊剂330，焊缝质量检查级别为二级标准；（3）抗剪钢套箍应密贴于钢管，钢管与钢箍连接面要作喷砂处理，抗拉钢套箍与钢管密贴，稍加点焊固定于钢管上，各接点位置应符合设计要求。钢管、钢套箍、螺栓组合后其表面应作方锈处理；（4）高强度螺栓孔，应采用钻成孔；（5）钢管、节点钢套箍、抗拉剪钢板、连接法兰盘等钢构件的加工及组焊，由加工厂根据规范要求制订机械加工工艺设计；（6）钢管与钢套箍、连接法兰盘的焊接，均在工厂内完成；（7）钢管及其构件加工制作各道工序完成后均应检查记录，出厂要有出厂证明及试验报告；（8）加工成的钢管在其两侧应按设计图纸要求进行统一编号后，方能运（9）钢管检测：所有的钢管及其构件的焊缝必须用超声波无损探伤进行100%的检测，保存全部记录，并按Ⅱ级标准进行评价。对抗剪构件焊缝质量检测标准为Ⅰ级，按《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ205-83）要求，进行抽样排片检验评定，一定要委托有资质的单位进行检验评定；4.2安装钢支撑钢支撑架设与基坑土方开挖是深基坑施工密不可分的两道关键工序，钢支撑架设极具时间性，钢支撑架设的时间、位置及预应力的大小直接关系到深基坑稳定，钢支撑架设必须满足设计要求，每道钢支撑的安装在当土体开挖距离钢支撑底0.5m时安装。钢支撑的架设采用人工配合龙门吊安装。应保证钢支撑与墙面垂直并按设计要求对墙体施加预加力。钢支撑平面布置图见图2-8-3，钢支撑结构图见图2-8-4。图2-8-3钢支撑平面布置图图2-8-4钢支撑结构图4.3钢支撑工艺流程钢筋砼支撑施工施工艺流程图见2-8-3，钢支撑施工流程图见图2-8-4。↓↓↓钢筋砼支撑流程框图2-8-3↓↓↓钢支撑施工流程框图2-8-41、钢支撑架设方法（1）土层开挖至支撑架设位置后,凿出挖孔桩主筋,打膨胀螺栓，焊接（2）用吊车垂直起吊钢支撑固定于腰梁上端部一端固定，另一端活动；钢支撑两端钢腰梁在安装时应保持在同一水平位置。（3）钢支撑固定完成后，采用两台液压千斤顶在钢支撑活动端两侧对称逐级预加力，预加压力达到设计支撑轴力的规定倍数时，采用钢楔锁定支撑。在安装钢支撑时应检查横、竖向钢支撑的轴力是否满足设计要求，以确保钢支撑受力稳定。（4）端部斜支撑区的架设方法与标准段相同，但必须在围护桩预埋钢板上焊好端面与斜支撑轴线垂直的三角钢板撑座，并保证其强度可靠。在第二、三道的斜撑设置抗剪牛腿和预埋锚筋，预埋锚筋接驳器应在钢筋笼上预埋并定位准确。预埋锚筋布置图见图2-8-5。8图2-8-5预埋锚筋布置图2、确保钢支撑稳定的技术措施(1)钢支撑在拼装时，轴线偏差≤2cm,并保证支撑接头的承载力符(2)钢支撑端部设Φ10钢筋吊环，通过钢丝绳或钢筋连系在围护桩上，以防坠落，同时用于微调的钢楔也应点焊连接，防止坠落；(3)采用人工开挖支撑附近土方，防止机械碰撞支撑；(4)加强对钢支撑轴力监测，根据支撑轴力监测情况，决定是否加强支（5）新安装后支撑后，应检查相邻先装钢支撑，必要时进行加载。3、支撑的拆除待底板混凝土施作完毕并达到设计强度后拆除第三道钢支撑和型钢腰待中板混凝土施作完毕并达到设计强度后拆除第二层钢支撑和型钢腰待顶板混凝土施作完毕并达到设计强度后，在回填砼之前，拆除第一道钢支撑和型钢腰梁。拆除采用手工工具拆除，即用人工拆除螺栓或用气割切断螺栓或焊接缝。支撑拆除时应随时随时观察围护结构的变形，必须作好钢支撑拆除阶段周围施工监测点的量测和量测记录，切不可草率施工。（1）为防止车站结构开裂，在对应板层结构混凝土达到设计强度后才（2）钢支撑拆除时，用链条葫芦将钢支撑吊起，在活动端设250T千斤顶，施加轴力至钢楔块松动，取出钢楔块，逐级卸载至取完钢楔，再吊下支撑。避免预加应力瞬间释放而导致结构局部变形、开裂。钢支撑分节拆除后转运至指定场地堆放；（3）在钢支撑拆除过程中，需对围护结构进行严密的异常情况，应及时处理或上报监理工程师商讨决策，并按监理工程师指定的施工方法进行处理。本车站风道由于跨度较大并有施工场地，采用土钉墙+挂网喷混凝土的支护形式施工。结构底板以下为二级湿陷性黄土，故采用2:8的灰土进行基底换填；土钉墙支护图见图2-8-6。图2-8-6土钉墙支护图土钉为灌浆锚杆，孔径80mm，锚筋为Φ22钢筋，土钉长度为9～11m。土钉水平间距1.1m，垂直间距1.1m，呈梅花形布置。坡面挂φ6.5＠200mm钢筋网，网外设水平、斜向加强拉筋采用φ18Ⅱ级螺纹钢筋从土钉尾部穿过并焊接，网格为1.5m×1.5m。（杂填土或卵石层无法成孔，应用锚管代替土钉。锚管选用外径89mm的钢花管，头部做成锥形放大头，沿管壁呈螺旋线型布孔，出浆孔一般取φ8～10mm，间距约300mm，靠锚管端部1.0～3.0m处不设孔眼）喷射混凝土面层，厚度100mm，混凝土强度为C20。土钉采用常压灌注水泥浆，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.50，强度M20。土方工程应与土钉施工相配合，每步开挖1.50m，超挖深度不得大于0.5m。5.1土钉墙施工（1）平整场地，清除障碍物；（2）做好“三通”工作，在本工程用地范围内修通道路，接通水源，）；（3）施工测量放线，包括以下内容：标高的引测及基准水准点的保护；基坑的定位和放线；测量放线完成后，做好校核及验收工作。（4）临时设施为保证工程的顺利进行，应提供施工所需的办公室、宿舍、食