竖井围护结构及基坑开挖施工方案
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竖井围护结构及基坑开挖施工方案
（中铁六局呼和浩特铁路建设公司，内蒙古呼和浩特010050）摘要：文章通过在深圳地铁二号线2202标段的施工，掌握了竖井围护结构及基坑开挖的工艺，严整了方案的科学性，研究其施工技术及工艺，总结、改进成型的施工技术，便于指导今后同类工程的施工。
关键词：竖井；支护；开挖；技术
中图分类号：U455.8文献标识码：A文章编号：1007—6921（2008）06—0277—02
1设计方案
深圳地铁二号线2202标段的竖井围护结构及基坑开挖。竖井设计起讫里程YDK14＋237.850～YDK14＋252.150（ZDK14＋31.557～ZDK14＋245.857），中心里程为YDK14＋245.000，基坑长度27.40m，宽度16.10m，深度21.83m，竖井结构内净空长14.3m。在里程YDK14＋245.000处设置联络通道及废水泵房一座。本竖井主体围护结构采用直径1200mm的钻孔灌注桩、环框梁、砼对撑和钢管支撑围护方案。设五道支撑，第一、二、三道为钢筋混凝土环框梁、砼对撑，第四道为腰梁和钢管支撑，第五道为钢管支撑。围护桩间距1350mm，插入基坑底面下5.5m，桩长25.828m，桩间采用600单重管旋喷桩止水加固，旋喷桩插入基坑面下5.5m。
2竖井基坑开挖方案
2.1竖井基坑施工总体流程
本工程基坑施工顺序如下：施工准备→钻孔灌注桩施工→旋喷桩施工→冠梁施工，待冠梁达到设计强度80％后向下开挖→基坑内降水→从上至下逐层开挖基坑至各道环框梁或钢管支撑下500mm施做各道支撑→开挖到最终基坑面→施做垫层。
施工前期准备工作主要是对场地整平碾压，施工便道改造，施工用水用电疏通，现场“三通一平”实现后，进行钻孔灌注施工，同时当桩体强度达到设计要求后桩间旋喷桩施工。钻孔灌注桩成孔选用ZZ－5型钻机，旋喷桩采用单管旋喷法施工而成。竖井基坑围护工程施工完毕后，钻孔灌注桩检验合格后可进行冠梁施工，冠梁对灌注桩起到稳定和固定作用。
本工程为深基坑，基坑土方开挖随开挖随支撑，即每进行一层土方开挖，按设计要求即进行坑壁支撑。基坑土方开挖采用挖掘机开挖，当基坑开挖到一定深度后，土方采用吊车吊运，并采用自卸汽车外运。基坑支撑采用钢筋混凝土环框梁和钢管进行支撑，整个基坑支护从上到下总共设计为5道。当开挖距基底300mm时，应采用人工开挖，并进行基底找平施打垫层。
基坑开挖前做好场地的地面排水系统，且畅通。施工过程中做好基坑的排水，备足大扬程量的污水泵和管道。
2.2基坑开挖与支撑施工
基坑支撑采用钢筋混凝土环框梁和钢管进行支撑，整个基坑支护从上到下总共设计为3道环框梁和2道钢管支撑，本工程根据支撑布置位置，合理安排施工。
竖井开挖先用小挖掘机配合长臂挖掘机开挖，靠近围护桩处人工开挖，自卸汽车运输。上层开挖尽量使用长臂挖机出土，小挖掘机配合。第三道环框梁以下使用25t汽车吊出土，土斗为1.51.51.5m3。
2.2.1第一次土方开挖：挖掘机直接在地面上向下开挖，挖至冠梁下50cm，进行冠梁施工。
2.2.2第二次土方开挖：冠梁施工完成达到设计强度的80％后，进行第二次土方的施工。挖掘机站在基坑边平台上向下开挖，挖至第二道环框梁支撑下50cm，深度为5.4m。开挖采用两台挖掘机施工，一台直接下入基坑，另一台在基坑边倒土，直接装入自卸汽车。
在环框梁范围内的基底通过人工捡底并夯实后即可进行钢筋的绑扎施工。钢筋绑扎以前需进行植筋施工，植筋须注意植入深度不少于20d，外露钢筋预留35d长度。环框梁模板采用满堂脚手架支撑，浇筑混凝土使用振捣棒插入式振捣。
2.2.3第三次土方开挖：第三次土方开挖同第二次土方开挖，开挖使用小挖掘机配合长臂挖掘机开挖，自卸汽车运输。
2.2.4第三道环框梁以下土方开挖：第三道环框梁以下的土方通过垂直起吊的方式出土。基坑底部主要为强风化岩和全风化岩，一般可直接用挖土机开挖，但遇到少部分坚硬的强风化岩无法用挖掘机施工时可采用爆破施工，爆破施工除了在放炮时挖掘机需要避让及遮挡外，挖掘机装土可以和打眼、装药同时进行，不会彼此影响。开挖到第五道支撑时，及时施做钢管支撑。
2.2.5基地验收及垫层施工基坑开挖至底面设计标高以上应预留200～300mm厚度的岩土层采用人工开挖，严禁超挖，挖到基坑底面设计标高验收后，应立即施做垫层。
2.2.6每次开挖后，做环框梁前对钻孔桩之间的间隙喷射砼封闭。
2.2.7人行梯施工：为方便施工中人员上下，在环框梁中部对撑附近设置人行梯。人行梯采用钢板加槽钢组合，为保证满足将来盾构作业对净空的要求，人行梯设置尽量利用环框梁下的空间。
2.2.8井点排水。①在基坑开挖过程中，做好基坑外防水和基坑内侧排水工作，土方开挖前，地下水位降至开挖面以下2m。对基坑外防水，采用沿四周便道外侧设置排水沟和集水井排水，对施工过程中基坑内的散水通过排水沟引流到集水井并及时抽排至坑外的排水系统。②集水井的基坑开挖时采用放坡开挖（坡率1∶0.5），抽水机安装在基水坑里，派专人抽水。
2.2.9施工注意事项。①基坑开挖前应做好场地的地面排水措施；②基坑开挖至环框梁支撑设计标高以下0.5m时必须停止开挖，及时施做环框梁及砼支撑；待环框梁及支撑砼强度达到设计强度80％后，方可继续开挖施工；③基坑开挖施工时，围护结构周围的地面堆载不得大于20KPa；④在基坑开挖过程中，应对桩间渗漏水进行封堵，避免造成地下水的大量流失而危及周边建（构）筑物的安全，必要时采用小导管注浆堵水；⑤在施工过程中应根据现场施工实际情况与地质勘察资料进行核对，若有变化应立即通知监理、设计单位现场调整处理，以满足设计要求；⑥基坑开挖过程中严禁大锅底开挖，并做好基坑内的排水工作，如在雨季施工必须准备足够的抽水设备；⑦基坑开挖至底面设计标高以上应预留200～300mm厚度的岩土层采用人工开挖，严禁超挖，挖到基坑底面设计标高时应立即施做垫层；⑧集水井的基坑开挖时可采用放坡开挖（坡率1∶0.5），同时保证围护桩及基坑的安全；⑨砼支撑、环框梁和钢管支撑：本竖井支撑体系全部采用环框梁、砼对撑和钢管支撑；环框梁与围护桩间应用细石砼密实填充，确保环框梁与围护桩连接稳固，钢围檩与围护结构连接缝隙填密实。施工环框梁时应将相应标高处围护桩表面凿毛。
3竖井围护结构支撑系统施工
竖井冠梁下设二道钢筋混凝土环框梁和二道钢管支撑作为围护结构支撑。
3.1冠梁施工
在完成围护桩凿桩头工作后进行冠梁施工。冠梁钢筋与围护桩预留钢筋焊接在一起。钢筋施工按规范和设计要求。远离混凝土泵车的位置采用泵送，混凝土浇筑采用人工振捣，冠梁一次性整体浇筑。
3.1.1钢筋工程。①本工程所使用的钢筋质量标准要符合规范要求，不符合规范规定标准的钢筋坚决不准使用。②钢筋供货必须是经评审的合格分供方或业主指定的供货厂家，在钢材采购之前，先检查生产厂 当前隐藏内容免费查看家的资质和质量保证体系，符合要求并报请监理认可后才能采购使用。③本工程钢筋加工严格按图纸和规范的要求在现场加工制作。④钢筋表面洁净无损伤，油漆和锈斑应在加工前用钢丝刷刷除干净。⑤要加工的钢筋应平直，无曲折。若有死弯将其切除。钢筋弯曲成型在常温下进行，不允许加热弯曲，也不允许用锤击或角弯折。钢筋的调直和弯钩的制作按规范要求进行。⑥焊工均持证上岗，使用的焊具、焊条符合加工质量要求。⑦每批钢筋正式焊接前，按实际操作条件进行试焊，送检合格后并经监理批准成批焊接。⑧控制钢筋保护层的主要做法是：每1m左右加设1只钢筋马凳。底筋下垫弧形水泥砂浆垫块，垂直方向挂弧形水泥砂浆垫块，垫块中间预埋20＃铁丝，水泥砂浆垫块规格厚度按设计钢筋骨架保护层要求预制。
3.1.2模板工程。采用组合木模板，严格按设计图纸控制边模的位置并采取有效加固措施防止跑模等现象发生。采用腕扣式脚手架及对拉螺栓加固。
3.1.3混凝土工程。混凝土尽量采用一次性浇筑，如遇特殊情况，须将已浇筑部分凿毛。浇筑混凝土采用泵车输送。采用人工振捣，保证混凝土密实。
3.2钢筋混凝土环框梁施工
3.2.1开挖至环框梁设计标高后，用小型挖掘机配合人工开挖。
3.2.2每根桩植入6根（两排，每排3根）22的钢筋，植入深度20d。将环框梁钢筋与钻孔桩连接在一起，立模，浇筑混凝土。
3.2.3第二道环框梁支撑完毕后，达到设计要求后继续下挖基坑，到达第三道环框梁底标高以下50cm时，重复以上步骤。开挖到第四道支撑下50cm，按照环框梁施工方法施工完钢筋砼腰梁，腰梁上预埋钢板。
3.3钢管支撑、砼板撑施工
开挖到第四道支撑下50cm，浇筑完钢筋砼腰梁，在砼强度达到80％时，立即安装钢管；开挖到第五道支撑下50cm时，立即安装钢管和砼板支撑；钢管采用壁厚16mm的双拼600钢管。
3.3.1钢管支撑。①钢围檩安装：测量定出安装位置，采用后加预埋件做法，即在围护桩上钻孔，钻孔直径大于4mm，采用环氧树脂浆或环氧树脂砂浆将锚钉锚固于围护桩内，再与钢围檩锚栓连接并焊接加固，按照设计图采用双H钢围檩。②测量出两支撑点的实际长度，按照实际长度下料和平装钢管，每根钢管制成一端为固定端，另一端为活动端。③钢管支撑先安装固定端，在抬高另一端，顶在钢围檩上，将两台100t液压千斤顶放入活动端顶压位置，接通油管后即可施加预应力，预应力到位后，在活动端中中楔紧楔块，然后回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳，即完成整根支撑的安装。④对围檩与围护桩充填细石砼，紧密密贴。⑤因斜撑与围护结构有一定的夹角，不易直接安装支撑并施加预应力，在断头井地墙内侧预埋钢板并设置围檩，斜撑安装前先将斜撑支座及钢围檩与预埋在钻孔桩内的钢板进行焊接，将斜撑支座连成整体，然后进行支撑安装作业，其安装方法与直撑相同。⑥等底板砼施工完毕，砼强度达到设计要求，即可拆除第五道支撑，主体结构施工完毕，砼强度达到设计要求，即可拆除第四道钢管支撑。
3.3.2砼板撑：在竖井的四个角上的围护桩上钻孔，锚固12钢筋，锚固长度不小于420mm，安装钢筋，立模板，再浇筑C30砼。
3.3.3质量控制标准。①本工程的砼采用商品砼，其配合比应通过试验确定，由供应商提供并经监理工程师批准；每次浇筑砼前测砼坍落度，并要符合试验要求；按要求做好试块，并派专人做好砼浇筑记录。②钢筋焊接采用搭接焊，长度为钢筋直径10倍d；钢筋保护层30mm；支撑安装位置的偏差：高程50mm，水平间距100mm。
4竖井基坑施工监测方案
在深基坑的设计施工过程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界其他条件的影响，以及当前土压力计算理论和边坡模型的局限性，很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的问题。所以需对基坑开挖施工中及主体结构施工中对支护结构、周围土体等在理论分析指导下有计划地进行必要的监测。
4.1监测的目的
①解基坑开挖引起地表水平位移及沉降变形情况；②止基坑四周土体破坏或发生极限状态，造成围护结构侧向变形；③止围护结构支撑不当导致土体丧失静力平衡，造成基底隆起；④通过了解孔隙水压力及地下水位，决定进一步需采取的措施。⑤了解基坑开挖过程中邻近建设物的沉降及倾斜。
4.2监测的基本要求
①严格按照设计技术要求制定的监测方案，监测所使用的仪器、监测方法、监测精度、测点布置、观测周期，上报监理审批后实施；②观测工作应及时，数据必须可靠；③对于观测的项目，按照工程具体情况预先设定预警值，当发现监测值超过预警值的异常情况，立即采取补救措施；④基坑支护监测，必须有完整的观测记录、形象图表、曲线和观测报告。
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