地铁明挖区间围护结构及土方开挖施工设计方案

地铁明挖区间围护结构及土方开挖施工组织设计

工程概况

1.1编制依据

1.2工程简介

XX站～XX园站区间总体呈南北向布置，北连XX站，南接XX 园站，贯穿XX园住宅小区，区间两端车站均为地下一层岛式站，左线长920.298m，右线长914.844m，线路纵坡为“人”字坡。场地地面标高在19.24～20.58m之间，区间南端水塘水面高程约为18.87m，地势平缓，场地地貌单元属XX冲洪积二级阶地。

区间采用明挖法施工，主体采用钢筋砼框架结构，基坑开挖深度约9.4～10.6m，结构覆土2.2～3.7m，基坑在靠近XX站端采用上部放4m高缓坡，下部基坑采用SMW工法桩+1道钢支撑支护；中间五号路部分采用SMW工法桩+2道钢支撑支护；靠XX园站端采用放坡开挖。区间两端基坑重要性等级为二级，地面最大沉降≤0.2%H，放坡开挖边坡土体水平位移≤50mm；区间中部五号路部分基坑重要性等级为一级，地面最大沉降≤0.15%H,水平位移≤30mm（H为基

坑开挖深度）。

本区间土方采用分段分层开挖，土方开挖后立即进行边坡护坡处理。区间基底位于6-2、6-2a、6-2b黏土层和7-3粉质粘土夹粉土、粉砂层中。6-2、7-3层可作为天然地基持力层，6-2a、6-2b层需经补强加固处理后方可作为天然地基持力层。场地上层滞水静止水位在地面下0.35～4.00m间。

本工程建设单位为XX地铁集团有限公司，勘察单位为XX市勘察设计研究院，设计单位为XX勘察设计院集团有限公司，监理单位为铁四院监理公司，施工单位为XX建工股份有限公司。

1.3邻近建筑物、道路及地下管线

本区间北端为空地，南端为规划XX园文化休闲广场，现状为空地、水塘；中间穿越XX园住宅小区11区与12区间道路，道路两侧主要为5～7层砼框架结构住宅楼。11小区住宅楼距离基坑边约17m，12小区住宅楼距离基坑边约11.5m，区间还穿越XX园内环北路和中环北路。

根据勘察单位提供的管线综合布置图及现场实际调查，本区间管线主要有给排水、电力、电信、煤气、路灯、广电系统、军用电缆及

高压线杆，相关管线的型号、部位及埋深等情况见下表：

1.4 工程地质、水文地质条件

1.4.1 地质概况及环境条件

XX市位于XX中游江汉平原东部的汉水与XX交汇处，总体地势东高西低，南高北低，以丘陵与平原相间的波状起伏地为主，总体属于丘陵——平原地貌类型。本区间地势较为平缓，场地地貌形态属于XX冲洪积二级阶地，深层隐伏老黏土区。

场地地层自上而下划分为5个单元层：即第（1）单元层人工填土层（Q ml）及塘底淤泥(Q l)；第6单元层为第四系全新统冲积(Q4al)一般粘性土；第7单元层为第四系更新统冲、洪积(Q3al+pl)的老粘性土层；第8单元层为第四系上更新统冲、洪积(Q3al+pl)的砂土层，下伏15单元层为白垩—下第三系岩层(DN k-e)。各岩土层的工程地质特征及分布情况描述见下表：

1.4.2 水文地质条件

场区地下水按埋藏条件主要为上层滞水和层间承压水两种类型。

1)上层滞水

上层滞水主要赋存于（1）层杂填土和（1-2）层素填土中，接受大气降水及地表散水、地表水体的渗透补给，水量有限，水位不稳定。区间施工期间，上层滞水是基坑内积水的主要水源，必须予以处理。勘察期间测得场地上层滞水静止水位在地面下0.35～4.00m间，相当于绝对标高16.46～22.24m。

2）承压水

孔隙承压水赋存于场地的（8-1）层粉细砂混粘性土、小砾石，（8-2）层粉细砂混粘性土、砾卵石层之中，水量较丰富，具承压性。由于场区承压水与XX水体有水力联系，因此其水位亦随XX水位的季节性变化而变化。

3）地下水对建筑材料的腐蚀性评价

判定场地地下水及地表水对混凝土及混凝土中钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

1.5围护结构设计情况

1、本区间基坑采用明挖施工。主体采用钢筋砼框架结构，基坑开挖深度约9.4～10.60m，结构覆土2.2～3.7m。区间两端现状为空地，场地开阔，基坑在靠近XX站端采用上部放4m高缓坡，下部基

坑采用SMW工法桩+1道钢支撑支护；靠XX园站端采用放坡开挖, 局部放坡基坑坡面存在较厚软弱土层处采用Φ650@500深层搅拌桩水泥土挡墙进行加固；内环北路至中环北路穿越十一、十二住宅小区段明挖基坑采用SMW工法桩+2内支撑围护体系。基坑边坡坡面采用100mm厚C20喷砼，内设Φ8@200×200钢筋网，并采用Φ20@1200×1000短筋固定坡面。

2、本区间两端基坑重要性等级为二级，地面最大沉降≤0.2%H，放坡开挖边坡土体水平位移≤50mm；区间中部五号路部分基坑重要性等级为一级，地面最大沉降≤0.15%H，水平位移≤30mm（H为基坑开挖深度）。

3、本区间基坑开挖深度约为9.40～10.60m。

4、本区间基底位于6-2、6-2a、6-2b粘土层和7-3粉质粘土夹粉土、粉砂层中。6-2、7-3层可作为天然地基持力层，6-2a、6-2b 层需经补强加固处理后方可作为天然地基持力层。基底及坡脚搅拌桩加固均采用Φ650@550深层搅拌桩，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，搅拌桩28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa，实桩水泥掺量为14%，空桩水泥掺量为5%。

5、基坑周边严禁超堆荷载，施工时基坑边6m范围内不得有任何堆载，6m范围以外至基坑1倍深度范围内的地面不得堆土，且超载不大于15kpa。

6、沿基坑围护桩边或边坡顶部2.0m外设置截水沟拦截地表水，防止地表水流入基坑内和冲刷边坡。基坑周边5m范围内需进行固化以防止地表水浸入。坑内设置排水沟、集水井,汇入沟、井内积水及时予以抽排。排水沟、集水井应定时清理，预防堵塞造成水流不畅而导致积水无法及时排除，支护面背部需按设计要求埋设泄水孔，及时排除面层积水。

7、基坑开挖前7-15天应采用管井或真空管井对基坑范围内的地下水进行预降水、疏干，以加固坑内土体，基坑降水深度应控制在坑底以下1.0m。开挖至坑底施工底板时，在井点管位置设置底板泄水孔，然后拆除井点管，待区间顶板覆土施工完成后方可封孔。具体降水设计及施工方案由施工单位组织降水专业单位根据实际情况进行专项设计与施工。

施工部署

管理目标

2.1.1 工期目标

合同中标工期为475个日历天，具体开工日期以开工报告为准。

2.1.2 质量目标

杜绝一切质量事故，达到国家规定的质量合格标准，各单项工程合格率达到100%，确保达到市样板工地标准。

2.1.3 安全生产目标

本工程安全生产目标为确保达到XX市安全合格工地。

2.1.4 文明施工目标

严格控制重要环境因素，满足XX市有关文明施工的相关规定（市政府109号令）及业主的文明施工的管理方法，达到合格目标。

2.1.5 环境保护目标

为了适应当今社会的潮流，实现社会经济的可持续化健康发展，我们在本工程施工的全过程中，将全面执行ISO14001环境管理体系标准，系统地采用和实施一系列环境保护管理手段，以期得到最优化的结果。

2.2 项目组织机构

2.2.1 本工程实行项目经理责任制，项目组织机构如下图：

2.2.2.项目部主要负责人及各职能部门主要职责如下表：

2.3 施工筹划

2.3.1 施工区段划分

根据基坑围护形式及现场实际情况，将全长约920m的隧道分为三个施工区段：

第一施工区段：DK1+190.00～DK1+409.344（中心公园人工湖部分）第二施工区段：DK0+720.00～DK1+190.00（内环北路～中环北路间

五号路部分）

第三施工区段：DK0+494.50～DK0+720.00（中环北路～XX站部分）

2.3.2 施工阶段划分

根据区间施工总体筹划及现场实际情况，将区间施工划分为五个施工阶段：

1、施工准备阶段：施工管理人员进场，配合业主进行施工全线范围内的管线调查、勘察和有关管线的改移、房屋拆迁工作及内环北路和中环北路交通改道协调工作。

2、第一施工阶段(即第一施工区段)：首批施工劳务人员组织进场，相关施工机械设备组织进场，首先进行人工湖部分的抽水、清淤、围堰、试桩及抗拔桩施工、基底及基坑两侧深层搅拌桩施工，然后进行基坑土方开挖及边坡护坡处理，最后进行隧道结构、防水、土方回填及安装装饰工程施工。

3、第二施工阶段（即第三施工区段）：首先进行基底及基底两侧深层搅拌桩施工，然后进行上部4m高1：3放坡土方开挖及其边坡护坡，然后进行SMW工法桩施工，再进行SMW工法桩部分土方开挖及内支撑施工，最后进行隧道结构、防水、土方回填及安装装饰工程施工。

4、第三施工阶段（即第二施工区段中部）：首先进行基底及基底两侧深层搅拌桩施工，然后进行基坑两侧SMW工法桩施工，再进行基坑土方开挖及内支撑施工，最后进行隧道结构、防水、土方回填及安装装饰工程施工。

5、第四施工阶段（即第二施工区段两端交叉路口部位）：首先进行给排水管、强弱电、煤气等有关管线的改移及保护处理，再进行基底及基底两侧深层搅拌桩施工，然后进行SMW工法桩、土方开挖及内支撑施工，最后进行隧道结构、防水、土方回填及安装装饰工程施工。

各施工区相对独立的组织施工，同时进行有序的施工搭接。各施工区段进度安排详见施工进度横道图(见附表1～3)。

施工准备

3.1技术准备

3.1.1 编制施工组织设计

编制好金—常区间施工组织设计并报批。做好各类原材料的复检工作，并做好记录。做好劳动力、施工材料、施工机械设备需求计划。

3.1.2 图纸会审

1)项目部组织技术人员在收到图纸后，认真阅读图纸，进行施工图内审，领会设计意图。

2)由项目总工组织项目技术人员、施工人员熟悉设计图纸。

3)参与有业主、监理、设计及施工单位参加的正式图纸技术交底和正式图纸会审会，提出图纸会审意见，并形成记录。

4)将图纸会审的内容及时间向有关技术人员交底。

3.1.3 技术交底

由项目技术负责人对项目部施工员、质检员、工长进行图纸（包括图纸会审、设计交底等）、《施工组织设计》及各专项方案的技术交底。由项目施工员对作业班组进行《作业指导书》交底。明确技术要求和质量控制的重点、要点和难点。

3.1.4 组织施工人员熟悉环境

组织施工人员熟悉环境，特别是熟悉周边房屋基础的形式和埋深,调查基坑围墙内外是否有给排水、电力、煤气等市政管线，并查清其走向、埋深等，以配合业主进行管线改移或保护。

3.2生产准备

3.2.1按施工平面布置图进行合理规划，接通电源、水源、敷设管线、施工排水沟，并做好相应的安全防护工作。

3.2.2落实各项生产要素。将其有关资料上报业主、监理审核后按计划组织进场，及时做好保存、标识工作并做好记录。

3.2.3工程所需的各种原材料如钢筋、钢管、水泥、砂石等的前期采购到位。

3.2.4所需的施工机械到位，并做好机械设备的维护保养，让各种机具处于待命状态。

3.2.5施工材料的加工：钢筋的拉直、除锈；土钉的制安、除锈、去污、洗泥等。

3.2.6做好施工前的思想动员和质量、安全教育工作。

3.3施工现场准备

根据现场条件，合理安排工地现场办公用房、施工作业和职工生活用地，保持良好的工作环境。

3.3.1 施工场地及道路

开工前场地已达到“三通一平”的条件。已将场区围墙、洗车槽、配电房等设置好，并报建管部门进行安全文明施工验收。

3.3.2 临时设施布置

为保证施工连续、正常进行，我方将搭建各类临时生产、生活设施。因场地处于民宅、交通密集区，施工现场的各类临时设施应根据现场具体情况统一安排、合理布置，使之符合整体布局要求，做到既有利于施工，又有利于现场的安全文明施工的管理需求。

3.3.3 为了预防道路、环境污染，满足文明施工管理要求，对现场临时施工便道进行硬化处理并在场地进出口设汽车冲洗槽、沉淀池。

3.3.4 在建设单位所提供资料的基础上，对周边环境进行深入了解，并对施工影响范围内地形地貌进行摄像保存。

主要施工方法

4.1 施工测量

本工程建设时间长，施工场地狭长，地质环境及周边建筑物环境复杂，横穿城市道路，要求测量放线精度高。

（1）对建设单位所交付的测量控制点及测量资料尽心核查、校核，并在此基础上建立满足施工要求的测量控制点。

（2）本工程的建设时间长，测量控制基点的选定必须稳固、可靠，并以此建立固定的施工控制网。由于场区扰动大，需定期对施工控制网进行检测，检测周期根据场地变化情况确定，为1～3个月一次。

利用精密水准仪将高程引测至施工区，同时引测至离施工区外100～200米外的稳固地方，作为高程依据，水准按Ⅱ等水准闭合路线技术要求施测、平差、计算。

各种测量控制点均按规范规定以观测点形式布点。

（3）对施工区测量控制点进行必要的补充。

在整个施工过程中，施工区的控制点位置需要经常性地进行检测和补充。检测和补充采用全站仪附合导线进行，在此基础上进行细部放线。

（4）依据设计文件对各种建筑设施进行实地指导放样。

平面位置主要采用极坐标法，标高主要采用几何水准法。各种放样元素均采用两人分别计算，一组放样，一组在不同的控制点上校核，确保放样准确。

①区间轨道线测量放线方法

根据区间测量控制网及区间总平面布置图，采用全站仪分段测放左、右轨中线,开挖边线及左、右轨结构边线。施工过程中要定期复查测量控制网，确保测量精度。

②高程测量方法

按照业主指定的原始高程控制点，利用S3水准仪和水准尺按二级水准测量要求进行施测，并对闭合误差进行调整后，将标高控制点埋设在基坑外围稳定的地基或基础上（每百米设置一个），建立高程控制网。地下结构施工高程由此引测。

本区间施工测量控制网布置见附图1～2。

4.2 深层搅拌桩施工工艺

4.2.1 施工工艺流程图

桩机对准调平定位钻进至设计深度反转提升至停浆面

全程复搅

配制浆液电子监控

送浆

施工工艺流程图

（1）基底及坡脚搅拌桩加固均采用Φ650@550深层搅拌桩，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，搅拌桩28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa，实桩水泥掺量为14%，空桩水泥掺量为5%。区间基坑不同施工工法接头处、放坡基坑坡面存在较厚软弱土层处采用Φ650@500深层搅拌桩水泥土挡墙进行加固，搅拌桩水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，搅拌桩28天无侧限抗压强度不小于1.2Mpa，实桩水泥掺量为16%，空桩水泥掺量为5%。配水灰比为0.5的水泥浆备用。

（2）定位：将桩机移动到施工桩位，调平（利用搅拌桩机自身塔架的二垂直面悬挂两个掉线锤）,用经纬仪校正并标记刻度，保证钻机施工时的垂直度。当地面起伏不平时，须填实垫平，如局部宽度不足时应填土加宽。

（3）下钻、提升：启动泥浆泵送浆，使之沿着导向架搅拌切土下沉，控制下钻速度送浆，到达设计深度后反转提升至停浆面。整个下钻，提升过程中不能停止送浆。

（4）全程复搅：在钻头提升至停浆面后，继续下钻复搅。重复上

一过程，完成一根桩的制作。

（5）移位：重复上述步骤，进行下根桩的施工。

4.2.2 专项技术措施及要求

（1）因搅拌桩工法是将固化剂与原状土就地搅拌，无法在成桩之后测桩长，因此每台搅拌机要装有深度计量仪，可准确记录成桩长度。

（2）电子计量监视仪可显示钻进深度和每米进浆量，每次成桩后可打印出记录。显示此桩长、进浆量、成桩时间，确保每根桩的质量。

（3）由于施工必须是连续作业，在实际工作中，因机械设备故障或地下障碍物清理不净造成施工中断时，必须尽快排除故障，恢复正常工作，以确保成桩质量。

（4）施工中由于工作顺序的原因，第一根桩与最后一根闭合桩因间隔时间较长而存在搭接问题。解决办法是：在打第一根桩时，空钻一根搭接桩（不送水泥浆），待最后搭接时送水泥浆，保证其连续闭合性。

（5）对因地下障碍物无法清除造成成桩不连续或没有达到设计桩长的情况，可采取在此桩位处补一根或数根桩的措施。

（6）在施工成桩过程中，因停电或机械故障，造成制桩工作中断，

机械操作手要记下此时桩位。当恢复供电或排除机械故障后，要在此桩位重新制作一根完整的桩。保证桩体的连续。

（7）区间水泥土搅拌桩施工流向平面布置见附图3。

4.2.3现场质量控制

（1）深层搅拌桩主要材料为水泥。因此水泥在使用前应按要求及时送检，各项指标均应合格，对不合格的产品坚决弃用。

（2）对进场水泥要做好防雨、防潮保护，确保水泥无结块，一旦发现应坚决弃用。

（3）对水泥用量分别以每个单元和一定工作量为单位从微观和宏观二个方面来计量，确保水泥用量。

（4）严格按照既定水灰比配置浆液，每50公斤水泥加25公斤水充分拌和。

（5）准确记录每根桩的序号、时间、深度和进浆量，确保每一根桩的质量。实桩、空桩部分的水泥用量必须严格按设计要求控制。

（6）严格按照水泥搅拌桩技术交底要求施工。遇有特殊情况须请示现场监理，在取得监理同意后方可实施。

（7）施工中送浆一定要连续，因故中断，当搅拌重新启动时，为防止断桩将搅拌轴下沉至停机深度的0.5米以下再继续制桩。

（8）1.桩体间距：桩排间距为500、550mm；

2.桩体垂直度偏差≤1%；

3. 搅拌桩桩位水平偏差不大于50毫米；

4.成桩3天后可用轻便触探检查桩身的均匀性。

4.2.4搅拌桩施工常见问题及处理方法

4.3 SMW工法桩施工工艺

4.3.1 SMW围护桩施工工艺流程

SMW工法围护桩施工工艺流程如下图（图一）。

4.3.2 SMW工法施工程序示意图

1. SMW工法施工程序示意见下图（图二）

2 .SMW工法施工方式示意图

三轴搅拌桩施工顺序一般采用两种方式：1、单侧挤压式（顺打

施工）,这种方式适用于较为软弱的淤泥质土层，如下图一；2、隔一打一（大小幅施工），这种方式适用于粉性土或砂性土施工，以利于桩位控制，如下图二：

根据金、常区间地质勘察报告分析，本区间SMW工法桩宜采用隔一打一（大小幅施工）方式施工。

4.3.3 障碍物处理：

因SMW工法桩连续施工对施工土体的均匀性要求较高，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进行探测清理。如遇地下障碍物，待地下障碍物全部清除后，再用素土分层回填压实，每回填50cm碾压一次，确保SMW工法桩桩体质量。

4.3.4 测量放线

根据坐标基准点、总平面布置图、围护结构施工图放出桩位控制线，设立临时控制桩，并及时报监理、业主复核。

4.3.5 开挖沟槽

根据基坑围护边线用0.4m3挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为宽1m、深1.5m,并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证SMW工法桩正常施工。