地铁深基坑钢支撑施工方案课案

目录

一、编制依据 (3)

二、工程概况 (3)

三、施工部署 (4)

3.1项目管理组织机构 (4)

3.2主要机械设备 (5)

3.3 劳动力计划 (6)

3.4主要工程材料 (7)

四、支撑施工工艺 (7)

4.1 土方开挖 (7)

4.2钢支撑施工 (9)

五、钢支撑监控量测 (17)

5.1支撑轴力监测布置 (17)

5.2轴力应变计埋设与安装 (17)

六、质量保证措施 (18)

6.1钢支撑稳定的保证措施 (18)

6.2 钢支撑的检验标准 (19)

七、安全和环保措施 (21)

基坑支撑施工方案

一、编制依据

1、昆明市轨道交通3号线西昌路站车站附属结构设计图纸、总体施工组织设计、围护结构施工方案

2、《岩土工程勘察报告》（020626-kj）

3、《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）

4、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）

5、《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)

6、《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)

7、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

8、《建设工程施工现场供用电安全规范》（JG50194-93）

9、《建设工程施工现场安全、防护、场容卫生、环境保护及保卫消防标准》(DBG01-83-2003)

10、国家和郑州市有关施工的法律法规

二、工程概况

郑州市轨道交通2号线一期工程土建施工01工区新龙路站位于郑花路与三全路路口,沿郑花路呈南北走向布置。车站有效站台中心里程为YDK11+418.00，车站全长186.5m，车站标准段宽度18.7m,最大宽22.4m（端头井处），站台宽10m，底板埋深17.0m（中心里程处），顶板覆土3.0m。车站主体为地下二层双跨闭合箱形框架结构，采用明挖顺筑法施工。

车站主体围护结构采用钻孔灌注桩的围护形式，采取坑内降水、坑外止水的措施，钻孔灌注桩桩间采用三轴搅拌桩止水帷幕。围护结构采用Ф1000mm@1200mm的钻孔灌注桩和Ф850mm@600mm的三轴搅拌桩；支撑系统采用Ф609，壁厚16mm的钢管作为内支撑；钢支撑共设3道支撑、1道换撑。支撑间距第一道为5.4m，二、三道为2.7m，换撑间距为

2.7m。

三、施工部署

3.1项目管理组织机构

为保证基坑支撑按期优质完工，将严格按照既定的施工计划，合理安排施工，合理安排机械设备和劳动力计划，监督落实计划中每个节点的实际完成情况，及时制定相应有效措施，确保工程单项工期目标和质量目标的实现，项目部成立如下组织机构：

图3.1-1 组织机构图

3.2主要机械设备

具体见机械设备一览表。

机械设备一览表表3.2-1

3.3 劳动力计划

为便于管理，劳动力使用时，根据专业工作性质，将其编为四个施工班组，即混凝土施工班组、钢支撑加工班组、钢支撑安装班组、土方开挖施工班组，进行默契配合，交叉流水作业。

劳动力计划表表3.3-1

3.4主要工程材料

主体基坑钢支撑及钢围檩主要为Ф609mm钢管、I45b工字钢、钢板t=20mm。

四、支撑施工工艺

4.1 土方开挖

基坑开挖遵循“由上而下，先撑后挖，分层开挖”的原则，采用“竖向分层、纵向分段、中部拉槽、横向扩边”的开挖方法。

根据基坑深度、钢支撑位置等特点，车站主体基坑土方竖向开挖按照不大于3m的设计要求拟分4个开挖层，纵向大段分为20～30m，按照分层分小段的设计要求小段拟划分为4～5m，逐层分阶开挖并加横撑，土体开挖方法如下：

（1）冠梁挡土墙施工完毕且垂直运输龙门吊安装完毕后进行土方开挖，第一层土体采用垂直开挖，挡土墙顶标高高于原地面20cm，以防止地表水流入基坑。基坑周边设置排水沟，汇集雨水排入市政排水系统。待开

挖结束后，分段安装第一道钢支撑。之后，进行以下土体的开挖。在每步开挖后及时进行桩间土的喷射混凝土面层施工，待每层向下挖至相应的钢支撑底下500mm后按顺序安装钢管支撑。

（2）竖向和纵向分段的划分

竖向分层：竖向分层高度按立体结构尺寸、横撑排距及竖向层距以及挖掘机最大挖土能力确定。第一层土体开挖2.0m左右处，施作冠梁，安装第一道钢管支撑；第二层土方开挖至地面下8.0m左右处，施作第二道围檩，安装第二层钢管支撑；第三层土方开挖至地面下14.0m左右，施作第三道围檩，安装第三层钢管支撑，继续开挖至设计基底标高以上20-30cm时进行人工清底。横向分区分段：车站基坑土方开挖按照施工安排的方向和顺序，横向逐层逐段，向基底深入，放坡包括平台在内平均坡度为1：2.5，分段开挖长度依据钢管支撑的间距而定，其基本分段长度为4-5m。

中部拉槽：沿围护桩两侧各留3.0m宽平台，即可充分利用土体抗力保证围护结构的稳定，又可为钢支撑安装提供平台，同时可以确保在钢支撑施工时土方开挖正常进行，以加快施工进度。在进行下面一层土方开挖前再铲除预留平台部位的土方。详见下图。

图4.1-1 土方开挖示意图

（3）基坑每一个开挖面采用2～3台反铲挖掘机开挖，当基坑深度在4.0m以内时，直接挖土装车，当基坑挖至4.0m以下后采用多台挖掘机向基坑外倒运出渣，局部地段不具备条件时采用长臂挖机或用吊车出土。

4.2钢支撑施工

4.2.1钢支撑设计布置

新龙路站主体明挖基坑围护结构共设267道钢支撑（包括斜撑及换撑）。支撑采用Ф=609mm，δ=16mm的钢管。第一道钢支撑撑在冠梁上，施工时设置埋件，其余采用钢围檩（钢围檩采用两根I45b工字钢并放焊接）。第二道钢支撑在标高81.56m-81.933m处，第三道钢支撑标高在76.06m-76.433m处，换撑钢支撑标高在74.56m-74.933m处。沿南向北2‰的坡度布设，第一道钢支撑设置45道支撑（包括12道角撑），横撑间距一般为5.4m，标准段支撑设计长度17.9m。第二、三道及换撑每道设置74道支撑（包括12道角撑），横撑间距一般为2.7m，标准段支撑设计长度为17.5m。钢支撑轴力设计值和预加轴向压力具体值见下表。

钢支撑轴力参数表

表4.2-1

斜撑的预加轴力值N’=N/sinα，α为斜撑与冠梁夹角。断面位置详见“新龙路站支撑平面布置图”。

4.2.2钢支撑施工

1）腰梁支架安装

钢支撑腰梁支架采用L75X8角钢焊接三角支架而成，为增加支架的稳定性支架纵向采用δ=20帮焊钢板焊接连接。角钢支架通过M20膨胀螺栓锚固在既有围护桩上，支架每隔一桩设置，每个支架设2个膨胀螺栓，上下中心间距620mm，具体细部尺寸见钢围檩支座图。

2）钢围檩安装

第一层钢支撑直接支撑于冠梁上，凿出冠梁上预埋件，与预埋钢板相

图4.2-1 钢围檩支座图

焊接，以下各层钢支撑架设于钢围檩上，钢围檩采用I45b工字钢两根并放。工字钢桩侧及基坑侧为2.0cm厚的帮焊板，支撑间距设2块。为防止钢围檩倾覆和减轻腰梁对支架的压力，采用00型花篮螺丝1.3螺旋扣号码通过锚固在围护桩M20膨胀螺栓与腰梁连接，每支撑以八字形设置两道。

3）钢支撑固定端及活动端

钢支撑固定端及活动端均有托架，托架焊接在冠梁预埋钢板上或者钢围檩上（钢围檩上事先焊接托架所需钢板）；施工时固定端端头板与预埋（或围檩）钢板点焊连接，活动端用楔形垫块楔紧，具体细部尺寸见钢围檩支座图。

4）钢支撑施工要点

在钢支撑活接头两端各焊有千斤顶支托架，以便由千斤顶施加预应力，支托架采用2.0cm厚的钢板加工，主背钢板与钢管间（钢管外侧）每侧各焊有2道2.0cm厚的顶墩端板，以承受千斤顶方向轴力。

逐层开挖，并遵循先支撑、后开挖的原则，支撑的安装应与土方施工紧密结合，在土方挖到设计标高的区段内，及时安装并发挥支撑作用。钢管横撑按每节1m、2m、3m、4m、5m或6m的标准长度进行分节，同时配备部分长度不同的短节钢管，以适应基坑断面的变化。管段间用法兰、M20高强螺栓栓接，同时每根横撑两端分别配活动端和固定端。

钢管对称确保两端同步，与钢围檩正交，斜撑要确保剪力块角度与斜

撑角度一致，钢管横撑安装后应及时施加预应力。

图4.2-2 钢支撑架设流程图

4.2.3钢支撑架设方法及流程

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，支撑架设极具时间性和协调性，支撑架设的时间、位置及预加力的大小直接关系到深基坑的稳定性，支撑架设必须严格满足设计工况要求。

1）钢支撑架设流程

（1）基坑开挖至第一道钢支撑以下0.5m 后，立即放测出支撑位置线，凿出冠梁内的预埋钢板，并开始吊装第一层钢支撑，施工时拟采用一吊装机械在基坑内架设，固定端与冠梁内钢板点焊，以防支撑水平滑动；活动端微调采用特制钢楔加塞施加预应力方法。采用两台100t 的油压千100

160

100100

584

300

200

斤顶施加钢支撑预加力，在活动端沿支撑两侧对称逐级加压，按照支撑设计预加轴力控制值，首先施加预加轴力的75%，停10分钟，再加至预加轴力值，且压力表读数稳定为止，施加过程中并采用特制铸铁楔子塞紧，且焊接牢固。

（2）第一层支撑安装完毕后，进行第二层土方的开挖，开挖至其底标高后，开始安装第二层钢支撑，工序内容与第一层大体相同，所不同是：a、型钢支架是与护坡桩采用膨胀螺栓相连；b、支撑两端与钢围檩相接，钢围檩要求必须与护坡桩密贴，在有间隙的地方用喷射混凝土填塞或者钢板塞紧。

（3）以下架设第三道钢支撑，施工工序及方法与第二道钢支撑相同。（4）第三道钢支撑加设完成，基坑开挖至设计底部、开始施做主体结构，先施工主体结构底板及设计换撑高度位置侧墙。施工换撑位置侧墙时，根据设计在主体结构换撑位置处施做换撑腰梁后，进行换撑架设。各道钢支撑架设流程见框图。

图4.2-3 钢支撑架设流程图

2）钢支撑架设方法

（1）每节段分层开挖至钢支撑架设的高度后，立即放出支撑位置线。（2）护坡桩上钻孔安装型钢支架和加工好的钢围檩。钢支撑两端的钢围檩应保持同一水平位置。

（3）将钢支撑活络头和固定端头与钢支撑端头板采用螺栓连接，组装成为成型的单根钢支撑。

（4）用龙门吊吊放钢支撑到型钢支架。校准位置后将活络头和固定端焊接在钢围檩缀板上固定。

（5）为防止钢支撑在施加轴力时产生过大的挠度，在对钢支撑施加预应力前先将钢支撑自重挠度校正至水平。

（6）在三角形钢支架下方焊接防坠钢板及千斤顶支托板，完成施加预应力前的各种准备。

（7）在活动端沿支撑两侧对称逐级加压，按照支撑设计预加轴力控制

值，当压力表读数稳定为止，并采用特制铸铁楔子塞紧固定。

4.2.4确保钢支撑稳定的措施

1）钢支撑拼装过程

（1）钢支撑在拼装时，轴线偏差在2cm之内，并保证支撑接头的承载力符合设计要求。钢支撑连接时必须对称上螺栓，按顺序紧固。要有钢支撑支托措施，同时用于微调的钢楔也要串联，用直径16mm钢丝绳与预埋钢环连接，第一道钢支撑同时在两端加焊L型钢板挂钩将钢支撑挂在冠梁上，防止坠落。

（2）钢支撑安装前一定要检查钢管的垂直度，若不垂直要进行矫正；然后将钢支撑安装在牛腿上，并且紧固好，必要时可在钢支撑中部架设临时支撑，确保钢支撑吊装上就只有很小的自重下挠度，便于加预应力固定。

（3）所有钢支撑装配件的钢板加工以及钢管焊接加工都必须双面满焊。在有内肋板焊接过程中无法双面焊接的，宜采用坡口焊接方式。2）基坑开挖过程

采用中心挖槽法或小挖掘机开挖钢支撑附近土方，防止机械碰撞支撑；采用人工配合小型机具开挖护坡桩附近土方，严禁机械开挖碰撞钢支撑和护坡桩。

4.2.5 钢支撑拆除

1）钢支撑拆除步骤

最下层钢支撑等到车站底板结构施工完毕且砼达到强度后进行换撑

后，拆除第三道钢支撑。施工地下二层侧墙及中板、侧墙及中板达到设计强度后、拆除第二道钢支撑。后施工地下一层侧墙及顶板，待结构强度达到设计要求后，拆除第一道钢支撑和换撑。

2）支撑拆除方法

钢支撑拆除应随车站结构施工进程分段分层拆除。用吊装设备将钢支撑托起，在活动端设2台100t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，最后将支撑吊出基坑。换撑拆除后在结构底板上运送至吊装口位置后，由吊装口吊出。

五、钢支撑监控量测

5.1支撑轴力监测布置

支撑轴力测点布置见“广播台站施工监测平面布置图”。

5.2轴力应变计埋设与安装

图5.2-1 轴力计安装示意图

1）采用专用的轴力架安装架固定轴力计，安装架圆形钢筒上没有开槽的一端面与支撑的牛腿(活络头)上的钢板电焊焊接牢固，电焊时必须与钢支撑中心轴线与安装中心点对齐。

2）待焊接冷却后，将轴力计推入安装架圆形钢筒内，并用螺丝（M10）把轴力计固定在安装架上。

3）钢支撑吊装到位后，即安装架的另一端(空缺的那一端)与围护墙体上的钢板对上，中间加一块250mm×250mm×25mm的加强钢垫板，以扩大轴力计受力面积，防止轴力计受力后陷入钢板影响测试结果。

4）将读数电缆接到基坑顶上的观测站；电缆统一编号，用白色胶布绑在电缆线上作标识，电缆每隔2m进行固定，外露部分作好保护措施。

六、质量保证措施

6.1钢支撑稳定的保证措施

1）基坑开挖应严格遵守“分层开挖”的原则，支撑架设与土方开挖密切配合，开挖时采用中心挖槽法开挖钢支撑附近土方，以防止机械碰撞支撑；采用人工配合小型机具开挖护坡桩附近土方，严禁机械开挖碰撞钢支撑和钻孔灌注桩,土方挖到设计标高后及时架设钢支撑并施加预应力，减少无支撑暴露时间。

2）钢支撑的稳定性是控制整个基坑稳定的重要因素之一，其架设必须准确到位，并严格按设计要求施加预应力，尤其注意斜撑的稳定性，在斜撑作业时，安装每一环节均要做到精心作业，同时钢围檩在制作、安装过程中也必须保证其稳定、强度及变形的要求，另外，从基坑钢支撑

架设至拆除的整个施工过程中，须对钢支撑严格监测，确保其稳定性。3）钢支撑安装时，轴线偏差≤5cm，并保证支撑接头的承载力符合设计要求。钢支撑连接时必须对称上螺栓，按顺序紧固，同时为防止钢支撑在施加轴力时产生过大的挠度，在施加轴力前先将挠度校正至水平。4）钢支撑安装前一定要检查加工成型的支撑是否垂直，不垂直的要进行矫正；然后将钢支撑安装在牛腿上支座上，并且紧固好。

5）钢管支撑、钢围檩为钢构件，一定要确保焊缝和螺栓连接质量，使用前需进行无损伤焊缝检测。

6.2 钢支撑的检验标准

1）外观检查标准

外观检查标准表表6.2-1

2）支撑构件的安装标准

支撑构件的安装标准表表6.2-2

3）施加预应力质量检验评定标准

施加预应力质量检验评定标准表表6.2-3