宽深明挖隧道台阶基坑开挖施工工法改说课材料

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除优秀工法申报表工法名称：宽深明挖隧道台阶基坑开挖施工工法完成单位：中铁十四局集团隧道工程有限公司中铁十四局集团有限公司2014年11月此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除目录1、优秀工法申报表 (1)2、工法材料 (5)3、经济效益证明 (20)4、社会效益证明 (21)5、应用情况及用户证明 (22)6、工法照片 (23)7、科技查新 (29)优秀工法申报表填报单位（章）：中铁十四局集团隧道工程有限公司宽深明挖隧道台阶基坑开挖施工工法中铁十四局集团隧道工程有限公司2014年11月宽深明挖隧道台阶基坑开挖施工工法中铁十四局集团隧道工程有限公司康熙邵晓明1．前言明挖法是隧道和地下工程的修建中一个应用广泛、直接的开挖方式。

明挖法是在无支护或支护体系保护下开挖基坑或沟槽，然后在基坑或沟槽内施作地下工程主体结构的施工方法，按照隧道和地铁车站明挖法施工的基坑形状和施工顺序，明挖法主要分为敞口开挖和盖挖法。

敞口开挖分为放坡开挖和垂直开挖；盖挖法可分为盖挖顺作、盖挖逆作、盖挖半逆作或多种支护形式、开挖方法组合的方法。

阳澄西湖隧道是苏州市中环快速路北段（312国道苏州段分流线工程共线段）中下穿阳澄湖的一个重要节点工程,隧道主线全长2.31 Km。

苏州市中环快速路北段工程ZH-LQ09标段阳澄西湖隧道的湖东段（K79+630～K80+800），全长1.17Km。

隧道在K80+505处开始向西下穿阳澄西湖，湖中段采用钢板桩围堰或钢管桩围堰明挖法施工。

本标段地理位置见下图所示。

图1 ZH-LQ09标工程平面地理位置图工程位于苏州工业园区旅游度假区，紧靠并下穿部分阳澄西湖，周边为清澄绿洲商务会所、赛德高尔夫俱乐部、唯亭生态体育公园、北疆枫叶园，安全文明施工尤为重要。

台阶基坑段隧道开挖最深处17.7m、最宽处53.3m，属于大跨度、深基坑，开挖时易产生管涌或流砂；隧道内支撑系统庞大、工序转换复杂，要求在20个月内完成，工期异常紧张，施工组织难度大。

工程距高铁的距离：隧道段最小距离49m，对隧道基坑开挖增加了新的要求和难度；隧道基坑围护、止水和变形控制难度大，监控量测工作要求高。

因此，如何在既有高铁安全行驶的状态下，保证高质量、高效率、安全的完成基坑施工是本工程施工的重点和难点。

中铁十四局集团有限公司联合设计单位、大专院校及科研机构，在工程实施中展开持续的技术总结及科技创新，在工程施工实践中形成了“宽深明挖隧道台阶基坑开挖施工技术”；经实际应用并完善后，形成了“宽深明晚隧道台阶基坑开挖施工工法”；本工法所采用的关键技术可在保持既有高铁安全正常运营的状态下进行基坑开挖施工、突破了常规倒退开挖的开挖形式；成功解决了台阶基坑开挖出土困难的难题，实现了快速、安全的施工，具有明显的社会效益及经济效益。

2．工法特点2.1本工法无须采用挖掘机反复倒运，可直接集中出土，减少了机械的使用数量，节约了开挖成本，缩短了开挖时间。

2.2 减少了对匝道底板原状土的破坏，更好的确保了匝道主体结构的稳定性。

2.3减少了对台阶坑处围护结构的破坏，保证了围护结构基面的平整度。

2.4减少了对钢支撑的破坏，增加基坑的稳定性。

2.5充分运用先进的实时监控量测手段，动态监测施工过程中支护结构的相关受力、变形参数，选用科学的理论和方法处理及分析数据，及时反馈信息，修正施工方法及支护参数。

2.6施工中所用钢结构可以回收重复使用，节约成本。

3．适用范围在跨度较大，深度超过普通挖掘机的大臂伸长范围或者同一截面基坑深度不等的基坑内施工。

4．工艺原理由于该基坑属于台阶状，在开挖完成匝道底板底以上土方后，常规作业方式基本采用挖掘机进行土方倒运或者土箱垂直出土等方式，为减少主线基坑内的土方倒运至匝道，防止破坏匝道底板原状土、台阶坑处围护结构基面及周围钢支撑的稳定，本标段采用在匝道底板上设立钢结构出土平台，码头吊坐落在钢结构出土平台上，采用垂直出土的方式开挖台阶基坑段土方。

同时，在施工全过程采用信息化施工技术，对相关节段钢支撑和基坑的监控量测参数进行及时修正，并在开挖过程在随时观测基坑的变形情况及钢支撑轴力变化情况。

5．台阶基坑开挖施工工艺流程及操作要点5.1基坑降水施工为降低开挖范围内土体的含水率，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。

开挖前先进行降水施工。

本工程由于围护结构已经隔断了含水层基坑内、外水力联系，考虑到围护结构的渗漏及含水层的侧向补给，本施工场地含水层主要为粉土夹粉砂层，开挖范围内的粉质粘土中夹有薄层粉土，不易疏干，单井疏干面积本工程疏干井按180m2布置。

井管为直径273mm、壁厚3mm的钢管；降水井深入底板下6米，4m以下为钢滤管、底部留1m厚沉淀管；全孔投中粗砂滤料。

每口井使用0.75kw 水泵进行抽水。

降水在开挖一个月前开始运行开挖前进行坑内水位监测，确保基坑内水位位于开挖面一下2米。

5.2基坑开挖5.2.1 工艺流程施工工艺流程为：匝道底板底以上土方的开挖→钢结构出土平台基础施工→钢结构出土平台支柱施工→钢结构出土平台主次梁施工→钢结构出土平台面板施工→钢结构出土平台上坡段施工→长臂挖机垂直出土（小挖掘机在主线基坑内水平喂土）→钢支撑架设。

施工工艺流程见下图：5.2.2基本原则基坑开挖与支撑安装遵循“时空效应”的原理，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五要点，遵循“纵向分段、竖向分层、横向分块、先撑后挖、快速封底”的施工原则。

5.2.3开挖方案隧道基坑开挖原则为“纵向分段、竖向分层、横向分块，先撑后挖、随挖随护、及时封闭、监测到位”。

土方开挖时备足运输车辆及施工机械保证在规范要求时间内完成每一层土方开挖，达到“快撑快挖、随挖随护”的效果，减少基坑暴露变形时间。

施工准备表层土开挖混凝土支撑及冠梁施工第一层土方开挖第一道钢支撑安装混凝土支撑强度达到设计的80%钢支撑拼装基坑降水水位达到开挖面以下1m第四道钢支撑安装第五层土方开挖垫层施工图2.3-25图图图图图图图图图图图图图2 基坑开挖施工工艺流程图本工程台阶基坑范围长度为240米，基坑总跨度53米，主线基坑跨度34米，台阶基坑由浅入深渐变成并行趋势。

（详见台阶基坑结构形式示意图）由于本工程工期异常紧张，为保证业主工期进度安排，为后续主体结构提供必要的施工时间，本工程需多个工作面同时施工，在匝道两侧各设2个共4个钢结构出土平台。

（注、如工期不紧张可2钢结构平台进行循环安装使用）。

详见匝道段台阶基坑土方开挖示意图。

台阶基坑范围内表层土采用普通挖掘机开挖，匝道基底以上的土方采用4台大挖掘机互相配合出土，待挖至匝道底板底后在匝道上设钢结构平台，长臂挖机开至钢结构出土平台上和基坑内小挖机配合作业出土。

图3 台阶基坑结构形式示意图开挖至匝道底板时安装钢结构出土平台图4 钢结构出土平台平面布置图图5 基坑表层清土图6 隧道匝道底板段基坑垂直开挖剖面图图7 钢结构平台隧道主线基坑开挖剖面图5.2.4钢结构出土平台结构形式根据本标段现场实际情况台阶基坑区间范围内共设4个钢结构出土平台。

出土平台一端与匝道段围护结构搭接，另一端及中间各设一排格构柱支撑，每排有三根460*460格构柱，并采用[20槽钢作为剪刀撑连接格构柱。

中间一排的格构柱下设长9m，宽2m，深为0.5m的条形基础，钢筋采用Ф16的双层钢筋网片。

端头一排的格构柱设在主线基坑的围护结构顶圈梁上。

格构柱底部与尺寸为600*600*15mm的预埋钢板牢固焊接。

横梁采用700*300*13*24的H型钢连接在格构柱顶端，纵梁为500*200*10*16的H型钢，面板采用20mm厚钢板。

（详细构造见图8）6开挖技术质量控制要点（1）基坑开挖做到无水条件下开挖，在开挖过程中，做好降水施工，确保水位在基坑底1000mm以下，并及时排除基坑内积水。

（2）基坑支撑与开挖交替进行，基坑开挖必须先防护后开挖。

土方开挖到钢管支撑下方0.5m时架设钢管支撑，并逐级施加轴力并锁定，然后再进行下一层的土石方开挖。

（3）土方开挖过程中及时封堵边墙上的渗漏点，并注意保护坑内降水井，确保降水、排水系统的正常运转。

（4）土方开挖过程中应注意坑内集水井和排水沟的施工，基坑挖土配足够的抽水设备，确保排水系统的正常运转，防止基坑被淹。

（5）挖掘机开挖过程中必须特别注意安全，严禁机械设备碰撞支撑；有专人此文档仅供学习和交流指挥吊斗出土和机械挖土，并设专人每日检查支撑的受力情况，发现松动立即加固。

（6）基坑开挖遇到次坚石时，可选用破碎机械破碎次坚石，应尽量避免采用爆破作业，以免扰动或破坏围护结构。

（7）土方开挖过程中的管线保护应特别强调对需要支吊管线的保护。

基坑在开挖前必须详细调查基坑及附近管线埋设情况，包括具体里程、埋深等、标明位置等，探测准确后方可开挖。

如探测施工位置有管线，宜采用人工开挖，在开挖过程中留有保护距离、人工挖掘暴露，暴露后加以悬吊保护，不得碰撞。

（8）基底以上30cm采用人工清底，基坑开挖每层达到1.5m后及时对围护桩间进行桩间支护，喷射混凝土采用湿喷工艺。

（9）土方开挖时，弃土堆放应远离基坑顶边线20m以外；若必须靠近基坑边临时堆土，则堆土高度不得高于0.5m，并应及时清运至不影响基坑稳定的地方。

（10）开挖到基坑底后，立即施工隧道预埋件、垫层混凝土进行封闭。

（11）在土方开挖过程中，应加强观察和监控量测工作，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序。

具体监控量测方案在监控量测方案中叙述。

7隧道基坑开挖过程的监控量测7.1监测目的和监控重点本隧道规模很大，开挖很深，且该场地地质条件较差，周边环境十分复杂。

隧道开挖深度范围内以填土、粉土、粉质粘土、粉砂土层为主。

隧道开挖易产生侧向变形和土体滑动，从而对周边道路及地下管线产生的不利影响。

故本工程监控重点为地铁周边土体变形监控、隧道水平位移监控、支撑轴力监控、坑外水位监控、隧道周边环境变形监控等影响监控。

我方通过对周边环境及支护结构的监控及时准确地判定在隧道施工各阶段，隧道支护结构的与土体共同作用时的整体稳定性，严格控制土方开挖情况和各施工环节，防止变形过大对地下工程造成不利影响或发生重大安全事故。

7.2监测内容及监控点数量1）桩顶沉降、位移观测点监控：沿隧道周边支护结构圈梁顶面每隔20m-25m 设置一个位移（水平位移和竖向位移）观测点,本隧道工程共布设99个圈梁位移观测点，水平位移点与竖向位移点共用。

2）隧道坑底回弹观测点监控：在隧道土方开挖至设计底标高后进行布设坑底回弹监测，每个断面布设3个共布设30个断面，合计90个坑底回弹监测点。

监测土方开挖到设计底标基础底板施工过程中坑底的回弹情况3）围护桩变形（测斜管）监控：在隧道支护结构桩体内共布设99个深层位移观测孔，测斜管深度同对应支护桩桩长，总长约1900米。