基坑开挖工程专项施工方案

重庆市西部城区供水工程项虎溪片区二期供水

基坑开挖工程专项施工方案

一、工程概述 石壁车站全长176.4m ，宽17.1﹀43.9m 基坑面积3937㎡，挖深15.92m ，土石方开挖量6.25m 3。本车站采用明挖法施工。

根据本工程地质勘察报告，结合基坑特点，特编制本基坑开挖专项施工方案。 二、基坑降水及排水施工

基坑降水工程包括降水井施工和积水坑降水。由于是在围护结构内部进行，主要是降低和疏干基坑内地下水，以利基坑开挖及底板防水层施工。基坑降水采用积水坑降水。

为防止地下水位持续下降造成临近地表及建筑物下水土流失过大，导致其下沉开裂，在工程降水过程中，采取如下措施：

1、对周边地表及建筑物进行沉降观测，以及时取得数据，以确保安全施工。

2、一旦发现水位观测孔中的水位、水量变化异常，局部区域出现沉降现象，立即停止降水，查明原因，采取注浆止水及地下水回灌等措施。

3、围护结构和止水帷幕完工后形成封闭环方可止水，严禁边施工围护结构边进行降水施工。

4、定期和随时进行围护结构的稳定性跟踪监测，使用测斜管对围护结构的桩体水平变形进行监测，根据监测数据得出的分析结果，制定正确的施工措施。 三、基坑开挖施工 一）基坑开挖原则

在基坑开挖施工时，认真贯彻“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，严格控制基坑暴露的面积和深度。在基坑开挖时，分段、分区、分层、对称进行，不得超挖。根据实际情况，确定每区土体的开挖顺序，基本原则为：先中间，后两侧，确保两侧预留土堤护壁，减少围护墙的悬臂长度和悬壁时间。

二）施工组织及安排 1、划分开挖段

车站主体结构基坑长176.4ｍ、宽17.1ｍ～43.9ｍ,根据地铁车站施工的特点和结构施工的要求，将基坑划分为9个开挖段, ,每段长度20ｍ左右。

2、施工方案

根据设计图纸提供的地质情况，广州地铁二、八号线延长线9标段（石壁站）大部分为残积土层，极少部分为中风化和微风化，因此，施工期间，主要为挖掘机和破碎机进行开挖，根据情况必要时采取爆破开挖。

开挖前在基坑内设一定的降水井以排除砂层中的水，采用8台挖掘机进行台阶式开挖， 5台装载机装碴，中间标准段配合龙门吊、两端配合一台QY25汽车吊进行垂直运输。

深基坑开挖是从上到下分段进行，支撑施工相互交接进行。开挖方法及分层间图6.2-4 每层土体的开挖深度以设计的支撑位置为准，确保在基坑开挖后能及时进行支撑安装，减少围护墙的位移。同时保证每步开挖所暴露的部分地下墙体宽度控制在3ｍ～6ｍ，每层开挖深度不大于2ｍ，严禁在一个工况条件下，一次开挖到底。

横向先开挖中间土体，后开挖两侧土体。基坑开挖一个循环的施工顺序为：基坑开挖到支撑下0.5m （混凝土支撑开挖到支撑底设计标高）→基坑中部抽槽开挖→安装钢支撑→开挖预留被动土压区→下一循环作业。开挖过程中结合支撑标高，随挖随撑，及时施作支撑体系以维护基坑稳定。

随作主体结构施工进行支撑拆除，最下端支撑在底板及地下负二层侧墙施工达到设计强度后拆除，其它支撑顺主体结构施工进度适时拆除。

3、施工机械

基坑开挖工程根据临时钢管支撑的分布情况及反铲挖掘机的性能，按四台反铲挖掘机为一组，配备2组，根据开挖深度和支撑层数的变化适当调整台阶层数。

基坑开挖（含支撑结构施工），土方外弃、回填等工作分别由开挖围护施工队实施，由项目经理部统一调度指挥，每天开挖的土方，当天夜里全部运弃到指定的弃土场。顶板的回填土采用通道开挖出符合要求的土方回填，数量不足时可从弃土场调配。

4、土方开挖工艺流程及施工方法 土方开挖工艺流程详见图1。

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图1 土方开挖工艺流程图

（1）施工准备

土方开挖的施工准备包括以下几个方面：所有材料、设备、运输作业机械、水、电等必须进场到位；弃土地点必须落实，弃土线路畅通；基坑周边降、排水系统正常运转。

(2)开挖作业顺序

施工场地平整标高为5.7m，冠梁顶标高为5.4m，为按照设计要求冠梁顶部需要放坡段，坡度达到设计要求后及时进行边坡加固。待围护结构及桩顶

图6.2-4 基坑开挖各阶段施工示意图

冠梁形成后，分台阶组织开挖，基坑开挖各阶段示意见图6.2-4。

(4)坑底挖土至自卸汽车的过程

第一台反铲挖掘机置于底部台阶，挖掘最底层土体，挖土甩放在底层台阶后部，由上层台阶反铲接力，直至顶层台阶，然后由最上层反铲负责装车。

由于底层台阶反铲工作受基坑支撑制约，可根据反铲卸土工作净高，选择合适型号的反铲挖掘机。

分层分段对称进行土方开挖，基坑两侧预留三角土护坡，每层台阶的长度，根据机械开挖作业要求，控制在20m左右。

基坑最后剩余土体无法利用台阶接力式开挖的，采取基坑底反铲挖掘机配合基坑上部大型吊车垂直运输的方式进行土方开挖施工。

(5)开挖技术措施：

土方开挖到第一道钢筋混凝土支撑下表面标高时，人工进行基底面处理，然后立模板浇注该处钢筋混凝土支撑，其余开挖至钢管支撑底部500mm处时，及时施作腰梁和钢管支撑。

运输便道应设专人修整，确保运输安全、提高效率。

机械开挖的同时应辅以人工配合，特别是基底以上30cm的土层应以人工开挖为主，以减少超挖、保持坑底土体的原状结构。

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。

严禁在挖土过程中碰撞已架设好的支撑结构。

在基坑开挖过程中发现与设计有不同岩层时，及时报驻地监理、业主确认并做好记录、绘制施工工程地质素描图。

当基底承载力与设计不符时，及时通知设计、监理协商解决。

5、石方开挖施工方法

(1)爆破方案

对于基坑爆破，由于周围环境复杂，必须严格控制起爆时最大单段装药量，因而不能使用单孔装药量大的深孔爆破。根据区内岩性、施工技术尺寸要求及周围建、构筑物的实际情况，决定采用预裂爆破法减震和护坡，基坑主爆区采用微差小台阶的松动控制爆破。依据我公司多年从事专业爆破工作的经验，以及与此次工程相似的以往工程经验，本方案切实可行，即安全又稳妥、高效，可确保边坡稳定，周围建筑物安全、基坑的支撑不受影响。

(2)松动控制爆破设计

①松动控制爆破参数的确定：见表6.2-1。

布孔和“V a 依据以上预裂爆破参数得到不同台阶高度下的爆破参数见表6.2-3。

6.2-7。

管为

主炮孔

图6.2-8 爆破网络设计示意图

(3)爆破施工原则

①以“安全第一”作保障，安全措施不能有丝毫折扣。

②车站明挖基坑石方爆破采用微差低台阶的松动控制爆破技术。台阶高度控制在1～3m左右，基坑连续墙、钻孔桩附近采用预裂爆破。

③紧靠建筑物、管线、桩基的岩石采用人工凿除或静态破碎法。

④所有爆破均采用小直径钻孔，钻孔直径d=42mm，炸药全部使用防水乳化炸药，施工中出现的个别大块无法装运，可采用机械破碎。

⑤爆破先进行现场测试爆破振动，取得真实可信的振动衰减规律v=K(Q1/3/R)a，K、a值由测试值进行回归分析求得。以便调整爆破参数，降低爆破振动，确保爆破振动安全。

⑥全部采用微差控制爆破技术，每段微差时间不小于25ms，单段严格限制。

⑦石方爆破开始前，应对周围构筑物进行一次详细调查登记，并依据结构特征和国家标准定出各自的爆破振动安全允许值。

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⑧为控制飞石危害，爆破区域搭设安全防护排架和底脚挡墙，爆区炮孔顶面实施整体防护覆盖：孔口加压砂包、爆区表面覆盖钢板、铁丝网等措施。

(4)基坑爆破装药、堵塞及防护

①基坑爆破装药及堵塞按表6.2-2进行。

②预裂爆破

药包制作采用竹片，乳化炸药直径为32mm，低速安全导爆索捆绑。绑扎前先测量孔深，再在竹片上作出底部与柱部装药长度的记号后，分孔号进行捆绑。保证了各孔的底部加强装药量和柱部线装药量的准确性。装药时，药包的竹片靠在孔壁的坡面上，孔口部0.4m范围内不装药，孔口先用废纸堵塞，然后用炮泥堵塞。上层药包的埋深应大于或等于1米。分层装药即能充分破碎基岩，又能降低爆破震动。

③基坑爆破的防护

爆破区域搭设安全防护排架和底脚挡墙，爆区炮孔顶面实施整体防护覆盖：孔口加压砂包、爆区表面覆盖钢板、铁丝网等措施。

(5)安全核算

①爆破地震效应核算

爆破产生的震动对周围的影响采用质点垂直振动速度衡量，其计算公式如下：

V=k(Q1/3/R)a

其中：V----质点垂直振动速度（cm/s）

Q----最大单响药量（kg）

K、a----是与地形地质因素和爆破条件有关的参数，这里k=150，a=1.7

R----测点至爆破中心的水平距离（m）

②安全距离与药量关系

由以上公式可知，对不同距离的爆破点，只要控制其齐爆药量即可确保周围建筑物不受爆破震动的危害。对于钢筋混凝土结构的建筑物，按照技术规范的规定，其允许的安全震动速度V=2.5cm/s。最大齐爆药量Q1与距离的对应关系见表6.2-4。

，最大齐爆药量Q2与距离的对应关系见表6.2-5。

警戒信号——急促哨声；警戒就绪——三声长哨声；起爆信号——三声短哨声；解除警戒信号——一声长哨声。

④噪音控制

为防止爆炮时噪音过大，影响附近居民的工作、生活，在孔口加盖一些吸音效果好的材料（如麻袋等）降低噪音，将噪音控制在85分贝以内，做到即要正常施工，又要不扰民。

(6)事故的预防和处理技术

每次爆破后，爆破员要认真仔细检查爆破现场，对于怀疑有哑炮时，要仔细观察或根据爆破结果分析哑炮存在的可能性，发现哑炮及时处理，防止发生意外事故。处理哑炮可采用下列方法：

①经检查确认炮孔的起爆线路完好，并没有破坏原有爆破条件的情况下，可重新起爆，如条件有变化时，要请示工程技术人员，有必要时，要加强覆盖，确保重新起爆的安全。

②打平行眼装药爆破，平行眼孔口距离哑炮孔口不应小于30cm，并确保平行眼方向的准确性。

③在安全距离以外用远距离操纵的风管吹出哑炮填塞物及炸药，并回收雷管。

(7)爆破时间

爆破时间要明牌告示，要宣传附近群众并申报当地公安局批准。

爆破时间：中午11：30～12：30 下午17：30～18：30

四、支撑体系施工

该车站围护结构支撑采用800mm地下连续墙+钢管内支撑作为综合支护体系，共设三层，轴线标高： 5.100m、-0.150m、-5.350m。第一层支撑为700mm×800mm、500mm×600mm、900mm×1000mm 钢筋混凝土支撑，第二、三层支撑均采用直径600mm壁厚12mm的钢管支撑；基坑中间埋设由40b 槽钢和钢板焊接组成的格构式钢立柱，钢横梁采用63a工字钢；钢支撑采用Q235钢材，焊条E43,楔块为45号铸钢。

一）钢筋混凝土支撑体系施工

第一层内支撑为钢筋混凝土支撑体系：钢筋混凝土支撑+混凝土围檩（冠梁）。支撑轴线标高为5.100m，待围护结构施工完成并且强度达到设计要求后进行钢筋混凝土支撑体系的施工，施工方法同冠梁，并同冠梁一起浇筑混凝土。

施工顺序：施工准备→基槽开挖→钢筋制作安装→模板安装→浇筑砼→拆模养护。

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二）钢支撑体系施工

第二、三道支撑体系为φ600壁厚12mm的钢管支撑，中间标准段采用钢围檩。在端头处采用800mm×800mm混凝土围檩。第二、三道钢支撑轴线标高分别为-0.150m、 -5.350m。

钢管支撑及钢围檩主要来自于广州各工点及租赁公司。支撑由活动端、固定端和中间标准节管节三部分组成，管节之间采用法兰盘高强螺栓连接。钢支撑加工完毕后，先除锈后涂两道红丹，再涂一道面漆。

三）施工工艺

钢支撑安装施工工艺流程见图6.2-9所示。

1、钢支撑架设施工方法及技术措施

1）钢牛腿制作

钢牛腿采用角钢拼焊而成，焊好后的钢牛腿应保证两直角连相互垂直，并有足够的稳定性，不得出现歪扭、虚焊现象。

图6.2-9 钢支撑安装施工工艺流程图

2）钢支撑牛腿安装

每层土方开挖至支撑位置后，根据测量放出的支撑中心线反算出钢牛腿顶面标高，再从此标高下移一定高度到同一垂直线上打锚栓孔，用环氧砂浆或其它胶结材料注入孔中，并插入直杆锚栓，经一定养护期后，再将钢牛腿套入锚栓上紧螺母，并牢固固定于挖孔桩上。鉴于实际打设时孔眼位置变化，须根据实际锚栓孔间距、相互位置关系用氧焊在钢支架上准确割孔。

3）钢围檩加工

钢围檩采用型钢组合加工而成。钢围檩在现场加工场焊接成形，起重机吊转运至基坑内，安装时采用反铲起吊就位。

钢围檩采用两片[45c槽钢通过连接钢板焊接而成。依据支撑间距在对应支撑位置焊接挂篮。钢围檩截面尺寸为450×300mm，分段加工，一般半段长度取2～3个支撑间距，转角部位应根据实际长度加工。

4）钢围檩安装

钢围檩随支撑架设顺序逐段吊装，人工配合吊机将钢围檩安放于钢支架上，钢围檩安装后应检查钢牛腿是否因撞击而松动，围檩背后受力面人工用风镐凿平，以便围檩均匀受力。

5）钢筋混凝土围檩施工

钢筋混凝土围檩施工在基坑开挖到围檩底面设计标高后，进行施工，施工方法同冠梁及钢筋混凝土支撑。

6）钢支撑的使用规定

①钢支撑规格的选用必须按设计要求或按设计轴力及《基坑工程设计规范》要求来选用。

②每根钢支撑的配置按总长度的不同配用一端固定端一端活动端，中间段采用标准管节进行配置。

③钢支撑应采用两点吊装，吊点一般在离端部0.2L左右为宜。

④钢支撑安装的容许偏差应符合下列规定：

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表1 钢管横撑安装的允许偏差

⑥钢支撑采用2台100T的千斤顶施加预应力，预应力值应为设计预应力值加上预应力损失值。轴力施加应根据监测进行动态控制调整，不允许一次性施工轴力到设计值的100%，施加预应力的设备应专人负责，且应定期维护，如有异常应及时校验且施工前应提在规定的鉴定中心进行标定。钢管横撑端部构造及预加应力见图6.2-10所示。

⑦钢支撑两端应有可靠的支托或吊挂措施，严防因围护变形或施工撞击而产生脱落事故。

7）横撑安装

每层支撑安装前先在地面进行预拼接以检查支撑的平直度，拼接支撑两头中心线的偏心度控

6.2-10 钢

四）内支撑体系安装施工要点

(1)施工过程中严密的监控量测是确保围护结构稳定的主要措施之一。

(2)千斤顶预加轴力必须对称同步，以平衡横撑杆的自重下落和开挖预放的初应变。

(3)横撑端头与腰梁顶面采用螺栓连接，以固定横撑钢管，防止其坠落伤人，并消除传递附加弯矩的可能性；前支座后部滑移长槽与钢管端面之间的空隙采用钢板楔块垫塞紧密，然后拆除千斤顶。

(4)钢管横撑的设置时间必须严格按设计工况条件掌握，土方开挖时应分段分层，严格控制安装横撑所需的基坑开挖深度。

(5)所有支撑连接处，均应垫紧贴密，防止钢管支撑偏心受压。

(6)端部斜支撑的架设安装方法与标准段相同，但必须在挖孔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。

五）钢支撑质量检验

①在安装过程中要注意倾斜，保证结构只受轴压力，使受力符合设计要求，每层钢支撑安装完毕以后，经过检验合格，再进行下道工序的施工。

②管端头与法兰盘焊接处，法兰端面与轴线垂直偏差控制在1.5mm以内。

③管纵向对接缝为Ⅱ级，端头牛腿部分角焊为Ⅱ级，其余为Ⅲ级。

六）内支撑体系的拆除

支撑体系拆除的过程其实就是支撑的“倒换”过程，即把由钢管横撑所承受的侧土压力转至永久支护结构或其他临时支护结构。支撑体系的拆除施工应特别注意以下几点：

(1)拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂。

(2)利用主体结构换撑时，主体结构的楼板或底扳混凝土强度应达到设计强度的80％以上。

钢支撑拆除前，先对上一层钢支撑进行一次预加轴力，达到设计要求以保证基坑安全。

钢支撑的拆除时间一般按设计要求进行，否则应进行替代支承结构的强度及稳定安全核算后确定。

钢支撑拆除后应进行整理，凡构件变形超过规定要求或局部残缺的要求进行校正修补。

钢支撑应分层堆放整齐，高度一般不超过四层，底层钢支撑下面应安设好垫木。

五、基坑开挖施工注意事项

一）支撑安装

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开挖前必须配备齐全检验合格的带活络接头的支撑，支撑配件：2台100t的施加预应力的千斤顶和安装支撑所必须得其他器材。地面上由专人负责检验和及时提供开挖面上所需的支撑及其其他配件，试拼支撑，以保证支撑长度适合。支撑偏差小于20mm。以保证支撑、接头的承载力符合设计要求安全度。

在开挖每一层、每一小段的过程中，当开挖出一道支撑位置时，及时测定支撑安装点，以确保支撑安装端部位置偏差小于20mm。

二）基坑开挖

基坑开挖时从两端向中间分两个工作面开挖，开挖时首先在每区中心处开挖，后开挖围护结构处，以免围护结构长时间暴露。

基坑开挖过程中，对出现的水土流失现象，要及时封堵，以防止围护结构失稳，封堵时采用快凝防水砂浆封堵，注水泥玻璃双液浆和墙体外测旋喷桩止水。

三）实施信息化施工

在整个基坑开挖过程中，要紧跟每层开挖支撑进度，对围护结构主体、地层位移进行及地下水位等监测。根据每个开挖段、每层开挖中的监测反馈资料，及时根据监测项目在各工序的变形量及变形速率的警戒指标，采取施工改进措施，控制变形。

六、确保正常施工和预防突发情况的措施

1、车站基坑开挖突然涌水的防护措施

基坑开挖突涌或管涌等问题的产生，是基坑之下承压水的作用，基坑的开挖减少了含水层上覆盖的不透水层的厚度，承压水头水压力顶裂或冲毁基坑底板。因此遇到基坑突涌、管涌等问题时，宜采用井点降水降低承压水头，使基坑开挖过程安全的完成。如采用地基加固的方法，则根据地层透水性和流动性，在围护结构和密水性较差的围护结构外，采用搅拌桩、旋喷桩、水泥或化学注浆法做成防水帷幕，严防围护结构缝隙水土流失和围护结构底部管涌，并配备备用的抽水设备，确保基坑不被积水浸泡。

2、预防基坑钢支撑失稳的措施

1）基坑开挖到支撑位置以后，立即按设计位置采用汽车吊或龙门吊架设支撑。

2）钢管支撑壁厚不得小于设计规定厚度，设计无规定时按两端绞接压杆进行稳定性计算。

3）按设计预加力吨位在钢管支撑的端头预留耳座处用两台100吨施加应力，达到设计预加力吨位的105％后，停留10min，经检查无变形后加塞锁紧楔块。架立时端头与底座要密贴，防止偏心受压。

4）用作支撑的钢管直径采用600mm，厚度为14㎜，使用前要进行检查，有无损伤、局部变形和弯曲变形，有无焊缝脱落和端头不齐等现象，不合格者不得使用。

5）钢支撑安装后，未施加应力之前，在钢管上下左右四周焊贴电阻应变片或钢板式表面应变仪，进行受力测试。发现过载时在两侧增加支撑，并分析过载原因。

3、停水、停电的应急措施

为预防突然停水、停电，影响施工，除业主提供的电源外，我单位另外配备1台320kw发电机组，以备临时停电时使用。同时修建一个临时贮水池，供施工和生活用水。

4、安全保证措施

1）基坑开挖前先做好基坑四周的排水沟，开挖至设计标高立即作基坑地面两侧排水沟，每隔30米设置集水坑，并在基坑四角设置集水坑。施工过程中保证排水顺畅，并随时将集水井中的水排出坑外。在布置排水井沟、积水坑及确定抽水设备时留一定的富余量。

2）四周设置高防护栏杆，人员上下要用专用爬梯。

3）施工人员进入施工现场必须服从现场负责人的统一调配和指挥，绝对遵守现场规章制度和劳动纪律，熟悉施工规范、保证做到安全文明施工。

4）施工人员安排：该分项工程以切割、吊装和运输为主，为消除全隐患，杜绝安全事故，集团公司决定组建精干班组进入施工现场，各班组在项目经理的直接领导和指挥下进行工作，现场所有人员进行分工合作，互相促进，充分发挥团队作用，共同安全完成工程所有项目。

5）不得使用高噪声、污染大的设备和其他设备。如因特殊情况须得使用，应作隔音和喷淋防尘设施。

6）所有进入施工现场的人员必须进行安全教育和技术交底，做到交底不漏人，并做好有关安全记录，每个人都要做到了解工艺要求和安全注意事项。

7）对吊装设备进行全面检查，做到安全、牢固、可靠，在进行切割前，对起吊设备和钢丝绳进行检查，确保起吊过程安全。只准在起吊状态下进行切割。

8）吊装时，现场必须指定专人负责指挥和操作。

9）所有进入施工现场人员，必须无条件服从有关安全的规定和要求。每个人必须配备安全帽、安全带及工作鞋，严禁酒后上工。

10）由于是上下作业，严禁从上往下抛物，每一工作面一定要用安全网封口和封堵。

11）爆破采取微差小台阶的松动爆破。爆破时要加盖帆布和沙包以防止飞石并每天放炮时间和次数有规定，有专人负责指挥和警戒。

12）外运淤泥的车辆应文明行驶，限制行驶速度，不抢道、不违章。

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13）吊装前检查起吊设备完善、位置是否安全。

14）施工加预应力时要按规程操作千斤顶，须准确安放顶铁构件。保证钢支撑轴心受力，另外还应特别注意是否影响中间排架安全。

15）钢支撑拆除过程中必须做好监测工作，吊运过程中避免碰撞上方钢管支撑。

16）脚手架要有机酸资料并保证安装牢固。

17）属高空作业的应按相关规定执行防护。

18）钢筋吊运过程中专人指挥，人员应及时回避，并避免碰撞基坑内钢支撑。浇注混凝土时应有专人指挥，人员及时回避，并避免碰撞基坑内钢支撑。浇注混凝土时应有专人负责检查脚手架及模板的安全，发现问题及时处理。

附：基坑工程事故的预防与对策

中铁十五局集团有限公司

广州地铁施工九标工程项目经理部

二零零六年七月三十日