1.适用范围
在施工场地较宽阔,周边结构物对施工限制少的条件下,适于采用基坑放坡开挖。城市施工场地狭小,周边结构物对施工限制大,则要采用设置围护结构后进行基坑开挖。 2.明挖法基坑开挖施工工艺
城市地下基坑开挖为了控制变形一般都设有围护结构,土方开挖及内支撑是基坑的主要施工工序,对工程工期、质量、安全具有重大影响。土方开挖根据工程结构基坑规模、几何尺寸、围护及内支撑体系的布置、地基加固和施工条件等要求,严格按照“时空效应”规律,采用分段、分层、分块、对称、平衡、限时支撑的原则进行施工,并确定各工序的时限,保证基坑和周边建筑物安全。
(1)分段、分层
分段:对于地铁基坑,每一开挖小段的分段长度大约为6.0m。 分层:土方开挖分层厚度与内支撑竖向间距一致。 (2)对称、平衡、限时
对称、平衡:基坑土方每小段开挖由中心向两侧对称开挖,两侧的开挖高度一致,起到两侧基坑开挖平衡,保证围护结构均匀受力和方便及时架设支撑。
限时:基坑每开挖层段开挖时间一般不超过10小时,随即在6小时以内安装支撑(斜撑段总时间控制在20小时内),并及时施加支撑预应力。 2.1 工艺流程
2.1.1 基坑开挖竖向顺序
开挖遵循“分段分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则,每段从上到下分层开挖,开挖步序如下:
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(1)开挖至第一道钢支撑下一定位置,一般采用50cm,架设第一道内支撑;
(2)依次开挖至第二层,架设第二道支撑,如此反复; (3)开挖至基坑底,人工检底30cm,及时处理基底。 2.1.2 基坑开挖纵向顺序
纵向开挖顺序与基坑完成时间要求、基坑开挖现场条件有关,一般分为:从两端向中间两个工作面对向开挖,或从中间向两端两个工作面反向开挖,或从一端向另一端一个工作面独头开挖。 2.2土方开挖
2.2.1 中间段土方开挖
(1)开挖方法
挖土时采用盆式开挖,每段开挖时先挖中间土,最后挖两侧土,每挖出一根支撑位置,及时安装支撑,待支撑安装好后,再开挖下一段土体。
第一层开挖:根据场地情况,合理布置开挖及运输设备,按照施工顺序进行开挖,每挖完一小段立即安装该段支撑,直至第一层土挖完。
第二、三层土开挖:在基坑外布置挖掘机挖土装车,并安排挖掘机下入基坑配合翻挖土,挖深不低于该层支撑的底面。待支撑安装结束后,再施工下一段落。
第四以下层土开挖:当挖掘机在基坑顶部不能进行挖装作业时,采用基坑内挖掘机翻挖土方,在基坑顶部布置吊车带抓斗或可伸缩式挖掘机进行装土。
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(2)土方开挖要点
做好坑内排水,按照规定步序开挖,避免超挖,按规定随挖随撑,减少基坑暴露时间。
坑顶堆载符合规定及计算要求,适当隔离振动荷载。
在设计坑底标高以上20~30cm的土方采用人工开挖;开挖时,集中劳动力和配套设备,开挖一片,铺设一片垫层,及时封闭坑底。对局部超挖处按规定填实。 2.2.2 端头井开挖
(1)采用岛式开挖法施工时,端头井土方开挖按先角边再中间的原则进行。先挖标准段②区,支撑完毕后以小挖掘机沿墙边挖至端头井内角,将土方转移到⑥区装土,开挖完②区后作斜撑和角撑,支撑完毕后再开挖③区,支撑第二、三根支撑。
如此类推,直至完成⑥区开挖支撑后进行下一层施工。
(2) 采用盆式开挖法施工时,即先撑好标准段内的2根对撑,然后依次对称分层开挖斜支撑区域的土体,并按照分层及时施工斜撑。
挖掘机置于坡顶工作状况 图2-1 中间段开挖工况图 采用抓斗工作状况 3
③⑤ ④ ①②④⑥⑤③②①端头井岛式土方开挖支撑顺序图 端头井土方开挖顺序图 端头井盆式土方开挖支撑顺序图 图2-2 端头开挖顺序图 2.3石方开挖
中风化、微风化石方开挖采用浅眼松动微差控制爆破。
爆破前,必须进行爆破方案设计。根据基坑周边环境对爆破震动的要求,结合类似工程实际经验,采取“多打孔、少装药、短进尺、弱震动”的浅眼松动微差控制爆破的方法。在靠近坑壁部位进行预留控制,同时沿基坑轮廓线布设减震孔,以取得良好的爆破效果,减少爆破对和围护结构的伤害。
由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波,同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪音,影响建筑物、工业设施及生命财产的安全,必须采取严格的防范措施加以保护,确保爆破安全。 2.4基坑排水
(1)地面排水
基坑顶部沿围护结构设排水沟,用于承接基坑抽排水及地面雨水,经过沉淀池后,排入下水道。在围护结构边缘修筑挡水缘,防止地表水倒灌入基坑内。
从基坑内抽出的水,由于含有一定量的泥砂,采用在基坑两侧设置沉淀池。沉淀池一般由三个小池组成,小池尺寸可采用2.0m(宽)×1.5m(长)
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×2.0m(深),三个小池分别为进水池、沉淀池、出水池。及时清理沉淀池沉碴,防止将泥砂带入下水道,造成堵塞。
(2) 基坑内排水
基坑开挖期间一般采用了降水措施,但必然会存在一定的地下水和地表降水,开挖时需要设置坑内排水沟,汇入集水井后抽出。
2m15m2m围护桩水沟积水井15m15m
2.5 基坑监测
围护桩基坑开挖至回填完成期间,需要对基坑及周边影响带进行监测。结合基坑地质情况、施工方法、围护结构类型及基坑周边环境状况,一般采用监测项目有:围护结构水平位移、围护顶部水平和垂直位移、内支撑轴力、基坑四周地表沉降、坑底隆起、地下水位、周围建筑物沉降倾斜、地下管线安全等。 3.劳动力组织
根据施工进度、设备配备及工艺要求合理配置,见下表。
表3-1 劳动力配备表
序号 1 2 3 4
工种 施工及技术负责人 电焊工 电 工 机械维修工 数量(人) 序号 2人 8人 2人 3人 7 8 9 10 工种 挖机司机 测 工 起重工 普 工 数量(人) 12人 2人 4人 9人 5
5 6 汽车司机 吊车司机 20人 6人 合 计 68人 4.机具设备配置
根据进度要求、施工条件合理配备,地铁车站参见表4-1。
表4-1 施工机械配备表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 机具名称 型号规格 单位 数量 2 2 2 4 2 20 10 1 20 用 途 基坑挖土 坑内挖土 坑内挖土 坑内挖土 坑内挖土 土方运输 坑内排水 测量 挖土 履带起重机 DH400配1.5方抓斗 台 反铲挖掘机 伸缩臂挖掘机 反铲挖掘机 反铲挖掘机 自卸载重车 潜水泵 水准仪 路基箱 EX300(加长臂) Sh220(臂长20m) Sh100 Sh60 15t 扬程≥30m S2 4m×1.5m 台 台 台 台 台 台 台 块 5.质量控制要点
(1)基坑开挖严格按批准的施工组织设计进行,确保开挖质量和结构物安全。基坑开挖中,采用纵向分段、分层开挖,分段长度视周围环境、地质、水文地质以及结构受力情况综合考虑确定;分层标高,为设计考虑横撑架设而规定的标高。
(2)土方开挖前,进行必要的排水和降水,地下水位降至开挖面下0.5米。开挖在围护结构达到设计强度后方可开挖。
(3)土方采用阶梯流水式开挖,做到随挖随撑。分段开挖的纵向放坡坡
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度符合要求。土方分层、分段留土护壁,限时开挖,并按照规定放坡。开挖时严格控制标高,超挖按规定回填。
(4)根据时空效应,保证在规定时间内完成土方开挖、支撑、垫层的施工。基坑开挖至设计标高后,必须及时安装支撑,并按设计要求施加支撑预应力值。
(5)开挖作业时,开挖设备严禁与钢支撑相碰。
(6)当基底上层与设计不符或扰动、水浸、发现淤泥、土质松软等现象时,应做好记录,并会同有关单位研究处理。
(7)认真做好监控量测工作,并及时进行数据的收集及分析,及时反馈信息,指导开挖支护工作。 6、成品、半成品保护措施
1. 土方开挖过程中应避免对已完成的混凝土支撑,钢支撑产生碰撞,防止结构构件因外力发生破坏。
2. 土方开挖过程中应注意对围护桩桩身的保护,避免挖掘机因力度过大对围护桩桩身造成破坏。
3. 基坑内出土过程中,挖掘机操作应缓慢平稳且每斗出土量不宜过多,防止土方掉落在钢围檩及钢支撑上。
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