最新天津地铁王顶堤站深基坑开挖施工方案ppt课件.ppt
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1、天津地铁王顶堤站深基坑开挖天津地铁王顶堤站深基坑开挖施工方案施工方案一、编制依据一、编制依据天津市地下铁道二期工程3号线第三合同段招标文件;天津市地下铁道二期工程3号线王顶堤站相关设计文件;地下铁道工程施工及验收规范(GB502291999);天津地下铁道建设公司相关文件;施工现场的详细调查;地铁3号线华苑站及其它类似工程相关经验。支撑体系 采用60012和60016钢管支撑,标准段设5道,端头井设6道。在端头井和部分标准段位置处钢支撑长度较大时,设40212工具柱竖向约束钢支撑。3 3、地形地貌、地形地貌 车站位于南开区迎水道与苑中路、苑西路交口处,南侧为原110中学,现已拆迁。北侧为南开大
2、学校园,近距离内无建筑物。西侧为明圆里居住小区,最高建筑6层,距基坑最近距离约17米。4 4、管线概况、管线概况 车站主体结构范围内,地上有电力电杆,通讯电杆,通讯塔,交通标志和各种树木;地下管线埋设较多。分别有雨水管、污水管、电信管、热力管等,地下管线具体数量见下表,平面位置见图5。主要管线动迁数量表主要管线动迁数量表管线种类管径/埋深管材处理措施拆除长度(m)污水管600/4.3混凝土拆改240雨水管1500/4.3混凝土拆改290供电电力35KV/0.7铜拆改130电信12孔/0.9铜拆改270给水管400/1.0铸铁拆改50热力4002/1.4铜拆改1605、工程地质工程地质 车站场地
3、地层有第四系全新统人工填土层、第陆相层、第海相层、第陆相层、第陆相层,岩性主要为杂填土、粉质粘土、粉土及淤泥质粉质粘土。地表普遍分布第四系全新统人工填土层,岩性为杂填土及素填土,土质不均,结构松散,密实程度差。第陆相层,岩性为粉质粘土、工程性质尚好。第海相层岩性为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土为主,粉质粘土夹有大量粉土薄层,工程性质较差。第陆相层上部为糊沼相沉积层,该层厚度较小,工程性质较差;下部为河床河漫滩相沉积层,以可塑状粉质粘土为主,夹粉土,含姜石及贝壳,底部出现“混粒土”。该层土质较密实,为良好的持力层。第陆相层由粉土、粉砂、粉质粘土组成,含姜石。本层工程性质及抗震性较好。车站主体结构
4、基底位于2粉土层和4粉砂层上。本站基底砂层很厚,围护结构墙底已穿越4和4粉砂层,且一部分围护结构墙底已接近4粉砂层。车站场地地质柱状图如下:具体地质状况如下表1:6 6、水文地质、水文地质 根据地质勘察报告王顶堤站下的地层情况,按其水文地质特性,地下水类型分为两类:潜水型与微承压水型。潜水含水层 孔隙潜水存在于层人工杂填土及第、第层粉质粘土中,该水层以第-1层、第-1层的粉质粘土为相对隔水板。孔隙潜水埋藏较浅,勘测期间水位埋深约为0.42.1m(高程2.30.85m)。潜水主要依靠大气降水入渗和地表水体入渗补给,水位具有明显的丰、枯水期变化,受季节影响明显,高水位期出现在雨季后期的9月份,低水
5、位期出现在干旱少雨的45月份,水位年变化幅度的平均值约0.8m。自地表以下至30m范围内自上至下为杂填土、粉质粘土、粘土、粉土相间,均为弱透水性地层。粉质粘土地层的平均渗透系数K=0.03m/d;粘性土平均渗透系数为0.005m/d;粉土地层的渗透系数K=0.5m/d。微承压含水层微承压含水层 微承压含水层主要分布在2、4、2、4、2、4的粉土、粉砂层中,以-1粉质粘土、-1粉质粘土为相对隔水顶板。微承压含水层厚度较大,分布相对稳定。微承压水水位受季节影响不大,水位变化幅度小。该微承压水接受上层潜水的越流补给,同时以渗透方式补给深层地下水。勘测期间微承压水水位埋深为2.576.16m。表2:主
6、要工程数量表7 7、主要工程数量、主要工程数量 王顶堤路车站主体结构基坑工程主要工程数量见表2。顺序项 目单 位数 量1地下连续墙幅/m382/112352地基加固m220003基坑土方m3740004基坑降水降水井口23降压井口105出入口/风道个4(2个预留)/21 1、质量目标、质量目标 确保本工程达到优良标准,创建海河杯,合格率达到100%,优良率达到90%以上。2 2、安全目标、安全目标 安全生产遵照天津地铁工程文明施工标准及管理规定和天津地铁工程建设安全生产管理规定的管理制度,严格遵守国家、铁道部和天津市颁布有关安全生产及文明施工的规定。对本工程的安全目标制定如下:三、管理目标 消
7、灭职工因工重伤以上的伤亡事故,无管线、机械设备、压力容器等重大事故,无重大交通事故,轻伤率控制在1以内。通过天津市施工现场安全生产保证体系认证,考评达到优良级。达到天津市市级安全标准化工地,市级文明工地的要求。3 3、工期目标、工期目标 目前王顶堤站正在进行管线切改等前期工作,计划4月中旬开始地下连续墙施工,7月下旬开始土方开挖,8月上旬开始施工主体结构,年内完成主体结构80%,具体安排见表3:表3:节点工期表序序 号号项项 目目 名名 称称节节 点点 工工 期期1施工准备2008.02.22-2008.5.122地下连续墙施工2008.04.15-2008.7.33地基加固及地连墙接缝止水2
8、008.09.27-2005.11.254降水(压)井安设2008.07.1-2008.7.105基坑降水2008.7.05开始,与结构施工相对应6土方开挖2008.07.20-2008.11.187主体结构施工(8段结构,187天)2008.08.05-2009.02.078附属结构待定四、主要施工机械设备 主要施工机械设备表4。序号机 械 名 称型 号 规 格单位数量额定功率生产能力1挖掘机现代55台20.25 m32挖掘机EX200台41m33长臂挖掘机日立EX220(臂长20m)台2300m3/天4蚌式抓斗(备用)1m3台11m35自卸汽车15t台815t6抽水泵AS30-20B台27
9、50t履带吊机50t套1816t龙门吊16t台1五、临时工程 1 1、平面布置、平面布置2 2、施工临时便道、场地硬化、施工临时便道、场地硬化 施工围蔽内场地全部硬化。沿基坑周边设5m宽、20cm厚C20混凝土便道,其余地方均采用C20素混凝土进行硬化处理,硬化厚度为10cm。3 3、现场临时排水、现场临时排水 出入工地的大门口处均设洗车槽、沉淀池,进出车辆特别是土方运输车辆须经过清洗后方可上路。生产区内沿基坑周边的施工便道内侧设排水沟(2030cm),每隔30m设一集水井(606060cm),排水沟坡度为2,最后汇集在三级沉淀池经沉淀后排向城市污水井。六、深基坑开挖方案 王顶堤站深基坑开挖方
10、案及各项工艺均是针对天津地区特有的地下水及软弱土,以减少基坑及周围地层变形为核心,运用“时空效应”理论制定的。基坑开挖在地下连续墙围护结构、地基加固施工完毕和降水后实施。1 1、王顶堤站基坑施工流程、王顶堤站基坑施工流程 2 2、降水(压)井布置、降水(压)井布置 根据降水目的、水文地质条件与基坑开挖的深度等因素,对基坑内地下水的出水量进行了计算以及对基坑底的稳定性进行了验算,确定降水、降压抽水井的数量。根据图纸提供水文、地质条件及华苑站降水施工经验,降水井有效降水面积按200m2设计,王顶堤站基坑面积为4012 m2,主体结构基坑内布置23口降水井。降水井井口:井口要高出地面,采用优质粘土封
11、闭。井径:直径为705 mm。滤水管:采用400/300水泥砾石滤水管,井口下3m外包一层100-150g/m2针刺无纺布。填砾料:从井底向上至地表下1m均回填3-7毫米滤料。井深:基坑底以下5m。降水井的结构及过滤器的安装部位见图8。潜水降水布置示意图潜水降水布置示意图潜水降水井详图潜水降水井详图承压减水降压井详图承压减水降压井详图降压井 降压井结构基本同降水井,但要求必须将下部微承压水层与上部潜水层分开,因而在上部结构上井管使用的材质不同。井口:井口要高出地面,采用优质粘土封闭。井径:705 mm。滤水管:采用400/300水泥砾石滤水管,外裹一层100-150g/m2针刺无纺布;井管采用
12、不透水的水泥管。填料:在透水的水泥砾石滤水管周围回填滤料,上部水泥管周围采用粘土球回填,在井口处回填优质粘土,形成封闭。井深:井深约43m,井深以必须穿透微承压水层为准则。具体每口井的深度以地质报告为依据进行设计。3 3、降水运行、降水运行 降水运行 降水在基坑开挖前15天进行,做到能及时降低基坑内的地下水位。降水井抽水时,潜水泵的抽水间隔时间由短至长,对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数相应要增多。降压井可在基坑开挖到设计要求时开始抽水,以降低下部承压水头,保证施工时基坑底板的稳定。降水运行过程中,做好各井的水位观测工作,及时掌握承压含水层水头的变化情况。在降低下部承压水头的降水运行过程中,
13、当承压水头降至设计要求时,可适当调整降压井的抽水量或调整降压井的运行数量来控制承压水水头的下降幅度,以减少因降水而引起的地面沉降。降水运行期间,现场实行24小时值班制,值班人员要认真做好各项质量记录,做到准确齐全。降水运行过程中对降水运行的记录,及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份,对停抽的井及时测量水位,每天12次。降水运行的注意事项 做好基坑内明排水准备工作,以备基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干。降水运行阶段要经常检查泵的工作状态,一旦发现不正常时及时换泵并修复。4 4、基坑开挖与支护、基坑开挖与支护 基坑土方开挖与支撑的
14、施工质量是关系基坑工程成败的一大关键。它是在前期条件(基坑围护、土体加固、基坑降水)成熟下进行的,同时又是后续工程(车站主体结构)施工的前提条件。因此,根据本工程实际情况,运用“时空效应”理论,做好机械设备的选型与配备,以期达到最高质量、最快速度和对环境影响最小的目标。5 5、时空效应理论的应用、时空效应理论的应用 针对本工程所在地区工程地质软弱土流变性特点,结合本单位在类似工程中的施工经验,根据“时空效应”理论和地下铁道施工及验收规范(GB50299-1999)的要求,对王顶堤站的基坑围护和开挖过程中的时空效应,进行了认真分析,明确了以严格控制基坑变形,保持稳定为首目的,以严格控制土体开挖卸
15、载后自由暴露时间为主要施工参数,采用加固部分主动土压力区土体、适当降水提高土体抗剪强度和注意做好基坑排水等综合措施,达到控制基坑周边地层位移、保护环境、安全施工的目的。根据本工程基坑规模、几何尺寸,围护墙体及支撑结构体系的布置,按照“时空效应”规律,采用分层、分块、对称、平衡开挖和支撑的顺序,并确定各工序的时限,施工参数如下:开挖分层的层数:标准段n6,端头井n7;每层分部开挖的数量:V190520m3 分部开挖的时间限制:Tc1214h;分部开挖后完成支撑的时间限制:Ts8h;每部开挖的宽度B和高度H:B6m,H钢支撑层距1.524.1m;每部开挖卸载后无支撑暴露时间:Tr2022h;钢支撑
16、预加轴力:N计算轴力的约50,具体数据如表5:表5:钢支撑设计轴力和预加轴力表序号部 位支撑名称设计支撑轴力(KN/m)预加轴力(KN/m)1西端头井第一道支撑3391001002第二道支撑6503153153第三道支撑9024554554第四道支撑12525825825第五道支撑11405205206第六道支撑9403753757第五道支撑下倒撑3908第四道支撑下倒撑6209第二道支撑下倒撑26610标准段第一道支撑218626211第二道支撑42222322312第三道支撑61929329313第四道支撑71732032014第五道支撑65626526515第四道支撑下倒撑25016第二
17、道支撑下倒撑150注:东端头井与西端头井预加轴力基本一致6 6、施工准备、施工准备 根据现场实际情况,合理布置施工场地,落实一个可供35辆土方车停车的待车场地,进行车辆进入施工现场的调配。在土方开挖前进行一次土方开挖技术交底,使参加人员做好思想统一,交底清楚,目标明确,严格遵循“阶梯式”开挖施工顺序,“从上到下,分层、分块,留土护坡,阶梯流水开挖,垫层及时浇筑”的总原则。通过对地基加固和超前井点降水加固土体。利用一台EX200反铲挖机(带镐头)按基坑开挖先后顺序,逐步拆除原路面结构。对所有进入现场的设备做一次检修,保证开工期间机械正常运转。备齐合格支撑设备,严防安装支撑时,因缺少支撑构配件而延
18、误支撑时间,同时准备一定数量的支撑备用。备足排除基坑积水的排水设备。准备好水泵等排水设备,保证基坑开挖而不浸水,防止开挖土坡被暗藏积水冲坍,乃至冲断基坑横向支撑,从而造成地下连续墙大幅度变形和地面大量沉陷的严重后果。落实好出土、运输道路和弃土场地,办理有关渣土外运证件。保证基坑开挖中连续高效率出土,减少地层扰动。准备好应付突发事件的人员、机械、材料。做好围护结构、地下管线、建筑物的监控和保护,监测值达到警戒值时及时采取补救措施。7 7、施工方案、施工方案 王顶堤站主体结构基坑开挖长度188.7米,土方开挖总量为7.4万立方,考虑到雨天及各种干扰,平均每月按26天计算,每天出土700-800 m
19、3,计划土方开挖工期需100天左右。综合考虑全标段总体计划工期和盾构机下井的节点工期,从西端头井开始向东端头井方向顺序开挖。在基坑围护结构两侧修筑临时便道作为机械运行、停放和车辆行驶通道。土方采用随挖随运的原则进行施工。基坑土方开挖主要采用机械开挖,人工配合挖除机械挖不到地方的土方。根据设计要求和现场施工情况,第一层开挖长度不超过12米,第二层及以下各道支撑的土层开挖长度原则上不超过6米,根据实际情况进行局部调整,深度以每道钢支撑的中心标高向上0.5m为一层,钢支撑的安装和预应力的施加控制在8小时以内。第一层土方用EX200型挖掘机退行开挖,直接装车;其它每层台阶各布置一台挖掘机进行接力甩土作
20、业,直至最上台阶处,由顶层挖掘机进行装土作业。端头井部位土方开挖顺序:首先撑好标准段与端头井接头的两根钢支撑,再挖斜撑范围内的土方,最后挖除坑内的其余土方。自基坑角点沿垂直于斜撑方向向基坑内分层、分块、限时地开挖并架设支撑。端头井土方开挖顺序见图9。端头井土方开挖顺序图 开挖中坚持“分层、分块、先中间后两边、拉槽支撑”的原则。开挖过程中每层坡度控制在约1:2,开挖总坡度保持在1:4左右。严禁超挖,每一层开挖面标高不得低于每层设计的开挖面标高。分段土方开挖到设计标高以上30cm时,采用人工挖土,开挖到标高后快速浇筑垫层混凝土,以保护坑底土体不受施工扰动,确保基坑安全。垫层混凝土掺加早强剂,提高混
21、凝土早期强度。王顶堤站基坑土方开挖流程见图10。8 8、施工组织、施工组织标准段土方的开挖 每一流水段开挖形式相同,以下对标准段的开挖流水段进行描述:A、第一层土方开挖深度1.05米,长度6米,土方量约为133m3。B、第二层土方开挖深度4.733米,长度6米,按约1:2放坡,土方量约为596 m3。C、第三层土方开挖深度2.5米,长度6米,按约1:2放坡,土方量约为315m3。D、第四层土方开挖深度2.7米,长度6米,按约1:2放坡,土方量约为340m3。E、第五层土方开挖深度3.393米,长度6米,按约1:2放坡,土方量约为428m3。F、第六层土方开挖深度3.49米,长度6米,土方量约为
22、439m3。G、第七层为300mm人工挖土,长度6米,土方量约为38m3。根据前述施工方案,每个作业面配置5台履带式挖掘机、1台长臂挖掘机、1台0.3m3小型挖掘机。各层土方在10小时内完成每一流水段的土方开挖。钢支撑安排在白天安装,事先在地面上拼装好,通过龙门吊吊入坑内,在8小时内安装完成5根支撑,并施加预应力。土方开挖按两班制,采取随挖随运的原则,在有特殊要求的时间段采取在施工场地内的临时存放场堆放,集中在夜间外运。端头井土方开挖施工安排 从西端头井开始向东端头井进行基坑开挖,先完成西端头井土方,然后再向标准段延伸直至东端头井。西端头井向标准段内开挖放坡后土方总量为2.8万m3,按每天要出
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