王顶堤站深基坑开挖施工方案

天津地下铁道二期工程3号线第三合同段王顶堤站深基坑施工方案中铁四局集团天津地铁项目经理部二00八年三月一、编制依据⑴天津市地下铁道二期工程3号线第三合同段招标文件；⑵天津市地下铁道二期工程3号线王顶堤站相关设计文件；⑶《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50229—1999）；⑷天津地下铁道建设公司相关文件；⑸施工现场的详细调查；⑹地铁3号线华苑站及其它类似工程相关经验。1、工程范围二、工程概况2、设计概况车站主体采用二柱三跨双层框构，地下岛式站台，站厅在地下一层，站台在地下二层，线间距为15m，站台宽12m，车站标准段总宽20.651m。车站结构标准段横向柱网尺寸为7.025m+5.35m+7.075m，纵向柱间距一般为8m。该站覆土厚约为4.0m，基坑最大开挖深度19.667m。车站设有四个出入口，两座风机房，其中北侧一、二号出入口预留。车站建筑总平面见下图1。王顶堤站位于迎水道以南110中学一侧、苑西路与苑中路之间，周围有居住区，建筑最高为6层。车站的起迄里程为：DK5+110.2～DK5+298.9，中心里程DK5+186，全长188.7m。工程施工范围为车站范围内全部土建工程的施工及交通组织等。•车站标准段结构尺寸分别为：顶板800mm、中板400mm、底板900mm、侧墙600mm、顶板梁1000mm×1600mm、中板梁900mm×900mm、底板梁1000mm×2100mm、柱800mm×900mm、800mm×1000mm。•车站基坑等级：车站西侧距明圆里居民楼较近，最近约为17m，设计基坑安全等级为Ⅰ级。•车站采用明挖顺作法施工，标准段为二柱三跨双层钢筋混凝土框架结构。•王顶堤站基坑开挖支撑布置和围护结构平面及横剖面见图2、3。围护结构及钢支撑横断面图标准段横断面图端头井横断面图⑴车站的围护结构车站主体围护结构采用地下连续墙作为基坑的围护结构，墙厚800mm，设计外放量为110mm，地下连续墙作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成复合式结构。地下连续墙深度分两种，西端头井及标准段处墙长31.25米，东端头井墙长32.25米。墙体混凝土为C30S6抗渗混凝土。⑵地基加固车站主体围护结构采用地下连续墙，同时在盾构井的起终点里程外侧进行土体加固，端头井围护结构的阴角处也进行土体加固，加固形式采用水泥搅拌桩及高压旋喷桩。搅拌桩桩径分为700mm、800mm两种，桩间距为450mm、550mm。同时水泥土搅拌桩与地下连续墙之间施工一排高压旋喷桩，以保证水泥土加固区域与地下连续墙密贴。加固区域具体见图4。•⑶支撑体系•采用φ600×12和φ600×16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φ402×12工具柱竖向约束钢支撑。3、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、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管线种类管径/埋深管材处理措施拆除长度（m）污水管φ600/4.3混凝土拆改240雨水管φ1500/4.3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φ400/1.0铸铁拆改50热力φ400×2/1.4铜拆改1605、工程地质车站场地地层有第四系全新统人工填土层、第Ⅰ陆相层、第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层、第Ⅲ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Ⅰ陆相层，岩性为粉质粘土、工程性质尚好。第Ⅰ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Ⅱ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Ⅲ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。•车站主体结构基底位于⑥2粉土层和⑥4粉砂层上。•本站基底砂层很厚，围护结构墙底已穿越⑥4和⑦4粉砂层，且一部分围护结构墙底已接近⑨4粉砂层。•车站场地地质柱状图如下：⑦6⑦7⑦5⑦2⑤1④9④5④2③2④1③1①1图6：王顶堤站地质柱状示意图基底-14.955地表+2.8顶板-1.1⑥2⑥4⑧1⑨2⑨4墙底-31墙底-30具体地质状况如下表1：KV(cm/s)KH(cm/s)①1杂填土1.4～4.9杂色、黄褐色，中密，潮湿，成份以碎石、砖块、灰渣、粘性土等组成局部表层0.2m为柏油路面；以粘性土为主的杂填土，多为黄褐色、褐色，可塑③1粉质粘土0.7～3.255.61.83E-078.29E-07灰黄色、黄灰色、褐色、可塑～流塑，与粉土互层，夹锈斑③2粉土1.9灰黄色，湿，中密，夹粉质粘土薄层④1粉质粘土1.3～3.33.46E-059.16E-06灰色，可塑～流塑，夹贝壳碎片，与粉土互层④2粉土1.0～6.759.132.27E-061.24E-06灰色，湿～很湿，中密～密实，夹贝壳。与粉质粘土互层④5淤泥质粉质粘土0.8～3.336.652.18E-066.74E-07灰色，流塑，夹贝壳，与粉土互层④9粉土1.3～3.455.758.16E-053.87E-06灰色，湿～很湿，中密～密实，夹贝壳。与粉质粘土互层。局部含姜石⑤1粉质粘土1.6～3.458.651.68E-061.00E-07浅灰色、灰白色,可塑～流塑。局部表面为灰色泥浆。含零星螺壳及少量蚌壳⑥2粉质粘土1.3～2.3灰黄色、软塑，含贝壳及姜石，夹粉土薄层⑥4粉土2.9～6.279.093.23E-050.00E+00灰黄色、黄褐色、稍湿～湿，密实。含锈斑，夹粉砂、粉质粘土薄层，含贝壳、姜石⑦2粉土0.9～4.848.72.44E-052.39E-05褐黄色、黄褐色，湿，密实，呈千层饼状，与粉质粘土及粉砂互层。含姜石及螺壳⑦5粉质粘土1.0～5.891.467.02E-061.00E-07黄褐色、褐黄色、灰黄色，硬塑～可塑，含姜石，夹锈斑，与粉砂互层⑦7粘土1.0～3.3139.07褐黄色、黄褐色，可塑～流塑，含姜石，夹锈斑，与粉土互层⑦6粉土0.5～3.7褐黄色、稍湿～湿，密实，夹锈斑，含姜石，姜石粒径8～12mm⑧1粉质粘土0.5～1.9103.4灰黄色、灰褐色，可塑～软塑，含贝壳，夹锈斑及螺壳⑨2粉质粘土0.5～2.567.8黄褐色、灰黄色、灰绿色，硬塑～可塑，夹锈斑，含姜石，姜石粒径2～15mm。局部夹薄层粉砂渗透系数土层描述表1：王顶堤站地质土层特征及常规物理力学指标统计表土层编号土层名称层厚(m)无侧限抗压强度qukPa•6、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。•⑴潜水含水层•孔隙潜水存在于①层人工杂填土及第③、第④层粉质粘土中，该水层以第⑤-1层、第⑥-1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0.4～2.1m（高程2.3～0.85m）。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，低水位期出现在干旱少雨的4～5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。⑵微承压含水层微承压含水层主要分布在⑥2、⑥4、⑦2、⑦4、⑨2、⑨4的粉土、粉砂层中，以⑤-1粉质粘土、⑥-1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2.57—6.16m。表2：主要工程数量表7、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⑴降水井口23⑵降压井口105出入口/风道个4（2个预留）/2•1、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、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⑴消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。⑵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。⑶达到天津市市级安全标准化工地，市级文明工地的要求。3、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：节点工期表序号项目名称节点工期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2008.09.27-2005.11.254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20.25m32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2750t履带吊机50t套1816t龙门吊16t台1五、临时工程1、平面布置2、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、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（20×30cm），每隔30m设一集水井（60×60×60cm），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、王顶堤站基坑施工流程王顶堤站基坑施工流程图坑外搅拌桩地基加固标准段地下连续墙施工施工准备两端头井地下连续墙施工坑内打设井点附属结构施工西端头井内部结构施工标准段开挖与支撑附属结构围护桩施工附属结构基坑开挖与支护西端头井开挖与支撑标准段内部结构施工东端头井开挖与支撑东端头井内部结构施工迎水道二次翻交2、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4012m2，主体结构基坑内布置23口降水井。⑴降水井①井口：井口要高出地面，采用优质粘土封闭。②井径：直径为φ705mm。③滤水管：采