中间风井基坑开挖施工方案

8广州轨道交通二、八号延长线工程石壁站～会江站区间中间风井基坑开挖施工方案第一节编制依据（1）广州市轨道交通二、八号线延长线工程施工8标段二号线【石壁站～会江站区间矿山法隧道】（后简称石～会区间矿山法隧道）土建施工项目招标文件、补遗书；（2）本工程现场调查资料；（3）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定；（4）我公司在广州地铁施工方面的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力以及资金投入能力；（5）我公司在广州、南京、北京、重庆、深圳、天津等地的地铁施工经验。第二节工程简介一、工程概况（1）中间风井是石～会区间矿山法隧道与盾构法隧道施工接头处，做为盾构吊出井及矿山法隧道施工的竖井；位于飘峰山北侧，番禺监狱西南角，中间风井基坑起讫里程YDK2+901.2（ZDK2+894.897）～YDK2+916.2（ZDK2+909.897），基坑长15m，宽23.7m。中心里程YDK2+905。中间风井基坑深度约35.159m。（2）中间风井围护结构采用ф1200@1300mm钻孔灌注桩加内混凝土支撑形式，钻孔桩进入微风化层嵌固1.5m（桩Z1、Z2嵌固2.0m），钻孔桩共62根.钻孔桩Z1、Z2、Z3、Z4分别为10、6、9、37根，桩间ф600三重管高压旋喷止水至强风化层1m。钻孔灌注桩桩顶设800mm×1200mm冠梁，竖向支撑由上到下共设置八道支撑，除第一道支撑外，其余七道支撑四周布置1000mm×1500mm腰梁，支撑采用钢筋混凝土撑，第一道9支撑尺寸800mm×600mm，第二、三、八道支撑尺寸800mm×700mm，第四、五、六、七道支撑尺寸1000mm×800mm。第一～八道混凝土撑中心线标高分别为15.6m、10.0m、5.6m、1.8m、-1.8m、-5.4m、-9m、-13.0m。（3）中间风井结构采用矩形框架结构，采用模筑C30S8钢筋混凝土浇注。（4）本标段中，3＃联络通道及废水泵房与中间风井设在同一位置，施工时，3＃联络通道及废水泵房与风井下部结构一起施工完成。（5）主体结构主要采用明挖法施工，采用混凝土自身防水和全外包式防水。二、周边环境中间风井所处位置距主干道较远，向北有一便道与石中二路相连，路边建筑物主要是简易厂房和底层居民房，行人多为居民，车辆较少。1、主要有影响的周边建筑：中间风井东北侧10.9m处有一栋新建三层框架结构，基础为Ф600锤击灌注桩，深度7.5～22.5m，向前10m还有一座2层的厂房，框架结构，基础为Ф800的钻孔桩，深度5～20m。2、主要有影响的地下管线：无。三、地质概况1、场地条件风井所在山谷场地由周边山坡开挖后形成，场地范围较大，但不平整，且连接石中二路的便道不具大型施工机械通行要求，因此施工单位进场前需做好“三通一平”。详勘报告显示风井大里程附近有风化槽存在，竖井施工时应引起注意。2、岩土分层及特征本区工程地质情况自上至下依次为：4-3坡积土层（Q3al+pl）：褐黄、褐红色，呈湿，可塑-硬塑状态，不均匀含少量砾砂。摇振无反应，光泽反应稍有光滑，干强度及韧性中等，标贯击数6.5～25.1击；广泛分布于飘峰山（里程YDK2+000～YDK3+150），位于风井结构顶板之上，层厚0.50～12.40m，平均3.67m。5Z-2硬塑状砂质粘性土层（Qel）：黄褐、红褐等色，见灰白色斑点，系由上元古界震旦系混合花岗岩风化残积形成，呈稍湿，硬塑状态，含10～15%石英质颗粒，遇水易崩解。摇振无反应，光泽反应稍有光滑，干强度及韧性中等，标贯击数10～29击；层厚2.20～15.10m，平均6.41m。106Z全风化混合花岗岩（K）：黄褐色，成岩矿物多风化成土状，原岩组织结构己基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，遇水易软化、崩解，标贯击数25～49击；分布厚度1.00～25.00m，平均7.6m。7Z强风化混合花岗岩（Z）：褐黄夹灰白色，岩石组织结构已大部分破坏，长石类矿物多风化成土状，但原岩结构清晰，岩芯呈碎块状、土柱状，岩块用手可折断，岩石风化节理裂隙很发育，遇水易软化、崩解，修正标贯击数≥50击；揭露厚度0.50～31.98m，平均12.32m。8Z中风化混合花岗岩（Z）：褐黄、灰白色，中细粒结构，块状结构，长石类矿物风化明显，陡倾角节理裂隙发育，裂隙面多为铁、锰质浸染呈褐红色，岩质坚硬，岩芯破碎，多呈块状或短柱状；层面起伏较大，分层厚1.40～19.20m，平均5.7m。9Z微风化混合花岗岩（Z）：灰白、青灰色，中细粒结构，块状结构，陡倾角节理裂隙局部局部较发育，裂隙面多被铁、锰质浸染呈褐红色，岩质新鲜，致密坚硬，岩芯呈柱状，偶成块状，锤击声脆；为场地稳定下伏基岩，揭露厚度0.80～35.40m，平均12.80m。3、地层物理力学参数（见下表）地层物理力学参数建议表分层编号项目天然含水量天然容重单轴极限抗压强度凝聚力内摩擦角承载力标准值水平地基系数静止侧压力系数标准贯入度围岩初评级别符号ωγfcCΦfaCyK0N单位%KN/m3kPakPa°kPaMpa/m击4-323.219.425.021.022045.00.4016.0Ⅴ5Z-229.717.517.619.528055.00.3820.9Ⅴ6Z26.618.327.022.135090.00.3537.2Ⅳ7Z19.721.52.9100.030.5550200.00.30Ⅳ8Z25.319.31200.038.02000600.0Ⅲ9Z25.950.03500.042.045001000.0Ⅱ4、水文地质条件本区地下水主要为赋存于第四系土层中的孔隙型潜水和基岩裂隙中的基岩裂隙承压水。第四系含水地层主要以属弱透水性地层的残积层〈5Z-2〉及全风化11〈6Z〉为主，大气降水补给，水量亦较为贫乏，故本区为潜水不丰富。基岩裂隙水主要赋存于强、中风化带岩层的基岩裂隙中，补给较为稳定，略具承压性质，微风化带岩层节理裂隙稍发育且多密闭，可视为不透水层。强、中风化混合花岗岩裂隙较为发育，多呈微张状，且局部连通性较好，具弱偏中等透水性，是风井附近山脉飘峰山的主要蓄水体，径流条件受基岩的裂隙发育程度、填充状态及连通性制约，富水性变化大。根据勘察水质分析结果，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）12.2条判定，本区地下水水质对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构及混凝土结构具弱腐蚀性。四、工程重难点1、根据地质资料显示，本工程开挖过程中要通过平均厚度近20m的残积层（即〈6Z〉、〈7Z〉地层），该地层遇水或扰动易使其软化、崩解，呈泥浆状，对开挖土方会造成困难。2、在残积层范围内的圈梁及支撑的施作也是重难点，残积层软化、崩解后，不能给圈梁及支撑的施作提供有效的底部支承。3、中间风井的开挖面积小，爆破的扰动影响大，控制爆破的影响尤为重要。五、主要工程量土方开挖与支撑架设序号工程项目单位主要工程量1挖方m312499.0252桩间回填m3456.973冠梁混凝土m378.9124冠梁钢筋t10.845腰梁混凝土m3753.26腰梁钢筋t146.1627支撑混凝土m3117.128支撑钢筋t15.112第三节施工方案一、总体安排在进行施工前期准备工作的同时，创造条件进行中间风井围护结构的施工，围护结构施工完后即开始降水，然后进行分层开挖，并施做冠梁、圈梁及混凝土支撑。施工顺序为：三通一平→山体加固施工→围护结构施工→从上至下逐层开挖至各支撑下50mm施作各道支撑→开挖到最终基坑面→施作接地网以及垫层和底板下防水层→地下六层侧墙防水层、浇筑底板及部分地下六层边墙混凝土→待底板及侧墙混凝土强度达到70%以上时，拆除第八道支撑→施工联络通道及废水泵房→施作剩余地下六层边墙防水层、浇筑边墙、中板，部分地下五层侧墙→待中板及地下六层侧墙混凝土强度达70%以上时拆除第七道支撑→施作地下五层边墙防水层、浇筑边墙、顶板、内墙、楼梯→按此顺序一直施工到负一层→施工低压变电房→施作顶板防水层→拆除第一道砼支撑、施工地上一层顶板→回填覆土→板、内部结构及附属结构施工。二、施工方案1、降水施工开挖前15天在基坑内进行管井井点降水。降水计算:根据地质及水文情况,基坑降水降至中风化岩层以下0.5m即可，故设计井深进入中风化岩层1m，井孔直径600mm，井管选择加工钢筋笼，外包2层孔眼为1～2mm的滤网，管径为350mm，滤水管长度4m；根据本工程的地质勘察报告本工程的含水层厚度为35.5m，埋藏最深的中风化岩层出现在风井的东北角，出现标高约-19m，故取水位降低值为35.5m；埋藏最浅的中风化岩层出现在风井的西南角，出现标高约-1.49m，故取水位降低值为17.9m，基坑的平均水位降低值取27m。1）影响半径HkSR95.1式中：R—抽水影响半径（m）S—水位降低值（m），取S=27mH—含水层厚度，取H=35.5mk—土层渗透系数，取k＝0.25m/dm85.15625.05.352795.1R132）假想半径基坑长23.7m，宽15m，则：因为A/B＝23.7/15＝1.585式中：A—基坑长度A＝23.7mB—基坑宽度B＝15m所以r0＝A＝14.3157.23＝10.64m式中：r0—假想半径（m）3）基坑总涌水量)lg/(lg)2(366.10rRSSHkQ式中：Q—基坑总涌水量(m3/d)S—基坑底水位降深，S＝27mR—抽水影响半径)64.10lg85.156/(lg27)275.352(25.0366.1Q＝347.19m3/d4）单井出水量365kldqd—井管直径,d＝0.35m,l—滤管长度,l＝4m325.0435.014.365q＝180m3/d5）井数、间距根据以上计算:井点数量n=1.1×347.19/180=2根根据开挖时的施工作业空间需要并综合考虑其抽水影响半径和岩层走向，基坑降水井管布置见下图：14根据基坑各处的中风化岩层出现深度拟订1#井设计井深32m，2#井设计井深36m。2、基坑开挖中间风井基坑开挖深度为35.159m，开挖面积355.5m2，开挖土石方12499.025m3。拟平均每天开挖土方500m3，每天开挖出土工作时间16小时，即两班。基坑开挖采用“竖向分层”的方法明挖施工，每道支撑作为一个开挖面的分界，分9层开挖。遵循“竖向分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则。根据地质情况，基坑尺寸，基坑主要采用机械开挖，人工配合。1、基坑上层20m左右采用挖掘机挖土，汽车吊和长臂抓斗机配合装土；20m深以下土层采用挖掘机、人工配合地载装土，汽车吊提升装车外运；岩层采用松动控制爆破开挖；基底以上30cm采用人工突击开挖。开挖出的土碴由自卸汽车运至堆土场。2、基坑开挖时土坡控制在1∶2左右的坡，岩层在1：0.5以内。开挖及支撑施工步序图开挖步序示意图说明15一、开挖至桩顶冠梁底标高下50mm，施作冠梁及第一道钢筋砼支撑1、浇筑冠梁、第一道钢筋混凝土支撑。2、基坑开挖前做好准备好开挖机械以及备好应急物资。二、逐层依次开挖至每层钢筋砼支撑底标高下50mm，施作该层腰梁及钢筋砼支撑，待达到强度后再向下一层开挖三、基底开挖开挖到基底以上30cm采用人工突击开挖，严格控制最后一次开挖，严禁超挖。16三、基坑开挖难点问题和主要对策序号问题的提出主要对策1本工程开挖过程中要通过平均厚度近20m的残积层（即〈6Z〉、〈7Z〉地层），该地层遇水或扰动易使其软化、崩解，呈泥浆状，对开挖土方会造成困难。①确保桩间旋喷止水的施工质量，避免开挖工程中的大面积渗水或涌泥、涌砂现象。②认真做好基坑降水工作。③对基坑做好有效的围挡措施，如基坑边的截水沟及雨天在基坑上设雨蓬等。④尽量减少对残积层的扰动，备其物资，在出现残积层软化、崩解现象时，用建筑垃圾或石方换填，避免开挖机具下陷；如情况严重，钻孔注化学浆液（双液注浆，即水玻璃＋水