上海地铁基坑工程施工规程

上海地铁基坑工程施工规程条文说明SZ-08-2000上海市市政工程管理局2000上海１目次1总则…………………………………………………………………………………（2）2开挖前的准备工作………………………………………………………………………（3）2.1编制施工组织设计……………………………………………………………………（3）2.2基坑围护结构施工……………………………………………………………………（3）2.3土体加固………………………………………………………………………………（3）2.4坑内井点降水…………………………………………………………………………（4）2.5支撑体系………………………………………………………………………………（5）2.6基坑排水………………………………………………………………………………（5）2.7承压水处理……………………………………………………………………………（6）2.8出土、运输和弃土……………………………………………………………………（6）3基坑开挖………………………………………………………………………………（7）3.1基坑开挖程序…………………………………………………………………………（7）3.2支撑……………………………………………………………………………………（10）3.3基坑纵向放坡…………………………………………………………………………（11）3.4基坑挡墙封堵…………………………………………………………………………（12）3.5坑底开挖与底板施工…………………………………………………………………（12）3.6拆除支撑及井点………………………………………………………………………（13）4信息化施工………………………………………………………………………………（14）4.1施工监测………………………………………………………………………………（14）4.2地下管线监护…………………………………………………………………………（15）4.3建（构）筑物监护……………………………………………………………………（16）２1总则1.0.1在建筑物密集、地下管线繁多的上海市区修建地铁车站，常会碰到深基坑施工中的周围环境保护的风险性问题。在上海地铁一、二号线建设中，针对上海流变性软土的特征，参考国内外深基坑工程理论和经验，并通过大量现场量测资料的反馈分析，建立了一套考虑时空效应规律的控制基坑变形的设计和施工方法，并运用在地铁一、二号线车站深基坑和十余个邻近正在运行的地铁隧道的深基坑工程中（如新世界大厦、香港广场等），均达到了的控制基坑变形、保护周围环境的要求，取得了良好的社会效益和经济效益。为确保今后上海地铁基坑的质量与安全，避免因基坑施工不当而造成周围环境损坏，现制定本规程，以便施工和监理等部门掌握和应用。1.0.2为了更好的与其他规范和标准相衔接，本规程中将基坑等级划分为一级、二级和三级，与《市政地下工程施工及验收规范》（DGJ08-236-1999）中基坑等级：特级、一级、二级和三级相对应。根据上海地铁一、二号线工程量测和实践经验，凡基坑挡墙最大水平位移δh≥0.5%H（H为基坑开挖深度）的车站基坑，均出现后期差异沉降大、漏水较多的现象，故在本规程中将《市政地下工程施工及验收规范》中的三级标准取消，以保证车站结构防水的工程质量。在分段划分开挖段时，每段最短20m，以保证基坑外纵向不均匀沉降在允许范围内。1.0.3本规程特别强调信息化施工，这是根据国内外成熟的施工经验、特别是上海地铁二号线风险较大的几个车站深基坑施工经验而提出的。在规程中要求对施工中的基坑及其周围环境的变形速率进行全过程监控，及时按反馈信息调整和优化施工措施，以有效控制变形，防险情于萌芽状态，不允许出现急救抢险的情况。３２开挖前的准备工作2.1编制施工组织设计2.1.1施工步序和参数是对开挖顺序每步开挖的空间尺寸、开挖时限、支撑时限、支撑预应力等各工序的定量施工管理指标，是控制基坑及其周围环境变形的重要技术参数。在施工组织设计中必须根据设计要求和环境条件，按照可行、可靠、合理的原则予以选定。实践证明：合理选定和严格执行施工参数，才能满足设计所提出的变形控制要求，使得各工况下的变形预测值和实测值基本符合，确保整个基坑及其周围环境的安全始终处于可控状态。2.1.2监护措施可分为两种：一是在开挖前对邻近管线及周围建（构）筑物进行预加固来增强其承受变形的能力，减少基坑开挖而引起的变形；二是在施工过程中结合跟踪监测，采用备用的变形控制措施来控制基坑挡墙和保护对象的变形（变形控制措施可参见条文说明4.2.2和4.3.2）。2.2基坑围护结构施工2.2.1为防止地下连续墙槽壁失稳坍塌而导致周围环境的安全问题，可采用以下措施：1、减小槽幅长度；2、加固槽壁土体；3、抬高泥浆液面或降水以加大墙槽内外的液面高差；4、提高泥浆比重；5、尽量缩短成槽到砼浇灌的时间；6、在保护对象和墙槽之间设置隔离桩。对于用H型钢加强的水泥搅拌墙，则应结合监测数据采用如下方法优化施工参数，以保证周围环境的安全：1、控制浆液流量；2、控制提升速度；3、掺入适量速凝剂；4、采用跳幅搅拌的施工步序。钻孔灌注桩施工对周围环境的影响相对较小，必要时可采用类似地下墙的治理方法。2.3土体加固2.3.1由于水泥土或注浆加固需养护一段时间后才能达到设计强度，因此该类加固施工应尽早安排。在工期紧迫时，可掺加适量早强剂以缩短龄期。2.3.2土体加固的目的主要有：1、对地下墙底因清孔不好沉渣较厚、地下墙承受上部荷载或者逆作法施工的车站地下墙等情况，应进行地下墙墙底注浆加固；2、当开挖土坡的稳定性满足不了安全度要求时，可在一定土坡范围内进行土体加固；3、为提高基坑挡墙内侧的被动土压力，可按设计要求采用水泥搅拌桩或注浆等方法进行土体加固；在具有夹薄层粉砂的粘性土或粘性土与砂性土互层中，对基坑内地面至基坑底以下一定厚度的土体，采用超前降水法加固被动区土体。4、采用钻孔灌注桩或树根桩等做围护结构时，可在围护结构外侧用水泥搅拌桩或注浆等方法加固土体以形成防水帷幕。5、由基坑转角处的斜撑产生的平行墙面的分力可能会引起挡墙转角处外侧土体产生较大抗力，为防止转角结构转动，应在转角处抗力较大的被动区进行可靠加固。（见图2.3.1）图2.3.1４2.3.3加固方法的选择应综合考虑加固体的强度、施工条件、加固施工对周围环境影响、造价等因素。2.3.4土体加固是一项隐蔽工程，应在基坑开挖前检测加固效果。检测方法可根据加固土体强度的大小，选用取芯试验、静力触探试验、轻便触探试验、标准触探试验等，检测数量宜保证每百平方米测两孔。2.3.5通常在水泥搅拌桩、旋喷桩、注浆等施工时会由于挤土效应而出现邻近管线、建筑物先隆起后下沉的现象，因此在靠近保护对象施工时应特别注意监护工作。在施工中要通过地面变形的跟踪监测数据，调整和优化以下施工参数：1、单位深度浆液量；2、注浆管提升速度；3、掺入适量速凝剂；4、注浆压力等。2.4坑内井点降水2.4.1坑内井点降水（图2.4.1）的主要目的是利用地下水位降低后的土体固结来提高基坑被动区土体强度。漕宝路地铁试验段101＃端头井降水试验以及工程实测数据证明：夹薄层粉砂（Kh≥10-5cm/sec）的粘性土层，在降水3周后，土体抗剪强度增加30～50%，含水量减少30%。2.4.2降水必然会形成降水漏斗，从而造成对周围环境的影响，因此要结合地下水位和周围环境监测，合理使用井点降水。在邻近保护对象附近一定要形成封闭的隔水帷幕后才能开始降水。在采用回灌措施保护周围环境时要注意：回灌井点的滤管长度应大于抽水井点的长度（通常大2~2.5m）；回灌必须使用清洁水；回灌设备应经常检查，防止堵塞；在回灌井点的保护范围内应设置水位观测孔，根据水位变化来调节回灌水量。在降水期间，还要随时注意抽出的地下水是否浑浊，防止抽水带走土层中的细颗粒。工程实例延安东路隧道工程盾构进2#工作井时，在邻近工厂建筑物边线外10m设喷射井点，而在建筑边线外2m处设一排1.5m间距的回灌水管，用水泵加压灌水，并在距建筑边线外4m处打设水泥搅拌桩止水帷幕，最终达到了预期的保护效果（图2.4.2）。2.4.3坑内降水并出现坑内外水头差后，基坑内的挡墙土压力会小于外侧压力，由此引发坑内土体的侧向固结，表现为挡墙向基坑内移动和坑外沉降，这在降水持续时间长、坑外建筑物超载大时尤为明显。工程实例地铁二号线河南路车站4#出入口（157#地块），紧靠该基坑的东海商都的地面超载为7t/m2，基坑开挖前降水近5个月，东海商都沉降约7~8mm（图2.4.3）。图2.4.1图2.4.2图2.4.3-40-35-30-25-20-15-10-505C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10(C29)紧靠基坑的东海商都测点沉降（mm）降水前的沉降降水后(开挖前)的沉降北南５2.5支撑体系2.5.1控制无支撑暴露时间是保证基坑变形不超过设计允许范围的重要指标之一，支撑制作或出租单位应按设计要求制定专门的质量标准，支撑经检验合格后打上合格标志。凡是施工中应用的支撑均应达到设计要求，严禁出现某一块土方开挖完毕却不能提供合格支撑的现象。2.5.2立柱桩可有效地保证支撑的稳定性，但立柱的沉降或回弹会引起支撑次应力，降低支撑稳定性。实测数据表明，开挖深度14m的基坑坑底回弹范围通常是坑底以下12m，因此建议立柱桩要穿越这一区域。2.5.3为保证整个支撑体系受力合理，并能够可靠有效地施加预应力，钢支撑和立柱的连接节点构造要能满足以下要求（图2.5.1）：1、支撑在节点处要受到三维约束，以防止侧向弯曲后轴向承载力下降，通常用U型抱箍约束支撑构件，以减短支撑的压缩计算长度，而提高支撑的受压承载力。2、支撑的三维约束节点构造只应约束垂直于支撑轴线的各向外力所引起的支撑弯曲，而不应约束支撑轴向伸缩。若三维约束节点为刚性连接，则每根支撑的轴向伸缩都将引起整个支撑体系的变形而增加支撑的次应力。河南路车站风井基坑井字型支撑体系应力量测资料已经验证了这种现象，因此支撑不宜和立柱、抱箍焊死。3、在立柱支托和支撑之间、抱箍和支撑之间要塞硬木锲，以便在桩身发生沉降或隆起时可释放过大的次应力，同时还能保证抱箍和支托的约束作用。4、若采用预制十字接头或井字接头，也同样应满足本条规定，否则应另外制定施加支撑预应力的程序，并在支撑体系设计中考虑可能发生的次应力。2.6基坑排水2.6.1坑内长期积水不但影响开挖和场地清洁，更会引起坑内被动区土体的软化、降低被动抗力，从而导致基坑挡墙位移和坑外地表沉降增大甚至引发基坑坍塌事故。因此，排水设施要能满足雨天排除坑内积水的需要，并严防坑外地面雨水径流涌入基坑。2.6.2若开挖前未查明并排除坑内储水体，开挖时会导致土坡被暗藏积水冲坍，乃至冲断基坑横向支撑，从而造成地下墙大幅度变形和地面大量沉陷的严重后果。地铁一、二号线车站深基坑施工中均已有过这方面的严重教训。2.7承压水处理(a)钢管对撑(b)H型钢井字撑图2.5.1６2.7.1如果在基坑底以下的不透水层较薄，而且在不透水层下面具有较大水压的滞水层或承压水层，上覆土重不足以抵挡下部的水压时，基底就会隆起破坏，墙体就会失稳。所以在地下墙设计、施工前必须查明地层情况，以及滞水层或承压水层的水头情况，验算抵抗坑底隆起的稳定性（图2.7.1）并采用相应的治理措施。验算公式如下：1.1wPh式中：h……承压水上覆土重；wP……承压水头压力。2.8出土、运输和弃土2.8.1出土、运土、弃土应包括：每层、每块开挖面的挖土机具、人力配备；土方自开挖面运向地面的垂直运输机械和车辆；临时堆土的场地、容量、设备和人力；外运土方的运输车辆、路线、运送容量；弃土场地可接受土方的容量及相应的卸土机具和人力等。对这些条件应作周密研究予以落实，以保证挖土施工管理指标的实现。以往施工中曾因在开挖前未按本条规定中的内容组织施工，而无法达到设计规定的连续出土要求以及开挖、支撑的速度，以致出现基坑变形过大甚至危及周围环境的情况。图2