地铁车站深基坑围护结构施工组织设计

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第一章 概 述
1. 编制原则、依据和说明
1.1 编制说明
根据业主提供的招标文件、设计图纸等资料,在认真研究,充分领会业主对工期、造价、质量、管理以及维护安全稳妥的施工环境意图的基础上,充分考虑我集团公司现有的施工技术水平、施工管理水平和机械配套能力,围绕安全、质量、加快进度和节省造价的目标进行编制。
在编制过程中,我们充分吸取我集团公司在以往类似工程施工中取得的成功经验,在施工组织、方案及相应管理、保证体系等方面,最大限度的运用我集团公司已熟练掌握的新技术、新工艺、新设备等,以及委托xx省建科建筑设计院所做的方案设计成果,本着满足“符合性、响应性、完整性”的原则来编写本篇内容。
1.2. 编制原则
(1)确保设计方案安全可靠;技术方案针对性强、操作性强;施工方案经济、合理。坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事求是相结合。根据工程项目工程地质、水文地质、周边环境、线路、工期要求等条件选择最具实用性的施工方案和机具设备。
(2)以确保工期并适当提前为原则,安排施工进度计划。
(3)以确保质量目标为原则,安排专业化施工队伍,配备配套的机械设备,采用先进的施工方法。
(4)以确保安全生产、文明施工为原则制订各项措施,严格执行安全操作规程。使施工现场全过程处于严密监控状态。
(5)以节约用地、有利生产、方便生活为目标布置施工总平面。
(6)按照ISO9002质量管理体系的标准,控制施工的全过程。采用先进的量测仪器和软件进行信息化施工和管理;以优化施工工艺,提高效率为原则,降低施工成本。
(7)响应招标文件各项条款要求,认真贯彻业主的指示、指令和要求。标书中的承诺是本投标人的行动准则。
1.3 编制依据
(1)xx市轨道交通六号线工程施工三标段(xx站)土建工程招标文件(xx市地下铁道总公司,2005年11月);
(2)xx市轨道交通六号线工程施工三标段(xx站)土建工程招标设计图、设计说明书(xx省建科建筑设计院,2005年11月);
(3)xx市轨道交通六号线A标段详细勘察阶段岩土工程勘察报告《xx站第一次报告》(xx省重工建筑设计院,2005年6月);
(4)xx市轨道交通六号线工程xx站详细勘察阶段《第二次岩土工程勘察报告》(xx省重工建筑设计院,2005年7月);
(5)由业主组织的现场实地勘察、标签会议、补遗;
(6)国家、xx省及xx市现行有关设计及施工、验收规范和标准;
(7)我公司类似工程施工经验、机械设备和技术装备。
(8)国家、当地人民政府及有关部门在施工安全、工地治安、人民健康、环境保护及土地租用方面的具体规定。
2. 工程概况
2.1 工程范围
本标段工程范围为xx市轨道交通六号线工程施工三标段(xx站)土建工程。xx车站起点里程YCK3+986.85,终点里程YCK4+110.95;车站有效站台中心里程YCK4+028.00;车站外包总长124.1m,标准段宽19. 5 m。附属工程包括人行通道和出入口、风道、风亭以及其他附属结构。
本车站为两次盾构过站车站。
2.2 结构形式
2.2.1车站结构形式
2.2.1.1 车站主体和附属结构
xx车站结构设计为地下两层整体式钢筋混凝土框架结构岛式车站。站厅层设置在地下一层,站厅中间为公共区,两端为设备区。地下二层为站台层,站台层中部为站台,有效站台长72米,宽10米。车站主体结构的内墙厚度700mm,与围护结构共同受力。共设有两个出入口,一组风亭。Ⅰ号出入口(净宽为4.5-6m)与机械风道(净宽为6-6.7m)平行;Ⅱ号出入口净宽为6-6.5m,在车站西南端设消防疏散口和风亭。
2.2.1.2 围护结构
xx车站采用明挖施工方案,基坑开挖深度约为17.52米,基坑围护结构为桩心距1350mm冲击灌注桩(Φ1200)+桩外侧桩径Φ800三重管旋喷桩止水帷幕,冲击灌注桩按地质条件分为四类:CKZ-1、CKZ-2、CKZ-3、CKZ-4,钻孔桩进入中风化或微风化层,旋喷桩进入不透水层1米;Ⅰ号出入口及机械风道、Ⅱ号出入口基础采用浆喷桩进行加固,浆喷桩进入中砂层0.5米。
基坑竖向设三道支撑,第一道支撑采用钢筋混凝土支撑,支撑在桩顶冠梁上;第二、三道和倒换支撑采用Φ600壁厚分别为14mm、12mm的钢管作为内支撑,支撑在2工45C钢围囹上,车站两端扩大部分支撑在钢筋砼腰梁上,设临时型钢立柱并用型钢联系梁连接。
2.2.1.3 结构防水
本站结构防水设计遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则进行设计,车站主体结构、出入口通道、风道及机械风道采用全包防水。
(1) 地下结构以混凝土自防水为主,与土壤接触的混凝土采用高性能防水混凝土,混凝土抗渗等级不低于S8。
(2) 结构的顶、底板和侧墙设附加防水层,实现全包防水。
(3)施工缝设中埋式镀锌钢板止水带止水。
(4)施工缝与墙体上予留的空洞边缘不小于30厘米。
(5)所有的防水构件、附加防水层、混凝土外加剂同时满足防腐要求。
2.2.2 风井、风道结构形式
2.2.2.1 风井、风道主体结构
风道主体结构竖向为两层框架结构,横向两个箱室,风道侧墙厚60厘米,顶板厚80厘米,底板厚90厘米,风道末端与风井相连;在地面部分车站方向布置有电缆夹层和制动电阻柜室,且与地面风亭相连。
2.2.2.2 风井、风道基坑围护结构
风道基坑围护结构基坑围护结构为桩心距1150mm冲击灌注桩(Φ1000)+Φ800三重管旋喷桩止水帷幕。B端风道基底采用砂夹碎石换填。钻孔桩深度约18.02米,基坑开挖深度约为16米,内支撑上下共三道支撑,第一层支撑在钻孔桩顶冠梁上,二、三道支撑支撑在混凝土腰梁上。
2.2.2.3 风道、风井防水
中间风井结构防水采用混凝土自防水和外包防水相结合。结构混凝土采用C30防水混凝土,施工缝采用镀锌钢板止水带。
2.2.3 出入口结构形式
Ⅰ号出入口与机械风道平行,水平呈双孔钢筋混凝土框架结构,墙厚60厘米,中间夹墙厚50厘米。Ⅱ出入口呈单孔钢筋混凝土框架结构,墙厚均为60厘米。出入口基础采用Φ500浆喷桩加固地基,浆喷桩呈梅花型布置,桩进入岩层不小于0.5米。
2.3 工程地质、水文地质、气象、地震
2.3.1 地形地貌
xx车站位于大坦沙岛的北端,属于珠江江心洲冲积平原,三面临江,地势较为平坦,原地面标高变化在7.1~8.6m间。由于原地面已经破坏,地面已被推平,车站范围内现在主要为临时停车场、拟建道路及农田荒地,车站西南侧为工房房屋建筑。
2.3.2 岩土分层
场地岩土自上而下有:人工填土、海陆交互相沉积层、冲积-洪积沙层、冲积-洪积土层、河湖相淤泥质土层、残积土层、岩石全风化带、岩石中风化带、岩石微风化带。
车站基坑开挖竖向切过的地层包括<1>、<2-1>、<2-2>、<3-1>、<3-2>、<3-3>、<4-1>、<4-2>,底板主要位于残积层<5-1>、<5-2>、岩石风化层<6>、<7>及冲积中粗砂层<3-3>。
2.3.3 水文地质条件
地表水
xx站南端分布有一与车站纵向基本垂直的河涌,河涌宽约10m,水深0.8m左右。
地下水
地下水主要为赋存于第四系松散层潜水型孔隙水和基岩裂隙中的基岩裂隙承压水。
场地内地下水位水位埋深较浅,稳定水位埋深为0.9-5.3米,标高为1.83-6.64米,地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切,每年5-10月为雨季,大气降雨充沛,水位明显上升,在冬季因降水减少,地下水位随之下降,年变化幅度为2.5-3米。
场地内地下水水质对混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋有中等腐蚀性,对钢结构具中等腐蚀性。
2.3.4 地震
地震基本烈度7级。
2.3.5 不良地质与特殊地质
软土:
本站沿线软土层为第四系海陆交互淤泥质土层<2-1B>和河湖相淤泥质土层<4-2>。厚度0.40~4.60m.具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、承载力低、灵敏度高的特点。其工程地质特性如下:
(1)震陷性:即当原状土受到震动后,很快变成稀释状态,易产生侧向滑动,沉降及基底变形等现象。
(2)流变性:软土除排水固结引起变形外,在剪应力作用下还会产生缓慢及长久的剪切变形。这对建筑地基沉降及地基稳定性均有不利影响。
(3)高压缩性:软土属于高压缩性土,极易因其体积的压缩而导致地面及建筑物的沉降。
(4)低渗透性:因其具有低渗透性及高的持水性,对地基的排水固结不利,不仅影响地基的强度,而且也延长地基固结稳定的时间。
(5)低强度和不均匀性:软土分布区地基强度很低,分布不均匀,本站的软土分布厚度、埋藏深度变化较大,且极易出现不均匀沉降。
砂层及砂土液化
本站广泛分布着海陆交互相沉积淤泥质粉细砂层、冲积-洪积粉细砂层,按国家标准《抗震设计规范》(GB50011-2001)的有关判别条件,综合判定液化等级为“中等-严重”为潜在的不良地质体。
岩石软化
本站岩层的岩性主要泥质粉细砂岩、及砂砾岩,以泥质胶结为主,软化系数为0.15~0.71,为软化岩石,强风化带的岩层剧烈风化成粉质粘土、粉土和砂土,遇水易软化,岩石在空气中暴露的时间过长会风化干裂破碎,在地下水浸泡后易失稳。在设计、施工中应给予重视。
岩体风化的不均一性及软弱夹层
本站的基岩风化带具软硬夹层特性,即在岩层中、微风化带中夹有软弱的全、强风化透镜体等,软弱透镜体强度低,裂隙发育,开挖易渗水。局部地段由于砂砾岩中裂隙发育,裂隙处由于地下水活动,软化形成软弱夹层,在地下水流动时可能带走细小的土粒,形成溶洞。
2.4. 施工环境
本项目原地形为荒地,现在已整平形成施工车辆停车场,施工场地宽阔平整,施工便道跨河涌处埋设2-1.0m圆管涵且已淤塞,施工时为保证河涌水流畅通度汛安全,须拆迁该处便道,用六四式军用梁和八三墩架施工便道,保证施工车辆通行。
车站上方有两条高压电线交叉通过,施工时须对高压线及铁塔进行保护处理,并安排安全人员对施工机具、车辆进行指挥,保证距离高压线的安全距离。斜跨车站上方的高压电线悬高18.4米,为220KV高压线;沿车站外侧的高压线悬高13.1米,为110 KV高压线。
在车站北端有一条Ф1.8m的压力管通过,在Ⅱ号出入口上方穿过,施工时须对该管进行悬吊保护。
3 工程特点、重点、难点和主要对策
3.1. 本工程特点
3.1.1 车站规模小
xx车站结构设计为地下两层整体式钢筋混凝土框架结构岛式车站,外包总长124.1米,车站标准宽度19.5米。地下二层为站台层,站台层中部为站台,有效站台长72米,宽10米。共设有两个出入口,一组风亭。
3.1.2管线拆迁少
本项目所在地为新平整的荒地,经现场调查地下有一条Ф1.8m承压管和Ф0.9m的污水管悬吊保护,地面上有两条高压线通过外,基本无其他管线,盾构两次过站施工干扰大。
3.2. 本工程重点及对策
3.2.1 工期控制重点
xx车站工程规模小,工程项目多,施工环节多,两次盾构过站,要求2007年12月28日前完成车站全部主体工程,是本工程工期控制重点。
3.2.1.2 节点工期目标
在2007年4月30日前完成车站主体结构施工,具备盾构过站条件,这关系到业主整个工程计划地完成,是本工程工期控制的重中之重。
3.2.1.3 工期控制重点对策
在施工过程中要严格落实本标书“工期保证措施”的各项措施,对项目工期实现动态管理,定期收集工程进度数据,通过计算机分析,找出工期目标的发展趋势,对不利趋势及时采取对策。通过分项工程、分部工程、单位工程工期目标的实现,来确保关键工期和总工期目标的实现。
3.2.2 安全控制重点
3.2.2.1 xx车站结构施工
车站上方有两条高压输电线交叉通过,这个位置的基坑和结构施工是本工程施工安全控制的重点。
针对该重点:①、在进场之后,立即联系该高压输电线所属单位,确定高压线下的安全高度。②、在高压线下进行施工之前,对所有的机具设备操作人员和施工人员进行安全培训,培训内容包括:高压电线安全距离,高压电线下施工注意事项等。③、在施工现场使用醒目标示牌标示安全高度并时刻提醒在高压线下施工。④、施工前根据高压线下安全高度,选择合适的施工机械,包括冲击钻、旋喷机、龙门吊、吊车等。⑤、根据安全高度确定合适的施工方案,包括钻孔桩钢筋笼分节长度、支撑安装方法、旋喷桩施工方法、基坑开挖出土方法等。⑥、在施工过程中,指派专门安全员指挥高压线下施工机具、设备施工,机具、设备绝对不能超过安全高度。⑦由于铁塔距离基坑较近,在基坑开挖前首先对铁塔基础进行桩基托换加固保护。
3.2.2.2基坑开挖
基坑位于大坦沙岛的北端,属于珠江江心洲冲积平原,三面临江。通过对地质对地质资料研究发现,在车站范围内不良地质与特殊地质(软土、砂层及砂土液化、岩石软化、岩体风化的不均一性及软弱夹层)在桩基施工中容易发生缩孔现象,影响桩基质量。基坑深度达到17.52米,主体结构采用Φ1200钻孔桩,附属结构采用Φ1000钻孔桩,桩间采用三重管旋喷桩,内设三层支撑进行围护,通道基底采用Φ500旋喷桩加固。风道基础采用砂夹碎石换填。在施工期间控制地表沉降,保证深基坑施工人员、设备安全是本工程安全控制的重点。
对策:①严格控制围护钻孔灌注桩工艺,保证成桩质量;控制旋喷桩施工质量;对基坑壁出现的涌水、渗漏及时采取封堵,控制因水位降低造成基坑外地基下沉或对围护结构造成剪切破坏。② 基坑土石方开挖严格遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”。③ 加强基坑施工中的监控量测,及时反馈变形信息,指导施工,必要时及时采取加固措施。
3.2.2.3承压水管的保护
在xx车站东侧有一条φ1.8米压力管与车站纵向轴线基本平行,且在Ⅱ出入口上方通过,采取六四式军用梁悬吊保护,两端采用旋喷桩止水,在施工期间要确保压力管不变形不渗水。
对策:①及时与产权单位取得联系,制定详细的保护方案。②严格控制施工质量,确保悬吊段军用梁的刚度和旋喷桩的质量。③沿水管纵向设明显标志,严禁车辆在水管上方通过。④基坑开挖时严格控制基坑降水和渗水,防止水管下土体失水下陷。
3.2.3 本工程质量控制重点
xx车站对结构防水要求都很高,严格按照结构防水设计进行施工,确保结构防水施工质量是本工程质量控制的重点。
对策:① 选用合适的混凝土配合比:降低水泥用量,每立方混凝土水泥用量控制在280~300kg;水灰比控制在小于0.55;选用干净的中粗砂,砂率控制在35%;掺入优质的外加剂(UEV-H膨胀剂)和适量的优质粉煤灰增加混凝土的防水性能和塌落度,混凝土塌落度控制在120±20mm。② 严格控制混凝土的运输、浇筑和养护施工工艺:在混凝土运输过程中,采取有效措施降低原材料的温度(如:在混凝土中加冰、遮蔽降温等);浇筑时混凝土自由下落高度不大于1.5m,派专人监督整个浇注过程,防止漏振、过振等现象,避免混凝土出现离析;混凝土终凝后立即进行湿润养护,养护时间不少于14天,结构顶板和底板可以进行蓄水养护。③ 确保外包防水的施工质量:选择具有防水专业资质的,并且有地铁防水施工经验的专业防水施工队伍施工外包防水工程,严格按照《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2001)和设计文件组织施工。外包防水施工完成后,派专人负责外包防水层的防护,进行钢筋焊接时采用钢板衬垫等措施防止对防水层造成破坏。③确保特殊部位防水质量:专人负责,加强对变形缝、施工缝处止水带、止水钢板和施工接缝处理的工艺质量控制。
3.2.4. 本工程难点及对策
3.2.4.1 结构防水
工程防水要求等级很高,并且是以结构自身防水为主,确保结构自身的抗渗性能,确保施工缝、变形缝达到防水要求,是结构施工中的难点。
对策:①防水工程安排专业施工队伍施工,严格按照《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2001)和设计文件组织施工,按《地下防水工程施工质量验收规范》(GB50208-2002)。②结构自防水:砼入模温度控制在30℃;车站水平施工按15-18米长度划分施工段,竖向按设计图纸设置施工缝;根据实验选定科学的砼配合比和掺加Ⅰ级粉煤灰。③外防水:顶侧板变形缝采用中置式橡胶止水带;施工逢采用镀锌止水钢板;堵漏措施采用改性环氧树脂涂抹。

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