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1、地下空间减浮压分段施工技术1.技术背景广州南站区域地下空间及市政配套设施工程为单体地下建筑，主体结构大部分为地下一层、二层， 局部三层。项目东邻屏山河、南邻南站南路、西邻广州南站、北邻南站北路，下穿石兴大道、三坊路 及石洲中路，施工范围内存在运行的地铁二号线及在建地铁七号线。标段二：建筑面积约 5.88 万平方米，基坑总平面面积 1.7 万平方米，基坑开挖深度 3.7819.98 米，基坑总土方开挖量约 24 万立方米。其中 Ds1 区基坑占地面积约 4600m2开挖深度 4 米左右，地下 一层。1.1 抽条段 Ds1 区主体结构位于已建成地铁七号线上方，在七号线正上方挖土，将会卸去地铁上 方
2、原有压力，有上浮的趋势。与基坑支护专业分包单位密切配合，根据设计要求基坑分小段开挖，及时施工主体，减少对地铁 扰动。每一个小段开挖范围控制在 15m，段与段之间必须大于 75m 开挖，深度严格按照设计基坑底标 高，一旦开挖到底，即时施工主体结构，浇筑混凝土垫层，施工底板防水，依次施工底板、侧墙和柱、 顶板，闭合成环，再开始下一段土方开挖和主体结构施工，依次后退施工。1.2 区域内有多标段、多专业、多单位施工，存在大量的空间交叉作业。1.3 工期紧，抽条段 Ds1 区必须在地铁七号线移交运营之前完成，即在 2016 年 6 月 30 号前完成 主体结构。根据以上情况，我们经过技术研究采取“地下空
3、间减浮压分段施工技术”进行施工，确保地铁安 全运行。图 1.3.1:DS1 区域位置图1.4 本工程与地铁关系概况正在运营的地铁二号线，在建地铁七号线的广州南站、石壁站、“广州南站石壁站”区间隧道（该 区间隧道已修筑完毕），十八号线，均穿过本工程范围，具体位置关系如下。1.4.1 负一层：结构外边线与地铁二号线隧道结构外边线之间的水平投影净距为 6m，下方覆盖地铁七号线隧道；在二号线正上方设置有 5 条通道连接两侧的地下空间，通道结构与其下方地铁隧道结 构之间的垂直净距为 23m。1.4.2 负二层的结构外边线与地铁二、七号线隧道结构外边线之间水平投影净距分部为 6m、4m， 结构底板底与相邻
4、隧道结构底的高程基本一致。1.4.3 负三层的结构外边线与地铁二、七号线隧道结构外边线之间水平投影净距分部为 18m、4m， 结构底板底低于相邻地铁隧道结构底 35m。1.4.4 负一、二层地下空间西南端及相邻汽车客运站环形车道部分与地铁规划十八号线车站交叉 重叠，建筑空间相互融合。本区域受到影响的地铁工程主要包括地铁七号线区间隧道、地铁二号线石壁站、地铁七号线石壁 站、现状景观天桥等。其中地铁 2 号线已建成并正在运营，地铁 7 号线正在进行车站及隧道区间的施 工。DS1 施工区与地铁 2 号、7 号线关系如下图所示。重 力式搅拌桩 挡土墙钢筋混凝土地下连续墙二号线右线盾构七号线左线盾构七号
5、线右线盾构搅拌桩加固 区图 1.4.4.1：Ds1 区剖面图与地铁 2、7 号线关系图2.技术简介本工程与地铁结构空间关系复杂，工程实施过程必须采取有效措施确保地铁运营线结构和运营安 全、建设线和规划线顺利实施，特制定以下措施。DS1 区：地下一层结构，基坑深度 5.1 米，基坑宽度 33.5 米，支护结构靠 7 号线地铁侧采用 1000mm 厚连续墙与外侧隔断，外侧与周边地块相邻处采用直径 1000mm 间距 1200mm 的钻孔桩；近地铁 2 号线 右一侧采用重力式挡墙支护，位于地铁七号线区间隧道上方处，采用放坡支护，保证搅拌桩边缘距离 地铁七号线区间隧道边不小于 1 米。基坑土方开挖是一
6、个卸荷的过程。随着基坑开挖，土体内应力场发生变化导致周围土体向基坑开 挖方向位移和滑移，造成周边建筑物产生垂直和水平位移。DS1 区土方开挖位于地铁 7 号线隧道上方，为减少土方开挖过程中对原有的隧道影响，严格按照 设计方案对 DS1 区土方开挖进行分段抽条施工，具体的施工步骤如下：1.进行地铁正上方土方开挖前，采用搅拌桩对地铁正上方和隧道两侧原有土体进行加固（Ds1 区 剖面图与地铁 2、7 号线关系图），保证地铁上方和两侧的土体稳定，土方分层分段开挖至基底标高后， 及时施工主体结构，避免基坑长时间暴露及卸载对地铁带来风险。2.DS1 区土方开挖前，先行施工靠近地铁 2 号线外侧的重力式搅拌
7、桩挡土墙及靠 7 号线外侧的地 下连续墙，保证地铁与基坑间地下水位及土体稳定不因基坑的开挖而明显流失，保证基坑稳定，减少 基坑及地铁周边土体侧向位移。3.土方开挖要遵循分区、分块、分层、对称、限时的原则，严禁超挖，不应大面积同时开挖到基 坑底，必要时再基坑内预留反压土，减少基坑土方开挖造成的卸载诱发对地铁既有结构造成的不利影 响。当开挖至基坑底设计高程时，应立即施做垫层、防水层，主体结构，实施时须连续作业，避免基 坑长时间暴露对地铁带来风险。图 2.1：Ds1 区土方分区开挖结构分区施工示意图Ds1 区土方分区开挖如上图所示，分为 10 个小块，共分为 5 组，每次同时开挖 2 个小块，如先对
8、#块土方分层开挖，每层不超过 1.5m,土方开挖完进行主体结构施工，主体结构施工完后再进行#块的土方进行开挖，主体结构施工，依此类推共分为 5 次进行土方开挖和结构施工。 4.具体施工时，对基坑边坡坡顶及相邻建筑物进行变形监测。主要监测的内容为基坑边坡坡顶水平位移观测及相邻建筑物沉降观测。基坑边坡坡顶水平位移点的设置：沿基坑周边，每间距 15m 左右 设置一个水平位移观测点。在相邻建筑的角点及各边中点设计沉降观测点。在基坑开挖前，测得各监 测点的初始值，且不少于两次。土方开挖期间每周观测三次。土方开挖时，边开挖边支护。支护施工 完毕后至基坑回填之前，每周观测一次各监测点的变化。恶劣天气（含降雨
9、）或不可抗力（地震等）发生后增加观测次数。 5.基坑施工过程中保证连续墙及止水帷幕的整体性，严禁在基坑外进行降水，采取有效措施控制基坑周边水土流失，保证地铁与基坑间土体水压平衡及土压平衡，并及时检查开挖过程中基坑内的渗 漏情况，制定有效的堵漏措施，以保护地铁隧道周围地层结构的稳定。6.设置基坑内的降水井，降水前设置 12 根试验降水井，观测降水过程中地下水位的变化情况， 优化止水、降水的设计方案，禁止大面积的抽排水。7.当降水对基坑外的地面产生影响时，避免土壤内地下水流失，采用回灌技术使场外的地下水位 基本保持不变，这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。8.为了减少地下水压力对结构
10、产生的影响，基坑内的降水需要等到结构施工到经设计同意后方可 停止降水。当挖至基坑底设计高程时，地铁隧道安全影响范围内的土方开挖和主体结构施工应连续施工，避 免基坑长时间暴露对地铁安全带来风险，并严格执行设计方案中的开挖、主体施工、回填等步骤。 当开挖过程中，基坑底的土体发生隆起，立即停止挖土，及时回填反压土。对坑底软弱土层进行压力灌浆，加快该段土层固结。3.适用范围为保障地铁运营及建设的安全，完善应急工作机制，确保在基坑开挖过程中，产生突发事件后， 能迅速有效地开展应急工作，最大限度地保证作业人员的人身安全，降低施工风险，特制定本技术。 针对本工程实际，分析存在以下风险：基坑侧壁漏水流砂，基坑
11、变形过大影响结构安全和周边环境， 基坑开挖导致相邻的地铁隧道变形超标等。4.施工工艺流程及操作要点4.1 施工工艺抽条段 Ds1 区全长 155.96m，每段 1415m，共分为 10 个施工段，施工分段及施工流水详见下 图：图 4.1.1 抽条段 Ds1 区分段平面图根据设计要求，抽条段 Ds1 区分二个作业面同时施工，共分五个抽条段施工，按地铁保护要求， 二个作业面之间间隔 75m，即间隔 5 个施工段。分期施工如下：第一期：两个 1#块，第二期：两个 2#块，第三期：两个 3#块，第四期：两个 4#块，第五期：叁个 5#块。4.2 操作要点4.2.1 基坑及地铁监测相应机制编制基坑开挖、
12、支护工程及基坑周边环境变形监测技术方案和地铁隧道自动化监测工程实 施方案，作为地铁隧道自动化监测，基坑监测和地铁监测数据的收集、分析、指导施工等工作的流 程指导方案。4.2.1.1 基坑监测和地铁监测预警值序 号量测项目位置或监测对象最大限值监测精度测点布置1墙顶水平位移、沉降 量测围护墙上端部30mm1.0 间距 20 米2土体侧向位移靠近围护结构的 周边土体30mm1.0 间距 20 米，同一孔测点竖向间 距 0.51.0 米3墙体变形围护结构内30mm1.0 间距 20 米，同一孔测点竖向间 距 0.51.0 米4土压力围护结构外侧土 体f11% （F.S）间距 60 米，同一孔测点竖向
13、间 距 23 米5支撑轴力（含支撑变 形）支撑端部或中部13 位置每 道 支 撑 最 大 设 计 值 的 80%1%（ F.S）每层 8 个点，布置依具体情况 而定6地下水位基坑周边水 位 变 化 累 计 超 过 2000mm1.0 间距 40 米7孔隙水压力基坑周边按 测 点 的 水 头高度 1/2000（F.S）基坑受力、变形较大或代表性 部位，竖向仪在强风化和中风 化地层中布置，间距宜为 3m， 数量不宜少于 3 个8支撑临时立柱沉降 观测支撑立柱顶上30mm1.0 不少于立柱总数的 5%，且不少 于 3 根9基底隆起基底开挖面中部隆 起 不 得 超 过 10mm，每天 发 展 不 超
14、过 2mm1.0mm同一剖面上监测点横向间距为1030m，数量不应少于 3 个序 号量测项目位置或监测对象最大限值监测精度测点布置10钢筋应力连续墙主筋（f2）1% F.S基坑东南西北四条边各挑选一 幅地连墙；每幅连续墙选择迎 水面和背水面各一条通长钢 筋；测点竖向间距 2m11建筑物沉降、倾斜基坑周边 3H 范围内I0.2%1.0 建筑物垂直沉降、倾斜、裂缝等 观测点可设在建筑物的四角 (拐角)上；每栋建筑物不少于 四个沉降点12周边既有建筑裂缝 量测基坑周边 3H 范围内1.0 13地下管线沉降位移 监测周边重要 地下管线30mm1.0 有条件时宜直接测定14既有地铁设施变形 监测风亭、出
15、入口通 道变形监测20mm1.0mm断面间距 15m，结构 4 个角点布 设测点15周围地表沉降观测周围地表观测点25mm1.0mm每开挖一段宜设一测量断面， 每一测量断面在垂直基坑方向 2 倍范围内宜布设 4-6 个沉降 观测点16地表裂缝观测周围地表观测点10mm宽度.01mm、 裂缝长度和 深度 1mm测试单个或典型裂缝可采用裂 缝观测仪进行测试4.2.1.2 基坑监测和地铁监测预警程序 观测结果异常时，立即口头向有关部门汇报，然后提交书面报告，书面报告尽量次日完成。每次监测完成后，尽快处理有关数据，通过传真或电子邮件的方式及时将本次监测结果提交给甲方或驻场 监理。一般情况下（围护结构处
16、于正常的稳定状态）每周提交一次阶段性监测报告（监测简报）。地下工程受到岩土条件变化、地下水位及流动性变化、土体变形大小、侧向约束、静荷载与振动 荷载等多种因素的影响，应对可能发生的异常情况。本项监测工程必须考虑以下应急措施：1.在结构变形较大时（具体值应在监测中根据变化情况及各方意见具体确定），必须随时实施加 密观测，甚至连续监测，及时总结已经发生的变化规律，合理预测即将发生的变化趋势。2.如在监测过程中发现隧道监测点位移或沉降较大时，应扩大监测范围，增加计划监测断面及断 面上的监测点数量。3.必要时，配合相关实施单位参与各种应急措施。4.2.2 基坑及地铁监测控制要点4.2.2.1 邻地铁保
17、护范围的地下工程施工记录、地铁保护方案落实情况每周一次书面报告地保办。 业主方以项目副总经理张世暴为负责人，负责全局工作。通过传真或电子邮件的方式及时将本次监测 结果由业主方提交给地保办，以每周一为上报日。4.2.2.2 支护结构施工前及地下结构完工后，均须会同地保办相关人员、第三方监测单位进行地 铁隧道结构内观、裂缝、衬砌环直径椭圆度等项目的初始及工后普查、记录、确认。4.2.2.3 基坑施工前，须向现场管理人员及施工单位进行地铁设施安全保护方案交底，并接受地 铁公司相关人员的监管。4.2.2.4 地铁隧道上方及外侧 20 米范围内不得进行冲、震等作业，采用对隧道影响较小的优化施 工方式；施
18、工现场布置时，地铁隧道上方不得作为运输车道或材料堆场，不得在地铁隧道上方采用大 型施工设备作业，且地铁结构上方附加荷载不得大于 20kPa。4.2.2.5 施工期间委托有资质、经验和信誉的第三方监测对地铁隧道进行实时监测，遵循先监测 后施工的原则。根据本基坑的地质情况、周边环境，本基坑围护结构监测采用下列内容：1）地下连续墙变形量测;2）地下连续墙顶水平位移量测;3）墙体倾斜;4）支撑轴力的量测;5）地 下水位量测；孔隙水压力量测;6）基底回弹监测;7）土压力量测;8）周边建筑物、管线监测；地铁主 体结构及隧道监测.4.2.2.6 监测频率表测量项目测点布置测量频率精度围护结构顶水平位 移、沉
19、降量测间距 1015 米开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm土体侧向位移间距 20 米，同一孔测点竖向间距0.51.0 米开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm围护结构变形间距 1520 米，同一孔测点竖向间 距 0.51.0 米开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm地下水位间距 2025m，布置监测断面开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm支撑轴力具体情况见图开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1/100（F.S）地面沉降布置范围为基坑深度 13 倍开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm建、
20、构筑物 沉降、倾斜间距 1520 米，距基坑 5m 范围内 的建筑物需另布置监测点监测开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm地下管线 沉降、位移间距 510 米开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm立柱沉降立柱的 20%，且不少于 3 根开挖过程 1 次/2 天 主体施工 1 次/周1.0mm4.2.2.7 基坑及周边要求监测的变形值任何一项达到基坑设计预警值时，即可启动应急预案。详见附件方案。4.2.2.8 为有效控制该基坑和地下工程实施过程中地铁既有结构的安全风险，对地下施工的全过 程进行监控，并与基坑监测信息相互校核，相互验证。施工过程的视频等信息传入
21、地铁总公司信息系统，并与地铁相关部门保持联动、沟通。4.2.2.9 发现险情，停止施工，人员和机具撤离到安全的地带，上报地保办，并请地保办组织地 铁方面的专家现场查勘，编制专项方案，排除险情，消除隐患。4.2.2.10 工程周边人行道、马路不断发展的裂缝、地面发生下陷，立即把异常区域用围栏围起 来，设置警示牌、警示灯，禁止行人、车辆进入，及时报告交警部门和地保办，并协助交警疏散场地 周围的人流、车辆。5.材料与设备5.1 施工设备投入计划表序号设备名称数量规格型号主要工作性能指标备注结构施工设备1履带吊2QUY80A(80t)80t2混凝土地泵2 台HBT6016C-570/45m3/h3布料
22、机2 台BLG184氧割设备2 套5空压机2 台ZL2-20/8-26数控钢筋弯箍机2 台CBM-167钢筋调直机2 台GJ4-144.4KW8钢筋弯曲机2 台CGBF409钢筋弯箍机2 台LGT1210钢筋剪切机2 台P4011直螺纹套丝机2 台HGS-40B12平板式振捣器4 台250W13插入式振捣器4 台35 型14木工圆锯机2 台S6-115交直流两用弧焊机5ZXE1-50016交流弧焊机10BX1-400-317冲击钻10 台JIZ-SD04-23A1KW测量设备1全站仪1 台NTS-312R+2mm 2ppm2经纬仪1 台J2 型3激光经纬仪1 台BZZ24水准仪1 台DS326.效益分析地下空间减浮压分段施工技术通过在广州南站区域地下空间及市政配套设施工程项目的运用，节 约材料的使用周期，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较， 出现问题后多分析、多总结，结合多种技术处理措施，这项技术一定会给我们带来更多的经济效益和 社会效益的。7.使用案例图 7.1：施工完成后相片 1图 7.2：施工完成后相片 2
