5唐山北站深基坑支护与土方开挖施工方案
中中国国中中铁铁建建工工集集团团有有限限公公司司
新建唐山北站至唐山站客车线工程唐山北站站房及相关工程
唐山北站站房工程深基坑支护及土方开
挖施工专项方案
编制：
审核：
审批：
中铁建工集团有限公司唐山北站站房工程项目经理部
2014-5-5
唐山北站站房工程深基坑支护与土方开挖
施工专项方案
一、综合说明
1、编制依据
1.1新建唐山北站至唐山站客工程唐山北站站房及相关工程施工设计文件和图纸；
1.2、相关规范及文件
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；
《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002；
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；
《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002。
《河北省危险性较大建设工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》。
2、工程概述
2.1工程概况
建设单位：北京铁路局唐山北至唐山客车线工程建设指挥部
设计单位：中南建筑设计院股份有限公司
勘察单位：唐山中冶地岩土工程有限公司
监理单位：天津新亚太工程建设监理有限公司
施工单位：中铁建工集团有限公司
新建唐山北站至唐山站客车线工程——唐山北站站房位于唐山市丰润区，站房面朝北，广场位于北面；广场北临祥云道。唐山北站站房及相关工程由客运站房、站台、雨棚、进站天桥、出站地道组成。车站总建筑面积21364㎡；其中：站房建筑面积9975㎡，地下出站通道面积560㎡，进站天桥面积595㎡，站台雨棚面积10234㎡。
唐山北站站房为线侧式、A字形，建筑面积9975㎡，站房中心里程京哈线
JHK151+194，地下一层、地上两层局部有夹层，建筑高度22.60m。出站层为地下一层；站台层（一层）为进站厅、候车大厅、售票厅等功能用房，地面标高为±0.000m相对
于绝对标高为32.02m（黄海高程）；天桥层（二层）为候车大厅，两侧为办公用房、通信、信息等设备用房，楼面标高8.000m。
站房为钢筋混凝土框架结构（局部大跨度框架梁和次梁采用后张法有粘结预应力梁），总长度138m，宽度11.5m，最大跨度为19.730m。局部地下室部分采用平板式筏形基础，非地下室部分基础采用柱下独立基础。
2.2地质情况
根据《新建唐山北站站房及站台雨棚工程岩土工程勘察报告》资料，地层主要为第四纪冲洪积形成的冲、洪积物，上覆杂填土及填土。勘察深度范围内可划分为以下几层：第①层杂填土：杂色，松散，稍湿。以建筑垃圾为主，底部为素填土。层厚1.50～3.40m，层顶标高28.57m~30.94m。综合评价：软硬不均，工程性质差。
第②层粉质粘土：黄褐-灰色，可塑。切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应。局部夹泥炭质土薄层。层厚0.40m～2.40m，层顶标高26.83m~28.72m。综合评价：呈可塑状态，属中压缩性土，工程性质稳定。
第③层细砂：浅黄，中密-密实，湿。以石英、长石为主，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆形，含粘粒，局部含少量圆砾，局部夹中砂、粉砂薄层。层厚2.20m~5.00m，层顶标高25.40m~27.14m。综合评价：分布连续，湿，中密-密实，工程性质稳定。
第④层细砂：浅黄，密实，湿-饱和。以石英、长石为主，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆形，局部夹薄层，含少量圆砾。局部夹中砂、粉砂薄层。层厚7.20m～19.00m，层顶标高21.27m~24.04m。综合评价：分布连续，湿-饱和，工程性质稳定。
第⑤层粘土：褐黄，可塑。切面稍光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，局部夹粉砂薄层。层厚0.30m~2.20m，层顶标高2.03m~7.31m。综合评价：分布连续，呈可塑状态，属中压缩性土，工程性质稳定。
层细砂：浅黄，密实，饱和。以石英、长石为主，级配不良，磨圆度中等，第⑤
1
呈亚圆形，含粘粒。层厚0.40m~2.90m，层顶标高2.73m~6.31m。综合评价：分布连续，饱和，密实，工程性质稳定。
第⑥层细砂：浅黄，密实，饱和。以石英、长石为主，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆形，局部夹中砂薄层。层厚0.70m~4.90m，层顶标高0.63m~3.58m。综合评价：分布连续，饱和，密实，工程性质稳定。
第⑦层粉土：褐黄，密实，饱和。切面粗糙，韧性低，干强度、摇震反应中等，局
部夹粉质粘土薄层。层厚1.00m~3.20m，层顶标高-2.70m~0.82m。综合评价：分布连续，呈密室状态，属中压缩性土，工程性质稳定。
第⑧层细砂：浅黄，密实，饱和。以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆形。层厚0.30m~2.10m，层顶标高-5.17m~-0.68m。综合评价：分布连续，饱和，密实，工程性质稳定。
第⑨层卵石：杂色，中密-密实，饱和。成分复杂，大小不等，磨圆度好，亚圆形，呈交错排列，粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%，充填物为中砂。最大揭露厚度3.90m，层顶标高-5.87m~-1.55m。综合评价：分布连续，饱和，中密-密实，工程性质稳定。
地基土承载力特征值f ak及相关指标如下表2.2-1。
表2.2-1 地基承载力特征值
2.3
勘察场区稳定水位埋深在10.40～11.70m，相应黄海高程在17.53～20.39m左右，该层水水位受气候及农田灌溉影响较大，年变化幅度约 2.0m。抗浮设防水位可按黄海高程22.4m考虑。在长期浸水作用下地下水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
2.4气象特征
丰润北依燕山，中南部偎冀东平原，由东北到西南层次分明的分为低山、平原、洼地三类地区，海拔高度在1-648米之间。有还乡河、陡河流境。属暖温带大陆性半湿润气候，四季分明，一月平均气温-6.3℃，七月平均气温25.4℃，年平均气温10.8℃。年降水量710毫米。
3、深基坑支护设计情况
本工程±0.000相当于绝对标高32.020m。根据设计图纸，本工程地下室基坑开挖底标高-9.86m，独立基础开挖底标高-6.62至-7.86m。根据现场水准测量，原站前平台至基本站台范围自然地坪标高为-1.2m左右，站前平台边线以北自然地坪标高在-2.4至-3.0m之间，南高北低缓坡变化。综合设计图纸及现场场坪标高情况，地下室基坑开挖深度约为7.66m，临基本站台独立基础开挖深度约6.02m，原站前平台边线至站台范围内独立基础开挖深度为5.92至6.02m，上述基坑开挖深度均超出5m，属于深基坑施工。临建筑段围墙独立基础开挖深度约为4.22m，站前平台以北区域基坑开挖深度在4.22m 至5.46m不等。本工程大部分基坑开挖深度均超出5m，因此，本工程按深基坑施工进行技术方案编制。
200mm*200mm截水沟。支护顶部边坡斜面采用C20喷射混凝土(100厚)面层钢筋φ
6@200双向设置，设置3排短土钉,L=1000，钢筋采用16@1000X1000 。
BC段钻孔灌注桩支护结构图
3.2 BAD段钻孔灌注桩支护
地下室BAD段支护桩，支护桩冠梁上部边坡坡顶具备设置截水沟条件，在边坡坡顶、坡底均间设置300mm*300mm截水沟。支护顶部边坡斜面采用C20喷射混凝土(100
厚)面层钢筋φ6@200双向设置，设置3排短土钉,L=1000，钢筋采用16@1000X1000 。平段采用C20混凝土浇筑(150厚)，面层钢筋φ6@200双向设置。详下图：
BAD段钻孔灌注桩支护结构图
3.3 CD段地下室基坑与独立基础基坑间钻孔灌注桩支护
CD段地下室基坑与独立基础基坑钻孔灌注桩支护结构图
3.4 IJ段临既有围墙独立基础基坑支护
1-C轴/14轴独立承台基础距离建筑段围墙仅2.95m，距建筑段3层办公楼仅5.65m，
IJ段临既有围墙独立基础基坑支护断面图
3.5 CE段临基本站台独立基础基坑支护
站房2-C轴/（2-4）轴~（2-12）轴临既有唐山北站基本站台，目前，站台处于运营状态。2-C轴距施工围挡（夹心彩钢板围挡2m高）5.4m，独立基础承台边距围挡最短距离2.69m。
此段边坡采用土钉墙喷射混凝土支护，支护深度6.03m，自上而下设置3道土钉，土钉倾角15°，长度分别为6m、8m、9m，第一道土钉距坡顶1.5m，每道土钉竖向间
距1.5m，孔径D=12020@1500(水平)插筋。斜坡面C20喷射混凝土(100厚)，面层钢筋φ6@200双向设置。坡顶地面C20混凝土(100厚)向线路侧找2%的坡。坡底设300mm*300mm排水沟，并设置5个1500x700x700集水坑，坑壁和坑底厚100，用C20混凝土浇筑，平面位置详见图纸设计。
3.6 钻孔灌注桩
地下室支护钻孔灌注桩大样图
临建筑段围墙处支护钻孔灌注桩大样图
站房地下室深基坑支护采用钻孔灌注桩支护，共计90根，桩径1000mm，桩间距1500mm，桩长16.5m，桩顶标高-3.66m；1-C轴/14轴处基坑临建筑段围墙采用直径800mm钻孔灌注桩支护，桩间距1300mm，桩长8.5m，桩顶标高-3.6m，共计10根；混凝土强度等级均为C30。本工程支护桩采用反循环钻机成孔施工工艺，内置钢筋笼钢筋采用HPB300、HRB400。
3.7 冠梁
直径1m支护桩顶冠梁尺寸为1200mm31000mm（B3H），顶标高为-2.760m；直径0.8m支护桩顶冠梁尺寸为1000mm3600mm（B3H），混凝土均采用C30。
冠梁大样图
3.8 土方开挖
本工程土方范围内遇到土质情况：第①层杂填土，第②层粉质粘土，第③层细砂，第④层细砂。
二、施工准备
1、施工准备
1.1、测量准备工作
（1）测量放样依据
1)建设单位提供的城建坐标及水准点，桩基施工单位提供的主轴线；
2)设计单位提供的支护施工图，主体结构基础图；
3)国家及河北省有关工程质量检验评定标准及有关规范；
4)有关工程测量的规范和标准。
（2）测量人员组织
测量控制是贯穿工程施工全过程的十分关键的工作，为此成立专门测量放样小组，由具有理论和实际施工经验的工程师负责，控制测量根据工程特点由专职测量人员实施。
人员配备：测量工程师：1人；测量技工：1人
（3）测量器具配备表：
（1）检查、复核测量标志
根据建设单位提供的测量成果，查对复核桩基施工单位所交付的主轴线、水准基点等标志和有关测量资料，如有标志不足，不妥、位置移动或精度与要求不符，均须进行补测、加固。
（2）测量工作基本内容
1)补充施工需要的轴线桩；
2)测定各主要结构的中线、边线和转角的位置；
3)补充施工需要的水准点；
4)在施工过程中，测定并检查施工部分的位置和标高；
5)支护内、外边线测量与放样定位。
（3）标志布设
1)为防止差错，施工单位自行测定的重要标志，必须至少由二组相互检查核对，
并作测量和检查核对记录；
2)工地主要控制标志（或护桩），均应稳固可靠，保留至工程结束；
1.2、平面控制测量
（1）控制网点的引设必须通过监理复核，并（在工程基准线复核记录表上）签字认可。
控制点用长1.5m的木桩埋设，也可在牢固的基础或墙体上用油漆等作相应的标记标识。（2）对于直线段可采用导线法控制，即根据各施工段的端点控制点进行测量导线的平移等操作。
1.3、水准控制测量
（1）水准测量
1)水准点应设在附近安全可靠之处，并考虑施工时便于使用；
2)周边至少各设有两个水准点，并各有一个稳固基准点。对施工水准点的测设精
度，应不低于四等水准测量要求；
2、地下管线处理
本工程在原有站房拆除后场坪上进行基坑开挖作业，因此，施工范围内地下管线众多，土方开挖前需在开挖边线以外人工挖探沟。探沟开挖完成后，铁路相关站段确认管线，并组织迁改。地下管线全部迁改完成后方可进行深基坑支护施工。
3、地下障碍物处理
本工程范围内原有站房基础影响支护施工，必须提前清除。因清除地下障碍物而超挖的部位，应及时回填，视现场情况而定。地下障碍物清理工作需在地下管线迁改完成后实施，支护桩施工区域以外的地下障碍物，可在土方开挖过程中进行。
4、施工总平面布置
根据文明施工要求，拟在大门的出入口应设置冲洗平台，保证周边环境的整洁。
5、施工管理人员安排
施工过程中，项目部安排管理人员如下表：
三、施工总体设想和部署
1、场地排水
基坑1-A轴北侧12m位置设置设3003300砖砌排水沟，以排（截）除地表水及基坑内抽取的水。每隔30米，设一个集水坑1000310003800，排水沟的水经沉淀池沉淀后排向下水管道，严禁直接排到地下，防止回灌基坑。
2.基坑排水
⑴在开挖基坑的一侧、两侧或四侧，或在基坑中部设置排水明沟，在基坑四角或每隔20～30m设一集水井，使地下水流汇集于集水井内，再用水泵将地下水排出基坑外；
⑵排水沟、集水井应在挖至地下水位以前设置，设置数量、位置按照设计图纸实施；
⑶排水沟、集水井应设在基础轮廓线以外，排水沟边缘应离开坡脚不小于0.3m；水沟的边坡为1.1～1.5，沟底设有0.2%～0.5%的纵坡；
⑸集水井应比排水沟低0.5～1.0m，或深于抽水泵的进水阀的高度以上，并随基坑的挖深而加深，始终保持水流畅通，水位低于开挖基坑底0.5m；
⑹集水井截面为0.630.6m～0.830.8m。至基底以下井底应填以20cm厚碎石或卵石，水泵抽水龙头应包以滤网，防止泥砂进入水泵；
⑺雨季基坑内排水应连续进行，直至基础施工完毕，回填土后才停止。
2、基坑明排水施工质量应符合下表规定
3
四、具体施工方法及施工工艺
（一） 反循环钻孔灌注桩施工
站房地下室深基坑支护采用钻孔灌注桩支护，共计90根，桩径1000mm ，桩间距1500mm ，桩长16.5m ，桩顶标高-3.66m ；1-C 轴/14轴处基坑临建筑段围墙采用直径800mm 钻孔灌注桩支护11根，桩间距1300mm ，桩长8.5m ，桩顶标高-3.6m ；混凝土强度等级为C30，桩基采用反循环成孔灌注桩，内置钢筋笼钢筋采用HPB300、HRB400。
1、施工机械、设备表如下：
2.1地上、地下障碍物都处理完毕，达到“三通一平”，施工用的临时设施准备就绪。
2.2场地坑洼积水经回填夯实整平，具备机械设备行走条件。
2.3分段制作好钢筋笼，其长度以5～8m为宜。
2.4根据图纸放出轴线及桩位点，抄上水平标高木橛，并经过预检签证。
3、钻孔灌注桩操作工艺
3.1施工工艺流程
钻孔桩施工顺序为：测量定位→制作、埋设护筒→制备泥浆→钻机就位→钻进→换浆法清孔→检测→吊装钢筋笼→吊装导管→开挖基坑、处理桩头→桩基检测。
3.2施工方法
3.2.1施工放样
（1）复核坐标控制点、标高点
进场后，由项目总工组织，专业测量人员及技术人员及对坐标控制点、标高点进行复合，然后就桩位点对专业桩基队伍进行交接。
（2）施放桩位点
项目部专业测量人员根据整备所坐标控制点，施放工程桩位控制线，并根据桩位控制线，逐一施放桩位点，并木桩插作标记。桩位点施放完毕后，向现场监理工程师报检，经验线合格后，方可进行打桩施工。
3.2.2护筒制作及埋设
（1）护筒采用6mm 厚钢板制作，要求平面圆顺，纵向平直，直径比桩径大40cm，
为有利于拆模，护筒制成两个半圆，用螺栓连接。为加强钢度防止变位，在护筒上下端和中部外侧各焊一道加劲筋。在护筒顶部开设20cm320cm的溢浆口。
（2）护筒采用钢护筒，护筒节间焊接要严密，谨防漏水。埋设护筒时采用重压辅以筒内除土法，并检查埋设是否偏位。护筒顶端高出地面30cm以上，埋设深度为2米。
（3）护筒坑直径比护筒大80cm，深度比护筒底端埋置深度大50cm。护筒底部和周围用粘土换填并夯填密实。以防成孔时护筒下部塌孔。
（4）护筒顶标高高出地下水2.0m以上。护筒埋好后，再次检查护筒埋设平面位置及垂直度。护筒中心应与桩中心线重合，平面允许误差要求在50mm内，竖直倾斜不大于1%。
（5）现场桩基施工采用跳桩法施工，每9根桩为一个施工区段，一次按照1→2→3→4→5→6→7→8→9的顺序进行施工。跳桩施工顺序见图6.2-2。
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7
4
1
2
9
6
3
8
图6.2-1 跳桩施工顺序图
3.2.3泥浆循环系统
（1）钻孔泥浆由水、粘土组成，必要时加入添加剂，如需膨润土，膨润土要先浸水再搅拌。
（2）为保证泥浆的供应质量，施工时设置制浆池、贮浆池及沉淀池。泥浆传送采用泥浆槽和泥浆泵。
（3）用于护壁的粘土，其性能指标应符合规范要求。在钻孔作业中，经常对泥浆质量进行试验测定，及时调整泥浆性能指标，确保护壁良好不坍孔，钻进顺利。
（4）钻孔时时刻注意保持护筒内泥浆水位稳定。
（5）泥浆稠度将视地层变化或操作要求，机动掌握。原则是护壁效果好，钻进速度合适。
（6）调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，根据地层情况，采用相对密度为1.06~1.10，粘度为18~28，酸碱度为8~10，胶体率>95%的泥浆，含砂率≤4%的泥浆。
根据地质勘探资料，仅钻孔上部为粘土和细砂，而风化岩层较多，孔壁稳定性较差。在施工中需按现场技术、试验人员的要求，制造优质泥浆，使泥浆起到一定的护壁作用，
保持一定的水头高度，严防坍孔事故发生。
选定用粘土作为造浆原料，在调制泥浆前后初步估计造浆需用粘土量，再进行造浆，其数量按下式计算：
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132ρρρρρ?--=q 其中：
q : 需要的粘土量（kg/m 3）
1ρ：粘土的密度（kg/m 3
） 2ρ：要求的泥浆密度（kg/m 3
） 312)1(ρνρρV ++=
3ρ：水的密度（kg/m 3）
②施工要求
废浆处理：对于废浆，放置与指定位置，严禁随意堆放，污染施工场地。
为保证泥浆的各项性能指标满足施工要求，施工中对泥浆的各项指标，特别是泥浆比重、粘度按如下时间进行检测：每工作班开始时检测泥浆出口处密度、粘度，以后钻进过程中每隔2小时测定一次进浆口及排浆口的泥浆比重、粘度等指标。
在钻进过程中，若发现地质条件有变化时，根据实际地质条件及时测定、调整泥浆。 在清孔过程中，每半小时测定一次泥浆比重，保证清孔过程中泥浆比重有效降低，达到清孔效果。
（7）泥浆池
根据现场情况，选定原有站房南侧雨水排水沟作为泥浆储存池。
3.2.4 钻孔桩钻孔工艺
（1）施工方法
①为了保证成孔质量和施工进度，施工中依据设计要求选用QZ1000型反循环钻机。
适用钻孔深度65m，钻孔直径1.0m~2.0m，功率40kw。
②钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行全面检查，确认无误后就位，钻机安装后的底座和顶端应平稳，保证在钻进过程中不产生位移或沉陷。钻机应保持良好工作状态，电气部分无安全隐患，电机外壳应接地。
③钻机就位：在埋设好护筒和备足护壁泥浆后，利用一台8t吊车配合人工将钻机就位，立好钻架，拉好缆风绳，并调整好起吊系统后，将钻头徐徐放进护筒内，然后安装转盘、钻杆、水龙头等。
④钻机就位后，调平机座，认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上，与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内。确认无误后，最后再次检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好、钻头直径和设计桩径是否相同，校核钻具的长度，同时检测泥浆的各项指标，一切就绪后就可开始施钻。
⑤开钻：将钻头提高距离孔底20～30cm，真空泵加足清水（不得使用脏水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水畅通，然后启动真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥浆泵。当泥浆泵出口真空压力达到0.2MPa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，启动钻机慢速开始钻进。
⑥开钻时先在孔内灌注泥浆，不进尺，只空载转动，使泥浆充分进入孔壁。泥浆比重等指标根据地质情况而定，一般控制在1.2～1.4左右。
⑦开孔时钻机轻压慢转，随着深度增加而适当增加压力和速度，在土质松散层时采用比较浓的泥浆护壁，且放慢钻进速度和转速，轻钻慢进以控制塌孔。待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。
⑧采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受钻具的重力，而孔底承受的钻压应不超过钻具之和（考虑浮力）的80%。
（2）施工中注意事项
①开始钻进时保持低档慢速钻进，刚开钻时泥浆比重有一个相对稳定的时期，每隔30分钟检测泥浆指标并及时调整；根据钻杆进尺，当钻头接近护筒底部时，要特别注意将钻进速度放至最慢档位且调整泥浆比重，使护筒底部有足够的泥浆护壁，防止护筒底部薄弱环节出现坍孔。在钻进过程中要控制进尺，轻压、低档慢速进行，施工中将钻