广州市轨道交通二十一号线施工2标天河公园站主体基坑土方开挖专项施工方案

广州市轨道交通二十一号线施工2标土建工程

天河公园站主体基坑土方开挖专项施工方案

1、编制依据及原则

1.1编制依据

1）《地下铁道工程施工及验收规范》（2003）（GB50299-1999）；

2）其他地铁施工相关规范及国家关于建筑施工强制性条文；

3）广州地铁总公司关于二十一号线施工的相关文件、条文；

4）《建筑变形测量规程》(JGJ8-2007)；

5）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

6）《基坑工程施工监测规程》(DGTJ08-2001-2006)；

7）《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18-2012 J253-2012

8）天河公园站主体围护结构施工图及图纸会审纪要；

9）我公司现阶段的施工管理经验及历年来承担地铁工程的施工经验。

1.2编制原则

1)以确保安全为前提，具有可操作性。

2)积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备，保工期、保安全，优质高效地完成本标段的施工任务。

3)采用ISO9002质量认证体系标准，对施工过程进行全方位质量控制。

4)采用先进科学的检测手段，利用信息反馈指导施工。

5)严格执行广东省、广州市有关文明工地的标准，做好文明施工和环境保护。

6）全面响应合同文件，严格遵守合同文件的各项条款，完成施工任务。

7）采用监控量测措施和信息反馈系统指导施工。

8）施工过程中确保周边建构筑物的安全。

2、工程概况

2.1工程概述

天河公园站南接员村站，北联棠东站，是本线的第2个车站，为21、11、13号线的换乘站，21、11号线为双岛四线平行换乘并且与13号线L型换乘。车站位于黄埔大道与天府路交汇十字路口东北侧天河公园地块内，沿天府路南北向布臵。天河公园地

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形标高18.1～30.4米，起伏较大；沿街地形较平坦，但路面条件复杂，管线繁多复杂。该区域居民及建（构）筑物较多，车站西侧天府路上南北走向为天河区人民政府办公楼群及商业建筑群；车站东面、北面与天河公园相接，皆为绿地、湖泊；南临黄埔大道及员村立交桥。施工场地较为狭窄。天府路现状道路宽18米，双向4车道，黄埔大道现状道路宽40米，双向8车道。两条现状道路较窄，车流量大。

本站为地下两层18米岛式站台车站，13号线为地下三层，21、11、13号线站厅换乘节点为地下一层结构，折返线部分为暗挖。车站全长415.00米，21号线标准段宽53.1米，基坑深约18m；13号线为一岛两侧地下三层车站，岛式站台宽14米，两个侧式站台宽6米，标准段宽为34米，车站基坑开挖深度为20.01米;13号线与21号线交叉节点基坑深度约29.9m。车站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙及Ф1200mm钻孔桩加内支撑形式，局部软弱底层外侧采用旋喷桩作止水帷幕，21、11号线标准段设3道混凝土支撑，13号线标准段共设四道支撑，均为混凝土支撑。21、11号线与13号线交叉节点基坑采用3道混凝土圆形内支撑形式，第四道采用钢支撑结合混凝土支撑支护。车站共设7个出入口，三组16个风亭。

2.2地质条件概况

天河公园站位于天府路和黄埔大道中路交叉口东北侧天河公园内，局部端头位于天府路。天河公园地形起伏较大，除沿街面地势较为平坦外，场内多为小丘，绿地，且周边分布有池塘、湖泊等；车站地质属瘦狗岭以南的红层基岩区，按地质勘查报告，将车站自上而下划分为如下底层。

（1）杂填土<1>；

（2）砾砂层<3-3>

（3）软塑状粉质黏土<4N-1>

（4）可塑状粉质黏土<4N-2>

（5）可塑状粉质黏土，图表上代号<5N-1>

（6）硬塑状粉质黏土<5N-2>

（7）全风化白垩系砾岩、泥质粉砂岩岩<6>

（8）强风化砾岩<7-1>

（9）强风化泥质粉砂岩<7-3>

（10）中风化砾岩<8-1>

（11）中风化泥质粉砂岩<8-3>

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（12）微风化砾岩<9-1>

（13）微风化泥质粉砂岩<9-3>

天河公园站详细地质情况见“天河公园站地质剖面图”。

2.3水文条件概况

车站地下水按赋存方式主要分为上层滞水、第四系松散土层孔隙潜水、基岩层风化裂隙水。

（1）填土上层滞水

填土层存在上层滞水，季节性明显，在雨季水量较多，在旱季水量较少，但总体上水量不大。

（2）第四系松散土层孔隙潜水

海陆交互相〈2-2〉、〈2-3〉层，冲～洪积砂层〈3-1〉、〈3-2〉、〈3-3〉为主要含水层，其上一般覆盖有粘性土层，局部具微压性。砂层含粘粒较多，含水层透水性一般为"中等透水"，局部呈强透水和弱透水，渗透系数为一般为１～10m/d。砂层的厚度一般是1. 0～8.0m，局部砂层呈薄层状或透镜体状分布。富水性较好。

（3）基岩层风化裂隙水

沿线基岩以花岗岩、花岗片麻岩、黑云母片岩、红层砂砾岩为主，，基岩风化裂隙水主要赋存于基岩强风化、中风化岩带内，此段地下水的赋存不均，透水性能一般较弱，一般属"弱透水"，且具承压性。地区经验渗透系数一般为0.10～0.80m/d，基岩含

水层富水性总体上较弱。

2.4场地类别与地震烈度

根据天河公园站岩土工程勘查报告，确定建筑场地类别为Ⅱ类（按建筑抗震设计规范）。本站抗震设防类别为乙类；地震作用按本地区抗震设防6度，抗震措施按7度考虑，抗震等级为三级。

3、施工重难点及对策

3.1施工重难点

1）本站21号线基坑宽53m，开挖支护时保证支撑体系施工质量，确保支撑体系稳定是本工程的重点。

2）交叉节点基坑支撑体系与连续墙接触比例较小，支撑结构复杂，自重大，保证钢立柱施工质量，控制钢立柱沉降，以保证圆形支撑体系稳定是本工程的重难点。

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3）本站位于市中心，但站内地质较硬，更有部分开挖土体已为微风化地层，必需采用爆破开挖，如何控制爆破噪音及爆破震动，减少爆破对市民生活的影响是本工程的重难点。

4）天河公园站21（11）号线与13号线节点为异型基坑，21（11）号线开挖深度

为18.6米，13号线节点深度为30.75米。此基坑为盾构始发站点，开挖深度大，土石方外运工期紧张，且每一道支撑必须全部浇筑完成后方可进行下一道土方开挖，开挖限制条件苛刻，如何能在较短时间内挖除30.8万方土石方为盾构始发提供条件是个难

点。

3.2天河公园站施工重难点处理措施

1）针对21号线基坑宽度较大问题，拟采取以下措施：

连续墙施工时严格控制质量，按照设计图纸要求标准预埋，保证预埋件数量。钢立柱施工时严格控制成孔质量，保证沉渣厚度在规范要求范围以内，下放钢立柱时以水准仪严格控制下放标高，以减少后期施工中的沉降，降低基坑开挖风险。

2）针对针对交叉节点支撑体系稳定性问题，拟采取以下措施：

严格控制钢立柱及连续墙支撑预埋件施工，后续开挖过程中于钢立柱上埋设监测点，对钢立柱进行垂直及水平位移监测，根据监测数据指导施工，如果有沉降过大的立柱及时进行增加临时立柱加固。

3）针对基坑爆破对周边影响难以控制的问题，采取如下措施：

（1）对爆破协作队伍资质进行严格审查，根据其以往市中心爆破施工的反馈进行择优选择。编制专项爆破施工方案，聘请权威专家进行审查，确保方案可行。

（2）指派有经验的工程师对爆破工作进行监督，详细比选，合理选用爆破参数，以控制爆破噪音及震速。

4）针对交叉节点基坑出土进度难以保证采取措施如下：

（1）合理优化施工安排，在同等情况下优先进行交叉节点基坑施工，以图保证盾构始发时间。

（2）对交叉节点基坑开挖方式进行大胆尝试，于二十一号线预留土体处连续墙开洞，留取出土坡道，提高出土效率。

（3）由于节点基坑面积大，拟加大节点基坑机械投入量，增加开挖作业面。

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4、施工总体安排

4.1周边建筑物鉴定工作

基坑开挖之前对周边两倍基坑深度范围内的既有建筑物进行前期鉴定工作，鉴定单位选用具有相关资质的房屋安全鉴定单位，鉴定工作实施前审查相关鉴定工程师的资质。

鉴定工作主要为：房屋结构形式调查、现场勘查、倾斜观测、综合分析。

房屋鉴定机构对周边房屋按单位进行综合分析评价，并对开挖提出相应的建议，最后形成有房屋鉴定报告，存档备案。

4.2施工场地布臵规划

天河公园一期施工场地根据车站主体结构施工总体部署进行场地布臵，钢筋加工场地设在车站南侧靠近项目部办公生活区处、换乘站厅处及西北侧共设3处钢筋加工场地用于主体结构及支撑体系钢筋加工。场地排水沟渠净空尺寸宽高分别为300mm*350mm，沿围墙及基坑边导墙外侧进行布臵，部分排水沟渠布臵在施工便道旁边。车站除标准段长条型基坑外更有13号线与21、11号线交叉节点大基坑，大基坑内材料倒运及第四道钢支撑拆除问题，于交叉节点基坑内布臵两个塔吊，用于基坑内捣运材料。具体场地布臵图详见附图“天河公园站基坑开挖场地平面布臵图”。

4.3施工进度计划及总体施工部署

连续墙施及钻孔桩施工完成后开始基坑的土方开挖，为保证按期提供盾构始发条件。本站土方开挖分为6个区域进行开挖，分别为21号线标准段基坑、13号线标准段基坑、交叉节点圆形支撑基坑、21号线及13号线两处40m预留土体、换乘站厅。

基坑考虑连续墙及钻孔桩完成后先行开挖交叉节点、21号标准段基坑、13号线标准段基坑，待此三段主体结构施工完成后即开挖预留土体及换乘站厅土方，最后完成整个主体部分土方开挖及基坑支护工序。

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图4.3-1 天河公园站基坑开挖分期示意图各分区开挖流程如下图：

连续墙、钻孔桩施工

否

本分区连续墙、钻

孔桩是否施工完成

是

一期区域土方开挖

一期区域施做主体

结构

否

是否完成主体

结构

是

开挖二期区域

否

是否完成主体

结构

是

开挖换乘站厅及施

做结构

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图4.3-2 天河公园站基坑开挖分期流程图

标准段每段开挖长度约为80m，并根据支撑位臵调整每段开挖长度，每次开外5~10条支撑区段。每段土方开挖分小段进行，每小段段开挖长度为10米，高度为两道支撑的竖直距离，每层的坡度为1:1进行开挖，严禁挖成锅底状；每开挖一段后，及时架设支撑，首层开挖完成后施作钢筋砼冠梁及支撑梁，达到砼强度后，开挖第二层，并及时施作支撑系统，以此类推，逐层向下开挖。

节点基坑分层开挖，每层自南向北开挖，边挖边施做支撑。

基坑开挖配备3套开挖设备和3组施工作业班组。每个标准段开挖作业面计划分别配臵2台PC220型长臂挖机、2台PC220型挖机、2台PC200型挖机，进行土方开挖。交叉节点基坑采用3台PC220型长臂挖机、3台PC220型挖机、3台PC200型挖机。计划317天完成土方开挖及支撑施工。标准段土方开挖采用台阶法开挖，基坑边放臵长臂挖机垂直出土，底部剩余土体采用30t汽车吊吊运出土。交叉节点基坑分层开挖底二道支撑以下土体采用连续墙开洞铺设坡道出土，最后坡道余土采用塔吊垂直吊运出土。

图4.3-3 一期基坑开挖分段示意图

计划施工工期安排如下：

土方开挖施工总工期为：2014年8月20日～2016年4月30日，每段施工工期如下：

21号线标准段基坑土方开挖及支撑施工：2014年10月20日～2015年5月30日;

13号线标准段基坑土方开挖及支撑施工：2015年3月6日～2015年6月21日;

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交叉节点基坑土方开挖及支撑施工：2014年12月10日～2015年7月24日;

预留土体土方开挖及支撑施工：2015年12月15日～2016年1月25日;

换乘站厅：2016年4月1日～2016年4月30日;

4.4施工资源供应计划

1）为满足施工任务，我单位计划在天河公园站人员配臵见表4-1所示

表4-1 天河公园站基坑开挖施工人员配臵表

2）机械设备供应见表4-2

表4-2 天河公园站基坑开挖施工主要设备表

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天河公园站一期施工场地根据车站主体结构施工总体部署进行场地布臵，将于场地西北侧、南侧、东南侧换乘站厅处，共设3处钢筋加工场地用于支撑体系钢筋加工。场地排水沟渠净空尺寸宽高分别为300mm*350mm，沿围墙及基坑边导墙进行布臵，部分排水沟渠布臵在施工便道旁边。

4.5.1场地临时用水及排水布局

1）施工用水

天河公园站基坑用水采用一条φ50mmPVC管提供基坑内部施工用水，供水管线布臵在冠梁上部，沿着冠梁布臵一周，共计约1370米，第二道支撑及腰梁施工用水由事先预埋好的管道提供用水通道。

2）基坑排水

根据目前施工进度，预计基坑开挖主要处于枯水季节，开挖时设臵集水坑进行集中抽排。

4.5.2场地临时用电布局

根据基坑开挖平面分段位臵，施工用电于靠近冠梁位臵安设二级配电箱电箱，基坑内按实际需求设臵三级电箱。二级配电箱考虑于基坑周边间距约200m进行布臵。施工用电在基坑周边留设350mm×300mm沟渠，铺设施工用电管线。因后期用电需求，在主体结构施工前即埋设预留管道，管道沿围檩间距100m进行布臵，采用直径为50的PVC管穿过冠梁，腰梁，双管布臵。二级、三级配电箱支架，托架的托底及靠背为35

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角钢，托架腿及横撑为30镀锌钢管。

二级配电箱支架详见下图所示：

图4.5-1二级配电箱支架示意图

4.5.3防护栏杆布设

基坑周边防护栏杆沿冠梁顶外侧边缘整体布臵，护栏采用方钢及网片焊接而成，每幅护栏长为长*宽为2*1.2米。围栏施工见下图所示：

图4.5-2围栏示意图

4.5.4基坑人行通道布臵

1）基坑平面通道设臵

考虑基坑开挖后施工人员便于作业，在车站21号线基坑标准段设臵两个基坑上下楼梯对应位臵布臵横穿基坑人行通道。节点交叉基坑于南端布臵一个基坑上下楼梯，13号线标准段基坑于基坑端头布臵一个装配式便梯上下基坑通道，第一道支撑中部设

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臵横跨基坑过道。圆形支撑处考虑以栈桥板配合标准段人形通道配筋图如下：

4.5-3人行通道配筋图

2）上下楼梯布臵

天河公园站主体基坑施工过程中，拟共布臵4个上下楼梯，各期开挖基坑可相互倒用。楼梯均采用预制装配楼梯。

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4.5-4基坑上下楼梯

4.5.5材料临时堆放

天河公园站冠梁、腰梁、支撑施工材料临时存放场地在车站南北侧两端及换乘站厅各设臵1处，材料及半成品钢筋分别标示并堆放整齐。基坑及主体结构使用材料由汽车吊调入基坑。

5、基坑土方开挖及施工工艺

5.1基坑开挖的准备工作

1）按设计规定、技术标准、地质资料，严格细致的做好深基坑施工组织设计（包括周围环境的监控措施）和施工工艺流程，对开挖中可能遇到的渗漏水及暴雨制定相应的应急措施并提前进行相关物资、机械储备。

2）准备好出土、运输机具，保证基坑开挖连续进行，连续出土，加快支撑快速施作，减少对周围地层的扰动。

3）编制详细的监测方案。预先做好监测点的布设、数据的测试及监测仪器的调试工作，使监测工作准备就绪。

4）基坑内水的排放

基坑连续墙进入不透水的风化砂层和岩层，车站地层大部分为粉质粘土、风化岩，仅局部存在较少的砂层,做好基坑内部开挖前降水及开挖过程中天然雨水排放即可。

基坑周边设臵连续通畅排水沟，保证地表水不流入基坑，基坑内在土方开挖的同时沿围护结构边设集水坑，间距20～30m，并设汇水沟将集水井连在一起，地下水与地表汇集水及时抽排至基坑外。

5.2基坑土方开挖施工方案

车站地连墙及围护桩施工完成后，开始进行基坑的土方开挖施工。标准段基坑均采用从远端头向预留土开挖。先采用台阶法开挖端头土方，长臂挖掘机负责在基坑上部挖掉最后的台阶。台阶底部剩余部分土方用30T汽车吊机吊出基坑。每道混凝土支撑浇筑完成后，达到设计强度的80%后方可进行支撑下方的土方开挖。

天河公园站主体采用明挖顺作法施工,即先开挖支撑至基坑底,然后依次施工垫层、边墙中板及顶板的施工方法。在基坑开挖支撑施工中必须严格遵从监控信息指导施工的原则,强化施工监测信息管理。

基坑土方开挖施工工艺流程见图5.1-1“天河公园站标准段基坑开挖施工工艺流程

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框图”所示：

5.2-1

5.2.1标准段基坑开挖

1）施工工序

标准段基坑开挖计划从端头向预留土体开挖，基坑土方开挖采用分层分段开挖，严格控制分段开挖时两头的土体坡度，确保土坡稳定。

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图5.2.1第一次基坑开挖平面

(1）开挖及出土方法

①第一步开挖及出土方法

第一层土体采用两台PC200挖掘机开挖，自卸运输车直接进入基坑装土，在挖至第一道支撑设计标高后施工第一道支撑、冠梁及挡土墙。

标准段基坑范围场坪标高大部分均高于冠梁标高，高差不超过1.5m，，冠梁及第一

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第二步土方开挖基坑中部采用PC130挖掘机接力翻土倒运至一道支撑后再用PC-200挖机挖土外运，开挖到第二道腰梁及支撑标高后施工腰梁及支撑。第二次土方开挖高度约6米。开挖采用分子台阶倒运的方法逐层将土捣运至地面。第一道支撑沿基坑中部进行回填一条运土便道，回填高度较第一道支撑顶高出50cm。

基坑两侧采用下部一台PL130挖掘机配合PC200挖机直接在基坑边将土挖出。

第二部开挖需1台PC200及3台PC130挖掘机。

图5.2.1-3 第二次基坑开挖剖面图

③第三步开挖及出土方法

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第三部采用在基坑中部放坡留设出土便道，中部便道宽8米，两侧1:1放坡，保留两侧连续墙上的土压力。第三部开挖底部基坑两侧分别采用PC130挖掘机向中部捣土，再由中部一上一下两台PC200挖掘机接力装车运出。

图5.2.1-4 第三次基坑开挖剖面图

④第四步开挖及出土方法

按前三部方法连续台阶，直至收至预留土体坡道，然后进行坡道逐层台阶开挖，最后无法实现挖机台阶转运的土体采用PC60小挖机配合汽车吊将余土吊出基坑。

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1-1剖面图

图5.2.1-5 第四次基坑开挖剖面图

⑤预留土体防护

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当各层土体挖值预留土体时，保证上部预留土体60m宽，向标准段留设1:0.5坡度，并做喷射混凝土封闭表面。

上部临边采用标准护栏进行围护，确保预留土体本身的安全性。

5.2.2交叉节点基坑开挖

1）施工工序

交叉节点基坑支撑体系为内圆环支撑，自重大，为保证结构受力有效的传递，四周土压力能通过支撑相互作为反力，而有效控制变形，施工时必须一层支撑做完后才能开挖下层的土体。

(1）开挖及出土方法

①第一步开挖及出土方法

第一层土体采用4台PC200挖掘机开挖，自卸运输车直接进入基坑装土，在挖至第一道支撑设计标高后施工第一道支撑、冠梁及挡土墙。本区约土方19300方，按3000方每天计算，开挖需7天。

交叉节点基坑范围场坪标高大部分均高于冠梁标高，高差不超过1.5m，冠梁及第一道支撑施工土方开挖分一次进行。由于交叉基坑面积较大，故开挖时分东西南北四个工作面分别开挖出土，随挖随做支撑，最后形成闭合。

开挖大致分为三个作业面：第一个工作面从JD-1区至JD-2区开挖；第二个工作面从JD-3区至JD-4区开挖；第三个工作面从JD-4区至JD-5区开挖。

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图5.2.2-1第一次基坑开挖平面图

②第二步开挖及出土方法

圆形支撑部分从圆心处向四周开挖方式，并于出土栈桥板处留设坡道，以便土方外运，挖除出土坡道时最后挖除JD-4区的坡道，此处坡道以挖机直接于栈桥板上挖除运出，最后坡道余土以长臂挖机站于栈桥板上挖出外运。第二道支撑亦采用随挖随做原则，尽早对支撑进行封闭。开挖大致分为三个作业面：第一个工作面从JD-1区至JD-2区开挖；第二个工作面从JD-3区至JD-4区开挖；第三个工作面从JD-4区至JD-5区开挖。开挖时均采用向掘进方向收坡的方式进行运土，提高装车工作效率。最后少部分挖掘机臂长不能勾到的堆积于基坑圆环内，待第三道支撑开挖时一并运出。南侧长方形基坑采用台阶法往圆形支撑方向掘进。由于圆形支撑钢立柱密集，此部分支撑下部采用PC130挖掘机进行挖掘，避免碰坏钢立柱，影响基坑稳定。

环形基坑第二道支撑开挖拟用6台PC130型挖掘机加3台PC200型挖掘机进行挖掘。第二层土方量为75360方，其中圆形支撑内36950方。

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当两侧均开挖完成后进行墙体破除，加设混凝土环梁加固。开洞完成后第三部开挖从出土洞口出土，开洞完成前先以长臂挖机站于第一道支撑出土栈桥版上进行出土。开挖时工作面设三个工作面，第一个工作面从JD-1区至JD-2区开挖；第二个工作面从JD-3区至JD-4区开挖；第三个工作面从JD-4区至JD-5区开挖。开挖期间，白天考虑将土体临时倒运至圆形支撑内部，待夜间将土集中运出。

第三道支撑从节点基坑外围向中间开挖，随挖随撑，最后支撑封闭。

环形基坑第三道支撑开挖拟用6台PC130型挖掘机加一台PC200型挖掘机进行挖掘。

第三道支撑开挖方量为59210方，其中圆形支撑内29032方，其中北侧有约4300石方需要爆破。

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