武漢市軌道交通二號線二十三標
虎泉車站
鋼支撐安全施工方案
編制審核批准
中鐵五局集團公司武漢地鐵二十三標專案部
2023年7月18日
1、編制依據
1.1、武漢市地鐵二號線一期工程施工招標檔案及投標檔案等相關檔案；
1.2、長江水利委員會長江勘測規劃設計研究院提供的《武漢市軌道交通二號線一期工程施工圖設計》之第七篇（車站）虎泉站第一分冊（結構施工圖）主體圍護結構；
1.3、《地鐵設計規範》 gb50157-2003；
1.4、《建築結構荷載規範》 gb50009-2001；
1.5、《建築基坑支護技術規程》 jgj120-99；
1.6、《混凝土結構設計規範》 db50010-2002；
1.7、《錨桿噴射混凝土支護技術規範》 gb50205-2001；
1.8、《鋼結構設計規範》 gb50017-2003；
1.9、《湖北省地方標準基坑工程支護技術規定》 db42/159-2004
1.10、工程現場實際情況以及我單位施工經驗、機械裝置裝備、施工技術與管理水平以及多年來相關工程實踐中積累的施工及管理經驗。
1.11、設計圖紙中要求的技術規範、規定和標準。
1.12、武漢地鐵二號線一期工程管理辦法。
1.13、國家、湖北省、武漢市發布實施的相關法令、法規及行政命令。
2、工程概況
2.1、地理位置
虎泉站是武漢市軌道交通二號線一期工程主線的第19個站，位於虎泉街（原名卓豹路）教師小區和湖北經濟管理幹部學院之間，沿虎泉街設定。站位北側有武漢湖濱儀器總廠、教師小區、卓刀泉小學，南側有卓刀泉市場、湖北省工藝美術廠、湖北省經濟管理幹部學院和湖北省藝術學校。在車站左、右兩側無大型建築物分布，主要為2～8層的房屋建築，距車站5～12m。
虎泉街道路交通較為繁忙，規劃紅線寬度為30m。管線主要集中在虎泉街路面以下，兩側分布有光纜、路燈線、汙水管道、自來水管道、天然氣管道，埋深1～2m。
2.2、工程地質、水文地質情況
2.2.1、工程地質
虎泉站位於剝蝕堆積龔崗地貌單元區上，場地地處伏虎山南麓的虎泉街上，地貌單一，場區內地勢平坦，地面標高在28.4~30.8m，相對高差2.4m。
場地地面為第四系土層所覆蓋。通過本次勘察，結合區域地質資料分析對比，其下伏底層為二疊系下統棲霞組（p1q）和二疊系上統龍潭組（p21）。
2.2.2、水文地質
場地的地下水按賦存條件，可分為孔隙水和岩溶水。
⑴、孔隙水：主要賦存於第四系雜填土、第四系中更新統粘土夾碎石層及基坑接觸部位的殘坡積土中。雜填土層含水與透水性取決於填土的物質組成及密實程度，無統一的自由水面，地下水位不連續，為上層滯水。
埋深為0.5~1.5m，主要接受地表水與大氣降水補給。
第四系中更新統粘土夾碎石層及與基坑接觸部位的殘坡積土中存在有層間水或潛水，其他下水水量大小與土層中碎石或礫石含量、結構密實程度、孔隙大小有關，區域性殘坡積土層位於基岩裂隙水排洩區，則層間水的水量較大。
⑵、岩溶水: 主要賦存於三疊系大冶組灰岩溶洞或容系中，均埋藏於第四系中更新統粘土隔水層之下，難以接受大氣降水的補給，同時由於岩溶水賦存於向斜構造中，處於半封閉狀態，一般與相鄰碎屑岩裂隙水互為補排，地下水徑流緩慢。據勘察期間觀測，車站區地下水位高程為9.
5~14.4m，較相鄰的石炭系、二疊系含水巖組地下水位低10~13m。
2.3車站概況
車站沿虎泉街布置，分為地下兩層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站台層。車站有效站台中心的里程為右dk24+817.707，按八輛編組土建預留車站總長度為223.
469m。車站結構選用地下兩層箱形框架結構，標準段結構外包尺寸為18.70×13.
21m，車站頂部最小覆土控制3.0m。車站設4個出入口，2組風亭，採用明挖法施工。
3、施工管理機構
3.1、施工組織機構
圖3.1 施工組織機構框圖
3.2、施工安全質量管理組織機構圖
圖3.2 安全質量管理組織機構框圖
4、施工準備
4.1、施工用電
本車站從工藝美術廠門前接入10kv高壓電，距離車站約50m，該處計畫安裝一台500kva變壓器。另配備一台200kw發電機以應對緊急停電。
4.2、施工用水
施工場地附近為城市居民區，施工用水從自來水介面引入，場地內的施工用水採用φ50鋼管敷設至施工工點。
4.3、人員配備
現場工區長：1人；測量工程師：1人；質檢工程師：1人； 檢測試驗工程師：1人；專職安全員：1人；技術員、測工6人，監控量測組：6人；鋼支撐安裝班18人。
4.4、主要機械、裝置、機具配置
主要機械、裝置、機具配置見表4.4主要投入機械、裝置一覽表。
表4.4 主要投入機械、裝置一覽表
5、鋼支撐安裝方案
5. 1 施工準備
⑴、基坑四周設定合格可靠的安全欄杆踢腳擋板，防止高空墜物事故的發生。
⑵、場地周圍及基坑內必須有足夠的照明度。
⑶、基坑四周不准堆放雜亂零散物質，確保施工人員行走安全，嚴防雜物滾落坑內傷及作業人員。
⑷、現場備足用於兩個結構施工段基坑的鋼支撐，並已檢驗合格，千斤頂加壓裝置運轉良好，壓力表經校驗和標定完畢。
⑸、進一步確認地下管線已拆移完成。
⑹、對周邊構築物、管線等的現狀進行確認。
⑺、基坑周邊設定排水管道，並與城市排水管道連通。
⑻、鑽孔樁圍護結構以及樁頂冠梁達到設計強度。
5. 2 施工組織
⑴、鋼支撐安裝施工組織
根據施工段的劃分，開挖時為保證施工進度、控制工程質量和施工安全，本車站的基坑土方開挖主要採用機械開挖，人工配合挖土、修邊平坡。開挖時嚴格按時空效應理論組織施工，及時支撐。
採用分段、分層開挖，第一層開挖長度不超過12公尺，第二層及以下各層的土層開挖長度不大於6公尺。基坑分四次開挖至基底，前三層每層開挖深度開挖至設計鋼支撐以下0.5m，第四層在對應第三道支撐安裝後，採用小型挖掘裝置開挖至基底。
在基坑開挖中將充分利用「時空效應」，腰梁、鋼支撐的安裝和預應力的施加過程嚴格控制在8小時以內；開挖出的墊層宜同樣快速澆築，挖出一段立即澆築一段，確保基坑安全。
⑵、裝置選擇
施工中採用挖掘機分層開挖，頂層使用挖掘機直接挖裝，自卸車外運，二～四層採用幾台挖掘機倒運至頂層，後由自卸車運至指定棄碴場。總體順序根據分層開挖的標高呈階梯狀放坡挖掘。
⑶、組織原則
土方開挖必須在圍護結構封閉完成後方可進行，支撐安裝採取挖一層土安裝一道支撐。
基坑分層開挖施工方法見圖5.2虎泉車站主體結構深基坑土方分層開挖示意圖
圖5.2
5.3、鋼支撐施工
本工程主體結構基坑支撐體系由鋼（砼）圍檁和φ600鋼管水平支撐組成。車站主體標準段基坑埋深16.54公尺，鋼支撐豎向設定三道支撐，所有支撐均採用φ600mm鋼管，壁厚12-16mm，水平間距按2.
5m-6m設定，端頭斜撐段按≤2.5m設定。第一道支撐在樁頂冠梁下0.
8m位置，鋼管中心距基坑頂地面1.6m；第二道支撐在基坑中部偏上位置，距第一道支撐5.6m；第三道支撐支撐在離坑底4.
5m的位置，與第二道支撐相距5.5m。鋼支撐布置見圖5.
35.4鋼支撐鋼管節點構造和拼接形式
鋼支撐採用φ600鋼管，壁厚12-16mm，鋼管之間採用法蘭螺栓連線，分固定端、活動端兩種構造形式。鋼結構支撐構件的連線採用高強螺栓連線；腰梁連線節點設定在撐點的附件，且不超過支撐間距的1/3；鋼腰梁與支撐的連線點設加勁板。
按設計長度並根據鋼管支撐的構件模數進行，為固定頭+（若干中間管）+活絡頭拼接而成，如下圖5.4所示。
鋼管在現場預先拼裝的長度，根據基坑寬度淨距減去圍檁寬度並減去10～20cm的調整量來確定。
支撐端頭應設定厚度不小於10mm的鋼板作封頭端板，端板與支撐桿件滿焊，焊縫厚度及長度能承受全部支撐力或與支撐等強度，必要時，增設加勁肋板；肋板數量，尺寸應滿足支撐端頭區域性穩定要求和傳遞支撐力的要求。支撐端麵與軸線不垂直時，可在冠梁或腰梁上設定預埋件或採取其他構造措施以承受支撐力與腰梁的剪力。
圖5.3 鋼支撐布置圖
圖5.4鋼支撐結構圖
5.5鋼支撐的施工工藝
第一步：冠梁施工完畢後，在支撐端頭焊接三角倒掛支座，開挖第一層土，架設第一道鋼支撐，施加預應力。第二步：
開挖第二層土，安裝鋼圍檁，焊接支撐擱置牛腿，架設第二道鋼支撐，施加預應力。根據同樣的方法安裝第三道鋼支撐。
單個施工段鋼支撐的施工工藝流程為：挖機開挖至第一道支撐中心線以下50cm→焊接支撐倒掛牛腿→安裝第一道鋼支撐並施加軸力→開挖至第二道支撐中心線以下50cm→鑿出圍檁牛腿處圍護樁內的主筋→焊接圍檁牛腿、安裝鋼圍檁→安裝第二道鋼支撐並施加軸力→開挖第三層土至第三道支撐中心線以下50cm→安裝第三道支撐→開挖至基底→開挖下一施工段。
鋼支撐施工工藝流程框圖參見圖5.5。
支撐施工工藝流程框圖5.5
5.6鋼支撐安裝方法
⑴、支撐測量定位
每次土方開挖結束時，技術員應及時到現場，根據已計算出需安裝的每根支撐中心標高及按冠梁頂面標高換算的垂深，採用鋼尺重錘法，分別量測出支撐安裝中心，並由此確定圍檁牛腿安裝位置及標高。在鋼牛腿安裝部位，用紅漆準確噴上標記，以便砼鑿除、鋼圍檁安裝及支撐安裝。
⑵、鋼圍檁施工
鋼圍檁安裝位置砼鑿除後，再用鋼尺重錘法準確量出鋼圍檁牛腿頂端安裝標高，在鋼圍檁下每2.8m安裝三角托架，然後安裝鋼圍檁，並在鋼圍檁上每1.4m安裝吊鉤。
鋼圍檁與圍護間的空隙必須用細石砼密填，確保圍檁均勻傳力。
⑶、支撐安裝
每層土方開挖結束，立即測量標高，按照設計標高安裝鋼圍檁，同時丈量兩側圍檁間的淨間距，及時調整已拼裝好的支撐長度。經複驗無誤後，再由龍門吊將支撐吊入基坑設計位置。並及時按設計要求施加預應力。
每次每小段在8小時內安裝完畢。
⑷、預應力施加
鋼支撐吊裝到位，不要鬆開吊鉤，將活絡頭拉出頂住頂冠梁或鋼圍檁，再將2臺100t液壓千斤頂放入活絡頭子頂壓位置，為方便施工並保證千斤頂頂伸力一致，千斤頂採用專用托架固定成一整體，將其騎放在活絡頭子上，接通油管後，及時檢查各節點的連線狀況，經確認符合要求後即可開幫浦施加預應力，在支撐的兩端同步對稱進行預應力的施加，採用分級施加，重複進行的方法，加至設計值時，再次檢查各連線點的情況，必要時對節點進行加固，待額定壓力穩定後鎖定。預應力施加到位後，在活絡頭子中鍥緊墊塊，然後回油松開千斤頂，完成該根支撐的安裝。千斤頂施加預應力時，對預應力值做好記錄備查。
預應力施加按設計要求進行。
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