江苏某铁路客运专线特大桥桥梁深基坑专项施工方案.doc

某某某某至某某客运专线站前施工ZXZQ-07标桥梁深基坑专项施工方案 编制： 复核： 审批： 某某客专指挥部桥梁一分部 一、工程概况某某芒砀山特大桥位于宿州市及商丘境内。桥止范围内为平原地区，地势较为平坦，沿线路跨越了薛楼工业园区规划路、008县道、大沙河、王引河、201省道等重要交通要道及河流。芒砀山特大桥全段内基坑开挖深度大于5m的墩台共有6个，分别为跨越神湖二路的346#、347#墩，跨越巴清河位置处的489#，490#跨越王引河的652#、643#墩。 489#墩桩基施工进度在6个墩中开挖深度最大，且地质条件、施工条件均具有代表性，故选取489#墩基坑为例编制该方案。489#墩中心里程DK269+731.710，原地面标高39.289m，承台底面标高31.153m，开挖深度8.136，开挖尺寸17.3m*12.6m。巴清河水文资料：该河道与线路交叉夹角为70°。水流方向自西向东。测时水位为38米，雨季水位38.07米。设计流量416.4。地质情况：地表为人工填土筑岛，从地表以下依次为粉土层厚2.6m-5.5m不等，承载力100kpa。淤泥质黏土层厚16.2m-18.6m不等、承载力50kpa。二、编制依据 铁路桥梁钻孔桩施工技术指南 铁路桥梁综合参考图一郑徐客专施工图（桥参）-3三、基坑边坡安全防护方案1、方案概述根据设计图纸要求采用拉森型钢板桩防护，钢板桩长15m，打入承台底6m。钢板桩尺寸为400*170*15.5。基坑开挖尺寸为17.3m*12.6m (承台尺寸各向外放不小于1.5m),布置二层钢围檩，围檩采用双拼I56a工字钢制做。529mm螺旋钢管做横向支撑和斜支撑。围檩第一道布置于距钢板桩顶部1.2m处,第二道围檩布置在承台顶面以上距离承台顶1m。围檩布置见附图。基坑开挖采用测量精确放样定位，辅撒白灰线定线，角桩配合导向架调整桩身插打方向。插打完毕后基坑开挖采取边开挖边防护的原则，分层开挖分层防护。挖深达到围檩标高，搭设第一层围檩，使钢板桩形成一整体，再继续挖深、防护直至设计深度。开始进行钢围檩的搭设工作时，可在钢板桩上焊接由I18工字钢制做的托架，围檩坐落在托架上，托架按2米/道进行焊接，托架与钢板桩焊接须牢固。采用502焊条（严禁采用422焊条）进行电焊连接，焊接须严密、焊缝须饱满。钢板桩与围檩之间的凹口用木楔塞紧，凸板处如有围檩与工字钢间有间隙的则应补焊钢板（或型钢）。围檩焊接牢固后，进行横支撑和斜支撑的焊接工作，为施工方便及增加横支撑和斜支撑的受力性能，横支撑和斜支撑坐落在托架上（如不能与围檩共用，可增加额外的托架），横支撑和斜支撑焊接方式及质量要求同钢围檩。由于承台底面位于河床以下，基底采用C15混凝铺设垫层30cm。基坑底设置水槽及四个汇水井，及时排除基坑内积水。为便基坑排水、施工，应配备抽水机2台（1台备用）。2、施工工艺(1)施工工艺流程见“钢板桩围堰施工工艺流程图”。(2)施工准备钢板桩运到工地后均进行详细检查、丈量、分类、编号及登记。锁口检查：用一块长1.5m2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准接口，将所有同类型的钢板桩做锁口检查。检查是用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。板桩长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊接或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开。钢板桩采用组桩插打，每隔45m加一道夹板，夹板在板桩起吊前夹好，插打时逐付拆除，周转使用。组桩的锁口内均涂以黄油混合物油膏，以减少插打时的摩阻力并加强防渗性能。拼制角桩时，将一块钢板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩。（3）导框制作及安装钢板桩围堰需用方木或型钢作为内导梁、导框制成围笼。内外导梁间距比钢板桩有效厚度大8cm10cm，以利钢板桩的插打。矩形围笼导梁按设计尺寸直接下料，导梁接头均安排在横撑支点处，接头用夹板螺栓连接。见“钢板桩打桩立面图”。安装导框前，先进行测量定位。导框安装时先打定位桩或作临时施工平台。导框在工厂或现场分段制作，在平台上组装，固定在定位桩上。如果不设定位桩，可直接悬挂在平台上，待插打入少量钢板桩后，逐渐将导框固定到钢板桩上。(4)插打与合龙打桩选用震动打桩机打钢板桩。经过整修或焊接后的钢板桩，要用同类型的钢板桩进行锁口试验、检查。在施打钢板桩围堰前，在围堰上下游一定距离及两岸陆地设置观测点，用以控制围堰长、短边方向的钢板桩的施打定位。钢板桩采用逐块(组)插打到底，矩形围堰先插上游边，在下游合龙。见“矩形钢板桩围堰结构平面图”，“矩形板桩围堰插打次序图”。插打钢板桩时保持平整，几块插好打稳后即与导框固定，然后继续插打，为了使打桩正常进行，设一台吊机来担负吊桩工作。钢板桩起吊后须以人力扶持插入前一块的锁口内，动作要缓慢，防止损坏锁口，插入以后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入，或用锤重下压，比较困难时，也可以用滑车组强迫插桩，待插入一定深度并站立稳定后，方可加以锤击。钢板桩打桩前进方向的锁口下端用木栓塞住，防止泥砂进入锁口内，影响以后插打。凡带有接头的钢板桩与无接头的桩错开使用。钢板桩组桩插打时，组桩的嵌缝用油灰及旧棉絮以钝凿嵌塞。组桩的外侧锁口均应在插打前涂以黄油或混合油膏(黄油沥青干锯末干粘土=2221)，以减少插打时的摩阻力，并加强防渗能力。（5）抽水堵漏（基坑有水时或渗水时）钢板桩插打完成并做好加固措施后即可抽水，抽水时检查各点是否顶紧、板桩与导框间木楔是否挤紧，抽水速度不宜过快，要随时观察围堰的变化情况并做出相应处理。随着围堰水位的下降，根据钢板桩受力计算，按设计安装圈梁和纵横竖向支撑，以确保钢板桩围堰结构稳定。当发生锁口渗漏时，用棉絮在内侧嵌塞，同时在漏缝外侧撒大量木屑或谷糠，使其由水流夹带至漏水处自行堵塞。桩脚渗漏时采用在桩脚处填筑土袋的止水方法，若桩脚渗漏是因河床透水引起的，则采用向透水层压注水泥砂浆或采用水下混凝土封底的方法止水。（6）钢板桩的拔除及整理钢板桩拔出前，先将围堰内的支撑及其他设施从上到下陆续拆除，并陆续灌水使内外水压平衡，使板桩挤压消失，桩机拔桩用长卡环扣在拔桩孔上作为吊点。拔出的钢板桩清刷干净、修补整理、涂刷防锈油。在运输堆放时，不使碰撞，防止弯曲变形，堆放场地坚实平整，堆放时按板桩类型、长度分别编号、登记、堆放整齐。五、基坑开挖（1）基坑开挖采用挖掘机进行，根据现场条件选择挖掘机操作距离。由于本基坑开挖深度较大，开挖时采用一般普通挖机+长臂挖掘机配合作业的方案开挖，普通挖机分层开挖至5m左右，移至另外一侧，由长臂挖机继续下挖，直至开挖至设计深度。（2）由于489#基坑一侧靠近河道，不具备机械施工条件，开挖前首先在承台的左右两侧填筑出机械施工平台，挖机站立在线路的左右侧，载重汽车停靠在基坑内，由靠近河道的位置向河岸方向退台开挖，基坑开挖土规则堆放于临近简支梁桥墩之间。（3）长臂挖机开挖至接近设计坑底，剩余30cm50cm时采用人工开挖。（4）人工按设计标高清理基坑，基坑底四周挖出排水沟及4处汇水井，及时用水泵排出地下水，水泵的进水管要用滤网包扎，基坑内抽出的水引导排放，确保不会污染环境。（5）基坑开挖时应严格按照钢板桩防护方案中防护设施的布置要求进行开挖，开挖至围檩、横撑、斜撑的高度，应首先进行防护加固施工，施工完成后方可继续向下挖掘，依次类推开挖至基坑底部。严禁一次开挖至底部，后补防护设施。四、钢板桩技术要求及注意事项1、钢板桩进场时，应选材编号并加以修整。在拼接钢板桩时，钢板桩要对正、顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，且相邻两桩接口不在同一断面上，接头处上下错开至少2m。使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。2、为保证钢板桩插打顺利及防护质量，钢板桩的锁口均要涂防水混合及润滑材料，使锁口嵌缝严密顺滑。3、为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直。于第一组钢板桩插打时设置固定的导向钢管桩，顺导向钢管桩下插，使第一组钢板桩桩身垂直。由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，调整范围应少量、多次。当钢板桩打到最后一部分时，要先插后打。合拢后，再逐根打到设计深度，在整个钢板桩插打过程中必须保证合拢密实。当钢板桩组垂直度较差时，可先行拼组合拢后分层插打。即先将钢板桩组合拢后将所有桩打入一定度后，再进行第二次插打直到到设计深度。4、打桩时必须在桩顶安装桩帽，以免桩顶破坏，切忌锤击过猛，以免桩尖弯卷，造成拔桩困难。5、同一基坑的钢板桩只能用同样型号的钢板，按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量，以确保材料够用。6、基坑底混凝土封底后标高不能高于承台底设计标高，以保证承台设计尺寸。封底砼顶面保证平整，封底砼采用导流槽下放，按一般砼施工进行。封底时应由一边向另一边推进，保证连续、不间断、不留接缝、一次性完成。7、内支承拆除应分层拆除。承台浇筑并完成拆模后，在承台与钢板桩间回填原状土，然后逐层拆除内支承。且一次回填不高于承台顶面标高，以便于施工排水。8、地面以下工程结构施工完成后应及时拆模回填原状土并拔出钢板桩。拔桩时应开启振动锤，将桩侧土振松后以最慢的速度起钩；逐渐加快起拔速度，完成拔桩。9、施工中进行自检、互检、工序交接检查，做到上道工序不清，不准进入下道工序施工。施工中明确责任，隐蔽工程的检查验收坚持自检、互检、专检的“三检制”，班组检查与专业检查相结合。五、施工机具及设备检查1、进场施工的机具设备均应有相应的出场合格证明及年检证明文件。包括吊机、液压锤、长臂挖机等。2、机具设备的检查振动锤的夹板由液压控制，必须经常检查液压设备，防止因液压泵失灵而引起钢板桩掉落；振动锤的电动机长期超负荷运转，容易发热烧毁，尤其在粘土上打拔钢板桩时更应注意。六、安全防护措施为确保施工过程有序安全，在进行钢板桩围堰施工时，须将安全工作放在首位，作为施工安全的重要监控点，严密防范。1、基坑边缘外50cm设置钢管护栏密度网防护，钢管架竖向管长2米，插入深度0.5米，间距2米，横向钢管上下间距0.5米。由上到下分二层布置。并设置危险警示标示。吊装作业区域设专人指挥吊装，安全防护区域严禁非施工人员随意进场。2、在基坑防护桩侧壁设置爬梯，每侧至少设置1处，确保坑内施工人员在发生危险时有足够的爬升道路，或由于局部防护不到位造成爬升设施破坏，无备用设施，形成安全隐患。3、备齐河道旁基坑施工应急处理的物资、人员、设备， 2、对现场施工及各类机械操作人员进行安全培训和安全思想教育，提高安全意识，特殊工种实行持证上岗制度，不经培训或无证者，不得上岗操作。3、设专人负责日常检查和养护工作，在施工过程中设专人指挥，避免人多时乱指挥，出现安全隐患。4、夜间施工时要在墩位及障碍物上设置夜间警示灯，确保夜间施工及行车安全。5、施工前仔细检查各种设备运转状态，杜绝因机具失灵导致安全隐患。6、施工现场的临时用电，应严格按照规定执行。施工现场加强用电管理，严格执行我公司的临时用电安全技术措施。并加大监管及处罚力度。7、操作人员上岗按规定穿戴防护用品。施工负责人和安全检查人员随时检查劳动防护用品的穿戴情况，不按规定穿戴防护用品的人员不得上岗作业。七、文明施工保证措施现场临时设施布置符合规定要求，做到场地整洁，排水畅通，标志醒目，生产环境达到标准化作业要求。施工过程中爱护水源、保护环境，杜绝施工中油污污染河水。施工中的弃碴等杂物，通过正式公路运输时，防止落石掉碴和扬尘，避免污染道路和周围环境。施工中如发现危及地面建筑物或有危险品、文物时，应立即停止施工，待处理完毕方可施工。附件：钢板桩防护方案检算资料钢板桩围檩检算书一、工程概况芒砀山特大桥连续梁主墩河床标高较高，其承台施工宜采用钢板桩防护，本设计书以基底标高最低挖深最大的489#墩作为算例。承台平面尺寸为14.3×9.6m,厚度为4m,拟采用德国拉森(Larseen)型钢板桩施工。桥位处最高潮水位38.07m。最大水流速度V=1.50m/s。施工部位地质情况为人工回填筑岛，河床上覆为较薄冲积层，其次为淤泥质粘土（流塑状）及粉质粘土。二、钢板桩受力分析及入土深度计算钢板桩主要承受土压力（外侧为主动土压力，内侧为被动土压力）、围檩支撑，及动荷载压力。为安全考虑且便于计算,各土层土压力均按容重较大的粉质粘土土压力计算。承台基坑深度范围内上层为人工填筑非渗水填料，基坑下部地层为粉质粘土，内摩擦角为22°，粘结力c为13.5kPa，天然容重为18KN/m3，地基容许承载力=50kPa。489号墩承台底标高为31.153m，最高水位为38.07m。计算489号墩承台1、计算钢板桩主要受力荷载主动土压力系数(=22°,c=13.5kPa,=18KN/m3)Ka=tan²（45°-/2）Ka=0.455Ka=0.675基底主动土压力强度Pa=H tan2（45°-/2）-2c tan（45°-/2）（H=h+H1=q/+H1=13.76）Pa=tan2（45°-22°/2）×18*h-2*13.5tan（45°-22°/2）Pa=H Ka-2cKa=112.6944-18.225Pa=94.4694KN/m²单位长度总主动土压力Ea=1/2H1²tan²（45°-/2）-2cH1 tan（45°-/2）+2c²/Ea=1/2H1²Ka-2cH1Ka+2c²/=275.3478-149.445+20.25Ea=146.1528KN/m临界深度，及压力作用点Zo=2c/Ka=1.0125作用点=(H-Zo)/3=2.4(距原地面5.8m)式中：H1为所计算点距地面深度,q=10KPa为地面上均布荷载。被动土压力系数(=22°,c=13.5kPa,=18KN/m3)Kp= tan2（45°+/2）Kp=2.198Kp=1.483被动土压力Pp=H tan2（45°+/2）+2c tan（45°+/2）Pp=HKp+2cKpHf=H/3（HKp+6c）/（HKp+4c）2、桩入土深度计算按单锚浅埋法计算钢板桩埋深，假定上端简支撑，下端自由支撑。可按单跨间支梁计算。作用在墙后为主动土压力及地面动荷载，墙前为被动土压力。主动土压最大压强为eA=(H+t)Ka主动土压力为Ea=1/2eA(H+t)=1/2(H+t)²Ka被动土最大压强eP=tKp被动土压力为Ep=1/2 ePt=1/2t²Kp为保持稳定，A点力矩应等于0，即EaHa-EpHp=Ea3/2(H+t)-Ep(H+2/3t)=0t=(3Ep-2Ea)H/2(Ea-Ep)假定t值为4米，则有EaHa-EpHp<0,不符合稳定要求。假定t值为5，则有EaHa-EpHp>0,符合稳定要求。式中：t为钢板桩入土深度。考虑1.2的安全系数，入土深度t=6m.3、钢板桩长度及标高计算地面标高39.3m，承台底标高为31.153，钢板桩长度为15m。三、钢板桩及内支撑受力验算钢板桩内支撑反力RA按取钢板桩受力平衡进行计算，并考虑被动土压力1.25安全系数,即RA=Ea-Ep/1.25式中:Ea、Ep分别为主动压力和被动土压力的合力，为偏于安全，均取5的最小入土深度予以计算;经计算求得，RA=219.05kN(每延米支撑受力)四、内围令(支撑)受力计算拟围令在钢板桩顶标高下返1.2m处设一道，采用256,横支撑及斜支撑采用529壁厚10mm钢管。长边（假设不计斜支撑受力,按二等跨连续梁进行简化计算）根据以上受力简图知： kN.mB处反弯矩最大Mmax=1197.2 kN.m中间支点B处剪力最大Qmax=696.9KN中间支点B反力最大Rmax=129.8+696.9=826.7kN256a的截面特性为W=4684cm3,腹板断面积A=1.45×56×2=162.4cm2则=Mmax/W=1197.2×106/4684×103=127Mpa/2=170Mpa,安全=Qmax/A=/16240=42.9MPa=125Mpa,安全短边(按三等跨连续梁计算，取最大值)Mmax=262.8kN.mQmax=350.46kN256b的截面特性为W=4684cm3,腹板断面积A=1.45×56×2=162.4cm2则=Mmax/W=262.8×106/4684×103=56.1Mpa=170Mpa,安全3、压杆验算最大反力为N=696.9kN,采用529壁厚10mm钢管 截面面积A=(R2-V2)/4=169.25cm2截面惯性矩I=（R2-V2）/64=61483.05cm2 i=I/A=19.06cm =L/i=65查表知：杆件稳定系数=0.715，=170MPa，n=1 P=n×A××=2057.2KN大于N=696.6KN