[北京]城市桥梁工程钢板桩支护施工方案.doc
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1、深基坑拉森钢板桩支护施工方案一、 工程概况南沙河桥起点桩号为K13+064.25,终点桩号为K13+460.490,上跨南沙河,规划南沙河上口宽152米,下口宽120米,两侧设置6米巡河路。本桥与南沙河斜交,斜交角为27度,全桥长396.24米,宽度为34.5米。桥梁上部结构为13*30米预应力砼简支箱梁,下部结构为柱式桥墩、肋板式桥台,钻孔灌注桩基础。南沙河桥跨越海淀区与昌平区,其中7#、8#轴位于昌平区境内。二、 工程地质情况南沙河桥7#承台位于南沙河北巡河路上,南侧约2.6米处为南沙河,北侧10.5米处为改移军缆,左侧21.8米处为占地界,右侧6.8米处为占地界,四周无建筑物,为林地。基
2、坑开挖深度约为:地面高程38.937m-承台底高程31.65m=7.287m,周长99.4m,面积466.84m2根据地质详勘得知:左侧高程35.27m-32.37m=2.9m及右侧高程36.15m-32.95m=3.2m范围内为粉细砂,粉细砂层液化等级为严重,液化抵抗系数0.580.59。且第二层水位位于标高为32.7637.00处。辨别此粉砂层遇水后即为“流沙层”。桩基设计参数地层岩性密度(g/cm3)P0压缩模量(MPa)天然快剪地基土抗力系数的比例系数m和m0(kN/m4)P0 P0+100P0 P0+200粘聚力c(kPa)摩擦角()粉细砂(1.90)(6.0)(7.0)(0)(7)
3、5000注:此参数从北京勘查设计院报告中查得。此层极易坍塌,遇水后液化严重。根据现场实际情况,下挖至1.5m处出现地下水基坑边坍塌,同时发现沙层。同时放坡占地界不够以及7#与8#轴之间有一条横穿的军缆,基坑开挖不能随意放坡,需采用支护开挖,支护原则需封水封沙,故我标拟对7#轴承台基坑开挖采用拉森钢板桩支护。由于8#轴地质情况与7#轴相同,我标拟对8#轴承台基坑开挖也采用拉森钢板桩支护。平面图和断面图附后,地质详勘见附表。 钢板桩转角大样图 钢板桩剖面图三、 编制依据1. 京包高速公路(五环六环路段)工程招标文件2.京包高速公路(五环路六环路段)工程施工图设计3. 京包高速公路(五环路六环路段)
4、工程项目处及监理下发文件4.公路工程质量检验评定标准 (JTG F80/12004)5.公路工程施工安全技术规程 ( JTJ 07695)6.公路桥涵施工技术规范 (JTJ D041-2000)7.建筑机械使用安全技术规程 (JGJ332001)8.施工现场临时用电安全技术规范 (JGJ462005)9.北京市市政工程施工安全操作规程 (DBJ01562001)10.建筑基坑支护技术规程 (JGJ120-99)11.建筑基坑工程监测技术规范技术规程 (GB50497-2009)12. 建筑基坑支护技术规程 (DB11/489-2007)13.建设工程安全生产管理条例 (国务院第393号令)14
5、.北京市建设工程施工现场管理办法 (政府令第72号)15.危险性较大的分部分项工程安全管理办法 (建质200987号)16.北京市实施危险性较大的分部分项工程安全管理办法规定(京建施2009841号)四、 施工计划1.7#轴施工计划序号工序时间(天)备注1打入钢板桩72基坑开挖及支护23承台墩柱施工154基坑回填25拔除钢板桩36总共29 2.8#轴与7#轴施工工序、施工时间相同五、 钢板桩的支护思路及要点根据本工程场地地质情况特点,本工程钢板桩主要作用是保证基坑边的稳固同时隔绝地下水流入基坑,起到支护边坡的作用。设计要点如下:1.采用拉森式型钢板桩,桩长15m;2.钢板桩穿过粉砂层,进入粘土
6、层;3.钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕;4.为保证基坑安全,钢板桩入土深度不小于6.9m.六、 施工方法1. 钢板桩的选用根据工程所在地场地特点,结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑,选用的拉森型钢板桩,拉森型钢板桩宽度适中,抗弯性能好,其主要技术参数为:W=1350cm3,g=60kg/m,依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度15m长,要求钢板桩入土深度不小于6.9m。 2. 打桩设备采用2台振动锤,用两台吊车配合进行打桩施工。3.确定基坑等级:根据建筑基坑支护技术规程(DB11/489-2007)的基坑等级划分规定 基坑侧壁安全等级划分开挖深度h(m)环境条件与工程地质、水文地
7、质条件0.50.51.01.0h15一级一级一级10h15一级一级二级一级二级h10一级二级二级三级二级三级注:h基坑开挖深度。相对距离比/。为管线、邻近建(构) 筑物基础边缘(桩基础桩端)离坑口内壁的水平距离与基础底面距基坑底垂直距离的比值. 工程地质、水文地质条件分类:复杂稍密以下碎石土、砂士和填土,软塑 流塑粘性土,地下水在基底标高之上,且不易疏干; 较复杂中密碎石土、砂土和填土,可塑粘性土,地下水位在基底标高之上,但易疏干; 简单密实碎石土、砂土和填土,硬塑坚硬粘性土,基坑深度范围内无地下水。由上述规定结合我工程实际情况得知,本基坑侧壁安全等级为三级。4.施工工艺流程本工程基坑施工工艺
8、流程为: 放坡 打桩定位放线 施打钢板桩 土方开挖 安装围檩及支撑 承台施工 回填土方 拔起钢板桩5.整平:在施打钢板桩之前,先用装载机和挖机配合将原地面整平,然后进行钢板桩施工。6.钢板桩施工方法 1)测量放线 由测量人员放出钢板支护结构的轴线和边线,然后在边线位置撒上白灰进行钢板桩的打设。 2)钢板桩的打设拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全,是本工程施工最关键的工序之一,在施工中要注意以下施工有关要求:采用型15m长密扣拉森钢板桩。拉森钢板桩采用振打入法,采用单桩逐块打设。施工时,先用吊车吊起振动锤,振动锤将钢板桩上端夹紧。然后将钢板桩吊至插桩点进行插桩,插桩时对准锁口后将钢板桩振动打入。
9、施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况。打桩前,对钢板桩逐根检查,剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩,不合格者待修整后才可使用。打桩前,在钢板桩的锁口内涂油脂,以方便打入拔出。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,拔起重打。钢板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使钢板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸,打入精度高,易于实现封闭合拢。施工时,将10-20根钢板桩成排插入导架内,使它呈屏风状,然后再施打。通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度,并严格控制垂直度,用电焊固定在围檩上,然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。屏风式打入
10、法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此,施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是:当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时,应采用正向顺序施打;反之,用逆向顺序施打;当屏风墙两端板桩保持垂直状况时,可采用往复顺序施打;当板桩墙长度很长时,可用复合顺序施打。 总之,施工中应根据具体情况变化施打顺序,采用一种或多种施打顺序,逐步将板桩打至设计标高,一次打入的深度一般为05-30米。钢板桩施工允许偏差板桩入土深度(cm)不小于6.9m板桩轴线偏差5cm板桩垂直度8%,不超10cm支
11、撑位置偏差20cm密扣且保证开挖后入土不小于6.9m,保证钢板桩顺利合拢;特别是工作基坑的四个角要使用转角钢板桩。同时在四个角分别用两排16的槽钢做斜支撑。在两承台之间用两根600mm的钢管支撑钢板桩,加强中间段钢板桩的支撑力。7.南沙河桥7#、8#轴深基坑支护计算7#轴、8#轴属于深基坑,计划采用钢板桩进行支护,为减少土的侧向压力,在施工时削坡1.3米,此时顶面标高为37.65m,此时开挖深度为6m,施工机械在基坑内侧进行开挖对基坑坑壁影响小但是保守考虑施工机械对基坑壁的荷载取20kpa。土压力计算采用朗肯土压力理论,矩形分布模式。深度土层Kai1.5m素填土0.4900.7003.2m粉细
12、砂0.7830.8852.4m粉质粘土0.5680.7541.7611.3273.1m粉质粘土0.5680.7541.7611.3274.7m粉质粘土0.4900.7002.0401.428取素填土密度为2.0g/cm3,粘聚力为25,摩擦角为201)钢板桩内力计算作用于板桩上的土压力及水压力强度及压力分布见图。Ka=tg2(45 o-/2)= tg2(45 o-20/2)=0.49Kpi=tg2(45 o+/2)= 1.3tg2(45 o+20/2)=2.65板桩外侧均布荷载换算填土高度h0,h0=q/r=20.0/20=1.0m。设定钢板桩上土压力及水压力合力为零的点为反弯点,设其位于开挖
13、面以下y处,则y=1.656m按简支梁简化模型计算上部钢板桩,由得:(3+1.656)=-0.5(25.2-10.5)1.5(6-1.5/3+1.656)-10.51.5(6-1.5/2+1.656)+0.5(86.76-39.15)3.2(6-23.2/3-1.5/3+1.656)+3.239.15(6-23.2/2-1.5/3+1.656)+0.5(32.07-17.7)1.3(6-23.2/3-1.5/3-21.3/3+1.656)+1.317.7(6-23.2/3-1.5/3-21.3/2+1.656)+0.532.071.6562/31.656+0.542.41.6562/31.65
14、6解得: =214.84KN/m=(25.2+10.5) 1.5/2+(39.15+86.76)3.2/2+(17.7+32.07)1.3/2+32.071.656/2+42.41.656/2-176.08=119.6kN/m设最大弯矩处距桩顶距离为x,则有:=42.4 x-(25.2-15.5)x+(86.76-39.15)x2/6/2+(32.07-17.7)x2/6/2解得x=5.58m所以, =(x-3)+(25.2-15.5)x2/2-42.4x2/2-0.5(86.76-39.15) x3/6/3-0.5(32.07-17.7)x3/6/3=154.88kNm计算钢板桩的最小入土深
15、度。=4.076m考虑到桩端的土质情况应乘以系数1.1-1.2,为了保证施工安全最小入土深度t=1.2(1.656+4.076)=6.878m2)钢板桩设计。采用拉森钢板桩,W=1350103mm,折减系数取,则:=163.89=200Mpa,满足要求,钢板桩支护不会折断。3)围檩设计因本工程为双层支撑,围檩所受荷载qk=/2=88.04kN/m。选用两排16的槽钢,W=11681033。按简支梁计算,最大弯矩Mmax=ql2/8=176.084.52/8=445.7kNm。=190.8=200Mpa,满足要求,钢板桩支护不会折断。4)稳定性验算(1)抗倾覆稳定性分析内侧土压力对支撑点的力矩:
16、=0.5202.656.8782(4+6.8782/3)=11762.85外侧土压力对支撑点的力矩:=8827.85则抗抗倾覆安全系数:=1.331.2,满足规范要求。(2)基底抗隆起稳定性分析。则抗隆起安全系数:1.7,满足规范要求。综上论算,该技术可行。 8.基坑开挖: 1)开挖顺序为:挖至原地面以下1.3m 进行围檩及支撑支护 采用普通挖机与长臂挖机配合开挖剩余6m土方,距承台底预留1020cm 剩余土方人工清除至承台底。2)施工过程:沿着打入的钢板桩进行基坑开挖,开挖采用分层的方式进行,首先开挖至原地面以下1.3米,再此位置焊接两排16的槽钢作为围檩然后加固斜支撑加强钢板桩的四个角稳固
17、,并再另个承台中心位置用两根直径60cm的钢管进行顶撑支护。支护完毕后再进行剩余土方的挖除,采用普通挖掘机与长臂挖掘机配合挖除,在开挖过程中随时测量基底高程,防止超挖和扰动基底,挖至接近承台基底标高时,预留10cm20 cm由人工清理,严禁超挖后回填虚土。开挖出的基坑土方边挖边用自卸车运到指定地点。3)当在基坑开挖过程中出现大量地下水时,7#轴基坑在靠近南沙河处布设两个集水坑,用水泵将水排到南沙河中。8#轴在基坑东侧布设一个集水坑将水排到临近老牛湾村排水沟中。集水坑布设图如下:9.雨季施工措施:此基坑开挖正处于雨季排水措施如下:1)基坑内排水措施:在承台垫层范围之外开挖集水坑,并沿坑底周围开挖
18、排水沟,使水流入集水坑,用水泵及时将水排出坑外,确保坑内无积水。2)基坑外排水措施:在到坑边3m处,设置一条宽500mm,深500mm的截水沟,通向南沙河将坑外的积水或雨水排入南沙河中。10.监测方案: 1)监测目的:保证在进行承台墩柱施工时基坑能处于安全状态,从而确保施工人员、机械的安全。2)监测项目:根据建筑基坑支护技术规程(DB11/489-2007)表384基坑监测项目表结合7#轴、8#轴基坑等级三级,得知应测项目为支护结构水平位移,宜测项目为周边环境变形,由于7#轴、8#轴附近为林地、无建筑所以此项将不作为监测项目。3)监测方法:现场监测采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。(1)仪器
19、监测采用:DS3水准仪、全站仪(徕卡TC702)(2)巡视检查: 在整个施工期内,每天均应有专人进行巡视检查。巡视检查的内容:支护结构成型质量、围檩有无裂缝出项、侧壁有无渗漏、基准点、测点完好状况、有无影响观测工作的障碍物等检查方法:以目测为主,采用钢尺、卷尺、放大镜等工具辅助。检查要有详细记录,如发现异常,应及时处理。巡视检查记录应及时整理,并与仪器数据综合分析。(3)每天巡查完成后填写详细的巡查记录,表格见附件二。4)监测点布置:(1)监测点选定要求:监测点布置应最大程度反映监测对象的实际状态及其变化趋势,并能满足监控要求。监测点布置不妨碍监测对象的正常工作,并尽量减少对施工作业的不利影响
20、。监测标志应稳固、明显、结构合理,监测点的位置应避开障碍物,便于观测。加强对监测点的保护,必要时应设置监测点的保护装置或保护设施。(2)监测基准点、监测点的布设:根据建筑基坑监测技术规范GB50497-20096.2.2监测基准点应埋设在基坑开挖范围3倍范围以外不受施工影响的稳定区域,为此选定占地界桩号D61、D62为监测基准点。7#轴、8#轴根据规范要求选定钢板桩支护每边的中点、角点为监测点。5)监测要求:加强对监测仪器设备的维护保养。监测项目初始值最少应连续观测3次的稳定值的平均值。6)监测频率:根据建筑基坑监测技术规范GB50497-2009表选定7#、8#轴基坑支护监测频率为1次/1天
21、。7)水平位移监测要求:根据建筑基坑支护技术规程DB11、489-20073.1.5当无明确要求时,最大水平变形限值:一级基坑为0.002h,二级基坑为0.004h,三级基坑为0.006h。由此选定控制值为36mm。同时根据建筑基坑监测技术规范GB50497-2009表6.2.3基坑围护墙顶水平位移监测精度要求(mm)确定监测点精度要求3.0mm。8)监测报警:基坑监测报警值以监测项目的累计变化量和变化速率值控制。从建筑基坑监测技术规范GB50497-2009表8.0.4选择相应的累计绝对值变化范围为60-70mm,变化速率值为5-7mm/d.9)将每天的监测值记录水平位移日报表中。(日报表见
22、附件一)10)建立三级预警制度:当水平位移值超过预警值及累计绝对值70mm变化速率值7mm/d时,现场施工班组长第一时间将工人撤离危险区域同时将情况汇报给现场技术人员,然后现场技术人员将情况汇报给工区主任,工区主任掌握实际情况后汇报给项目总工,最后让项目总工牵头项目部所有相关人员参与制定切实可行的处理措施。预警流程图出现险情施工班组长现场技术人员工区主任项目总工组织人员撤离汇报汇报汇报组织人员处理险情11.基坑回填:在承台施工完成后进行基坑回填,回填时采用适宜的土料作为基坑回填材料,所用填土材料强度保证符合规范和设计要求。基坑回填分层进行,每层表面平整,用“平板夯或冲击夯”夯实,每层经监理工程
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