3钢板桩拉森桩施工专项方案.docx
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3钢板桩拉森桩施工专项方案
青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程06标
钢板桩围堰施工方案
编制：
审核：
中铁二十二局青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程-项目部
2014年4月15日
目录
第一章工程概况1
一、编制依据1
二、编制范围1
三、工程概况1
1、地质情况及不良地质1
2、水文地质特征2
3、主要工程数量2
四、钢板桩围堰设计3
1、基坑支护结构设计3
2、基坑支护结构的主要要求3
3、板桩围堰受力简算4
第二章总体施工部署6
一、施工工期6
二、施工周转工期考虑6
三、施工机械配置7
第三章主要施工方法及施工工艺7
一、施工工艺流程：
7
二、施工工艺：
8
1、准备工作8
2、钢板桩打设9
3、基坑土方开挖11
4、基坑排水降水措施11
5、基坑回填11
6、钢板桩拆除施工12
第四章施工监测事项12
1、监测点的位置及数量12
2、监测与测试的控住指标12
3、监测要求12
4、监测周期13
第五章质量控制措施13
第六章安全控制措施14
第七章环境保护15
一、环境保护的意义15
二、环境保护的措施15
第八章工期保证制措施15
第一章工程概况
一、编制依据
1、青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程06标段施工招标文件；
2、投标文件提供的编制标书的有关资料；
3、实施性施工组织设计；
4、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003）、《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）和《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-2008）；
5、本标段桥梁设计图纸；
6、本单位进行现场勘查的施工区域自然因素、交通情况及现场施工条件;
7、本单位积累的成熟技术、科技成果以及多年来从事同类工程的施工经验;
8、本单位可调用到本标段的各类资源；
9、本单位执行的GB/T—19001质量标准体系、GB/T—24001环境管理体系和GB/T—28001职业健康安全体系。
二、编制范围
基坑防护适用于滨海大道路中段承台开挖施工使用，即K39+716.044~K42+301.125,包含王哥庄车站至土寨河车站区间段（H76-H107）、土寨河车站、土寨河车站至蓝色硅谷车站区间（J0-J127）。
三、工程概况
1、地质情况及不良地质
根据施工图纸及地勘钻探资料，本段主要是第四系由全新统人工填土层为：
杂填土与素填土。
第四系全新统冲洪积层为：
粉质黏土、中、粗砂。
第四系上更新统冲洪积层为：
粉质黏土、砾砂、卵（碎）石土组成。
基岩主要为燕山晚期侵入花岗岩，部分燕山晚期侵入脉岩。
燕山晚期花岗岩划分为全风华带、强风华带、中风化带和微风化带。
部分燕山晚期侵入脉岩为：
煌斑岩全风化带，煌斑岩中风化带。
构造岩有砂土状碎裂岩，块状碎裂岩。
沿线的特殊岩性为人工填土和风化岩。
人工填土:
广泛分布与地表，按其成分可分为素填土和杂填土，厚度变化较大，一般厚度小于9米，成份以花岗岩风化碎石屑。
黏性土及建筑、生活垃圾为主，回填年限不一，均匀性较差。
风化岩：
主要以花岗岩以及煌斑岩岩脉的强风化带和全风华带。
风化带多沿节理发育，并受区域构造和地形地貌的影响，风化厚度变化较大，局部缺失，局部富水。
风化承载力较低，其中煌斑岩风化带还具有遇水软化的特性。
2、水文地质特征
本工程线路范围内，河流属沿海近缘水系，注入胶州湾中。
所有河流流量明显受降水控制，季节性变化明显。
穿越线路的主要河流有土寨河、新民河。
地下水以潜水为主，局部存在微承压性。
较大型河流附近孔隙水相对丰富，渗透系数K=15～30m/d，其他区域孔隙水相对较贫，渗透系数K=5～15m/d，勘探期间地下水稳定水位埋深0.45-5.8米，稳定水位为原地面下2-3米。
3、主要工程数量
本工程根据承台图纸设计内容及地勘地质情况，结合我单位现有设备、人员情况，对各类施工方案比选后，确认采用钢板桩围堰防护措施开挖承台，具有工艺简单、施工占地小，安全风险易于控制等优势。
所涉及到的承台尺寸规格较多，根据现场实测情况，承台底面标高至原地面标高的高度都在4米以下，承台具体尺寸见以下表承台尺寸统计表
序号
承台尺寸（m）
承台数（座）
钢板桩套数
备注
1
7×7×2
21
2
2
11.5×7×2.5
13
1
3
5.4×5.4×2
44
4
4
6.5×6.5×2
83
8
5
8.5×8.5×2.5
13
1
四、钢板桩围堰设计
1、基坑支护结构设计
本施工地段处于滨海大道道路中心，因施工场地狭长不宜采用自然放坡开挖，且考虑到开挖后对两侧行车造成影响，基坑必须采取支护措施，先支护、后开挖。
采用钢板桩作为基坑围护体系，桩长8-12米，嵌入基坑底土体3.5-4m。
基坑垫层底距原地面3m-4m。
基坑底部沿垫层施工尺寸外部设临时排水沟及集水井进行集中排水。
2、基坑支护结构的主要要求
2.1、钢板桩
（1）材料要求
钢板桩选用H型40B工字钢作为选材，进场钢板桩需进行外观检验及钢板桩桩身缺陷矫正；
（2）打桩作业要求
宜选择对周围影响较小的振动锤施打；为保证板桩的垂直度及相邻两桩之间密切相贴，选用屏风式打入法；为保证转角处咬口的闭合可通过板桩块数来调整。
（3）拔桩作业要求
宜选用振动锤进行拔桩；为防止拔桩后地面沉降及对其它构筑物的影响，应及时回填。
3、板桩围堰受力简算
钢板桩主要受力为静水压力、土层主动土压力、土层被动土压力、支撑反力等荷载。
此时，钢板桩受力示意图如下：
3.1、入土深度的计算
土层物理性质以58#墩为典型断面计算；查《建筑施工计算手册》中土的物理性质和指标：
相对比重GS＝2.65，
含水率孔隙比e＝0.88，
内摩擦角ф＝28度
有效重度γ＝（GS-1）*ρw/（1+e）
=（2.65-1）*10/（1+0.88）=2.8
3.2受力计算
水层深度为h1＝3m
-h米处水压力为：
ρw（h1+h）=（3.0+h）*10=10h+30（KN/m2）
-h米处主动土压力为：
Pa2=γ*h*tg2（45-ф/2）
=8.8*h*tg2（45-28/2）
=3.18h（KN/m2）
故-h米处总侧面荷载为：
Pa=13.18h+30（KN/m2）
则水压力及主动土压力：
Ea=1/2*h*Pa=1/2*h*（13.18h+30）（kN）ya=3+2/3*h（m）
被动土压力：
Ep＝1/2*γ*Kp*h2=1/2*8.8*tg2（45+28/2）*h2
=12.19*h2（kN）yp=3+2/3*h（m）
在水面顶点处弯矩为零，∑MA=0，即Ea*ya-Ep*yp=0
将上述数据代入求得h＝1.53（m）
取安全系数则入土深度t＝1.53*2＝3.06（m），
钢板桩总长H＝4.1+3.06＝7.06m〈8m满足要求。
3.3钢板桩强度计算
支撑反力计算
根据上述计算入土深度求得：
主动土压力Ea2＝449.8kN
被动土压力Ep＝607.6kN
由力学平衡原理：
Ea1+Ea2-Ep-Ra=0
30-449.8+607.6-Ra=0
则支撑反力Ra=187.8KN
弯矩最大位置计算
剪力为零处弯矩最大，此处入土深度hx：
根据力学平衡条件剪力Q=Ra+Ep-Ea1-Ea2=0
即187.8-30+1/2*8.8*Kp*h2-1/2*h*（13.18h+30）=0
h=1.8
3.4钢板桩强度检算
根据h=1.8m求得Mmax＝203.4kNm
σmax=Mmax/W
=203.4/（2.037*10-3）
=99.86Mpa<215MPa,满足强度要求。
3.5.稳定性检算
构件长度8m,回转半径i=3.06cm,则根据《路桥施工计算手册》,l0/i=88，取φ＝0.561。
轴心受压构件:
满足稳定性要求。
第二章总体施工部署
一、施工工期
承台钢板桩围堰总体计划:
开工日期2014年4月15日，结束日期为2014年6月30日。
总工期14个月。
二、施工周转工期考虑
钢板桩施工周转期17天：
路面破除、定位桩、打入钢板桩1天；基础开挖挖、支撑安装2天；桩头凿除2天；垫层施工1天；桩基检测1天；钢筋安装、接地测试3天；模板安装、校正1天；砼浇筑1天；模板拆模1天；基坑分层回填、检测2天；拆支撑、拔除钢板桩2天。
三、施工机械配置
根据现场实际施工情况，施工机械投入以满足钢板桩围堰施工需要的原则，并且各种设备要相互配套，以最大限度提高机械设备的使用率，进行配合完成。
例如：
钢板桩的倒运采用随车吊装卸；钢板桩的打设及拔除，需要专门的打桩设备来完成。
具体机械设备型号及数量见下表：
序号
机械名称
型号
数量（台/套）
备注
1
随车吊
12T
2
2
履带式打桩机
220型
2
打、拔桩
3
震动锤
450
1
4
挖掘机
CAT320D
1
带破碎锤
5
板车
10米长
1
6
自卸车
红岩
3
7
电焊接
BX1-400
1
8
路面切割机
QGD-400/500C
1
9
气割设备
氧气-乙炔
1
10
潜排水泵
6寸
1
11
测量设备
2
第三章主要施工方法及施工工艺
一、施工工艺流程：
测量放线→施工定位桩→安装定位架→插打钢板桩→基坑开挖至垫层底→→基坑开挖至垫层底→排水系统设置→垫层施工→承台施工→回填→拆除导向架→拔除钢板桩→周转至下一承台。
2、施工工艺：
1、准备工作
1.1、采用机械效率高、作业性能优越的履带式打桩机。
1.2、材料准备
a、装卸钢板桩宜采用两点吊。
吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多,
注意保护锁口免受损伤。
钢板桩应堆放在平坦而坚固的场地上，必要时对场地地基土进行压实处理。
在堆放时要注意：
堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；钢板桩要按型号、规格、长度、施工部位分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；钢板桩应分别堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3～4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2m。
b、钢板桩型号应满足挡土强度和打桩时的刚度要求，本工程施工选用40b工字钢，长度为8m。
桩的立面应平直。
1.3、路面破除
测量人员根据相应承台类型，外放1.8m计算出打桩轮廓尺寸，放线完成后，施工人员按给定轮廓线，采用对路面进行切割。
切割完成后，破碎机对轮廓范围内的路面进行破除，后组织挖掘机、自卸车将破碎块外运至选定弃渣场。
2、钢板桩打设
2.1、为保证钢板桩沉桩的垂直度及施打板墙墙面的平整度，在钢板桩打入时应设置首先安装打设导向架，以确保钢板桩的准确定位；
2.2、采用单桩打入法从一角开始逐块插打，桩就位后，轻轻锤击数下，再正常锤打，直至工程结束，这种打入方法施工简便，可不停顿地打，桩机行走路线短，速度快。
但单块打入易向一边倾斜，误差积累不易纠正，墙面平直度难控制。
¢Ù先用吊车将钢板桩吊至插点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽，轻轻加以锤击。
¢Ú在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用经纬仪或者锤球在两个方向加以控制。
¢Û为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移，以便随时检查校正。
¢Ü开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精度，以便起到样板导向作用，故每打入1m应测量一次，确定打入位置的深度。
2.3、钢板桩的转角和封闭合拢。
由于板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍，或板桩墙的轴线较复杂，或钢板桩打入时倾斜且锁口部有空隙，这些都会给板桩墙的最终封闭合拢带来困难，采用轴线修整法解决。
轴线修整法通过对板桩墙闭合轴线设计长度和位置的调整，实现封闭合拢，封闭合拢处最好选在短边的角部。
具体作法如下：
¢Ù沿长边方向打至离转角桩约沿有8块钢板桩时暂时停止，量出至转角桩的总长度和增加的长度；
¢Ú在短边方向也照上述办法进行；
¢Û在插打到转角桩后，再转过来接着沿短边方向插打两块钢板桩；
¢Ü根据修正后的轴线沿短边方向继续向前插打，最后一块封闭合拢的钢板桩，设在短边方向从端部算起的第三块板桩的位置处。
（注：
钢板桩相关见下图示）
钢板桩平面示意图
立面示意图
3、基坑土方开挖
根据现场情况，拟采用挖土机进行开挖，开挖长度及宽度为基础承台边向外1.8m,随时施测基坑边线及基底标高，确保土方到位和不超挖，预留30cm人工清理。
防止挖机撞击管桩与扰动基底持力层。
在基坑内设临时排水沟及集水井，安排专人负责排水。
4、基坑排水降水措施
根据地勘资料，本场地地下水位深浅不一，现场局部开挖施工过程中可见有地下水，因此基坑开挖前与开挖过程中，需采取相应排水降水措施，以确保基坑施工的安全，基坑四周设置临时流水沟及集水坑及时外排。
5、基坑回填
承台施工完成达到回填条件时，清理干净基坑杂物，采用基坑开挖的原状土进行分层夯实回填，由一端向另一端自下而上分层进行。
回填土时，应注意保护基础结构不受破坏
6、钢板桩拆除施工
待承台回填施工完成后，具备拆除钢板桩时，组织人员、机械进行钢板桩拆除工作。
对于封闭式钢板桩拔桩的开始点离开桩角5根以上，必要时还可间隔拔除。
拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的阻力，然后边振边拔。
对较难拔出的刚板桩可先用震动锤将桩振打下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。
钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，避免引起临近道路的沉降。
第四章施工监测事项
在施工承台的过程中，应对钢板桩围堰系统进行监测。
主要监测临近路面是否沉降、路面是否裂缝、钢板桩的变形、基坑内流动水量控制等。
1、监测点的位置及数量
（1）在钢板桩外临近既有车道1米设置观测点。
（2）观测点应设置在受力较大位置，数量及位置宜结合现场条件确定，不少于四个观测点。
2、监测与测试的控住指标
（1）支护桩顶水平位移累计不大于5mm，位移速率不大于3mm/d。
（2）钢板桩本身应力值不大于设计值的80%；
（3）周围道路及建筑物水平位移总量不大于5mm；
3、监测要求
（1）在围护结构施工前精确测定初始值。
（2）施工中应加强对测试点及测试设备的保护，防止损坏；
（3）应采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好，以确保测试数据的准确性。
（4）应及时向设计人员提供监测数据及最终测试评价成果，以便进行分析及采取相应的防范措施。
4、监测周期
从基坑土方开挖至基坑回填土。
在围护施工时，正常情况下，临近监测对象每2天观测1次，当日变化量或累计变化量超警戒值时，监测频率适当加密，每天观测1次。
特殊情况如监测数据有异常或突变，变化速率偏大等，适当加密监测频率，直至跟踪监测。
在地下结构施工阶段，各监测项目观测频率为2～3次/周。
第五章质量控制措施
尽管钢板桩是本工程施工的临时工程，但其钢板桩的施工质量直接关系到施工期间的安全，因此我们将其看作永久性建筑物标准来施工，对此我们采取以下措施：
1、项目部成立以项目经理为首的施工管理机构，责任到人，做到从原材料的采购到施工现场管理，事事有人抓，哪个环节出了问题就追究相应责任人的责任。
2、严格按相关的施工规范和标准施工，内部实行三级检查制度，上道工序验收合格后才能进行下道工序的施工。
3、开工前召集施工人员对其进行技术交底，最终使每个人都熟悉和掌握施工程序和要点。
并实行质量管理责任制，达不到质量要求必须进行返工。
4、做好钢板桩的防护工作
钢板桩须设置醒目施工标志，禁止载重车辆靠近钢板桩，以防造成钢板桩侵限，影响施工安全。
同时，在基坑开挖时时刻注意，严禁机械碰触钢板桩桩身。
5、认真做好钢板桩的维护、准备好备用材料。
6、施工时由班长统一指挥，确保施工有序进行。
第六章安全控制措施
1、抓好土方开挖安全，根据工程特点，施工作业道路设立交通标志，安排专职交通协管员维持交通秩序，保证运输调度有序，加强机械驾驶人员的安全教育。
2、做好防火和用电安全，施工生产涉及用电设施必须符合安全生产用电规定。
加强用电防火安全教育，严格按用电安全规定架设任何临时线路。
3、交通安全，对本项目施工的人员，进场时进行交通安全教育，落实交通安全责任制，做到人人重视安全，严防项目施工人员发生交通安全事故。
4、现场电源一律按规定架空，装置固定的配电盘，随时对漏电及杂散电流进行监测，所有用电设备配置触电保护器，加工机械配置保护装置，正确设置接地及避雷装置，以防电器设备受雷击，并定期专人检查管理维修。
5、施工照明。
在施工作业区安装镝灯和碘钨灯，保证夜间施工作业安全。
6、各种机械实行专人使用，下班前清洗干净，机械设备定期保养维修，确保正常运转，尤其是须行驶的车辆必须符合交通规定，履带式重机不允许直接上路。
现场人员必须严格遵守安全生产规章制度，严禁酒后作业和冒险蛮干。
7、做好施工现场安全信号设置工作，设置警戒线、指示信号、危险信号、标准道路信号、报警信号标志等，并维护、使用好，做到信号齐全人员齐备。
8、现场设置的安全防护设施、安全警示标志不得擅自拆除、移动。
如有变化须经工地负责人和安全部门同意，并采取相应措施。
9、对于工程机械，严格按照机械操作规程作业，操作人员持证上岗，以防止机械事故的发生。
10、在施工区内设置各种警示，提示标志：
如道路通行标准，指示标志，危险标志，进入现场佩带安全帽标志等，随时维护使其正常，并严格执行。
第七章环境保护
一、环境保护的意义
在钢板桩围堰施工期间，我们将对参与施工人员进行环保法的学习和教育，增强环保意识，按业主及沿线环保部门的要求，保证施工不对地方环境造成或污染。
二、环境保护的措施
2.1所有的施工道路施工区间便道，要做好排水和必要的防护措施，防止水土流失，减少植被破坏。
禁止顺坡弃渣毁坏河道、农田和造成水土流失。
2.2施工过程中采取一切合理措施防止尘土对居民区、农田区的污染，对便道经常洒水，以不扬起尘土为宜，必要时运料车可用帆布覆盖，使施工作业产生的降尘、空气污染减至最低程度。
2.3工程完工后，及时进行现场彻底清理措施。
2.4对有害物质（如燃料、废料、垃圾等）要通过焚烧或其它措施处理后运至业主指定的地点进行掩埋，防止对环境造成损害。
2.5剩余的砼拌合物应及时进行处理，严禁随意丢弃到施工现场、便道等地，清洗拌和站搅拌运输车的废水，不得倒入当地的排水系统，以达到环境保护的要求。
2.6施工中注意保护自然和生态，不得随意拆堵水利设施，不污染水源，不损毁林木和地表植被，尽量不占或少占耕地，临时用地在工程完毕后恢复原貌。
在工程完工后的规定期限内，拆除全部临时房屋和施工临时设施，清除施工区和生活区及其附近的施工废弃物，并按建设单位批准的环境保护措施计划完成环境恢复。
搞好污水处理，防止污染水质，做好水土保持。
第八章工期保证制措施
为保证目标工期的实现，成立由项目经理任组长，项目总工、项目副经理为副组长，项目部各部室领导参加的领导小组，建立健全岗位责任制，从组织上、制度上、防范措施上保证总工期的实现。
1、选调责任心强、技术全面、管理能力突出的人员负责现场管理和技术工作，抽调施工能力强的专业队伍，实行专业化施工。
2、借鉴国内外、公司其他项目的先进管理经验，强化施工管理。
3、精心编制实施性施工组织设计，科学组织施工，实行动态管理，根据现场施工条件及时调整，以满足工期的要求，及时调整各分项工程的进度计划和机械设备、劳动力配置。
4、工程正式施工前，对全体参建人员进行技术和施工工艺操作培训，学习新技术、新工艺、新材料、新设备、新方法，确保施工人员熟练掌握技术标准、施工技术、检验检测方法、质量控制和保证措施、施工组织程序和主要机具设备使用性能，提高施工技术水平和科技含量，不断加快施工进度。
5、实行工期目标管理责任制，严格计划、检查、考核与奖惩制度；定期召开项目管理会议，协调现场工序接口，加强施工调度工作，及时解决问题，使各项工作得以按计划推进。
6、加强过程控制，及时解决问题，避免搁置延误。
重难点项目采取垂直管理，横向强制协调的手段，减少中间环节，提高决策速度和工作效率。
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