锁口钢管桩加固深基坑.doc
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锁口钢管桩及拉森钢板桩加固深基坑
专项施工方案（184#墩）
编制：
审核：
批准：
中铁三局集团杭甬铁路客运专线工程指挥部
二○一○年五月
锁口钢管桩及拉森钢板桩加固深基坑专项施工方案
1、工程概况
杭甬客运专线HYZQ-1标钱江新桥南引桥184号基坑位于萧山区宁围镇解放河边，杭甬里程为DK11+321.075，对应沪昆线里程为K207+381。
基坑设计平面尺寸：
平行既有沪昆线方向为16.8m，垂直既有沪昆线方向为23.2m，基坑角部侵入河道6m，河面标高实测为3.90m。
既有线路基路肩标高10.03m，路基高度3.83m，地面实测标高6.2m，基坑开挖面积490平米，开挖深度8.15m，基坑基底设计标高为－1.755m，基底为粉土。
基坑边缘距既有沪昆线下行线中心9.5m，距既有线坡脚3.4m。
地质情况为：
第一层为人工填土厚度0.8m，第二层为粉土厚度12.5m，第三层为粉砂厚度4.9m，淤泥质粉质黏土13.3m。
2、支护方案的选定
深基坑施工支护方法较为广泛，主要有：
钢筋混凝土沉井、钢管桩围堰、钢板桩围堰、咬合桩、高压旋喷桩等几种施工方案，通过质量、安全、工期、成本、使用范围、实用性及材料设备的比选，现场施工中采用锁口钢管桩及拉森Ⅳ钢板桩围堰进行施工，方案比选见下表。
施工方案比选表
因素
方案
质量
安全
工期
成本
使用范围
实施性
材料设备
钢筋砼沉井
止水效果好
安全系数较高
纠偏复杂工期难以保证
后期拆除费用高
适用地层较广
纠偏拆除困难
砼，钢材，型钢支撑用量大
锁口钢管桩围堰
止水效果好
安全、支护稳定
打拔速度快，定位快
抗弯截面大，可以节省内支撑，较经济
可打穿密集孤面，片石和孤石
实施简单
设备轻盈，可自己制作
钢板桩围堰
止水效果好
安全、稳定
打拔速度快，定位快
材料租赁费用底
打穿密集孤面，片石和孤石较困难
实施简单
设备轻盈，但钢板桩原料供应紧缺
咬合桩
支护质量好
安全、稳定
施工周期长
材料费用高
施工场地较为开阔
实施简单
砼（钢筋笼）
高压旋喷桩
止水效果好、支护深度有限
成桩质量受地质影响大
施工周期长
机械费用高
施工场地较为开阔
对施工场地要求平整
旋挖钻机、水泥
3、锁口钢管桩施工技术
3.1锁口钢管桩的设计
3.1.1钢管桩截面的选择
钢管桩为围堰受力的主要部件。
初拟钢管截面尺寸必须符合《钢结构设计规范》的规定：
钢管桩的径厚比要求钢材的屈服强度。
在保证钢管总体稳定的前提下，应能打穿密集孤面、片石和孤石，保证足够的埋设深度。
同时还要保证钢管桩的钢管壁厚足以保证能够承受围堰内支撑的重力载荷。
3.1.2钢管桩的支点处理
因钢管桩由振动锤打入地下后钢管桩内土体密实，故围堰内水平支撑对钢管接触点产生的变形可忽略不计。
3.1.3封底混凝土的厚度
低强度混凝土在抗静水压力和承托承台新鲜混凝土的重力时增加厚度，则相应增加基底开挖量；若提高混凝土标号，厚度减少且开挖量减少。
所以应尽量提高混凝土标号，减少混凝土厚度。
在提高混凝土标号的同时增加钢管桩的埋深或增加横向支撑数量。
3.1.4围堰内支撑的主要作用
围堰内支撑的主要作用是支撑围堰外侧力压力。
在设计时应注意围堰内混凝土封底之前，作用在围堰外侧的土体压力和机械扰动影响。
3.1.5锁口的设计：
锁口能否止水是围堰成败的关键之一。
为保证锁口能否止水且各钢管桩之间连接牢固，要保证锁口有足够的强度不开裂，同时要保证各锁口便于嵌合，锁口设计如图1所示。
图1锁口钢管桩锁口设计
3.2主要施工工艺流程及重点环节
3.2.1施工工艺流程
施工工艺流程：
施工准备→场地平整→安装导向架→打入钢管桩及钢板桩→基坑开挖→设置支撑→开挖到位→混凝土封底→渗水缝处理→浇注承台→浇注墩身→拔除钢管桩及钢板桩。
3.2.2施工工艺流程中的重点环节
3.2.2.1施工中首先要解决的是锁口的设计，由于该工点地下水位高、地下水含量丰富，若锁口设计不合理，则围堰止水效果不明显，甚至导致整个围堰体系失效。
因此在锁口设计过程中，技术人员翻阅了大量相关资料，设计了切实可行的锁口连接方式。
锁口钢管桩的制作过程中必须注意钢管与锁口之间的焊缝必须饱满密实，以保证形成围堰后各锁口不被撕裂，且保证围堰的止水。
3.2.2.2锁口钢管桩及钢板桩插打要求
插打方式选择是否合理、插打后的钢管桩及钢板桩咬合是否密贴，垂直度是否符合要求，都是施工中重点控制环节。
3.2.2.3基坑开挖要求
基坑开挖采用长臂挖掘机配合人工清泥，每次开挖深度不超过1.5m。
根据力学检算对钢管桩分层采用350型H型钢加固。
同时在基坑四周设置观测桩，桩位偏差出现异常情况时立即用土回填基坑，避免围堰坍塌。
3.3施工步骤
3.3.1锁口钢管桩的制作
经检算决定钢管采用φ426mm，壁厚8mm的螺旋焊缝钢管，锁口采用10号工字钢和二根∠75×75×8mm等边角钢组合，工字钢与角钢在钢管的外壁对称焊接。
工字钢的焊接必须顺直，两角钢的对口处必须齐平。
钢管桩的加长、锁口与钢管的连接均预先焊接，保证焊缝通长，防止漏水，锁口钢管桩结构如图2所示。
图2锁口钢管桩结构
为了保证打设垂直度锁口钢管桩上口沿中心线焊接一块20mm钢板，加工形式如图3所示。
图3锁口钢管桩上口结构
3.3.2锁口钢管桩打设
钢管桩打设位置为既有线平行侧和既有线垂直侧，打设形状为“U”。
如下图所示。
首先用全站仪精确确定承台中心线，同时测出承台的边缘线，考虑到靠近既有线小里程侧有水沟，钢管桩打设中心线位置为平行承台边缘线向外0.6m。
用钢尺和石灰线在地面弹放出边线和支护桩的角点。
按照测量放样的桩位线，首先用液压打桩机打设一定深度，将钢管定位准确，然后改用35t汽车吊配合DZ60振动锤依次进行打设。
钢管桩打入淤泥质粘土6m，既钢管桩打设深度为24m。
打设过程中要控制好每排桩的垂直度，便于打设支撑系统的工字钢围檩，钢管桩垂直度控制在1%以内，保证基坑开挖后的施工面。
3.3.3钢板桩打设
184号基坑四周采用拉森Ⅳ型钢板桩围护，钢板桩长15m。
先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线或撒白灰线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩轴线。
钢板桩的施打：
钢板桩的插打采用液压振动锤，振动锤上有液压夹头，用夹头夹住钢板桩后，利用振动把钢板桩插打就位。
3.3.4土方开挖
锁口钢管桩打设完毕后，分次对基坑进行开挖。
首先采用挖掘机将基坑内土体挖至第一道支撑之下1m范围内，待第一道支撑加固完毕后采用长臂挖机继续向下开挖至第二支撑下1m范围内，然后加固第二道支撑，周而复始直至最后一道支撑加固完毕且开挖至承台底面，如要进行混凝土封底则需要进行适度超挖。
应注意如基坑周围土压过大则必须用挖机将四周土体挖出卸载，且基坑内取出的土方应及时外运，不得堆积在基坑四周，防止围堰发生倾覆。
3.3.5支撑打设
支撑的数量、位置、材料及间距应经过检算来确定。
支撑采用φ600mm壁厚12mm。
当土方开挖至第一道支撑下便于加固第一道支撑时，先在支撑下方锁口钢管桩处焊接牛腿，焊缝饱满以保证牛腿足够能承受很想支撑及斜撑的重力。
支撑打设时，需定出桥位中心线，再向两侧弹放出安装位置。
布设牛腿时，各牛腿顶面应在同一水平面上以保证各横撑及斜撑均处在同一水平面上，尽量使各支撑仅受轴向压力而不受扭力。
支撑打设后，H钢围檩支撑与锁口管之间采用细石混凝土灌密实，确保支撑系统的整体稳定性。
3.3.6锁口漏水的处理
若开挖过程中锁口处漏水，需从顶部进行压水泥浆处理。
3.3.7垫层浇注
基坑挖至设计标高后，需及时进行砼垫层的浇筑，防止晾槽，因锁口钢管之间难免有一定的渗水量，应在坑内挖明沟或集水坑，并用水泵进行明排水，保持基础施工范围内处于无水状态。
3.3.8支撑系统拆除
承台墩身施工完毕，待混凝土强度达到设计强度后便可对支撑进行拆除。
先对基坑进行回填，回填至支撑位置时拆除回填面上部支撑，不得提前拆除上部支撑，以防围堰倾覆。
拆除最后一道支撑后，便可进行钢管桩拔除。
3.3.9钢管桩拔除
采用35t汽车吊（挂振动锤）拔钢管桩，拔钢管桩时，首先要先向下振动，以使锁口中的水泥浆与锁口分离，然后再向上拔除。
钢板桩采用液压打桩机拔除，同样要先向下振动一定距离，然后再向上拔除。
待钢管桩及钢板桩拔完后，再回填第一道支撑以上部分的土方。
3.3.10钢板桩拔除
先用打桩机夹住钢板桩头部振动1min～２min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，先晃动1min～２min后再往下锤0.5～1m再往上拔，如此反复可将桩拔出来。
4.雨季施工措施
雨季施工认真组织有关人员分析雨季生产计划，所需材料要在雨季施工前准备。
做好施工现场的排水设施，疏通各种排水渠道，清理雨水排水口，保证雨天排水通畅。
基坑四周设排水沟，保证不滑、不陷、不积水。
清理现场障碍物，保持现场道路畅通，排水良好。
雨季施工所需材料、设备和其他用品，如水泵、抽水软管、草袋、塑料布、苫布等由材料部门提前准备及时组织，水泵等设备应提前检修备用。
5.应急预案
为确保工程顺利施工，结合既有线铁路施工特点，按照GB/T14001环境管理体系中应急准备和响应程序，特制定本应急预案。
5.1事故处理组织机构及铁路监管部门联系方式
（1）应急领导小组
组长：
副组长：
成员：
项目部应急领导小组联系方式
序号
姓名
职务
手机
座机
1
项目经理
2
书记
3
项目副经理
4
架子队队长
5
项目总工
6
工程技术部部长
7
安全质量部部长
8
物质部部长
9
机械部部长
10
队专职安全工程师
11
队技术主任
12
技术主管
铁路监管部门联系方式
序号
姓名
部门
联系电话
备注
1
调度
工务段
2
调度
电务段
3
调度
铁通通信段
4
调度
杭州站
5
调度
盈宁站
6
调度
维管段
7
调度
供电段
（2）职责和权限
①领导小组组长负责事故发生后的总体指挥，贯彻、宣传、执行上级有关既有线施工的文件、规章制度，有权调动项目部任何人力、物力资源投入救援工作。
②领导小组副组长负责事故发生后的现场指挥，有权调动项目部任何人员、设备投入救援工作，定期组织人员进行应急演练。
③领导小组任何成员获悉事故发生后，须立即进入事故处理状态，做好伤员救护及现场安全防护工作。
④项目部安质部是预案的主责部门。
负责各项准备工作的监督落实，组织日常检查、应急培训和演练，事故发生后的工作安排，防止事态扩大。
开展事故的调查、原因分析和处理，有权对延误救援的人员进行处罚，有权对事故相关责任人进行调查、询问，向相关部门报送事故调查报告，并针对事故原因对该预案进行修改。
主责部门值班人员负责命令的发布，信息的传达，有权调动项目部所有的通讯设备、机车、车辆、员工及汽车参与救援工作。
⑤机械、物质部门负责配备必要合格的应急设备、物资．负责保管井建立清单，严禁挪作他用。
在特殊情况下可以不用申报物资设备购置计划，直接采购急需物资及设备。
⑥项目部后勤部门负责伤员的紧急处置、护送危重伤员到所求助的医疗机构进行抢救及善后事宜。
⑦在救援现场指挥人员不在场的情况下，可以成立以
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