石涧跨二广特大桥钢板桩施工方案.docx
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石涧跨二广特大桥钢板桩施工方案
石涧跨二广特大桥钢板桩施工方案
一、工程概况
1.工程简介
石涧跨二广高速公路特大桥中心里程为DK711+932.108，桥址处为低山丘陵地貌，山间谷地平坦处多为水田。
附近植被发育良好，主要植被有竹、柑橘等。
该桥跨越422县道，在建二广高速公路，264省道及宾亨河。
该桥于为DK712+095.89～DK712+089.79跨越422县道，路面为双向2车道，沥青路面，路宽6.0m。
该桥于DK712+234.85～DK712+187.33跨越在建中的二广高速公路坑口大桥，相交里程为DK712+211.31，交叉处二广高速坑口大桥桥面宽32.0m，桥面设计高为33.828m。
二广高速公路坑口大桥正在施工，局部已架梁。
该桥于DK712+430.59～DK712+415.35跨越264省道，路面为双向二车道，混凝土路面，行车路面宽9.0m，两侧各有1.6m的硬路肩。
该桥于DK712+448.82～DK712+571.12跨越宾河，该河为绥江支流。
上游200m处为近90°的急弯，河面正宽36.0m。
2.地质情况
（1）地层岩性及地址构造
桥址区表层主要为第四系全新冲洪积（Q4al+pl）；第四系全新统坡残积（Q4el+dl）,下伏基岩；靠贵州台侧为燕山第二期（ry2）中粗粒黑云母花岗岩，全风化呈土状夹砾石，全风化层厚度大于20m；靠广州台侧为∈～0混合片麻岩，灰白色为主，灰黑色、灰黄色，全风化呈土状，厚度大于7m，局部夹球状风化物，球状风化物直径达1.5m左右。
其分界线在GIDK712+390附近。
沟谷地区普遍分布冲洪积黏性土，部分为河流阶地砂、卵石层；局部见滑坡堆积土及人工弃土等。
（2）桥址地区不良地质、特殊岩土
桥址区GIDK712+584～GIDK712+609段左侧0～40米见坡岸存在小溜塌体，发育深度4米；29#墩台花岗岩抗压强度显著低于其他孔，施工中应注意。
3.水文地质特征
沿线地表水系发达，大气降水丰富，补给充足。
全线地下水类型有：
岩溶水、松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。
二、施工准备
1、根据现场基坑开挖深度及计算，钢板桩采用拉森III钢板桩，桩长共两种型号9m、12m。
现场基坑开挖深度最大6.1m，根据基坑深度选用钢板桩型号，开挖深度4m及以下采用9m桩长，基坑开挖深度在4-6.1m采用12m桩长钢板桩（后附件一：
4m基坑深度验算、附件二：
6.1m基坑深度验算）。
钢板桩经过装卸、运输，可能会出现撞伤、弯扭及锁口变形，因此拼组前必须进行检查。
2、插打钢板桩时，一般先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备，因此在施工前必须制作导向架。
3、主要机具配备
主要机具配备见下表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
使用状况
1
挖掘机
200
台
2
良好
2
装载机
50
台
1
良好
3
污水泵
WQ45-22-7.5
台
6
良好
4
空压机
台
3
良好
5
吊车
25T
台
1
良好
6
自卸汽车
10T
台
3
良好
7
拉森钢板桩
9m
套
2
良好
三、施工工艺
（1）施工工艺流程
为了迅速形成承台施工环境，采用钢板桩施打形成封闭围堰的施工方案。
钢板桩围堰平面尺寸比设计承台各边加大1m施做（见图1），钢板桩长9-12m。
钢板桩平面尺寸示意图（单位:
m）图1
测量定位→机械就位→拉森钢板桩打设→土方开挖→人工修边角→基底30cm人工清挖→基底硬化。
（2）基坑开挖
测量放样：
使用全站仪进行钢板桩位施工定位，放样钢板桩边线，确定钢板桩施工位置，钢板桩立面示意图（见图2）。
钢板桩立面示意图（单位:
cm）图2
钢板桩施工：
钢板桩采用SP-Ⅲ型，钢板桩基本尺寸为W400×H125×T13，长为9-12m，围檩采用HW300×305×15H型钢，支撑采用HW250×255×14H型钢及P245×10钢管。
a.在预施打的钢板桩锁口内涂黄油，并在桩的下端系两根缆风绳。
安绑主副吊点，用5Ot履带吊吊起40型振动锤,起吊一定高度后，慢慢放松副吊点，使钢板桩接近垂直状态，并利用风缆控制正反方向
b.钢板桩就位下插。
第一根钢板桩系沿导向木下插，是整个围堰钢板桩的基准，要反复挂线检查，使其方向垂直位置准确,满足要求后开启振动锤一边振动，一边插打下沉,使钢板桩下沉到预定标高位置,利用锁口导向和定位导向依次施打其余钢板桩。
c.钢板桩围堰的合拢。
钢板桩围堰合龙段选在承台短边侧面，在合拢时，若两侧锁口不平行，则在钢板桩顶端使用千斤顶调整使两侧锁口的平行，而且在合龙段采取先插合拢、再逐根施打到位。
d.钢板桩合拢后，在钢板桩顶下1.0米处安装钢围檩及斜撑，通过千斤顶使围檩与钢板桩密贴，之后进行斜撑安装，完成钢板桩施工流程，安装完后平面位置（见图3）。
土方开挖时，注意挖土机械不得碰撞钢支撑。
钢板桩加固结构平面图（单位:
cm）图3
③基坑防护：
基坑四周设置围挡及警示牌，防止人员及物体坠落。
桩底与地面采用爬梯，供施工人员上、下基坑。
④基坑开挖不间断，机械开挖距基底标高约30cm左右时改由人工开挖。
达到设计高程经检验合格后，要立即硬化基底，以防止雨水浸泡基坑。
⑤钢板桩拔除。
拔除时，先用振动锤将锁口震松，减少桩间粘着摩擦，然后拔出每根桩；对于个别拔不动的桩可用卷扬机辅助拔桩。
四、质量保证措施
1.土方工程施工中，适时测量和校正其平面位置、水平标高和边坡坡度。
平面控制桩和水准控制点设置可靠位置并有一定的保护措施，定期复测检查，确保准确。
2.基坑开挖过程中应对土质情况、地下水位和标高等变化情况经常检查，做好原始记录，若发现地基土质与设计不符时，及时上报设计单位，确定处理方案，以保证基础工程质量。
五、安全施工措施
1.基坑开挖施工必须严格遵循国家、省、市及公司的安全施工法规、制度及专业操作规程，以确保施工安全。
2.施工前，做好安全技术交底及安全教育培训，提高施工人员安全意识及能力。
3.基坑开挖过程中，依据地质情况及规范要求设置开挖坡度，进行抽排水。
确保边坡支护稳定和施工安全。
4.机械作业时，现场专人指挥，其中广宁站到发线2号、4号桥临近居民区，墩位施工时，设置安全警戒线并派专人防守，以确保施工安全。
5.施工前，确定地上地下管线的位置，根据现场情况，能迁改的及时施作，否则，施工中要有专人看守，以防止破坏。
6.人工配合机械刷坡时，要专人指挥，确保施工人员安全及机械作业效率。
7.安质部要经常到施工现场巡查，及时发现隐患，及时处理，确保施工安全。
8.基础砼浇筑完后，及时回填夯实，缩短基坑暴露时间，防止边坡滑塌。
六、雨季及夜间施工安全措施
1.雨季施工安全措施
<1>施工前，做好桩位及其周围地表排水疏通,为基坑开挖顺利创造条件.
<2>根据现场实际配足抽水设备及发电机,保证基坑积水及时抽排.
<3>及时掌握天气情况,超前计划,加快施工进度,降低雨季对基坑施工干扰.
<4>科学组织,超前安排,合理配置施工资源,缩短雨季施工时间.
2.夜间施工安全措施
<1>项目部专人值班,负责夜间施工的统一安排、指挥，做到施工有序可控。
<2>安排专人负责现场施工用电及照明，为夜间安全顺利施工创造条件。
七、文明施工措施
1.做好施工现场排水疏通，防止积水横流，现场泥泞。
2.施工弃土堆放规矩有形，场地平整。
3.材料标准堆码，机械停放有序。
4.现场标识齐全，醒目警示。
5.施工便道布设合理，通顺平整。
八、环保措施
1.施工住地设置垃圾坑，按要求对生活垃圾进行处理，做到住地清洁、卫生。
2.工程机械用油，统一由当地加油站供存，现场不设储油设施，防止渗漏油污染环境。
3.现场施工用油，统一由保障部管理，严禁废油随意丢弃，产生污染。
4.做好现场排水疏通，防止泥水横流，场地泥泞。
附件
（一）钢板桩受力验算
Ea－主动土压力合力Ep－被动土压力合力
γ－土容重，粉质粘土土，
γ＝18KN/m3（含水浮力）ø-填料的内摩擦角，取30º
基坑开挖深度H=2-4m机械荷载30.1kpa（满载8方砼罐车重40t）
验算步骤
1、计算钢板桩深度
基坑开挖面为粉质粘，取ø＝30º，γ＝18KN/m3，本次检算取H＝6.1计：
根据朗肯土压力理论计算各项土压力为：
主动土压力系数Ka为：
Ka＝tg2（45º-30º/2）＝0.33
被动土压力系数Kp为：
Kp＝tg2（45º+30º/2）＝3.00
机械荷载作用于基坑边的力为：
机械荷载30.1KPa，基坑顶填土厚度0，为简化计算和便于安全考虑，假定机械荷载和土重均匀分布在钢板桩顶部5m层面上，则作用在该层面上的均布荷载为：
q＝30.1/4+18＝25.525KN/m2
换算土柱高度h=q/r=25.525/18=1.42m
假定钢板桩打入深度t
对B点取力矩，为便于计算，假设Ea作用在距离基坑底部1/3高度处2Ea*[1/3（H+h）+t]≤Ept
主动土压力Ea=1/2r（H+h+t）2Ka=1/2*18*（4+1.42+t）2*0.33=2.97*（5.42+t）2
被动土压力Ep=1/2rt2Kp=1/2*18*t2*3=27t2
求出t=2.71m，t值考虑安全系数增大15%，取t=3.12m
2、检算钢板桩的抗弯能力
最大弯距作用于距A点距离为y的剪力为零处，弯距图如下图示，
ΣQy=0则：
y＝Ea/[r（KKp-Ka）]（采用《简明施工计算手册》4-44式）
经前式计算Ea=218.6kpr=18Ka=0.33Kp=3K取1.8
则y=218.6/[18*（3*1.8-0.33）]=2.4
最大弯距为MMAX＝γKay3/6=18*0.33*2.4*2.4*2.4/6=13.69KN*M
δ=MMAX/[W]
已知：
新IV型钢板桩的抗弯截面模量为[W]＝2043cm3,抗弯强度容许值[δ]＝215MPa
则δ＝6.7MPa<[δ]＝215MPa（合格）
3、基坑稳定性检算（即坑底隆起检算）
如下图所示，假定在坑壁土重G作用下，其下部的软土地基沿圆柱面
BC产生滑动和破坏，失去稳定的地基土绕圆柱面中心轴转动，则根据《简明计算手册》式4-57：
K=Mγ/MOV=2πc/（q+rh）≥1.2则基坑稳定
C取24kpaq取25.5KN/m2r取18则K=2.95>1.2
基坑稳定。
桩长=打入深度+基坑深度=3.12+4=7.12m
现场基坑深度2-4m，采用9m钢板桩满足要求。
附件
（二）钢板桩受力验算
Ea－主动土压力合力Ep－被动土压力合力
γ－土容重，粉质粘土土，
γ＝18KN/m3（含水浮力）ø-填料的内摩擦角，取30º
基坑开挖深度H=4-6.1m机械荷载30.1kpa（满载8方砼罐车重40t）
验算步骤
1、计算钢板桩深度
基坑开挖面为粉质粘，取ø＝30º，γ＝18KN/m3，本次检算取H＝6.1计：
根据朗肯土压力理论计算各项土压力为：
主动土压力系数Ka为：
Ka＝tg2（45º-30º/2）＝0.33
被动土压力系数Kp为：
Kp＝tg2（45º+30º/2）＝3.00
机械荷载作用于基坑边的力为：
机械荷载30.1KPa，基坑顶填土厚度0，为简化计算和便于安全考虑，假定机械荷载和土重均匀分布在钢板桩顶部6.1m层面上，则作用在该层面上的均布荷载为：
q＝30.1/6.1+18＝22.934KN/m2
换算土柱高度h=q/r=22.934/18=1.28m
假定钢板桩打入深度t
对B点取力矩，为便于计算，假设Ea作用在距离基坑底部1/3高度处2Ea*[1/3（H+h）+t]≤Ept
主动土压力Ea=1/2r（H+h+t）2Ka=1/2*18*（6.1+1.28+t）2*0.33=2.97*（7.38+t）2
被动土压力Ep=1/2rt2Kp=1/2*18*t2*3=27t2
求出t=3.69m，t值考虑安全系数增大15%，取t=4.24m
2、检算钢板桩的抗弯能力
最大弯距作用于距A点距离为y的剪力为零处，弯距图如下图示，
ΣQy=0则：
y＝Ea/[r（KKp-Ka）]（采用《简明施工计算手册》4-44式）
经前式计算Ea=218.6kpr=18Ka=0.33Kp=3K取1.8
则y=218.6/[18*（3*1.8-0.33）]=2.4
最大弯距为MMAX＝γKay3/6=18*0.33*2.4*2.4*2.4/6=13.69KN*M
δ=MMAX/[W]
已知：
新IV型钢板桩的抗弯截面模量为[W]＝2043cm3,抗弯强度容许值[δ]＝215MPa
则δ＝6.7MPa<[δ]＝215MPa（合格）
3、基坑稳定性检算（即坑底隆起检算）
如下图所示，假定在坑壁土重G作用下，其下部的软土地基沿圆柱面
BC产生滑动和破坏，失去稳定的地基土绕圆柱面中心轴转动，则根据《简明计算手册》式4-57：
K=Mγ/MOV=2πc/（q+rh）≥1.2则基坑稳定
C取24kpaq取25.5KN/m2r取18则K=2.95>1.2
基坑稳定。
桩长=打入深度+基坑深度=4.24+6.1=10.34m
现场基坑深度4-6.1m，采用12m钢板桩满足要求。
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