临近运营铁路基坑钢板桩支护施工方案.docx
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临近运营铁路基坑钢板桩支护施工方案
新建XX站工程
XX上行疏解线特大桥跨既有XX线
基坑钢板桩防护施工专项施工方案
一.工程概况:
XX上行疏解线特大桥位于XX市XX城区（XX区）XX镇XX村西侧，中心里程为XX366+330.66。
该桥47#-48#墩（施工里程为XX367+887.18-XX367+854.48）承台施工临近既有XX客专，为了保证既有营业线及其附属设备不受承台施工扰动，特编制此钢板桩防护施工方案。
二.编制依据：
1）铁道部现行相关的设计规范、施工技术指南、验标、施工技术安全规则及有关文件；
2）依据国家、铁道部及XX铁路局关于安全生产、技术标准、工程质量等方面的规定要求；
3）铁道部颁发的《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运【2012】280号）；
XX铁路局《XX铁路局营业线施工安全管理细化办法》（沈铁运〔2013〕37号）；
4）新建XX站工程设计图纸；
5）现场勘察和调查情况。
三、影响质量、安全的危险源分析及相关措施
本特大桥47#及48#墩临近既有营业线XX客专线，施工承台开挖基坑时，由于距离太近，无法按1:
1.5的坡度安全放坡，也没有足够的安全距离，容易造成营业线路基失稳，为保证XX客专线的运营安全，采用三面式支挡，距设计承台边线一米的净距打围护桩（一米的间距是为了支立模板和支撑模板），这样便于支撑。
支撑可采用型钢做支撑点，用型钢或钢管做支撑。
然后采用垂直开挖基坑的施工措施。
基坑开挖深度约3米，若开挖后基坑内出现地下水或雨水聚集的情况，采用在基坑周边四个角落挖聚水井，在井内安装污水泵排水
具体布置如下图所示：
四、施工工艺技术：
本桥47#—48#承台基坑开挖采用Ⅲ型6m长拉森钢板桩支护。
拉森钢板桩采用打桩机施打，施打前必须于承台四周开挖探沟，探明地下管线、构筑物的情况，与相关部门联系排迁事宜，无影响后再进行正常施工；准确放出支护桩中心线，控制打入精度。
1、钢板桩施工的一般要求
（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，为了便于施工，在承台边缘外留有1米支模、拆模的余地。
（2）基槽护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。
各周边尺寸尽量符合板桩模数。
（3）在整个承台施工期间，挖土、吊运、扎钢筋、支模板、浇筑混凝土、回填等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。
2、钢板桩施工的顺序
（1）钢板桩位置的定位放线
（2）施打钢板桩
（3）挖土
（4）承台钢筋及混凝土施工
（5）拔除钢板桩回填原状土
3、钢板桩的检验、吊装、堆放
（1）钢板桩的检验
对钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
①外观检验：
包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
检查中要注意：
a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。
原则上要对全部钢板桩进行外观检查。
②材质检验：
钢板桩厂家必须提供：
经营许可证、产品质量合格证、产品质量检测证。
（2）钢板桩吊运
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，并应注意保护锁口免受损伤。
（3）钢板桩堆放：
钢板桩堆放的地点，选择在打桩施工现场附近平坦而坚固的场地上，便于运输。
堆放时应注意：
①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；
②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③钢板桩应分层堆放，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3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
4、钢板桩施打
拉森钢板桩施工关系到施工安全，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：
（1）全线采用Ⅲ型6m密扣拉森钢板桩。
拉森钢板桩采用打桩机施打。
（2）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。
（3）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。
（4）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。
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。
（5）密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；特别是工作井的四个角要使用转角钢板桩。
（6）内支撑架设
经过计算拉森钢板桩支护可采用1道内支撑。
5、挖土
①土方开挖应分段连续施工，开挖至板桩顶以下1.5米处，进行支撑施工。
②围檩制做安装：
围檩及支撑根据不同的开挖深度按设计要求设置，根据设计位置在钢板桩内壁上焊围檩托架，然后吊装H型钢围檩并焊接加固。
③基坑周边（约一倍桩长）范围内尽量避免堆载。
④开挖过程中注意支护体系的变形观察。
⑤基坑内作业时，有专职安全员负责。
在基坑开挖过程中需要注意的问题：
挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须能较快地产生整体刚度或预紧力，两者配合就能较好地利用软土施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。
施工中切不可超挖和不及时施加支撑，土方施工要求分层均匀高效，以使支护结构处于正常的受力状态。
6、钢板桩的拔除
基槽回填压实后，尽早拔除钢板桩。
拔桩后马上用原状土将桩孔灌实。
（1）拔桩方法
本工程拔桩采用打桩机拔桩：
破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
7、钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，及时采用原状土灌入密实。
五、施工安全保证措施：
1、做好与运营单位的沟通工作，掌握行车时刻表，充分利用列车行驶间隙抓紧时间施工，在列车同行的时刻前后时段，重点加强专职安全人员在现场监察，保证运行及现场安全。
2、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。
3、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。
4、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。
5、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。
6、凡进入现场的一切人员，均要戴安全帽。
工程项目部要实行周检，项目点要日检，施工中应抽检，及时消除安全隐患。
7、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，每月定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。
8、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。
9、在施工过程中，加强对支护的监控。
10、设备基础必须平稳、牢固，基本的锚固、支撑措施必须齐全，不得使用临时支撑，高大机械在多风季节前设缆风绳。
六、计算书及相关图纸
拉森钢板桩围护基坑检算
钢板桩采用拉森ISP-Ⅲ型钢板桩，其长度为6米/根。
桩顶标高为40.7m，桩底标高为34.7m，依次穿越松散地表层→粉质粘土层。
钢板桩结构尺寸及截面参数如下表所示：
型号
尺寸（mm）
每块钢板桩
有效幅宽b
有效高度h
厚度t
截面积A单根cm2
惯性矩Ix单根cm4
截面抵抗矩W单根cm3
单位净重kg/m
ISP-Ⅲ型
400
6000
15.5
98.70
3.970
336
76.96
计算假设
1、根据设计图纸中地勘资料提供的土层描述，本计算中土层参数按经验取值如下：
土层
编号
土层
名称
土层顶
标高（m）
土层底
标高（m）
容重（kN/m3）
内摩擦角（o）
粘聚力（kPa）
2
表层土
40.7
40.2
17
5
8
5-1
粉质粘土
40.2
31.9
19
25
12
加权平均
18
15
10
则计算取值：
γ=18KN/m3，φ=150，c=10KPa。
2、计算时按照支护周边均为土体进行计算，不考虑空隙水压力及土体浮容重,同时不扣减由土体粘聚力与钢板桩之间产生的摩擦力。
钢板桩计算
1、内力计算
本工程土压力计算采用钢板桩全部承受的主动土压力视为有效主动土压力。
以地面标高40.7m为基准，计算各高度点的有效土压力。
地面超载按照30t考虑，换算后为5KN/m2，换算为土高度h0=q/γ5/18=0.28m。
1.1主动、被动土压力系数
1.2有效主动土压力计算（受力分布图如下）
按照各工况（一道支撑）进行受力计算，具体如下：
钢板桩底标高34.7
H=2.8
P3=32.64KN/M2
P2=29.47KN/M2
基底标高37.9
A、在标高40.7m位置时的土压力强度（地面处）
B、在标高38.2m位置时的土压力强度（支撑处）
C、在标高37.9m位置时的土压力强度（基底部）
P3=32.64KN/M2
1.3支撑层数及间距
按照等弯矩布置确定各层支撑的间距，则拉森ISP-Ⅲ型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：
施工时考虑施工位置，确定采用布置一层支撑，即从自然地面下2.5m设置Ⅰ20a工字钢围檩。
1.4施工工况下围檩计算
围檩受力（采用近似法计算）
公式：
Rn处土压力qn=（Pn+Pn-1）/2×h1/2+（Pn+Pn+1）/2×h2/2，
则计算如下：
开挖到基底标高时土压力最大，为最不利工况，土压力均布荷载为13.78KN/m，则此时钢板桩所受的最大弯矩为
，
拉森ISP-Ⅲ型钢板桩抗弯截面模量为
则钢板桩所受最大弯曲应力为：
，完全满足要求。
1.5钢板桩最小入土深度计算
入土深度控制是钢板桩设计计算的关键，本方案为验证相关计算规则的合理性及准确性，
采用盾恩近似法计算
如上简化后土压力分布图，假定作用在板桩EG｀段上的荷载EHJ\G\一半传至E点上，另一半由坑底土压力FG\R\承受，由几何平衡关系可得入土深度计算公式：
即
代入相关数据计算可得：
即钢板桩在基底以下入土深度大于3.00m时就能满足要求。
综合以上计算结果，则X=3.00m,本施工方案采用6m长钢板桩，桩顶标高为40.7m,基底标高为37.9m,入土深度=6-（40.7-37.9）=3.2m>3.00m,完全满足要求。
2
钢板桩底标高34.7
H=3.2
钢板桩顶标高40.7
2、内支撑受力检算
3.1内支撑及围檩设计如前图所示,选择荷载最大的围檩位置进行验算,该处土压力q=24.17KN/m，取跨度最大的两跨不等距连续梁检算，按照方案设计围檩选择I20a，工字钢
，取系数η=0.125，则在静载时：
，故围檩抗弯强度满足要求。
3.2内支撑设计
围檩处内支撑采用φ203mm钢管，钢管壁厚10mm,
间距不大于5m。
根据长细比
，
查《钢结构设计规范》附表得稳定系数
。
自重弯矩：
，满足要求。
经过上述计算，本方案钢板桩支护设计检算是符合要求的，安全性能可靠。
七、施工计划：
施工进度计划
施工部位
施工时间
备注
47#-48#墩
地下缆线调查、迁改
2013.06.01-2013.06.30
钢板桩施工
2013.07.01-2013.07.05
桩基础施工
2013.07.06-2013.07.15
承台施工
2013.07.20-2013.07.25
结合该特大桥工期、质量、安全的安排，充分考虑该工程的特点，综合考虑工期目标和施工工艺方法等，以结构合理、高效精干、技术素质高、专业对口、施工经验丰富、各工种搭配科学合理的原则进行劳动力配备。
序号
工种
人数
主要工作内容
1
安全防护员
2
现场安全防护
2
技术员
2
技术指导施工
3
测量人员
2
测量放样及观测
4
试验人员
1
配合比配置及试块制作
5
打桩机操作手
2
钢板桩施工
6
电焊工
2
钢筋焊接
7
电工
1
日常用电供应、检查及维护
8
机修工
1
机械设备保养及维修
9
普工
20
钢筋混凝土施工作业
合计
32
材料计划：
名称
型号
数量
单位
拉森钢板桩
SKSPⅢ型6m
114
根
钢管
φ203*10
60
米
工字钢
Ⅰ20a
50
米
主要机械设备表供应计划
序号
名称
数量（台/套）
1
打桩机
1
2
交流电焊机
2
3
挖掘机
1
4
汽车吊
1
5
污水泵
2
八、劳动力计划：
本工程必须设立安全管理机构，设立安全小组、设立专职安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。
需要配备专职安全员2名，负责在施工现场巡逻，制止非施工人员进入施工现场，防止人员坠落基坑中，并全天对钢板桩及支撑做安全监控，发现钢板桩失稳、变形、位移、鼓包，支撑变形、脱落，基坑土体坍塌等及时向上级领导汇报。
配备2名特种机械操作人员，必须进行岗前安全培训，考试合格后持证上岗。
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