钢板桩支护施工方案上报.docx
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钢板桩支护施工方案上报
深基坑钢板桩防护专项方案
1、编制依据
1.1、《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10752-2010J1148-2011。
1.2、《铁路桥涵工程施工安全技术规范》（TB1303-2009）。
1.3、根据大张施桥-17施工图。
1.4、新建大同至张家口铁路工程的实施性施工组织设计。
1.5、施工现场及周边环境调查资料。
1.6、国家、行业、省、市有关法律、法规、技术规范等。
2、工程概况
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx，线路起DK83+558.08，终点DK95+500，全长11941.92m，其中跨301省道特大桥的里程为：
DK93+299.15-DK95+366.46，共长2067.31m。
按双线设计，线间距为4.6m，设计行车速度为250km/h。
结构形式为：
54×32简支箱梁+3×24简支箱梁+（60+100+60）连续箱梁。
本桥采用简支预制整孔箱梁。
共有桩基560根，桩径为：
1000mm、1250mm、1500mm。
桩基最长为27#墩：
71m，墩柱最高为21#-30#墩，本桥在DK94+180.57-DK94+280.57处跨越301省道，线路与其交角约24°设计采用（60+100+60）m连续箱梁跨越。
连续梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。
全桥均为实心墩。
本桥26#承台开挖尺寸为长20.456m，宽18.60m，原地面高程为1012.063m，基底标高为1003.563m，开挖深度为8.5m；27#承台开挖尺寸为长20.456m，宽18.60m，原地面高程为1012.263m，基底标高为1003.763m，开挖深度为8.5m；且地下水丰富，开挖范围主要地质的粉质粘土和细粗砂层，放坡开挖比较困难，经设计院同意变更为钢板桩防护。
开挖具体尺寸见附图1。
3、地质情况
主要地质资料为素填土，粉质黏土，细砂，粉土，桩基设计为摩擦桩，桥位处地震动峰值加速度0.15g，地震动反应谱特征周期0.55s。
4、支护结构主要选用的材料
4.1、钢板桩围堰采用SPU-Ⅳ型钢板桩。
4.2、支护结构选用钢材均采用Q235等级B的碳素结构钢。
5、进场主要材料计划
序号
材料名称
规格
单位
数量
备注
1
SPU-Ⅳ型
400*170
根
220
桩长12m
2
H型钢围檩
40型钢
m
140
双拼40型钢
3
钢支撑
A426钢管
㎏
6065
4
牛腿
Ⅰ25工字钢
㎏
1150
6、主要进场机械设备数量表
序号
机械名称
规格型号
台数
备注
1
液压履带挖机
PC240-7
1
2
振动锤
90KW
1
3
交流弧焊机
Bx1-500-3
2
4
气割设备
氧气、乙炔气
2
7、基坑支护施工步骤
打钢板桩→挖去表层土体→安装钢围檩和支撑→基坑开挖→承台、墩身施工→基坑回填→拆除支撑围檩→拔出拉森钢板桩→在桩的缝隙处用细砂回填密实。
8、现场组织机构
根据工程特点与施工技术要求，选择具有多年施工经验的工程技术人员和管理人员，组成精干、高效的项目部。
分部配置项目负责人，施工现场负责人以及工程技术管理人员等数名。
序号
姓名
职务
岗位职责
1
韦素珍
工区经理
全面领导工程施工，是质量工期安全文明生产的第一责任人，负责对外协调工作。
2
管彦文
技术负责人
负责工程施工技术、质量安全生产工作、指导施工员、质量员和安全员工作。
3
马铭钟
施工员
实施组织设计，协调各工序的衡接，检查监督指导施工。
4
罗生才
质检员
各工序质量检查，监督指导、施工质保。
5
彭明金
安全员
负责对工人进行安全教育、交底、检查落实各项安全管理制度。
6
杨昆
材料员
负责对工程材料采购和送检、试验。
7
张胜业
资料员
负责施工内业资料整理和保管。
9、施工进度安排
本工程施工计划安排，按单个承台计算，施工准备1天，打SPU-Ⅳ型拉森钢板桩4天，基坑开挖、H型钢围檩及内支撑安装5天，承台（含封底混凝土）施工5天，回填0.5天，拆除内支撑1天，加台施工4天，第二次回填0.5天，钢板桩拔除1天，合计22天。
10、劳动力组织
根据工程工期要求，合理安排施工现场的劳动力。
在施工过程中，施工人员要根据设计图要求与本工程的施工顺序，科学地安排各工种的劳动力人数，做到统一安排、服从指挥、各司其职、严格施工纪律。
施工劳动组织安排如表所示。
表中数据按一个工作面一班制考虑。
基坑支护施工劳动力组织（一工作班）
工种
人数
职责
工程技术人员
1
负责全面指导现场施工
施工员
1
负责放线并控制板桩轴线、垂直度
打桩机司机
1
负责吊桩、振动锤桩工作
气割、电焊工
1
负责现场钢材切割、电焊工作
机修工
1
保证现场机械设备正常运转
辅助工
1
负责现场机械设备正常运转
合计
6
11、钢板桩施工工艺要求
11.1设备选型
为了节约工期，综合考虑现场的施工场地，桩打拔时采用液压履带式打拔机。
该设备自重相对于履带吊振动锤较轻，行走自如，施工速度快，安全性能高，24小时都能施工。
11.2定位放线
放出结构准确的灰线，从结构线每边按图纸引出一定的尺寸（给基坑施工预留施工作业面），作为打桩的方向线。
在方向线以外挖宽0.5米深0.8米的沟槽，在沟槽的两端用木桩将定位线引出，在施工过程中随时校合，保证桩打在一条直线上，开挖后方便围檩和支撑的施工。
11.3钢板桩防护
钢板桩防护采用SPU-Ⅳ型钢板桩，其结构见附图1。
11.3.1施工操作工艺
施工准备
11.3.1.1施工工艺流程：
详见图11-4
导向桩打入
导向架安装
打角桩
钢板桩逐块打入、合拢
抽水.堵漏.安装内撑
清理基底
浇筑封底混凝土
堵漏
钢板桩拔除
图11-4钢板桩围堰施工工艺框图
11.3.1.2施工操作方法：
①钢板桩进场
钢板桩尺寸为400*170mm，进场时采用货车运输，直接卸到河道边整齐堆放，进行检查、分类、编号及登记，用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。
凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲、焊补、铆补、割除或接长。
不合格的严禁使用。
单块桩两侧锁口在插打前均要涂以黄油或热的混合油膏，以减少插打时的摩阻力，并增加防渗性能。
②导梁安装
施打前必须先制作和安装导梁用以导向，内外导梁净距离比钢板桩墙厚度尺寸大8～10mm。
导梁固定在打入河床内的钢桩上。
导梁用较大规格的槽钢或其它型钢制作，必须具有一定竖向和侧向刚度，保证打桩时不变形，正确导向。
③钢板桩插打
根据现场作业条件和地质资料振动锤型号规格，一般可采用履带挖机配90KW振动锤（激振力50吨）插打钢板桩。
打桩机进场首先平整出施工平台，由测量班根据承台大小，放出钢板桩施工白线。
根据放线插打，插打顺序应从一角开始，分两头向对角合拢。
首根板桩桩底插入导梁后，用全站仪或经纬仪沿两个方向观测桩身垂直度，微调振动锤和桩头位置使垂直度符合要求，然后加速下放使板桩在振动锤和自身重力下垂直插入河床，开动振动锤电机紧贴导梁将桩插打入土，直到设计标高。
标高误差允许：
100mm，平面位置偏差允许：
100mm，垂直度偏差允许：
<1%。
如有接长焊缝的，打插时必须将焊缝位置错开，保证每延米长度范围内接头不得超过25%。
④支撑安装
支撑包括围檩、斜撑、顶撑等构件，围檩采用大截面的双拼40型钢制作，支撑在牛腿上，牛腿焊接在钢板桩内壁上，严格控制标高位置不超过50mm。
斜撑与围檩连接处四周满焊，焊缝抗剪不能满足要求时须增设加强板并与围檩和斜撑焊接；围堰尺寸较大时、仅设斜撑不能保证围檩受力时，还要加设对顶撑。
为了减少钢板桩锁口变形和改善内导环的受力状况，对钢板桩与导环之间的所有空隙用硬木楔或槽钢进行填塞、顶紧、焊接。
第一道支撑先安装，然后开挖到第二道支撑下50cm位置时停止开挖，焊接牛腿并安装第二道支撑围檩，焊接斜撑和顶撑，检查合格后继续逐层开挖、逐层安装直到基坑底。
支撑的安装必须保证所有焊缝宽度、厚度和质量满足规范要求，围檩两端均要用三角钢板焊接。
⑤抽水和基坑开挖
基坑开挖到设计标高后，在基坑周围开挖临时排水沟，三角设置三个临时集水井，设置三台抽水泵抽水，抽水能直接排到水渠的直接排出，不能直接排出的由水车拉至水渠排出。
基坑降水如下图所示。
基坑开挖完毕，整平基坑内土后，按设计要求浇筑砼垫层，钢板桩内面与砼垫层接触部分涂以隔离层，以确保钢板桩在施工结束后能顺利拔出。
⑥在基坑靠近301省道侧设置三个沉降观测点，三个位移观测点，定期观测。
看301省道侧是否有沉降，若出现明显沉降应及时采取加固措施。
观测点布置如图11-5所示。
图11-5：
集水井及沉降观测点布置图
支撑拆除及板桩拨除
在完成承台和桥墩施工后，抽干承台四周积水，用原状土进行分层夯实回填，回填至第二层围檩时拆除第二道围檩，继续回填，回填至第一层围檩后拆除第一层围檩，回填至原地面，然后拆除钢板桩。
12、土方开挖施工要求
（1）基坑土方开挖，基坑土方必须分层均衡开挖，每层开挖高度不宜超2m。
以确保开挖过程土体的稳定，避免造成工程桩移位。
（2）土方开挖过程中，防止土方开挖设备碰撞钢板桩，避免扰动基底原状土。
（3）发生异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和采取措施，方能继续挖土。
（4）开挖至坑底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工。
地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。
（5）土方开挖与地下结构施工过程中基坑周边不得堆载，土方开挖至设计标高后应立即浇捣素砼垫层。
（6）基坑开挖过程中，若发现局部漏水现象，应立即停止开挖，用人工堵漏或注浆方法进行封堵，以防止周围地面沉降。
（7）夯实回填土施工完毕并达到施工图要求后才能拔除SPU-Ⅳ型钢板桩。
13、质量标准
（1）施工前对原材料、钢板桩进行检查，留有合格签证记录。
（2）施工过程中严格控制钢板桩的打入深度，不小于设计。
（3）施工过程中，随时对围堰的垂直度、变形及周围土体进行跟踪观测。
（4）支撑安装过程中，严格按《钢结构工程施工质量验收规范》和设计文件对支撑位置、支撑点、焊缝质量等进行检查验收。
14、可能遇到的问题及处理、预防措施
14.1插打钢板桩时倾斜
①在插打钢板桩前，除在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩阻力外，同时在未插套的锁口下端打入铁楔或硬木楔，防止沉入时泥砂堵塞锁口。
②拔除重打（尤其是首根桩）。
14.2钢板桩锁口漏水
钢板桩由于插打不当或在水土压力下锁口发生变形、胀缝，出现渗漏。
其补救措施是在漏水锁口处的围堰内侧用棉絮塞缝。
14.3成品保护
①钢板桩外侧一定范围内，不得堆放大体积土方或放置重型机具及施工用的钢筋、模板、支架等。
②在内支撑上严禁放置过重物件和机具，以防支撑变形不能保证轴向受力。
③严禁开挖设备和机具在施工过程中碰撞钢板桩和支撑。
14.4质量记录
（1）原材料制造厂出具的品质证明书、质量保证书、合格证等。
（2）现场放样记录、测量和观测记录。
（3）打桩记录、开挖记录、异常情况和处理记录等。
14.5预防措施
（1）设计计算原始资料确保准确、与现场情况一致，设计要考虑1.2安全系数，应力不可用得太足，留一定的安全储备。
（2）打桩机必须经常检查维护和保养，必须满足安全要求，制动系统灵活有效。
（3）为防止挖土过程中发生意外事故，保证围堰安全。
围堰内侧设置上下爬梯，遇紧急情况立即疏散坑内外人员。
（4）围堰挖土后，对支撑杆件和导环严禁切割和电焊。
杆件拆除要按设计规定进行。
各层导环要设固定观测点，派专人观察。
（5）施工现场电工、起重工、操作手、电焊工等特殊工种必须持证上岗。
安全检查人员要经常巡视，发现有安全隐患及时解决整改。
（6）流砂地质必须有排水固沙措施，有降水措施。
（7）围堰周围必须具备良好的照明，周边设置栏杆、防护网等安全防护设施。
（8）施工人员应养成良好的施工道德和卫生习惯，不随便乱倒施工杂物和垃圾。
对生产、生活产生的废机油及其污染物以及危险废弃物等，应由产生该废弃物的部门进行分类堆放，做好标识，并运送到指定区域处理。
15、临近省道施工防护措施
道路警示牌在上下行的硬路肩处设立。
距桥梁100m设立夜间施工警告灯，距铁路桥梁100m处、500m处、1000m处处分别设“前方高铁施工，注意深基坑”等标志牌，在每块指示牌上均标有限速40km标志，以提醒过往司机注意安全。
驶过施工地段设有限速40km解除标志。
在临近省道的主墩施工时，在省道两侧设置防撞护栏，并贴反光条，同时安装警示灯、防护网和防护牌。
将省道与施工区域全面隔离，严禁车辆、人员直接从省道进入施工场地。
安装绿色防护（铁丝）网和防护牌，防护网下端埋入地面20cm，背面用钢管支撑，连成整体；防护牌背面采用角钢支撑，安装牢固，避免施工作业过程中影响车辆行驶安全。
16、安全与环保措施
（1）建立健全安全环保体系，使安全生产与环境保护工作制度化、经常化，保证工地的安全与环境保护工作惯穿整个工程施工的全过程。
（2）认真惯彻执行国家有关安全的方针政策、规章制度，对参与工程项目的职工进行教育和培训，牢固树立“安全第一”的思想，坚持“安全生产、预防为主”的方针。
（3）做好安全工作交底，坚持工前讲安全，工中检查安全，工后评安全的“三工制”活动。
（4）项目负责人对施工全过程的安全生产与环境保护工作承担领导和管理责任。
（5）根据钢支护工程的特点以下主要工种应注意的安全事项；
司机与起重工
司机与起重工必须是相关部门的有关规定进行考核并取得合格证者。
司机必须了解所操作的起重机的工作原理，熟悉该起重机的构造、各安全装置的功用及其调整方法，掌握该起重机各项性能的操作方法以及该起重机的维修保养技术。
不准斜吊物品,不准抽吊交错挤压物品，不准起吊埋在土里或冻粘在地上的物品。
有物品悬挂在空中时,司机与起重工不得离开工作岗位。
司机必须认真做好起重机的使用、维修、保养和交接班的记录工作。
严禁司机酒后上机操作。
电焊工
电焊机外壳,必须接地良好，其电源的装拆应由电工进行。
电焊机要设单独的开关,开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。
焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固,更换焊条应戴手套。
在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。
清除焊渣、采用电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩,防止铁渣溅伤人。
多台焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地，并应有隔光板。
雷雨时，应停止露天焊接作业。
施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。
工作结束，应切断焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。
震动沉桩机
震动拔桩时，应垂直向上,边震边拔。
震动沉桩时，禁止任何人停留在机架下部。
附件：
钢板桩计算书
各工况钢板桩埋深及强度计算（根据《深基坑工程设计施工手册》计算）
各土层地质情况：
天然容重
，粘聚力
，内摩擦角
，
，
取1米宽钢板桩进行计算，所有设备均在预留平台施工，围堰顶部施工荷载忽略不计。
基坑开挖深度8.5m，钢板桩外露0.5米。
拟选用12米长钢板桩，入土深度6米。
在+0.5m位置设置第一道支撑。
围堰采用紫竹钢板桩SPU-Ⅳ型钢板桩，其技术参数如下：
截面尺寸400mm（宽度）×170mm（高度）×15.5mm（厚度），重量为76.1kg/m，惯性矩为4670cm4，截面模量362cm3，板桩墙惯性矩为38600cm4/m，截面模量2270cm3/m。
钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：
（1）作用于板桩上的土压力强度及压力分布图
基坑底以上土压力强度Pa1：
Pa1=r*5Ka1=17.1×5×0.91
=77.805KN/m2
（2）确定内支撑层数及间距
按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据钢板
桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:
h=
=
（简明施工计算手册公式3-28）
=352cm=3.52m
h：
板桩顶部悬臂端的最大允许跨度
A、工况一
原地面
第一道支撑已施工，开挖至+3.5m（开挖深度1.5m），此时拉森钢板桩为单锚浅埋式钢板桩支护（第一道支撑设在+0.5位置）
确定钢板桩埋深
查深基坑工程设计施工手册表6.5-2，此时被动土压力放大系数为1.2
t=（3Ep-2Ea）H/2（Ea-Ep）简明施工计算手册公式3-24
t=8.3m实际埋深为8.5米，
计算支撑反力
根据水平力平衡，
得
即支撑反力为31KN/m钢板桩弯矩52.42KM.m（B点位置）满足要求。
B、工况二
第二道支撑已施工，开挖至±0.000m（开挖深度3.5m），此时拉森钢板桩为多锚式钢板桩支护（第二道支撑设在+2.500位置）
确定钢板桩埋深
根据盾恩法求桩的入土深度
由公式γkaH（hi+t）=γ（Kp-Ka）t2整理得:
（Kp-Ka）t2-Hkat-Hkahi=0
代入相关数据得：
（1.32-0.91）t2-5×0.91t-5×0.91×2.5=0
解得：
t=5.09m
故要求钢板桩总长度：
L=6+5.09=11.09m,取L=12m，入土深度6米。
按简支梁计算，假定横梁承受相邻两跨各半跨上的主动土压力：
Rn=1/2PaD（hn+hn+1）
Rn：
第n道支撑处所受压力强度
D：
第n道支撑支点至板桩顶的距离
hn：
第n道支撑支点至上一支点的跨度
hn+1：
第n道支撑支点至下一支点的跨度
则第一道支撑反力为15.6KN/m，第二道支撑反力为264.3KN/m，钢板桩弯矩为340KM.m（B点位置）
（3）基坑底部的隆起验算
主动土：
Nq=eπtgφtg2（45°+φ/2）=1.27KN（深基坑工程设计施工手册公式2.8-11）
被动土：
Nc=（Nq-1）/tgφ=5.95KN
故抗隆起安全系数
Ks=（γtNq+cNc）/[γ（H+t）]（深基坑工程设计施工手册公式2.8-10）
=（17.1×7.5×1.27+9.41×5.95）/[17.1×11]
=1.16>1.1
满足要求
（4）型钢支撑计算
根据上述计算，可得内支撑的最大荷载：
。
板桩四周的分配粱及内支撑分别选用双拼40型钢，其单根截面特性分别为：
，
，
；
计算：
杆1：
最大弯矩,
；最大剪力，
；
最大轴力，
。
最大弯应力为：
最大剪应力为：
最大压应力为：
强度计算：
稳定性验算：
=30.8+132.5×0.83=141＜0.97×170=165MPa
经以上计算基坑内支撑系统满足施工要求。
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