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1、市域鐵路橋墩承臺基坑支護專項施 工 方 案編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編制單位： 編 制: 審 核： 批 準： 二XX年X月目錄一、工程概況21、設計概況22、地質水文條件33、主要工程量34、施工的難點和重點4二、專項方案總體概況4三、基坑支護施工方案設計6（一）、施工方案設計依據及參數6（二）、計算基坑外側向水土壓力6（三）、計算護壁鋼板樁的支撐能力71、計算鋼板樁的上端懸臂抗彎能力72、護壁鋼板樁橫撐上下設置間距83、鋼板樁整體抗傾覆（踢腳）穩定性驗算9（四）、鋼板樁橫支撐及圍檁設計111、橫支撐水平布置間距的設定112、腰梁（圍檁）強度、剛度驗算2、12四、主要工序施工工藝及施工方法13（一）、主要工序施工工藝13（二）、主要工序施工方法131、插打鋼板樁圍堰142、基坑開挖153、安裝橫支撐174、橫支撐拆除185、鋼板樁圍堰拆除19（三）、其他基坑施工支護方案的選擇195、關于基坑穩定檢算項目的建議：19五、施工進度計劃20六、各項施工注意事項21七、基坑臨時支護工程量（見表3）221、鋼管支撐管設計大樣圖（簡圖11）222、腰梁（圍檁）整體組拼設計圖（見圖12）233、腰梁（圍檁）與鋼管支撐處結構簡圖（見圖13）24一、工程概況1、設計概況xx市域鐵路xx，設計速度目標值80120km/h。本段雙線鐵路線間距為4m4.4m，鋪設有碴3、軌道無縫線路。SG6A標段施工范圍為xx特大橋315380#墩，起止里程為DK17+589.06DK19+895.14。標段全長2300m，上部結構為30m、35m、40m現澆簡支箱梁63孔，60+100+60m連續梁一聯；下部結構，橋墩采用圓端形橋墩，承臺為單層承臺，基礎為鉆孔樁基礎。標段內，陸地承臺基坑開挖深度34m，根據地質情況及現場用地情況，采用放坡開挖或鋼板樁支護；線路跨越6條河道，在河道兩側的承臺部分侵入河道，采用筑島圍堰鋼板樁施工,基坑開挖深度約6m，屬于深基坑，以此為對象編制本專項方案。2、地質水文條件地質情況：表層0.51m素填土，其下為20m深淤泥。水文情況：地下水為孔隙水4、，埋深較淺，流量小，位于素填土層內。河道處平均水深3m，臺風期為4m，屬于內陸河，無潮汐影響。表1 地質各土層物理力學參數表土 層重度(kN/m3)粘聚力(kPa) 摩擦角()基本承載力（kpa）平均埋深層厚（m）表層：素填土0.51下層：淤泥185440203、主要工程量、填土筑島約2400m3； 、挖基坑外運土方：20000m3；、清除筑島外運土方：2400m3；、支護結構采用拉森鋼板樁序號承臺尺寸（m）類型基坑個數（個）基坑深度（m）鋼板樁根數（根）單根長度（m）110.26.92.5水中12611618210.26.92.5陸地383116939.55.92陸地122.510794115、.492.5陸地231329514.310.43陸地2415494、施工的難點和重點地質較軟弱，保證支撐受力可靠。侵占河道的水中基坑，防水、止水是重點。二、專項方案總體概況根據中華人民共和國住房和城鄉建設部危險性較大的分部分項工程安全管理辦法200987號文的要求，針對本工程水中橋墩施工安全性較大的深基坑分項工程編制專項施工方案。本專項方案編制的主要內容包括基坑護壁樁、護壁樁支撐、基坑開挖等工作內容。其筑島及主體結構施工有危險的分項工程應按200987號文的相關要求，另行編制專項施工方案；沒有危險的分項工程應按相關專業要求編制施工作業指導書。本橋位于河道兩側共計12個橋墩承臺施工工期計劃時間，6、應避開68月份的雨季施工。利用枯水期施工，河水位處于常水位及以下高度，可以大大減輕基坑側壁壓力，增強基坑支護結構的穩定性。本方案按照常水位水深約3m設計基坑施工方案。根據設計文件給出的橋址地質條件承臺埋深在河床以下3m。考慮筑島圍堰要高出常水位1mm，基坑開挖深度在6m。由于本橋橋址河床覆蓋的淤泥質粘土滲透水性能較差，決定止水鋼板樁護壁圍堰支護開挖施工方案，不進行暗降水。每個橋墩承臺平面尺寸10.2m寬6.9m長。為滿足承臺底明排水需要，以及模板安裝空間需要，每側工作邊預留1.5m寬。基坑護壁樁圍護尺寸為13.2m寬9.9m長。基坑支護結構平面布置示意圖如圖1所示。基坑護壁樁采用國產拉森型鋼板7、樁，插打止水口，單根長度不短于18m，基坑底以下打入深度12m。護壁鋼板樁在基坑深度范圍內設置一道水平橫支撐梁。橫支撐采用直徑450mm、壁厚10mm鋼管柱。基坑長邊、短邊各布置兩根支撐柱。鋼板樁與支撐柱間設置腰梁（或稱圍檁）。腰梁采用2根水平并置I50b工字鋼梁，縱橫腰梁拐角處形成剛性焊接三角支撐（I28b）。圖1、基坑支護結構平面布置示意圖三、基坑支護施工方案設計（一）、施工方案設計依據及參數1、xx市域鐵xx標段橋設計文件；2、實施性施工組織設計；3、鐵路橋涵工程施工安全技術規程（TB-10303-2009、J946-2009）；4、鐵路橋涵施工規范（TB10203-2002、J162-8、2002）；5、鐵路路基支擋結構設計規范（TB10025-2001、J127-2001）；6、建筑基坑支護技術規程（JGJ12099）；7、鋼結構設計規范（GB50017-2003）；8、基坑側壁安全等級及重要性系數=0.9；參考建筑基坑支護技術規程（JGJ12099）取值；9、臨時支護結構強度安全系數K=1.3。（二）、計算基坑外側向水土壓力1、基坑深度范圍內各土層內摩擦角加權平均值=10o；2、基坑深度范圍內各土層內重度加權平均值=18(kN/m3)；3、基坑深度范圍內側向朗金主動土壓力系數：=0.74、 基坑側壁土壓力：根據本橋橋墩埋置深度及地質條件，繪制基坑支護側立面結構示意圖圖如圖39、所示。考慮坑頂有挖掘機、吊車、汽車、輸送泵等車輛作業，地面活荷載記取q=20kN/m2。、頂面水平側壓力：；、坑底水平側壓力：，其中基坑深度。圖2、基坑支護側立面結構示意圖（尺寸單位以cm計）（三）、計算護壁鋼板樁的支撐能力1、計算鋼板樁的上端懸臂抗彎能力擬采用拉森型鋼板樁，材質為Q235鋼材。其物理技術規格如表2所示。表2 拉森鋼板樁技術規格型號尺寸規格單根鋼板樁單根每米壁寬寬度高度厚度截面積理論重量慣性矩截面模量截面積理論重量慣性矩截面模量mmmmmmcm2kg/mcm4cm3cm2/mkg/mcm4/mcm3/mSP-4001251376.42602220223191150168001310、40SP-40017015.596.9976.14670362242.5190386002270SP-50020024.3133.81057960520267.621063003150為考慮挖基施工方便快捷，基坑頂部不設置橫支撐，擬定在基坑深度中部、承臺以上位置設置一道橫支撐，橫支撐的設置位置兼顧鋼板樁上部懸臂和滿足下部承臺施工空間需要。由于本橋處于河道中，遠離建筑物，不重視坑外地表的沉降變形量，以滿足坑內支護施工安全為主要目標。根據SP-型鋼板樁允許抵抗彎矩計算鋼板樁墻頂部分的最大允許懸臂長度h：； fQ235鋼材的彎曲應力設計控制強度，取f=210MPa經計算鋼板樁的最大抗彎懸臂長度為：。11、根據基坑深度情況研判，需要布置一道橫支撐。為滿足承臺施工空間方便，中間不轉換支撐，取支撐點處。橫支撐以下深度3m，滿足承臺連續澆筑完工況需要，而不轉換橫支撐；承臺施工完成后，基坑回填后撤掉橫支撐，鋼板樁剩余懸臂段依然滿足支撐需要。在處，鋼板樁最大彎矩（等于最大懸臂彎矩）: ；鋼板樁的最大彎曲應力：=52.7MPa，安全儲備系數K=4，遠大于1.3，結構安全滿足要求。公式中：f-為Q235鋼材的彎曲應力設計控制強度，取f=210MPa；2、護壁鋼板樁橫撐上下設置間距考慮承臺施工空間及鋼板樁的承載能力需要，橫支撐布置在3m處，鋼板樁的最大彎矩遠小于其抗彎曲能力。鋼板樁橫支撐布置間距如圖3所示。圖312、鋼板樁橫支撐布置間距示意圖（尺寸單位以cm計）3、鋼板樁整體抗傾覆（踢腳）穩定性驗算為簡便計算程序，樁墻外側全高范圍內各個土層內摩擦角加權平均值為=10o，各土層密實重度加權平均值r=18（KN/m3）。鋼板樁抗傾覆受力分析簡圖如圖4所示。圖4、鋼板樁結構抗傾覆受力分析簡圖（尺寸單位以cm計）、樁墻外側主動土壓力系數：=0.7；、基坑底部以下樁墻內側被動土壓力系數：=1.7。主動土壓力水平力標準值：被動土壓力水平抗力標準值：經過計算，樁墻外主動土壓力重心與樁墻內側被動土壓力重心距離R支撐點距離L1=8.7m，L2=11m。樁墻外主動土壓力：；樁墻內側被動土壓力：。由力矩平衡公式，可得：，滿足13、要求。（四）、鋼板樁橫支撐及圍檁設計1、橫支撐水平布置間距的設定（1）、計算橫支撐的允許支撐能力橫支撐柱擬采用直徑450mm、壁厚10mm鋼管支撐柱，材質Q235鋼材。其幾何特征指標：橫截面積：A=138.23cm2，基坑長邊受壓長度L=1320cm，兩端按鉸接形式結構計算。回轉半徑i=11.96cm，長細比=85，屬于受壓短桿形式。長細比折減系數查表，得=0.655；單根鋼管支撐柱的允許支撐力：。注意：水平支撐撓曲折減很小，已經忽略計算。未計算支撐管上臨時堆放物品的工況。（2）、單根樁墻所需支撐荷載支反力按照鋼板樁外側土壓力分布圖圖4所示，取1.0m寬鋼板樁計算其水平支撐荷載值。按照1/2條14、塊分割計算法，經過計算1m寬鋼板樁每層支撐的最大水平荷載（分擔的支撐反力）：橫支撐柱，每米寬鋼板樁外側土壓力為：R=286（KN/m）。（3）、計算鋼管支撐柱水平方向布置間距a支撐柱承壓安全系數取K=1.3。L=13.2m長邊基坑水平根數n:=1.49根；取n=2根L=9.9m的短邊基坑水平根數n:=1.11根；取n=2根長邊布置兩根、短邊布置兩根水平鋼管支撐柱，對稱布置，腰梁（或稱圍檁）轉角處焊接斜撐。2、腰梁（圍檁）強度、剛度驗算圍檁采用2根I50b工字鋼梁并置，材質Q235鋼材。其物理特征：橫截面慣性矩Ix=2Ix=97120（cm4），Wx=橫截面積，Y=250mmA=258cm2。215、I50b工字鋼焊接成整體，形成連續梁。腰梁按三跨超靜定連續梁結構驗算。取支撐荷載較大的長邊為計算對象。腰梁彎曲撓度不大于L/400,且不超過30mm。腰梁承擔的樁墻背后土壓力按1/2條塊后，取平均線性荷載。其受力分析簡圖如圖5所示。圖5、橫支撐腰梁受力分析簡圖（1）、圍檁彎曲應力檢算三等跨連續梁的最大彎矩；最大彎曲應力：，結構強度滿足要求。（2）、圍檁撓曲變形核算四等跨連續梁擾度：，滿足要求。四、主要工序施工工藝及施工方法（一）、主要工序施工工藝（施工工藝流程圖如圖6所示）圖6、基坑施工工藝流程圖（二）、主要工序施工方法為減少筑島填挖土方工程量，本方案填土筑島高度是按設計常水位加高1m設計的。16、考慮潮汐及風浪高度影響，應在島面下游一側砌筑草袋圍堰擋水壩，壩高、壩寬可根據現場設計水平影響情況而定。一般壩高1m2m、壩寬1m2m。1、插打鋼板樁圍堰對應承臺基坑場地平整后，對照基坑開挖線安設鋼板樁插打的導向定位墻。導向定位墻可采用工字鋼橫梁+鋼管樁制作。導向墻結構如圖8所示。利用工字鋼梁夾持鋼板樁，控制鋼板樁的下沉方向。圖7、導向墻結構示意圖鋼板樁可采用錘擊、震動、或輔助射水等方法下沉。但在黏土中不宜使用射水法。打入鋼板樁，應使用激振力需要至少1300kN（130噸）的振動錘或打樁機。打樁應使用堅固夾具夾牢或佩戴特樁打樁帽。錘擊時必須佩帶樁帽。特制打樁帽制作鋼板厚度不應小于t=20mm后。17、鋼板樁應使用整根成品拉森樁。如需接長，應采用等強度焊接，并磨平突出焊縫。鋼板樁相鄰接頭應上下錯開不小于2m。同一基坑應使用同一規格鋼板樁。打入鋼板樁施工中，插打順序應按施工組織設計計劃進行，宜可由上游分兩側插向下游合龍。分組組合插打，每組應將23根鋼板樁拼成一組，交替插打到位。宜先將全部鋼板樁逐根或逐組插打穩定，然后依次打到設計深度。開始插打的幾根或幾組鋼板樁，應檢查平面位置和垂直度。當發現傾斜時，應當即予以糾正。鋼板樁應傾斜無法合攏時，應使用特制楔形鋼板樁。楔形的上下寬度之差不得超過樁長的2%。打鋼板樁過程中，當導向設備失效時，鋼板樁頂高度達到設計高程時，平面位置允許偏差：陸地上打樁為10c18、m。插打前，在鎖口內應涂抹防水混合料，組拼樁時應用油灰止水。基坑開挖后，若發生鎖口漏水，可用板條、舊棉絮等在內側嵌塞止水。2、基坑開挖基坑開挖前，應在坑口外設置好排水、截水溝渠等措施，防止地表水滲漏到坑內。基坑開挖應全坑面分層進行。每層開挖深度0.5m1m，最深不得大于0.5m，同時設置匯水坑。基坑開挖：上層土方可使用挖掘機直接開挖，以及坑內下放小挖掘機配合挖掘。挖掘機站在基坑邊緣1m之外，不可直接緊挨著鋼板樁站位。橫支撐以上土方開挖作業示意圖如圖8所示。圖8、橫支撐以上土方開挖作業示意圖橫支撐以下土方應使用人工挖裝，汽車吊或者履帶吊車配合吊出土石方。也可下放小型挖掘機配合裝斗，汽車吊或者履帶19、吊車配合吊出土石方。橫支撐以下土方開挖作業示意圖如圖9所示。圖9、橫支撐以下土方開挖作業示意圖基坑開挖機械及其他大型施工機械車輛，站位應在坑邊1m以外處，以減少護壁樁的側向擠壓力。基坑挖到每層橫支撐位置前，應停下挖掘，及時架設橫支撐。待橫支撐架設生效后，再繼續下挖掘進。基底處理：基坑開挖到設計深度后，由于圍堰滲漏水，坑內泥濘。可超挖20cm深，回填大片石或鑿樁的混凝土碎塊鋪墊，再澆筑混凝土墊層。3、安裝橫支撐鋼板樁的橫向支撐，應按分層開挖、分層安裝。采取超前、主動支撐方式，以減小基坑開挖引起的鋼板樁變形量，避免鋼板樁側彎變形過大而折斷。 超前支撐：即當挖到每層橫支撐位置還有50100cm深時，20、停止挖土，先把要安裝鋼管柱和腰梁的位置挖出來，進行橫支撐架設安裝。先架設長邊橫支撐后架設短邊橫支撐。先安裝基坑長邊腰梁架設基坑長邊橫支撐鋼管柱，利用兩臺50噸手動千斤頂將將長腰梁施加頂力頂進，頂力不小于50噸，兩臺千斤頂在鋼管柱左右對稱安放；再使用鋼板凳墊將鋼管柱頂牢固，再卸下千斤頂；然后依次安裝基坑短邊腰梁，架設短邊橫支撐，預加50噸頂力頂進短邊鋼管柱。采用短腰梁支撐長腰梁布置方式。短腰梁與長腰梁搭接處使用搭接鋼板焊接牢固。將長短邊腰梁拐角搭接處焊接16mm搭接板，并與長短邊腰梁搭接拐角處再焊接2I28b工字鋼水平斜支撐（斜支撐長度5060cm長），斜支撐位置如圖2所示。最后卸掉短邊加力千斤21、頂。腰梁I50b工字鋼接長，應采用10mm后鋼板翼板及腹板夾板焊接，保證等強對接；鋼管柱的接長應采用內襯管外包箍焊接，確保鋼管柱接長同軸心及等強度拼接。腰梁安裝就位后，將腰梁與沒有受到支撐點鋼板樁空隙間插打200mm大木楔，頂緊鋼板樁。圍檁角撐結構如圖12所示。圖10、腰梁角撐結構示意圖若腰梁先用千斤頂加力支頂變形較大時，在安放短腰梁前，可先在腰梁旁邊架設一臨時加力支撐，將短腰梁的支撐間距頂大一些，待短腰梁架設就位后，將短腰梁與長腰梁焊接牢固，再卸掉臨時加力支撐。橫支撐架設、并支撐牢固后，方可繼續往下開挖。嚴禁超挖后作支撐。4、橫支撐拆除橫支撐的拆除時間：待承臺全部完成后，及時回填承臺外基坑、22、并夯實，確認承臺外回填土已經具備支撐能力，方可拆除橫支撐及腰梁。桁撐拆除前，應將縱橫鋼管柱及腰梁豎向增設臨時穩定設施，以防支撐卸落后突然墜落傷人。橫支撐拆除方法：使用千斤頂將支撐柱松開，再卸掉鋼板凳松開千斤頂卸落鋼管柱。最后使用乙炔切割，將長短腰梁連接處切割斷開，吊出腰梁。5、鋼板樁圍堰拆除待墩身施工完畢后，依次拔出鋼板樁。為防止鋼板樁側向彎曲損壞，基坑內回填土方活灌滿水平衡，再逐根拔出鋼板樁。（三）、其他基坑施工支護方案的選擇根據本方案的設計檢算結果，國產拉森型鋼板樁懸臂支撐能力達到5m深。依據其支撐能力，其他基坑的支護結構選擇建議如下：1、對深度在3m以內，地表覆土層較厚的基坑條件的基坑，23、若基坑旁10m內無建筑物，可采用1：11.5的放坡開挖方案，基坑內明排水、地表截水方案即可。2、對于深度在3m以內，地表覆土層較薄的，存在大量淤泥的基坑，應打設鋼板樁防護方案，為減小鋼板樁打入深度，設置一道圍檁支撐。（見附件：3m基坑計算書）。3、對于深度4m的覆土層較厚的基坑，底部存在大量淤泥的基坑，應打設鋼板樁防護方案，為減小鋼板樁打入深度，設置一道圍檁支撐。（見附件：4m基坑計算書）。4、6m以內基坑，均參照本設計方案施工，橫支撐安裝高度以滿足承臺施工空間需要即可。5、關于基坑穩定檢算項目的建議：基坑深度在5m以內的基坑支護結構應做抗傾覆（樁踢腳）項目檢算，若是淤泥和粉砂地質的基坑，應增24、加坑底抗滲流穩定性檢算項目。由于本項目橋梁基礎均為鋼筋混凝土樁基礎，具有較大的抗剪切穩定能力。基坑面積有限，一般不需要進行基底隆起、地基穩定性驗算、地基強度檢算和樁墻整體穩定性驗算。基坑周圍臨近無高大建筑，一般不需要進行基坑周圍地面土體變形驗算。對于臨近既有鐵路線的基坑，通過加深鋼板樁長度、超前支撐和主動支撐、坑內明排水等措施，可以控制臨近地表的沉降總量，再結合線路及時起撥道的養護維修，就能保證既有鐵路的運行安全。五、施工進度計劃河中12個橋墩計劃在2015年1月2015年7月前完成，工期以不耽誤上部現澆梁進度為前提。每一基坑的分部工程施工計劃進度為：1、安裝導向墻：3天；2、插打鋼板樁：每個25、基坑插打116根18m鋼板樁，需要7天；3、基坑開挖及橫支撐安裝：7天；4、鑿除樁頭、澆筑早強混凝土墊層：2天；5、承臺施工：6天（綁扎鋼筋2天、立模板1天、澆筑砼1天、養生2天）。6、承臺基坑回填、拆除橫支撐：2天；7、墩身施工：10天；10、拔出鋼板樁：10天；以上一個基坑施工周期大約為：47天。六、各項施工注意事項1、拉森鋼板樁進場后，新板樁應驗收出廠合格證、機械性能和尺寸是否符合要求；經修正或焊接后的鋼板樁，應用同類型的鋼板樁作鎖口通過試驗檢查。存放時應分類、平整擺放，鎖口內不得有積水。2、基坑支護過程中，對支撐應隨時檢查，發現變形，及時加固或更換，更換時應先撐后拆。基坑頂邊緣嚴禁堆載26、。支護結構發生異常情況時，應立即停止挖土，不應立即查清原因和采取措施，方可繼續挖土。3、本橋基坑開挖，為確保施工安全，應做到邊監測邊施工，根據監測信息對可能發生的問題提前采取措施，基礎施工完成后要及時恢復，基坑回填時按施工規范要求夯填密實。4、挖基出土的吊斗應有防護措施，嚴禁碰撞支撐結構。5、開挖至坑底標高后坑底應及時進行澆筑墊層滿封閉，盡快進行承臺施工。承臺底設計采用C15混凝土墊層進行地基處理。施工中應采用快速、早強快凝混凝土，形成墊層早支撐作用。6、位于河堤的橋墩，基礎施工破壞溝岸時，應采用必要的防護措施對大堤進行防護，施工完成后按河道部門要求恢復溝岸。7、施工棄土、廢料要及時妥善處理，27、運土車應加蓋篷布，以防塵土揚灑。淤泥殘渣外運到指定排土場，嚴禁亂丟亂棄。8、基坑的橫向鋼管支撐柱上嚴禁堆物加載，避免鋼管支撐柱撓曲折斷支撐失效。9、基坑開挖應對稱、全斷面分層進行，嚴防鋼板樁不對稱擠壓受力破壞。10、鋼板樁的橫支撐柱，應提前安裝、主動支撐，減少鋼板樁側彎變形折斷。11、基坑內設置完整的匯水井，及時排除積水；基坑外做好截水、防水溝渠，嚴禁地表水沖刷基坑。12、承臺高度部分基坑回填并夯實后，方能拆除橫支撐。務必做到先填再拆除橫支撐。13、嚴防鋼板樁背后土體空虛，避免不對稱受壓破壞。若發生外鋼板樁漏水，應及時止水處理，必要時對鋼板樁背后土體旋噴水泥漿樁，增設止水帷幕墻。七、基坑臨時支28、護工程量（見表3）表3、一個橋墩基坑支護用鋼量序號桿件名稱型號規格（mm）單根長度（m）數量（單根）備注1鋼板樁拉森型40015515.518116直板2鋼板樁拉森型18490度拐角3長腰梁工字鋼I50b（101kg/m）13.244短腰梁工字鋼I50b9.945拐角支撐工字鋼I28b0.8166長鋼管柱鋼管450、壁厚10mm11.8417短鋼管柱鋼管350、壁厚12mm8.5418鋼板登工字鋼I20b+20mm板0.3289連接鋼板鋼板20mm厚500kg10連接鋼板鋼板10mm厚300kg11導向架工字鋼I28b90延米12導向架鋼管450、壁厚10mm5.016八、附件：設計檢算書九、附部分設計圖1、鋼管支撐管設計大樣圖（簡圖11）圖11、鋼管支撐管設計大樣圖2、腰梁（圍檁）整體組拼設計圖（見圖12）圖12、腰梁（圍檁）整體拼裝示意圖3、腰梁（圍檁）與鋼管支撐處結構簡圖（見圖13）圖13、腰梁（圍檁）與鋼管支撐處結構簡圖