钢板桩支护专项施工方案

滨海新区西外环高速公路第十一标段海河特大桥钢板桩支护专项施工方案中铁十五局集团有限公司滨海新区西外环高速公路第十一标段项目经理部目录一、工程概况二、编制依据三、地质情况四、工程施工准备五、劳动力组织六、主要施工机具计划、材料计划七、施工方案八、质量保证措施九、安全施工措施十、文明施工措施十一、安全危险点十二、附图一、工程概况本工程为滨海新区西外环高速公路（津汉高速—海景大道）工程第11标段，起讫桩号K24+339，终点桩号K25+979，标段全长1640m，为跨海河特大桥的主桥及南侧高架桥部分施工，桥梁面积68060m2。第11标段北起海河北岸，南至津沽公路，跨越海河后沿马厂减河东岸布置，桥址主要位于塘沽区新城村内，唐津高速公路滨海大桥东侧。桥梁结构钢桁架主跨3跨〈95m+140m+95m〉，先简支后连续预制梁43跨（39跨30m梁段，4跨35m梁段），本标段施工内容为除预应力小箱梁预制外的全部主体及附属施工。海河特大桥设计采用〈95m+140m+95m〉钢桁架连续梁跨海河主河槽，海河主航道为国家Ⅰ级航道，桥位处海河设计通航水位2.73m，设计通航净宽60m，净高10m。海河特大桥主跨布置图详见图2-1。图2-1海河特大桥主跨布置图二、编制依据1、《公路桥涵施工技术规范》[JTJ041—2000]；2、《公路工程质量检验评定标准》[JTGF80/1—2004]；3、设计文件及现有图纸，标段实施性施工组织设计；4、现场实地调查情况；5、以往类似施工技术力量、设备状况、管理水平、施工经验等；6、拟用于本合同施工队伍的施工设备和技术力量情况。三、地质情况根据地质勘察资料，海河特大桥桥址处地质依次为：（1）人工填土层（Qml）：厚度0.40～2.80m，底板标高为2.05～-0.48m；（2）新近冲积层（Q43Nal）：厚度2.60～9.30m；顶板标高为1.70～0.00m；（3）全新统上组陆相冲积层（Q43al）：厚度1.50～2.10m；顶板标高为2.05～0.99m；（4）全新统中组海相沉积层（Q42m）：厚度10.00～17.70m；顶板标高为0.98～-2.97m；（5）全新统下组陆相冲积层（Q41al）：厚度2.10～5.20m；顶板标高为-12.97～-19.50m；（6）上更新统第五组陆相冲积层（Q3eal）：厚度5.20～9.60m；顶板标高为-17.27～-21.90m；（7）上更新统第四组海相沉积层（Q3dmc）：厚度7.80～14.00m；顶板标高为-24.75～-30.00m；（8）上更新统第三组陆相冲积层（Q3cal）：厚度7.30～14.50m；顶板标高为-34.67～-39.97m；（9）上更新统第二组海相沉积层（Q3bm）：厚度9.50～14.20m；顶板标高为-46.05～-51.30m；（10）上更新统第一组陆相冲积层（Q3aal）：揭示厚度4.00～10.00m；顶板标高为-57.50～-64.01m；（11）中更新统上组滨海三角洲沉积层（Q33mc）：揭示最大厚度24.40m；顶板标高为-83.50m左右。中墩处地质情况参考3#边墩地质钻孔柱状图。四、工程施工准备1、现场情况钢板桩施工区域场地大部已平整。施工用电已接至现场，道路可通至施工现场。2、施工过程的策划（1）确定本工程的质量方针和目标，满足业主和法律要求。（2）认真阅读设计文件及工程地质勘察报告，进行施工图会审。编制详尽的施工作业指导书，并通过有关专家组的论证。（3）根据程序文件的要求，技术部门向项目部分发与本工程相关的施工图、技术规范、操作规程并组织学习，掌握施工工艺。（4）在技术质量部门的组织下，进行工程质量策划，并在施工作业指导书的编制及施工过程中体现质量策划结果。（5）根据火电施工及本工程监理的要求，核对并备齐本工程技术资料表格，根据公司质量体系程序要求，备齐本工程质量体系运行记录表格。（6）根据已审查批准的施工作业指导书编制技术质量及安全交底书，并对全体施工人员进行详细的交底。（7）配备适宜的打桩设备，保证施工机械设备的生产能力。（8）对所有参与本工程施工的人员进行入场教育工作。（9）现场设置临时排水管道，使其与业主指定的总排水相接，以解决施工期间现场地下水及雨后排水、迅速恢复施工等问题。（10）做好材料储备场地及保管、储备条件的准备工作。五、劳动力组织施工人员安排：项目负责人1人；技术员１人；安全员１人；质检员１人；测量员2人；电工1人；焊接4人；机械操作人员4人；其它辅助工工种16－20人。六、主要施工机具计划、材料计划1、主要施工机具（1）挖掘机：1台；（2）汽车（10Ｔ、长12米以上）：2辆；（3）电源箱：4只；（4）碘钨灯１０００Ｗ：20只；（5）水准仪Ｓ３：1台；（6）经纬仪Ｊ２：1台；（7）钢卷尺５０m：2把；（8）电焊机：4台；（9）25T吊车（运输用）1台；（10）50T吊车（打拔钢板桩用）1台；（11）DZ-90振动压力沉桩锤：1只；2、周转及消耗性材料主要材料使用量如下：①.I50a工字钢（260M，93.6Kg/M）24.336T②.I36b工字钢（260M，65.6Kg/M）17.056T③.Φ600×12钢管（180M，174Kg/M）31.32T④.Φ325×8钢管（120M，62.5Kg/M）7.5T⑤.Φ219×7钢管（40M，36.6Kg/M）1.464T⑥.15米长Ⅳ型拉森钢板桩（250块，1362Kg/块）340.5T七、施工方案1、总体部署本工程采用1台履带式吊车配备一台90振动锤打拔钢板桩，钢板桩施工一次完成。钢板桩施打结束后先施工上道围檩、支撑，挖土至第二道支撑处再施工第二道围檩、支撑；钢筋混凝土结构应分段施工，施工完一段拆除一段支撑。2、工期本工程施工总工期约为60天，其中：施工准备5天，钢板桩施打工期约为15天，每道围檩、钢支撑施工5天；每道围檩、钢支撑拆除3天；拔钢板桩7天。结构施工25天3、施工顺序(1)打钢板桩卸载（土方开挖至设计高程）安装导轨钢板桩及吊车就位施打钢板桩第一次挖土上道支撑施工第二次挖土下道支撑施工第三次挖土。(2)拔钢板桩排水管道施工结束后回填土拆除下道支撑回填土拆除上道支撑回填土拔钢板桩。4、支撑式钢板桩挡土墙的构造本工程采用内撑钢板桩挡土墙。其主要由钢板桩、支撑二部分组成，钢板桩起承受水平土压力和防止土体沿滑动面移动作用。它的稳定主要靠钢板桩顶部和中间两道钢支撑使钢板桩保持垂直、稳定，并确保两侧土体不向基坑内发生位移，钢板桩应插入土体一定深度，防止土体滑动和基坑向上隆起。支撑式钢板桩支挡结构简单且便于施工，整个支挡系统均在基坑开挖之前和过程中较容易地完成，作业（包括支撑和挖土）十分安全，施工质量容易保证，且较经济。本工程钢板桩采用Ⅳ型拉森钢板桩，每块长度为15m,宽度400mm（即每一延长米钢板桩为2.5块），每块重量约为1362Kg。钢板桩水平围檩上道采用双拼36b号工字钢，下道采用双拼50a号工字钢，内支撑采用Φ600×12钢管。5、支撑式钢板桩挡土墙的设计与施工⑴土方开挖先将基坑范围及四周8m范围内的土方挖至-4.05m（分两次开挖，第一次挖至基坑边线外3米左右，便于钢板桩施工；钢板桩施工结束后，再挖去剩余土方。），并在四周开槽排水，以保证不让地表水流入基坑。待钢板桩施工结束后，在钢板桩之间挖土至-5.35m，然后进行第一道围檩和支撑的施工，结束后再挖土至-8.80m，然后进行第二道围檩和支撑的施工；最后再挖去余下土方。禁止在围檩和支撑施工前进行超深开挖。本工程-5.35m以上土方采用挖掘机挖土，以下部分采用水力冲土，泥浆泵运土至弃土区。土方开挖必须遵循以下原则：①应在基坑中（钢板桩之间）及支撑之间挖土，应对称开挖。挖掘机挖土应边挖边运，严禁堆积在基坑边；②土方开挖高程、坡度、宽度均应符合设计方案；③施工中挖机严禁撞击支撑及围檩；④钢板桩悬臂高度应小于1.5m；钢管支撑间距应按图施工，且上道支撑不得大于7m，下道支撑不得大于5m，必要时增加临时支撑；⑤已挖基坑边8m范围内禁止长期堆放荷载。挖机等车辆机械应尽量减少在基坑边作业、停留的时间；⑥坑底标高以上200-300mm留作保护层，采用人工开挖。⑵钢板桩施工待基坑及一侧8m范围内的土方挖至-4.05m左右后，才能进行钢板桩的施工。为保证打桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止钢板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，须在板桩两侧满刷废机油，槽口应打入足够的黄油。在放线定位后，需设置一定刚度的坚固的导架，导架由围檩桩和导梁组成，本工程设置单层、双面导梁，导梁采用22#槽钢。本工程打桩机械采用50T履带吊车配DZ-90振动压力沉桩锤，将板桩振压打入土中，25T吊车配合运输钢板桩。钢板桩的嵌固深度应由计算确定。基坑开挖后，基坑两侧各8m范围内不得堆积材料和长时间停留施工机械。结构施工结束拆除支撑后，再用50T吊车配DZ-90振动压力沉桩锤将钢板桩拔出。⑶钢板桩支撑体系设计对内支撑基坑，造成基坑失稳的直接原因一般可归纳为两类：结构不足（墙体、支撑等的强度或刚度不足）和地基土强度不足。根据地质资料和现场实际情况分析，本工程范围内有承压水，应进行有效措施降水，由于钢板桩穿透了承压水层，因此不进行钢板桩的抗渗透稳定性验算。本设计主要计算钢板桩、围檩、支撑在施工全过程中的强度和稳定性，以及为防止基坑整体滑动和基底土隆起所需的钢板桩插入深度。根据地质报告，在本工程施工区域范围内，钢板桩穿过的土层分别为②1、②2、②3三个土层。由于②1、②2、②3三个土层的有关物理学性质指标相近，为简化计算，本设计取该施工区域土的加权平均指标计算，见下表：土层名称及编号C（kpa）Φ（°）γ（KN/m3）②1淤泥质粉质粘土9.723.717.7②2粉砂、粉土9.228.918.5②3淤泥质粉质粘土10.323.717.6加权平均值9.72518本工程尽管采取了降水措施，但设计时仍采用水土分算法计算。本方案基坑底标高-10.85m，开挖深度最深按6.80m计算，设二道水平支撑。第一道水平钢支撑中心布置在-5.05m处，第二道水平钢支撑中心布置在-8.45m处，这样下道支撑距基坑底约为2.4m。土压力计算主动土压力系数Ka=tg2(45º—25º/2)=0.41被动土压力系数Kp=tg2(45º+25º/2)=2.46如图A所示，图中B点为R1和R2间的中间点(1/2点)，C点为R2与基坑底面间的中点。近似计算时，即认为R1等于e0与eB间的三角形荷载，R2等于eB与eC间的梯形荷载（为保险起见，实际计算时R2等于eB与e3间的梯形荷载）。土压力为：ei=KaγHi-2C√Ka。另考虑基坑边土体和机械行走等产生的附加荷载，按q=15KN/m2计算。设水的重度γw=10KN/m3，地下水顶标高设在-6.75m处，即B点水平位置。上式中Hi为土压力计算高度。其中H1=1000；HB=2700；H2=4400；HC=6600；H3=6800。经计算：e0=qKa-2C√Ka=15×0.41-2×9.7×0.64=-6.27KN/m2e1=（q+γH1）Ka-2C√Ka=14.76-12.42=2.34KN/m2eB=（q+γHB）Ka-2C√Ka=26.076-12.42=13.656KN/m2e2=（q+γH2）Ka+γwHB2-2C√Ka=41.574+17-12.42=46.154KN/m2eC=（q+γHC）Ka+γwHBC-2C√Ka=52.644+29-12.42=69.224KN/m2e3=(q+γH3)Ka+γwHB3-2C√Ka=63.714+41-12.42=92.294KN/m2⑷支撑反力计算设上道支撑间最大间距为L1=7m，下道支撑间最大间距为L2=5m，则可采用1/2分担法并通过以下公式计算支撑力：Ri=[(en+en+1)*hn+1/2]*L可计算出支撑反力R1、R2上式中h0B=2.7m；hB3=4.1m；e0取正数为1。则：R1=[(e0+eB)*hOB/2]*L1=[(1+13.6