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1承台基坑施工专项方案一、编制依据1、相关技术标准宋郎路（北运河左堤路-京津公路）道路工程施工图纸宋郎路（北运河左堤路-京津公路）道路工程工程量清单《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000《桥涵》上册-人民交通出版社《路桥施工计算手册》-人民交通出版社《建筑与市政降水工程技术规范》-JGJ/T111-98《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)《桥梁施工常用数据手册》2、相关法规：《建设工程安全生产管理条例》(国务院第393号令)《北京市建设工程施工现场管理办法》(政府令第72号)《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）《北京市实施危险性较大的分部分项工程安全管理办法规定》（京建施〔2009〕841号）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质2009-87号）二、工程概况1、北运河主桥全长290m,主桥箱梁采用单箱单室断面，主跨墩顶梁高为4.2m，跨中梁高为2.2m。箱梁全宽13m，主桥4个桥墩（6-9#墩）均采用钢筋混凝土实体墩。墩身截面尺寸横桥向为7.2m，顺桥向为3.5m。主桥主墩（6-9#）承台长11m，宽11m，高3m，主桥过渡2墩（5#、10#）承台长7米，宽7.2米，高2.5米，本次论证的基坑为主桥5-10#墩承台基坑。2、5-10#墩承台基坑基本数据墩位号承台垫层底距离原地面高差工作坑尺寸5#墩6.9m8mX8.2mX4m6#墩7.35m13mx13mx4m7#墩6.75m13mx13mx4m8#墩6.6m13mx13mx4m9#墩7.8m13mx13mx4m10#墩4.1m8mX8.2mX4m三、工程周边环境条件5-7#墩位于北运河北岸上，5-6#、9-10#墩相距40米，6-7#墩、7-8#墩、8-9#墩相距70米，7#墩在河岸上距离北河岸边10米，承台周边有7米宽施工便道，西侧为北运河大桥钢筋加工场，通过地堪报告，地下没有管线、光缆等地下结构物，降水抽出的地下水可以排放到北运河内，每承台基坑旁边配有两个供电箱,8#墩位于现况河道范围内，水深3米左右，汛期过后水位基本不大于1米，施工时对北运河河水进行导流，将8#墩转变为旱地施工。四、工程地质和水文地质条件1、地形地貌拟建工程地处北京通州平原区，河道底部地势平缓。拟建北运河大桥横跨两个河道，北侧河道内无河水，现为耕地；南侧河道内水量很大，水位受上下游水闸控制，变化较大。根据甲方提供的路面已知高程点BM1，测得钻孔绝对高程在11.65～16.37m之间。32、地层岩性在勘探深度范围内，本区地层主要以第四系冲积砂性土为主，夹黏性土层。自上而下依次为：①素填土层、②粉砂层、③细纱层、③1粉质黏土层、④细中砂层、④1粉质黏土层、⑤粉质黏土层、⑥细中砂层、⑦粉质黏土层和⑧中砂层。具体描述如下：①素填土层；褐黄色，以粉土、粉砂为主，中密，稍湿，含植物根，主要分布于河道两岸，该层厚度为0.9～2.60m，层底高程为10.65～15.20m。②粉砂层：褐黄色，松散～中密，湿，中～中高缩性，含云母，该层层厚为1.00～4.00m，层底高程为8.65～13.99。③细砂层：灰色、褐黄色、褐黄色，松散～中密，饱和，中压缩性，含云母、氧化铁和有机质，夹多层黏土薄层，该层层厚为1.30～6.40m，层底高程为1.88～9.29m。③1粉质黏土层：灰色，湿，可塑，中压缩性，含云母、有机质和少量砂粒。该层仅在钻孔zk6的4.80～5.40m处可见，厚度0.6m。④细中砂层：灰色，饱和，中密～密实，低压缩性，含云母、石英、少量粒径约10mm和螺壳，该层层厚为0.70～18.00m，层底高程为-11.67～5.41m。④1粉质黏土层：灰色，湿，可塑～坚硬，中～低压缩性，含云母、有机质、氧化铁和螺壳。此层夹于④层之间，不连续，有时不同深度多次出现。4⑤粉质黏土层：褐黄色～灰色，湿，可塑～坚硬，中～低压缩性，含云母、有机质和螺壳，该层层厚为0.70～1.70m，层底高程为-15.40～-9.51m。⑥细中砂层：褐黄色～灰色，饱和，密实，低压缩性，含云母、氧化铁、有机质、少量粒径约10mm圆砾和黏性土薄层，该层层厚为3.00～19.20m，层底高程为-28.82～-14.60m。⑦粉质黏土层：灰色，湿，硬塑，低压缩性，含有机质，该层层厚为0.70～1.10m，层底高程为-29.92～-24.61m。⑧中砂层：灰色，饱和，密实，低压缩性，含云母、有机质。该层未被穿透。3、水文地质条件拟建北运河大桥所处河道现宽约300m，勘探期间（2009年4月上旬），河道内河水水面绝对高程12.95m，地下水埋深约在2.5～4.5m，地下水绝对高程约在10.99～13.20m。地下水主要靠河水及大气降水补给。本次勘察在ZK4、ZK7取水样进行水质简分析，其水质分析成果见水质分析报告表。参考水质分析结果并按《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）附录D“环境介质对混凝土腐蚀的评价标准”及《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的评价标准，地下水水质对混凝土结构无各类腐蚀性，地下水中CI-含量超标，在干湿交替状态下，对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性。5五、基坑周边使用条件施工场地周边无障碍物，东侧有一条7米宽施工便道，挖出的土方可以直接装车，用于围堰及土方路基等施工，或运输到起点存土场，施工时拟将不适宜回填的表层土方运出，通过试验合格的原状土可留作以后回填路基，作业上空无电线等高架线路。六、地下水控制设计1、井深计算根据《建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）》可知降水井深度为：HW＝HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6＝7.0+1.0+0.4+2.0+1.2+1.0＝12.6mHW1-基坑深度HW2-降水位置距离基坑底要求的深度HW3-水力坡度取1/15HW4-降水期间的水位变幅HW5-井过滤器长度HW6-沉砂管长度依据地堪报告显示，本地区多为细沙粉沙地质，且地下水位偏高，固降水井深取15m，以保证大于8米的降水深度，降水井孔径0.6m内径根据经验取0.4m，抽水泵泵管尺寸为2寸，可以满足降水需求，在7#承台外壁4米位置四边共11眼，其它每主墩承台基坑设8眼降水井，过渡墩设4眼降水井。2、降水施工程序6测量定位→钻机就位→成孔→清孔验收→安井管填充砾料→洗井→安装水泵→试抽水→正式抽水。1）施工方法及技术要求○1钻机就位：按测定孔位将钻孔机钻头对准，固定后方可开钻,5#、10#墩降水井分布在承台四角。○2成孔：使用长螺旋钻机成孔，孔内自然造浆成孔孔径600mm，孔深15m。○3清孔验收：成孔结束孔深符合设计要求后，使用配套设备对孔内稠泥浆用清水进行稀释置换，使孔内泥浆比重达到1.05～1.10，经质检人员对孔径、孔深、孔斜、孔内泥浆比重验收合格后方可进行下道工序。○4安井管填砾料：验收合格后，立即下内径Ф400mm水泥砾石滤水管，下管时将井管对整齐，垂直吊放，防止脱落或倾斜。○5洗井：使用空压机洗井，将风管、水管并列，对井壁冲洗彻底破坏护壁泥皮，疏通进水通道，洗井结束后，应达到水清砂净。○6抽水：使用潜水泵，水泵下放深度尽可能避开流砂层，经试抽水后，水质、水量符合排放要求后，即正式抽水，将抽出的地下水排放至规定的位置。3、降水井位平面布置图74M15.2M15M5、10#轴降水井4M4M9.5M9.5M降水井6、8、9#轴4.75M4M4M8M8M7#轴降水井8七、支护结构设计1、基坑护壁结构采用锚拉式结构，坑壁采用钢木结合形式支护，钢架采用10cmX20cm方钢，在4米深基坑上口焊接锁口方钢，然后每间距一米用方钢围成一道圈梁，随开挖随在圈梁后土体间安装厚度5厘米木板直到基坑底共3根，在承台边长为13米位置均布三根6米方钢，竖向使用在4米基坑内埋入地下2米。使方钢顶端与锁口方钢焊接牢固。2、在每根竖向方钢与锁口梁焊接位置，向基坑外侧焊接Φ16螺纹钢筋，钢筋长度3米（平台宽度），在第一步开挖基坑的坡脚处竖向埋设2米长方钢与螺纹钢筋焊接，形成锚拉式连接整体。八、施工准备(一)、我项目部将对北运河主桥承台基坑施工专项安全技术方案进行专家论证，论证通过后，将严格依照本方案进行施工，确保施工安全。组织所有技术人员和工程管理人员学习图纸、技术规范和施工监理程序，制定各种管理规章制度，编制切合实际的施工进度计划。2、人工配备：每基坑施工共计配备25人，其中测量3人，配合机械挖土6人、方钢加工及焊接6人，坑上沉降观测人员2人，降水井观测2人，5厘米木板安装6人。3、主要施工机械：长臂挖掘机、装载机、吊车、钢筋加工及焊接机械。4、主要材料：C20砼（20MPa）、钢筋、方钢、架子管、木板、水桶、铁丝等。9九、施工安排测量放样→降水→第一步基坑放坡开挖→设置集水坑→垂直埋设6米方钢→二步基坑开挖→焊接横向锁口方钢→竖向随挖随下5cm厚挡土木板→安装三道横向方钢→坑底硬化设置集水坑→承台施工十、施工方法（一）测量放样：1、首先根据承台底面尺寸加工作面及第一次开挖平台尺寸、上口开挖深度按照1：1坡比放坡，根据计算出基坑上口尺寸及机具布置等情况确定基坑开挖的尺寸。2、基坑边坡线的确定：根据承台基坑第一次开挖底平面尺寸，将基坑底平面轮廓线测设到地面上，沿地面上的基坑平面轮廓线的四条边方向进行断面测量，确定开挖边桩，将开挖边桩测设到地面上，并撒上白灰线连结各边桩，此封闭线即为开挖边线。（二）第一步基坑开挖第一步开挖根据现场原地面高程计算出准确的开挖深度，两侧放坡坡比为1：1，下坡脚至二次开挖锁口方钢位置做出3米平台，向下坡脚方向设1%横坡，在每侧坡脚处设置一个集水坑，为确保证二次开挖基坑深度为4米，一次开挖具体深度根据实际情况计算，一般为3米左右，长度按1：1坡比放坡后+3米施工平台。（三）埋设立方钢测量人员依据方案及设计图纸计算出方钢准确位置，在一次开挖坑底分布出立柱埋深位置，承台施工预留工作面为1米，保证方钢埋深大于基坑底以下2米，外露4米，方钢使用挖掘机砸入地下，用吊车将6米方钢垂直吊起，将根部位置定好后，使用挖掘机向下砸入地10面1米后，调整方钢垂直度，再砸入1米调整垂直度后，将方钢全部砸进土体内，与一次开挖坑底持平，以此方法在承台边1米位置平行埋设3根6米长10X20cm的方钢，每承台共竖向埋设12根，做为钢木挡土结构墙的竖向支撑。（四）第二步基坑开挖在承台工作坑范围内的12根6米立方钢全部埋设完成后，进行第二步基坑开挖，基坑开挖尺寸为13米X13米X4米，在坑顶使用方钢横放，与竖方钢焊接形成锁口梁，使用日立220型长臂挖掘机分四个方向进行挖掘，每挖掘一米焊接一圈方钢加固坑壁，做为钢木挡土结构的横向支撑，随开挖随竖向安装4mX40cmX5cm木板，直到将木板安装到基坑底，并用木楔、铁丝、钢钉将木板与横向方钢连接牢固。（五）计算书基坑坑壁受到壁后面土壤的侧压力，即土壤的主动土压力，其数值较小。计算公式：)2φ45(2°=tgKa=tg2(45º-30º∕2)=tg230=0.33Ea=1/2γh2tg2(45º-/2)=1/2X20.5X32X0.33=30.44KN/m式中：Ea------坑壁后主动土压力γ-----土的天然密度KN/m311h-----坑顶的高度mKa----主动土压力系数-----土体内摩擦角º1）、钢板受力计算钢板抵抗拒：W=bh2/6=(20*1.7092*106)/6=9.736*106弯矩：Mmax=1/8Eal2=1/8*30.44*3*106=3.425*107N.mm应力：σ=Mmax/W=3.425*107/9.736*106=3.518MpaA3钢板弯曲容许应力[σ]=145MPa所以，钢板可以承受土体施加的压力2）、方钢受力计算(边长13米的基坑计算)：经查土木工程手册32a工字钢：惯性矩Ix=11076cm4抵抗距Wx=692cm313米基坑边长内有7个1.875间距q=bhEa/h=1.875*3*30.44/3=57.075N