高速铁路联络线跨道路特大桥深基坑施工技术

XX高速铁路XX西客站联络线跨XX路特大桥1工程概况XX高铁联络线XX354+226.72跨XX路特大桥36号墩XX354+322.2~37号墩XX354+354.9上跨XX市预留XX路。XX路同时下穿XX上下行线，桥涵结构为（1-10+1-15+1-15+1-10）m框构桥，净高5.5m。为避免XX路施工对特大桥墩身、承台影响，将承台顶标高降至框构桥底板顶标高。地面标高：29.70m，承台底标高：17.7m，地下水位标高：25.0m，承台基坑开挖深度12m。承台尺寸：12.5*8.1m，加台尺寸9.1*4.3m。地质资料：0~19.2m（标高：29.7~10.8m）为粉质粘土б0=150kpa；19.2~42.3m（标高10.8m~-12.3m）辉长岩б0=500kpa2方案实施背景跨XX路特大桥36、37号墩位于XX下行线与XX北方车辆厂厂房之间。承台基坑边缘距XX下行线13.9m，距XX北方车辆厂厂房5.0m，厂房高度15m，基坑开挖施工不具备自然放坡条件。这两个深基坑工程在特大桥工程施工中属重点及难点工程，施工方案的制定既要保证XX下行正线行车安全又要保证厂房建筑安全，同时应力求减少工程量节约成本。为此针对该深基坑制定了专项施工方案，确保目标实现。3施工方案的选定经过现场综合评定和方案比选，确定采用钻孔桩支护与拉森Ⅴ型（12m）钢板桩相结合，通过设置三道围檩支护加固并采用水泥旋喷桩止水帷幕止水，在基坑范围内抽静水防止线路、厂房变形的支护方案。3.1总体施工方案为避免机车车辆厂厂房处发生变形，在靠近厂房基坑外侧范围按照间距2.25m布置直径1.25m的钻孔桩。其他三面基坑防护采取打设拉森Ⅴ型（12m）钢板桩，设置围檩支护的基坑防护形式。按基坑开挖深度设置三道围檩支护。三道围檩支护的设置位置：在距地面3m处设置第一道层围檩，（标高：26.7m），距地面6.8m处设置第二道围檩（标高：22.9m）。在距地面9.3m处设置第一道层围檩（标高：20.4m）第一、第二道围檩：横向采用两根I50a工字钢并置，与拉森钢板桩连接，斜向支撑采用I50a两根工字钢作为支撑。第三道围檩：横向采用三根I50a工字钢并置，与拉森钢板桩连接，斜向支撑采用三根I50a工字钢作为支撑。围檩支撑的设置：第一道支撑，长宽方向均设置2个支点。第二道支撑，长宽方向均设置4个支点。第三道支撑长度方向设置5个支点，宽度方向设置4个支点。降水方案：避免降水造成线路、厂房沉降，不采取大口井方案，在基坑四周设置2排水泥旋喷桩止水帷幕，旋喷桩深度16m，桩底位于基岩上。方案横断面图3.2理论计算由于设计方案对施工提出了概括性说明，详细的理论计算及方案细节需要编制专项方案。3.2.1钻孔桩支护钻孔桩支护采用北京理正深基坑计算软件进行计算，厂房荷载选取50KN/m，基坑深度12m，嵌入深度11m，其中嵌入辉长岩3.8m。桩间距2.25m，桩径1.25m，混凝土强度等级C30，支锚道数为3道，设置施工工况按照开挖→加撑→开挖→加撑→开挖→加撑的施工顺序进行施工安排。软件根据各施工工况计算出每到工况的土压力及位移、地表沉降量、最大弯矩、最大剪力、配筋布置等各项参数。为加强桩体整体稳定性在桩顶设置冠梁将钻孔桩连成整体。3.2.2拉森式钢板桩长度、支撑间距、数量计算地质资料：0~19.2m（标高：29.7~10.8m）粉质粘土б0=150kpa（取承载力最低者）Φ=25oγ=19.4KN/mc=25kpa19.2~42.3m（标高-12.3m~10.8m）辉长岩б0=500kpa计算原则：承台边至线路中心15.4m，列车动活载自轨枕底两端向下按45º扩散角计算，扩散线位于基坑开挖范围外，所以不再计算列车动荷载（《铁路路基支挡结构设计规范TB10025-2006》）。远离线路一侧的基坑防护只考虑土压力。基坑开挖之前先放坡开挖，放坡坡度1：1，深度2m（靠近厂房一侧不再放坡），尽量减少打入拉森式钢板桩的施工难度。计算时考虑基坑边缘汽车及挖掘机荷载，按10KN/m计。由于基坑底部不具备设置围檩的条件，这样拉森钢板桩最底部成为悬臂端，按照等弯矩布置确定各层支撑的间距，计算出悬臂端的最大允许跨度。根据每道围檩设置的位置分别计算土压力，作为计算围檩设置的依据。并且根据围檩的受力计算出围檩所需的强度，并由此配置围檩的结构，经过最终计算的确定围檩的材料配置。经过计算后确定加固所需的各项材料（一个基坑）：长度12m拉森式钢板桩100根、Ⅰ50a型工字钢25t、桩长16m高压旋喷桩433根、桩长23m直径1.25m钻孔桩5根。3.2.3止水帷幕设置由于该施工工点位于XX市区，地下水位高，靠近XX线路及厂房的距离较近，由此制定了在基坑四周设置两排水泥旋喷桩作为止水帷幕的施工方案。桩径0.5m、桩底位于基岩上，两排交错咬合布置。止水帷幕示意图3．3施工组织1、工艺流程钢板桩施工工艺流程为：准备工作→定位测量→预先开挖（沟槽开挖）→设围挡→插打钢板桩→施工支撑→基坑开挖→施工监控→承台浇筑施工→钢板桩拆除。在确保安全的前提下，基坑支撑的施工与基坑开挖按“先支撑后开挖，分层支撑分层开挖”的原则进行，考虑围檩支架安装及围檩施工方便，每层开挖应比围檩低50㎝。具体支撑顺序如下：挖至第一层支撑处下50cm→加第一层围檩及内撑→挖至第二层支撑处下50cm→加第二层围檩及内撑→挖至第三层支撑处下50cm→加第三层围檩及内撑→开挖至基底。钢板桩内撑安装。按照方案设置支点的尺寸安装内撑，对围檩型钢和内撑接头位置用三角加劲板焊接，同时加强焊缝质量检查。2、施工准备钢板桩运到工地后，需进行整理。清理锁口内杂物，对缺陷部位加以整修。外观检查的主要内容：表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、平直度、锁口形状等。重复使用的钢板桩应符合下表的标准要求：序号检验项目允许偏差检验方法1桩垂直度＜1%尺量2桩身弯曲度＜2%L为桩长，尺量3齿槽平直度及滑度无焊渣或毛刺用1m长的桩段作通过实验4桩长度不小于设计长度尺量3、打桩设备采用震动式打桩机配合吊车打入。4、测量定位（1）、将施工区域控制点标明并经过符合无误后加以有效保护。（2）、设置工字钢导梁，保证打出的钢板桩在一条直线上。（3）、插打：振动锤将钢板桩吊至插点插打，保证垂直度。（4）、合拢：在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需的片数，按此确定下一步钢板桩如何插打。5、锁口漏水的处理及预防对于检查合格的钢板桩，为保证在施工过程中能够顺利插打，并增加钢板桩在使用时的防渗性能。每片钢板桩锁口都应均匀涂以混合油，其体积比为黄油：干膨润土：干锯末=5:5:36、安装围檩及内支撑围檩单根杆件在加工厂加工好，然后逐根运至现场在拼接在一起。后安装内支撑。围檩与钢板桩之间空隙用木楔打紧。7、基坑开挖待钢板桩围堰合拢之后，首先进行基坑排水，利用水泵不间断抽水，同时检查钢板桩有无漏水现象。对漏水的地方及时进行封堵。在基坑底部四周设置排水沟和集水井，及时抽走基坑范围内的水。距地面2m处的基坑放坡开挖后，为防止雨季冲刷边坡，在基坑四周边坡上采取水泥砂浆护坡防护措施。在基坑顶部四周设置围堰，防止地表水流入基坑。8、开挖过程中支护结构的监控为确保围护结构正常工作，防止钢板桩位移较大，施工中对钢板桩偏移进行跟踪测量，控制点选在钢板桩顶稳定点。在挖土期间及挖土完成后每天2次观测位移。及时掌握变形情况。9、拔桩待第一步承台施工结束后，回填承台与钢板桩间的空隙，回填密实，然后拆除中间影响承台加台施工的横撑。待承台加台施工结束后，回填土至第三道围檩位置，拆除第三道围囹。剩余第一、二道围檩待墩身处土方回填至围檩位置时，方可拆除围檩。先拆除钢支撑，再根据打入时钢板桩的难易程度，确定拔桩顺序。拔一根清理一根，并及时运走清理场地。3.4钢板桩打拔安全保证措施（一）、危险源辨识及安全保证措施：承台边缘距接触网杆最小为10m，钢板桩长度12m，打拔钢板桩时必须采取措施防止打桩机侵入限界及桩机失稳。保证措施：1）钢板桩施工采用液压挖掘机和液压高频振动打桩机打入的方式。现场技术人员确定钢板桩打入位置，并将打入承台底以下的深度做详细交底；打桩前必须确认施工范围内有无地下电缆等设备。2）机械设备进场前，将该机械设备的合格证、技术参数进行上报，每次使用前对机械设备进行检查。3）施工前将施工配合通知单送达设备管理单位，并要求设备管理单位派员监督。4）只要有钢板桩作业必须设置专职指挥人员，专职指挥人员必须是正式施工管理人员，专职指挥员要随身携带对讲机，专职指挥人员站位要选择视野开阔的位置，站在操作人员前方。指挥员要加强和操作人员沟通，指挥手势要让操作人员明白。5）在施工过程中要随时注意摆臂距离XX下行线接触网的距离，必须保证在距接触网回流线2m外。6）现场施工人员、指挥员、防护员必须佩带安全帽。7）夜间施工时要有足够的照明设施并注意安全用电。8）打桩设备要保持良好状况，安排专人定期检查设备状况，必须经过调试、检测，确认技术性能和安全装置状态良好后方准试用。9）施工机械配有专人负责保养，轮班作业应执行交接班制度，对机械设备进行定期、不定期检查，确保设备安全运营，并在机械使用过程中做好设备运转记录。10）吊车、挖掘机等大型机械施工严格执行建指审批的《XX高铁联络线跨XX路特大桥施工安全专项方案》。3.5内撑体系施工钢板桩围檩内撑体系与基坑开挖同步进行。开挖至支撑系统下50cm进行支撑系统的施工。根据围檩设计高程确定牛腿高程，以2m的间距焊接钢牛腿。牛腿焊接时高程保持一致，确保在同一水平面。1、第一道围檩及内撑设置承台尺寸：12.5m*8.1m，围檩内部尺寸14.5m*10m，预留1m工作面，满足设置排水沟、集水井的尺寸要求。原地面向下3.5m，设置第一道围檩。围檩材料选取Ⅰ50a两根工字钢并置，封闭形成一个整体结构。并设置一道斜撑。Ⅰ50a两根工字钢采取钢板焊接为一个整体，斜向支撑设置在距端部4.5m的位置，与围檩间采取焊接的方式连接。围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。在拉森式钢板桩上焊接[20槽钢作为马蹬支撑围檩。2、第二道围檩及内撑设置将基坑开挖至距地面6.8m，设置第二道围檩。围檩材料选取Ⅰ50a两根工字钢并置，封闭形成一个整体结构。并设置两道斜撑。Ⅰ50a两根工字钢采取钢板焊接为一个整体，斜向支撑设置在距端部1m、4.5m的位置，与围檩间采取焊接的方式连接。围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。在拉森式钢板桩上焊接槽钢作为马蹬支撑围檩。3、第三道围檩及内撑设置将基坑开挖至距地面9.3m，设置第三道围檩。围檩材料选取Ⅰ50a三根工字钢并置，封闭形成一个整体结构。并设置两道斜撑、顺线路方向设置一道对撑。Ⅰ50a三根工字钢采取钢板焊接为一个整体，斜向支撑设置在距端部1m、3.6m的位置，与围檩间采取焊接的方式连接。围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。在拉森式钢板桩上焊接槽钢作为马蹬支撑围檩。由于对撑三根并置的工字钢重量达3吨，在拉森式钢板桩上设置加强托架支撑，材料选取[20槽钢。施工时，挖掘机配合人工定位各支撑，先焊接牛腿，支撑与围檩交界面四边围焊。整个支撑施工中按先边角加强，再斜撑，后横撑的顺序进行。焊接过程中注意高程变化，围檩支撑线平顺，钢板桩与围檩有空隙的地方插打木楔，保证支撑结构传力有效。第一道支撑加固图第二道支撑加固图第三道支撑加固图3.6基坑开挖基坑深度小于4m时采用普通挖掘机开挖，深度超过4m时采用长臂挖掘机开挖，深度超过8m时采用长臂挖掘机配合小型挖掘机开挖基坑的施工方案。挖土要遵循“竖向分层