拉森钢板桩围堰施工专项方案详细

京沪高铁蕴藻浜特大桥222号墩深大基坑施工专项方案第一章工程概况京沪高速铁路于里程DK1284+865.86～DK1284+982.06处跨越蕴藻浜河，河流与线路中心线的夹角为73°，蕴藻浜河最高通航水位为1.96m，航道等级现状为五级，规划三级，通航净宽70m，净高7.5m，跨河桥梁结构为1-112m提篮拱。提篮拱主墩（222#）情况如下：桩基18根，直径1.5m，桩顶标高-6.855m，桩底标高-89.855m，桩长83m，承台为双层承台，承台总高4.5m，下承台尺寸22.1×10.6×3.0m，上层承台尺寸21.2×7.25×1.5m，墩身高11.5m，墩身长19.2m，总宽5.25m。桩基分布情况见下图：根据现场实测的地面标高为+2.44，承台底标高-6.855，地面到承台底高差为9.3米，该处地质条件以淤泥质粉质黏土和粉土为主。基坑开挖深度达10.3米（考虑混凝土封底1.0m）。承台工程量及施工尺寸如下：序号尺寸数量（个）混凝土方量（立方）/每个备注110.6*22.1*3（7.25*21.2*1.5）1上承台230.55方下承台702.78方第二章编制依据及技术指标1、TB10002.5J464-2005《铁路桥涵地基和基础设计规范》2、TZ213-2005《高速铁路桥涵工程施工技术指南》3、蕴藻浜特大桥京沪高徐沪施图Ⅵ（桥）-1174、京沪高徐沪施图（桥参）-承台及钻孔灌注桩钢筋布置参考图5、时速350Km客运专线铁路通用设计图《双线矩形空心桥墩》（图号：肆桥设（2008）4381-1）6、相关标准规范等该基坑所处位置地质条件很差，地下水位较高，基坑边缘距蕴藻浜河20多米，蕴藻浜河河面标高+1.08，该处从现有地面以下6米范围内为蕴藻浜河河道内清理出来的河底淤泥，给大面积挖土卸载造成相当大的困难，原有土质以淤泥质粉质黏土和粉土为主，状态以流塑和软塑为主，基本承载力较低，土体内摩擦角平均16°，土容重平均取值为19kN/m3，而且该基坑属于深大基坑，开挖深度达10.3m，产生的土压力和水压力相当大，平面开挖尺寸为26.1×14.6m，再加之承台及墩身下部作业施工需要在基坑内完成，给内部支撑造成很大困难，而且从基坑开挖到墩台身施工过程中需要进行数次受力体系的转换，给各道围檩及内支撑的确定增加难度。型号

钢板桩的设置位置应便于基础施工，应在原地面下结构边缘之外，并留有支、拆模板的操作空间；

钢板桩平面不直的，应尽量使其平直整齐，避免不规则的转角，以便顺利将钢板桩插打入地下，并利于围檩支撑的设置。1、将钢板桩运到工地后，钢板桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号，同时对两侧锁口用一块同型号长2～3m的短桩作通过试验，以2～3人拉动通过为宜。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过800～1000℃），焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。插打钢板桩之前须检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确保线路畅通，功能正常。且功率达到40KW以上，而夹板牙齿磨损不宜太多。24米6、在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直。在整个钢板桩插打过程中必须保证合拢密实，以防漏水。下承台尺寸22.1×10.6×3.0m，上层承台尺寸21.2×7.25×1.5m）或在底部钢板桩四周用编织袋或土工布将钢板桩与封砼隔离，按一般砼施工进行。封底时由一边向另一边推进，但保证连续、不间断、不留接缝、一次性完成。下层承台浇筑养护完成，拆除模板，回填透水性材料，回填时分层整平，灌水密实，待回填到下层承台顶标高（-3.855m）后，拆除第三道围檩及支撑。拆除第三道围檩及支撑后进行上层承台的钢筋绑扎，模板支立，混凝土浇筑等后续工作；上层承台施工完成后，基坑回填透水性材料密实，拆除第二道围檩及支撑，继续施工下部墩身（4m范围），施工完成后即可拆除第一道围檩，完成后续各项工作。第九节钢板桩拔出承台墩身混凝土浇筑结束，将基坑回填完毕后，要将钢板桩拔出再重新利用，拔桩时，尽量使钢板桩下部与混凝土脱离，然后再进行拔桩。先略锤击振动各拔高1～2m，然后按次序将所有钢板桩均拔高1～2m，使其松动后，再依次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。并注意一下几点：1、为防止将临近板桩同时拔出，宜将钢板桩和加固的支撑围檩逐根解除。2、按与插打钢板桩顺序相反的次序拔桩。3、将钢板桩用振动锤再复打一次，可克服土的黏附力。4、拔出的钢板桩应及时清除土砂，涂以油脂。变形较大的板桩需调直，完整的板桩要及时运出工地，堆置在平整的场地上。1、基坑开挖必须根据有关规范要求进行设计，并有计算书。2、挖掘机等机械在坑顶进行挖基出土作业时，机身距坑边的安全距离应视基坑深度、坡度、土质情况而定，确保基坑的安全。3、深基坑四周设防护栏杆，人员上下要有专用爬梯。4、开挖中，当坑沿顶面裂缝、坑壁松塌或遇有涌水、涌砂影响基坑边坡稳定时要立即加固防护。5、基坑需抽排水开挖时，须配备足够的抽排水设备。6、基坑开挖所设置的各种围堰和基坑支撑，其结构必须坚固牢靠。基础施工中，挖土、吊运、浇筑混凝土等作业，严禁碰撞支撑，并不得在支撑上放置重物。施工中发现围堰、支撑有松动、变形等情况时，应及时加固，危及作业人员安全时要立即撤出。7、基坑支撑拆除时，应在施工负责人的指导下进行。拆除支撑应与基坑回填相互配合进行。有引起坑壁坍塌危险征兆时，必须采取加固措施。8、人工修整基坑时，操作人员之间要保持安全距离，一般大于2.5m。多台机械开挖，挖土机间距要大于10m。挖土自上而下，逐层进行，严禁先挖坡脚的危险作业。9、运土道路的坡度、转弯半径要符合有关规定。10、在开挖基槽时要做好降雨防护措施，施工现场和基坑四周设排水沟及集水井，确保将场地内的积水及时排除。11、距离开挖边线4m内不允许堆放材料、挖出的土方和停放机具，4m外堆放高度不宜超过1.5m12、在开挖基坑边沿处，必须按规范设两道1.2m高的牢固栏杆和悬挂危险标志，并在夜间挂红标志灯。严禁任何人在深坑处休息。13、夜间施工时，施工场地应有足够的照明。14、非机电专业操作人员不得擅自动用基础机电设备。第六章安全应急救援预案救援预案人员分工成立应急响应指挥小组，负责指挥及协调工作，具体分工及联系方法如下：组长：李灏成员：杨晓武、张小宁、张康宁、赵元栋、王永峰、李相成、罗连1、李灏负责现场，任务是掌握了解事故情况，组织现场抢救。2、张小宁、韩国梁负责联络，任务是根据指挥小组命令，及时布置现场抢救，保持与当地医疗、建设行政主管部门及劳动部门等单位的沟通。3、张康宁、赵元栋负责维持现场秩序，做好当事人、周围人员的问讯记录。4、张小宁、韩国梁负责安排调度车辆及其他救援物资并妥善处理好善后工作，负责保持与当地相关部门的沟通联系。通讯联系方法医院急救中心：120工地现场值班电话目负责人：李灏手机全员：王永峰手机术负责人：马伟珊手机经理：叶珠东手机场技术员：张康宁手机场技术员：赵元栋手机件：基坑支撑布置图钢板桩及围檩、支撑计算书钢板桩及围檩、内支撑计算书一、计算参数钢板桩计算方法采用等值梁法。基坑开挖总深度按10.3m计算。施工机械荷载按20KPa的均布荷载进行计算。钢板桩长度取24m，每延米截面矩2037cm3，钢板桩容许抗弯应力。土层容重取为19kN/m3，浮容重取值9kN/m3，水容重取值10kN/m3，地质情况以粘性土为主，据调查土体内摩擦角平均值为16°，主动土压力系数，被动土压力系数，被动土压力修正系数K=1.44，取每延米钢板桩为计算单元。二、设计工况及荷载组合设计工况一钢板桩内侧已开挖至第二道围檩处，开挖深度4.5m，第一道支撑已经安装，第二道支撑未安装，在工况一条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况二钢板桩内侧已开挖至第二道围檩处，开挖深度4.5m，第一、二道支撑已经安装，但尚未向下开挖，在工况二条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况三钢板桩内侧已开挖至第三道围檩处，开挖深度6.5m，第一、二道支撑已经安装，第三道支撑未安装，在工况三条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况四钢板桩内侧已开挖至第三道围檩处，开挖深度6.5m，第一、二、三道支撑已经安装，但尚未开挖，在工况四条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况五钢板桩内侧已开挖至第四道围檩处，开挖深度7.9m，第一、二、三道支撑已经安装，第四道围檩未安装，在工况五条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况六钢板桩内侧已开挖至第四道围檩处，开挖深度7.9m，第一、二、三、四道支撑已经安装，但尚未开挖，在工况六条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况七钢板桩内侧已开挖至第五道围檩处，开挖深度9.3m，第一、二、三、四道支撑已经安装，第五道围檩未安装，在工况七条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况八钢板桩内侧已开挖至第五道围檩处，开挖深度9.3m，第一、二、三、四、五道支撑已经安装，但尚未开挖，在工况八条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况九钢板桩内侧已开挖至封底混凝土底，开挖深度10.3m，第一、二、三、五道支撑已经安装，第四道支撑已经拆除，封底混凝土尚未浇筑，在工况九条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。设计工况十钢板桩内侧已开挖至封底混凝土底，开挖深度10.3m，第一、二、三道支撑已经安装，临时支撑已全部拆除，封底混凝土已经达到要求强度，在工况十条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。三、各工况下钢板桩分析计算1、工况一钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19×1.44×1.761y解得：y=1.878m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为281.85kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=8.73m<24-3.5=20.5m,入土深度满足要求。2、工况二钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19×1.44×1.761y解得：y=1.878m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为60.16kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=8.73m<24-3.5=20.5m,入土深度满足要求。3、工况三钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（5.14+y）×0.5678+10×（5.14+y）=19×1.44×1.761y解得：y=2.56m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为136.15kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=8.2m<24-5=19m,入土深度满足要求。4、工况四钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（5.14+y）×0.5678+10×（5.14+y）=19×1.44×1.761y解得：y=2.56m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为55.84kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=8.2m<24-5=19m,入土深度满足要求。5、工况五钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（6.54+y）×0.5678+10×（6.54+y）=19×1.44×1.761y解得：y=3.2m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为209.75kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=9.7m<24-6.4=17.6m,入土深度满足要求。6、工况六钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（6.54+y）×0.5678+10×（6.54+y）=19×1.44×1.761y解得：y=3.2m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为88.3kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=9.7m<24-6.4=17.6m,入土深度满足要求。7、工况七钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（7.94+y）×0.5678+10×（7.94+y）=19×1.44×1.761y解得：y=3.84m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为289.29kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=11.1m<24-7.8=16.2m,入土深度满足要求。8、工况八钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（7.94+y）×0.5678+10×（7.94+y）=19×1.44×1.761y解得：y=3.84m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为136.4kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=11.1m<24-7.8=16.2m,入土深度满足要求。9、工况九钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（8.94+y）×0.5678+10×（8.94+y）=19×1.44×1.761y解得：y=4.53m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为372.82kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=12.43m<24-10.3=13.7m,入土深度满足要求。10、工况十钢板桩围堰外的主动土压力等于内侧的被动土压力的平衡点距开挖底面的距离y19×1.36×0.5678+9×（8.94+y）×0.5678+10×（8.94+y）=19×1.44×1.761y解得：y=4.53m计算简图：弯矩图：支反力：查看计算结果图形得出，钢板桩的最大弯矩为248kN.m，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩的抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：钢板桩的强度满足要求。验算钢板桩埋深tt=1.1（x+y）=12.43m<24-10.3=13.7m,入土深度满足要求。四、围檩及支撑分析计算80钢管截面特性：60钢管截面特性：H型钢截面特性值1、第一、二道围檩计算取最不利情况即工况三，最大荷载为310.25kN/m。计算简图：弯矩图：剪力图：轴力图：第一、二道围檩采用一根H型钢（400×400×20×20），直、斜撑钢管尺寸均为内径60cm，壁厚1cm