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步云特大桥
深基坑开挖支护施工专项方案

1、 编制依据
1.1 步云特大桥特平湖塘桥段施工图纸《沪杭甬客专沪杭施( 桥) -05-04》;
1.2现场地形测量、 水文调查等实际情况;
1.3《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》;
1.4《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[ ]160号);
1.5《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》( TZ213- ) ;
1.6《铁路工程施工安全技术规程( 上、 下册) 》( TB10401.1- /J259- ) ( TB10401.2- /J260- ) 。
2、 适用范围
步云特大桥平湖塘段7m以内深基坑开挖及支护施工。
3、 施工准备
3.1新旧钢板桩运到工地后, 均应详加检查、 丈量、 分类、 编号。
3.2钢板桩如需拼接时, 钢板桩两端要对正, 可先在一端上面焊接一块限位板然后将另一端缓缓放下并进行对焊, 再焊接加强板。焊接时必须保证焊接面平整且焊缝有足够厚度。
4、 施工方法
4.1钢板桩支护
1) 根据测量放样距承台边向外1.5m开始插打拉森Ⅳ钢板桩, 每根拉森Ⅳ钢板桩长度为15米, 采用90履带吊打桩锤进行插打钢板桩, 在开始插打前要对机械设备进行检查, 符合要求后才能够进行施工。
2) 先打好定位钢板桩, 然后与导框固定, 导框也就是钢板桩围堰的上层围棂, 沿着围棂进行插打钢板桩, 待插入一定深度, 站立稳定后, 方可加以锤击。
3) 钢板桩插打过程中随时纠正歪斜。歪斜过甚不能用拉挤办法整直者, 要拔起重插。
4) 钢板桩插打完毕, 检查围棂是否与钢板桩焊接牢靠, 检查无问题后即可开挖基坑。
5) 防护钢板桩采用拉森Ⅳ钢板桩, 围棂采用400*400规格H型钢, 围棂四角设置同型号斜撑于竖撑, 斜撑与围棂成45度夹角, 采用焊接固结连接。
6) 拔桩
钢板桩拔出前, 应先将围堰内的支撑及其它设施从上到下陆续拆除, 拔出的钢板桩清刷干净、 修整、 涂刷防锈油。在运输时, 不使碰撞, 防止弯曲变形, 堆放场地应坚实平整, 堆放时应按板桩类型、 长度分别编号、 登记、 堆放整齐。
4.2基坑开挖
基坑土方开挖随开挖随支撑,即每进行一层土方开挖,按设计要求即进行坑壁支撑。基坑土方开挖采用挖掘机开挖, 当基坑开挖到一定深度后, 土方采用长臂挖掘机开挖, 并采用自卸汽车外运。基坑支撑采用工字钢和钢管进行支撑,整个基坑支护从上到下总共设计为2道。当开挖距基底300mm时, 应采用人工开挖, 并进行基底找平施打垫层。
1) 第一次土方开挖: 挖掘机直接在地面上向下开挖, 挖至地面以下一米处进行围棂施工。
2) 第二次土方开挖: 围棂加固牢故后长臂挖掘机站在基坑外平台上向下开挖, 开挖方式为从基坑的一侧挖向另一侧, 挖至4米深处进行第二道内支撑施工, 第二道内支撑中间增加600无缝钢管进行支护。
3) 人行爬梯施工: 为方便施工中人员上下, 在围棂轴线钢管支护两侧设置人行爬梯两处, 采用16钢筋加12槽钢组合制成。
4) 施工注意事项: 1、 基坑开挖前应做好场地的地面排水措施; 2、 在基坑开挖过程中, 应对桩间渗漏水进行封堵, 避免造成地下水的大量流失而危及周边建( 构) 筑物的安全, 必要时采用橡胶止水带堵水; 3、 基坑开挖过程中严禁大锅底开挖, 并做好基坑内的排水工作, 如在雨季施工必须准备足够的抽水设备。
4.3 竖井基坑施工监测方案
在深基坑的设计施工过程中, 由于地质条件、 荷载条件、 材料性质、 施工条件和外界其它条件的影响, 以及当前土压力计算理论和边坡模型的局限性, 很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的问题。因此需对基坑开挖施工中及主体结构施工中对支护结构、 周围土体等在理论分析指导下有计划地进行必要的监测。
1) 监测的目的
①解基坑开挖引起地表水平位移及沉降变形情况; ②止基坑四周土体破坏或发生极限状态, 造成围护结构侧向变形; ③止围护结构支撑不当导致土体丧失静力平衡, 造成基底隆起; ④经过了解孔隙水压力及地下水位, 决定进一步需采取的措施。⑤了解基坑开挖过程中邻近建设物的沉降及倾斜。
2) 监测的基本要求
① 严格按照设计技术要求制定的监测方案, 监测所使用的仪器、 监测方法、 监测精度、 测点布置、 观测周期, 上报监理审批后实施; ②观测工作应及时, 数据必须可靠; ③对于观测的项目, 按照工程具体情况预先设定预警值, 当发现监测值超过预警值的异常情况, 立即采取补救措施; ④基坑支护监测, 必须有完整的观测记录、 形象图表、 曲线和观测报告。
4.4 其它要求
基坑采用人工配合挖掘机开挖, 弃土由挖掘机装15T自卸车运至指定的弃土场。在开挖过程中应保证集水井深度比开挖面低1m, 且抽水不得间断, 基坑内不得有积水。
基坑施工必须尽快完成, 自基坑开挖至基础完成, 紧接连续不断施工。
5、 危险源的分析
1) 打桩施工设备
2) 土石方设备
3) 大型汽车起重设备
6、 安全措施
6.1技术安全措施
6.1.1 制定各项安全生产规章制度
明确各级人员的工作范围、 安全责任和考核标准, 工区经理是施工项目安全管理第一责任人, 各职能部门管理人员在各自的业务范围内对实现安全生产的要求负责, 专业架子队安全员负责每个工作班的现场盯岗。
认真抓好安全生产岗位责任制度的落实, 严格考核, 形成群体保安全的合力
6.1.2 认真执行安全技术交底制度
在每项工程编制实施性的施工组织设计和施工计划时, 同时编制每项工程详细的安全技术措施, 与生产计划一并下达实施。
在工程开工前, 由工区总工程师或安检工程师将总体的工程概况、 施工方法和安全技术措施, 向参加施工的工区经理、 架子队长进行安全技术交底; 每个分部分项工程开工前, 工地技术人员向领工员详细地交底安全技术措施中的具体内容和施工要求。
6.2管理安全措施
6.2.1 建立专管成线、 群管成网的安全保证体系
工区设立专职安全管理部门, 即安全质量部。成立以工区经理为首的安全生产管理小组, 配备专(兼)职安全管理人员, 并在每个队设置安全员, 上述人员都受项目部、 工区的指导和监理工程师的监督。
6.2.2 深化安全教育和培训
每项工程开工前, 对参加施工管理和作业的全部人员进行岗前安全知识教育培训考核。
结合施工任务的变化和季节、 自然条件变化, 针对性地适时进行安全知识教育, 合格后才准上岗。
对从事电力、 高空、 起重、 压力容器等特种作业人员, 各种机械操作人员和机动车辆驾驶人员, 进行专业的培训和考核, 合格后方准持证上岗。
6.2.3 建立施工安全分析会议制度
工区每周召开一次安全分析会议, 重点分析当前施工现场的安全情况、 各种基本规章制度和施工安全措施的执行情况、 事故险情及隐患的原因、 各级安全负责制的执行情况和各架子队之间的安全考核评比情况。
每月20日之前按照统一格式上报《施工安全分析月报表》至建设单位主管部门, 同时制定整改措施和提出加强下一步安全工作的建议及工作安排。
6.2.4 加强落实作业人员安全保障措施
在工程施工前, 加强落实作业人员的各项安全保障措施, 并为作业人员提供符合国家标准或者行业标准的劳动防护用品, 并监督、 教育从业人员按照使用规则佩戴、 使用。
按照规定与作业人员订立劳动合同, 并载明有关保障从业人员劳动安全、 防止职业危害的事项, 不得以任何形式与从业人员订立协议, 免除或减轻其对从业人员因生产安全事故伤亡应承担的责任。
6.2.5 加强安全检查, 坚持定期的安全检查制度
由工区总工程师组织各职能部门人员组成检查组, 每半月对所有的工地进行一次详细的安全检查; 安全质量部每周对每个施工工地进行以查思想认识、 查制度落实、 查管理到位、 查措施落实、 查隐患整改、 查事故处理为重点的检查活动; 架子队安检员实行日检制, 检查的重点为现场安全措施的执行、 生产设备安全情况和安全设施的到位、 作业过程中的安全控制和工序交接安全检查以及强化施工人员的作业行为。
6.2.6 严格执行事故报告制度
加强事故的调查处理工作, 事故发生后, 严格按照”四不放过”的原则, 分析造成事故的原因和安全责任, 吸取教训, 总结经验, 进行详细的调查、 分析, 逐级上报, 严格奖惩, 认真处理, 并及时准确的按规定报表向建设单位、 监理工程师和上级行政主管部门如实报告。
6.3深基坑施工安全措施
1) 在施工挖基坑、 挖沟、 铲土时, 保证不影响”三电”设备的正常使用, 不造成设备隐患。
2) 采用机械开挖承台基坑时, 应在其边缘设置安全标志; 在挖掘机土斗的回转半径范围内, 人员不得停留或经过; 小型夯实机械停用时应切断电源。
3) 首先在基坑顶部修好排水沟, 才能开挖。防止边坡过陡而失稳。基坑开挖时, 根据确定的基坑位置开挖。机具、 材料等应堆放在边坡四周安全距离以外。
4) 基坑开挖后不宜暴露时间过长, 以免造成土质松软、 边坡坍塌是失稳等。
5) 在基坑底施工时, 要正确佩戴安全帽及一些安全防护用品。
6) 基坑开挖对临近建( 构) 筑物或临时设施有影响时, 应提前采取安全防护措施。
7) 吊车、 起重机施工作业时应定人定岗, 严禁处碰高压线伤人。
8) 在距基坑边缘1.2-1.5m处应设置护栏或架设护网, 且不低于1.2m, 并要稳固可靠, 防止人员掉入。
9) 设立警示标牌, 提醒行人及工作人员。
7、 应急抢险措施
7.1渗漏应急措施
当围堰发生渗漏情况, 立即疏散人员并及时救护伤员, 然后在围堰迎水侧找出渗流进水口, 及时堵塞, 截断漏水来源。同时, 在背水侧渗流出口采用反滤料压填, 降低水流流速, 降低延缓围堰土料的流失, 防止险情扩大。采用盖堵法对围堰渗漏部位进行抢护, 即采用大面积的复合土工膜盖堵, 也可就地取材用蓬布盖堵, 再用土袋或石渣袋压脚, 直到完全断流为止。
7.2管涌应急处理措施
当围堰发生管涌时, 立即疏散人员并及时救护伤员, 然后在围堰背水面进行抢护, 采用反滤导渗, 控制涌水, 留出渗水通道。在管涌出口处用编织袋或麻袋装土填筑围井, 井内铺填反滤料, 从而制止涌水带走砂土, 以防止险情进一步扩大。发生围堰管涌时, 对管涌部位采用反滤层压盖, 降低涌水流速, 制止地基泥沙流失, 稳定险情。
7.3坍塌应急处理措施
围堰出现塌方时, 立即疏散人员并及时救护伤员, 然后采用自卸车及时对塌方范围抛填块石进行修补完善, 恢复围堰断面尺寸, 防止围堰断面减小、 险情扩大。
基坑土方发生坍塌后, 立即疏散人员并及时救护伤员, 然后检查塌方处是否还有可能的塌方危险, 当确认无危险后, 方可实施抢救, 如还可能造成二次坍塌, 则必须采取有效措施控制。
清理坍塌土方时应采取有效措施, 避免对伤员的二次伤害。抢救时不能使用工具, 只能人工清除, 用手搬、 扒、 刨。
7.4支架垮塌应急处理措施
出现支架垮塌时立即疏散人员并及时救护伤员, 然后检查是否还有可能的坍塌危险, 当确认无危险后, 方可实施抢救, 如还可能造成二次坍塌, 则必须采取有效措施控制。
清理坍塌时应采取有效措施, 避免对伤员的二次伤害。
深基坑支护设计

设计单位: 中铁十局沪杭客专项目部

设 计 人: 刘俊

设计时间: -09-05

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[ 支护方案 ]
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连续墙支护

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[ 基本信息 ]
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内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
10
嵌固深度(m)
5.13
墙顶标高(m)
0.000
连续墙类型
钢板桩
├每延米板桩截面面积A(cm2)
198.00
├每延米板桩壁惯性矩I(cm4)
18200.00
└每延米板桩抗弯模量W(cm3)
1350.00
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
0

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[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
土层数
1
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
10.5
外侧水位深度(m)
1.500
弹性法计算方法
m法

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[ 土层参数 ]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角

(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
粘性土
30.00
20.1
10.1
36.50
15.09

层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算m值
抗剪强度

擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)

(MN/m4)
(kPa)
1
60.0
36.05
15.09
合算
6.70
---

----------------------------------------------------------------------
[ 土压力模型及系数调整 ]
----------------------------------------------------------------------
___弹性法土压力模型:__经典法土压力模型:
______
层号
土类名称
水土
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力

调整系数
调整系数
调整系数
最大值(kPa)
1
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000

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[ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------
[ 结构计算 ]
----------------------------------------------------------------------
各工况:

内力位移包络图:

地表沉降图:

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[ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------

计算方法: 瑞典条分法
应力状态: 总应力法
条分法中的土条宽度: 0.40m

滑裂面数据
整体稳定安全系数 Ks = 2.380
圆弧半径(m) R = 16.898
圆心坐标X(m) X = -1.451
圆心坐标Y(m) Y = 9.116

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[ 抗倾覆稳定性验算 ]
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抗倾覆安全系数:

_
_Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力
_ 决定;对于锚杆或锚索, 支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
_Ma——主动土压力对桩底的弯矩;

_
_
_Ks = 3.311 >= 1.200, 满足规范要求。

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[ 抗隆起验算 ]
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Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2), 注: 安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

_
_
_
_
_
_
_Ks = 3.239 >= 1.1, 满足规范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.15～1.25), 注: 安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

_
_
_
_
_
_
_Ks = 3.712 >= 1.15, 满足规范要求。

[ 隆起量的计算 ]
注意: 按以下公式计算的隆起量, 如果为负值, 按0处理!
_

式中_δ———基坑底面向上位移(mm);
_n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;
_ri———第i层土的重度(kN/m3);
_ 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3); 地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
_hi———第i层土的厚度(m);
_q———基坑顶面的地面超载(kPa);
_D———桩(墙)的嵌入长度(m);
_H———基坑的开挖深度(m);
_c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);
_φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);
_r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);

_
_δ = 34(mm)

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[ 抗管涌验算 ]
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抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

_

式中_γ0———侧壁重要性系数;
_γ'———土的有效重度(kN/m3);
_γw———地下水重度(kN/m3);
_h'———地下水位至基坑底的距离(m);
_D———桩(墙)入土深度(m);

_K = 5.686 >= 1.5, 满足规范要求。