深基坑支护施工方案10标(连续梁总体)5.28定稿.doc

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珠三角城际轨道交通项目佛肇段工程
施工总承包GZZH-10标段

肇庆大道特大桥
连续梁基坑支护
安全专项技术方案

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珠三角城际轨道交通项目佛肇段工程
施工总承包GZZH-10标段

肇庆大道特大桥
连续梁基坑支护
安全专项技术方案

编制：
审核：
批准：

中铁七局集团佛肇城际轨道GZZH-10标段
二〇一四年五月十日

目 录
1. 编制依据和编制说明 1
1.1 编制依据 1
1.2 编制原则 1
1.3 适用范围 1
2. 工程概况及周围环境条件 2
2.1 工程概况 2
2.2 地质条件 2
2.3 周围环境条件 3
3. 施工组织机构 3
3.1 组织机构设置 3
3.2 组织机构职能 4
4. 作业队伍设置及施工计划 4
4.1 机械设备 4
4.2 作业队伍组织 5
4.3 施工计划 5
5. 基坑开挖施工方案 5
5.1 钢板桩支护 5
5.2 基坑开挖 9
5.3 基坑降水排水方案的设计 10
5.4 基坑开挖过程中的监测及监控要求 11
6．质量保证措施 12
7．安全保证措施 12
8. 文明施工措施 13
9. 钢板桩支护检算 14
9.1 设计资料 14
9.2 内力计算 15
9.3 支撑系统计算 16
9.4 稳定性验算 17
9.5 变形估算 17
9.6 构件设计 18
9.7 结论 18
10. 附 图 19
施工钢板桩围堰平面图 20
钢板桩围堰Ⅰ-Ⅰ剖面图 21
连续梁基坑支护平面图 22

连续梁基坑支护安全专项技术方案
1. 编制依据和编制说明
1.1 编制依据
（1）《中华人民共和国安全生产法》；
（2）施工图设计文件和《珠三角城际轨道交通佛肇段工程施工总承包GZZH-10标工程实施性施工组织设计》；
（3）《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设【2010】241号；
《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009；
《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009；
（4）业主、监理下发的有关文件及管理办法；
（5）我方在类似工程中积累的经验及相关课题研究成果。
1.2 编制原则
（1）在充分领会设计意图的前提下，结合现场施工条件，力求质量、安全和环保文明等各方面能充分满足设计图纸要求，制定完善的保证措施。
（2）确保工程质量和施工安全的原则。
（3）坚持文明施工，注重环保和水土保持的原则。
（5）力求施工方案的适用性、先进性相结合的原则。
结合工程特点，搞好劳力、材料、机械的合理配置，采用成熟可靠的施工方法和施工工艺，力求施工方案的适用性、先进性相结合，做到施工方案科学适用、技术先进，确保实现设计意图。
1.3 适用范围
适用于连续梁承台基坑支护施工。
2. 工程概况及周围环境条件
2.1 工程概况
珠三角城际轨道交通项目佛肇段工程施工总承包GZZH-10标段起点里程为DK108+800，终点里程DK115+346，正线线路全长6.546公里。其中桥梁4.232km，路基2.314km，含肇庆维修工区；改移既有广茂铁路1.6公里（K106+200-K107+800）；迁建肇庆客整所，包括站前和站后全部工程；佛山西至肇庆全线铺轨和双块式轨枕；5#梁场的建设、预制和架梁任务；肇庆铺轨基地和引入线工程。
设计院提供的施工图显示，该标段基础承台为8根、11根、12根桩承台，承台尺寸（横桥向×顺桥向）10.8×7.5m、15×8m、14.4×10.4m。
基坑埋深最大约5.321米，决定采用钢板桩进行支护，以达到围护挡土的目的。
2.2 地质条件
场地底层岩性主要为：人工填土（Q4ml）,全新统冲洪积层（Q4al+pl）的粉质黏土、粗砂、砾砂、圆砾土，覆盖深度约为8～60m。其中覆盖层厚度小于15m的钻孔为16个，小于18m的钻孔为31个；基岩为石炭系下统关阶灰岩，广泛分布于本段范围内。溶洞发育的规模，顶底板埋深及洞高不等，顶板埋深10.3～63.60m，溶洞多呈串珠状发育，少数钻孔揭示为单层溶洞，偶见开口溶洞，溶洞内半充填粉质黏土夹灰岩碎石，少数溶洞无充填，洞高在0.30～10.70m。
肇庆大道特大桥地质情况汇总表
序号
墩号
开挖深度
地质情况
沥青路面m
级配碎石m
地质1(m)
地质2(m)
地质3(m)
1
58
4.143
0-0.7
0.7-3.6
粗圆砾土
3.6-8.8

2
59
6.028
0-0.7
0.7-3.6
素填土
3.6-6
粗圆砾土
6-11

3
60
5.677
0-0.7
0.7-3.6
素填土
3.6-5.2
粗圆砾土
5.2-10

4
61
4.004
0-0.7
0.7-3.6
粗圆砾土
3.6-8.8

5
115
4.037
0-0.7
0.7-3.6
粉质粘土
3.6-6.7
淤泥质土
6.7-9.4
粉质粘土
9.4-10.2
6
116
5.306
0-0.7
0.7-3.6
粉质粘土
3.6-8.8
粗圆砾土
8.8-10.3

7
117
5.692
0-0.7
0.7-3.6
素填土
3.6-6.3
淤泥质土
6.3-9.2
粉质粘土
9.2-10.7
8
118
4.142
0-0.7
0.7-3.6
素填土
3.6-5.0
淤泥质土
5.0-8.5
粉质粘土
8.5-9.1

2.3 周围环境条件
承台位于G321国道中央绿化带及既有线旁边，地势平坦。
3. 施工组织机构
3.1 组织机构设置
本工程采用项目经理负责制管理，由项目经理全权负责本项目的机械、材料及劳动力的组织及施工，项目经理部人员安排如下：
项目经理：杨好波 技术负责人：姜效光
施工负责人：乔 巍 安全负责人：郭长征
质检工程师：何华宾
施工负责人2名
技术负责人
质安员2名
队长
电工若干名
焊工若干名
技术工人若干名
项目经理
项目管理架构如下：

3.2 组织机构职能
成立以项目经理为组长，技术负责人、施工负责人、安全负责人、质检工程师、施工队队长为成员的安全、质量保证领导小组，定期召开会议，研究方案实施情况，保证方案有效实施，确保安全施工。
4. 作业队伍设置及施工计划
4.1 机械设备
机械参数
机械名称
型号
数量
功率
施工部位
液压振动锤
MIL-2000
1台

安装于挖掘机上打钢板桩
履带式单斗挖掘机
W-1001
1台
1M3
挖槽、配合桩机作业及修路，吊液压振动锤
振动拔桩机

1台
45KW
拔钢板桩
气割机

若干台

切割钢板桩
电焊机

若干台

钢板桩接长
全站仪
徕卡1201+
1台

基坑放样
水准仪
天宝 DINI03
2台

测量高程
4.2 作业队伍组织
据本工程地质条件、施工范围、主要工作内容和工程数量，拟设置深基坑作业队一个，下分基坑开挖施工作业班组、基坑支护施工作业班组、综合施工作业班组，共设置3个施工作业班组，负责本工程各分部工程的施工。作业队由项目经理部直接管理和领导。
4.3 施工计划
本工程单个基坑施工工期计划为9天，具体为：破除路面2天，钢板桩施打2天，土方开挖、围檩、角撑施工5天。
5. 基坑开挖施工方案
5.1 钢板桩支护
1、钢板桩支护设计思路及要点
本标段连续梁承台位于G321中央绿化带及既有路面上，承台基坑开挖面积大，开挖深度大，施工难度大，作业时间长，为确保施工的安全顺利进行，防止侧土塌方，起到支护边坡的作用，选择采用钢板桩施工方案。
设计要点如下：
（1）采用拉森Ⅳ钢板桩，桩长12m；
（2）钢板桩进入粉质粘土层；
（3）钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕,按承台外形尺寸，每边加长0.8m,线路左侧场地有限，按照实际情况延伸。按承台不同，其总周长约43m-55.4m；
（4）为保证基坑安全，钢板桩帷幕上设置一道连续的I32a工字钢围檩以加强钢度及整体稳定性；每道围檩在横桥向设置两根φ299mm，壁厚12mm的钢管作为加强横撑。
（5）基坑四角设置“八字型”角撑。
（6）必要时沿施工便道侧单侧采用钢板桩围护。
2、钢板桩材料选择
尺寸（㎜）
截面积A 单根
（cm2）
重量（Kg/m）
惯性矩Ir
截面抵抗矩
宽度h
高度
h
腹板厚（t1）
翼缘厚
（t2）
单根
每米宽
单根
（cm4）
每米宽
（cm4/m）
单根
（cm3）
每米宽
（cm3/m）
400
180
15.5
10.5
99.14
77.73
193.33
4.025
31.963
343
2043
3、钢板桩检验
采用钢板桩用于基坑的临时支护，需要对其进行材质及外观检验，以便对不符合形状的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。外观检验包括表面缺陷、长度、厚度、端头矩形比、平直度和锁扣形状等内容。检查中要注意：
（1）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；
（2）有割孔、断面缺损的应予以补强；
（3）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。
4、钢板桩吊运及堆放
装卸钢板桩宜采用两吊点。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单捆起吊，钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到后面的施工方便，并按型号、规格、长度施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2米。
5、施工工艺流程
基线确定
钢板桩施工打
定桩位
围檩、角撑、支撑

拔 桩
土建施工

6、操作方法
（1）钢板桩施工前对施工场地进行场地平整，方便施工机械进入施工场地作业。
（2）基线确定：围挡内侧斜撑之间净距15.9m，破除路面线离围挡支撑25cm（以锤头不伸出围挡外控制），再开挖打钢板桩，钢板桩厚度约20cm，如作业面无法保证，则拟采用砖模砌筑作为该边外模，外部空隙填砂。线路右侧一边，围挡外移30cm，破除开挖，钢板桩离承台边0.8m，满足立模作业面。大小里程方向按照作业面0.8m控制定位钢板桩。技术人员按照现场实际情况定出钢板桩轴线，确定钢板桩施工位置。
（3）定桩位：按顺序标明桩的具体桩位，洒灰线标明，先进行切缝处理。
（4）钢板桩施打前，先采用炮锤破除施工范围内既有沥青路面及砼路面，用挖掘机清除，然后开始钢板桩施做。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对好桩位，振动打入土中，使桩端透过素填土层进入粘土层，钢板桩高出地面50cm控制。钢板桩外侧与基坑土体空隙采用C20砼回填、压实，防渗水进入。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此反复操作，直至基坑钢板桩完成。钢板桩施打时，由于钢板桩制作本身的误差、打桩时的偏差、施工条件的限制，使帷幕的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍，故此钢板桩帷幕最终封闭合拢有相当难度。调整的办法，一般采用异型钢板桩来闭合或通过调整帷幕轴线用标准桩实现闭合。由于本工程钢板桩墙精度要求不高，故采用后一方法来实现转角的闭合，即在转角处两侧通过增加钢板桩来调整轴线实现闭合。如出现部分钢板桩长度不足，可采用焊接接长。接长时避免相邻两桩接头在同一深度，接头位置应错开1m以上，且宜间隔放置打桩。钢板桩要保证插打质量，锁扣必须要锁死，确保支护稳定。
（5）围檩、支撑、角撑
围檩采用I32a工字钢卧放，垂直顺桥向设置两根φ299mm,壁厚12mm的钢管作水平支撑杆，在围檩四角增设 I32a工字钢“八”字撑。围檩、支撑杆、角撑安装采用吊车配合人工安装。
（6）支护施工注意事项
在支护施工中，应保证钢板桩的垂直度和平面位置满足要求，除承台主体结构尺寸外，还必须满足足够的施工空间，在钢板桩打入过程中应严格控制，按照设计图规定的尺寸进行施工。钢板桩在打入过程中，两片钢板桩应连接在一起，顺着钢板桩边缘打入，一方面先打入的钢板桩起到导向作用，另一方面起到控制地下水渗流的作用，因此钢板桩必须沿着钢板桩侧口向下打入。
内支撑、围檩应与钢板桩连接在一起，防止在受力过程中脱落，发生安全事故，所有的围檩、内支撑在钢板桩顶采用钢丝绳吊起，防止发生脱落事故，影响施工安全。
（7）钢板桩拔除
工程完毕后即进行钢板桩的拔除。采用振动锤等来进行钢板桩的拔除，即利用振动锤产生的强迫振动扰动土质，破坏钢板桩周围土的黏聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊的作用将桩拔除。钢板桩拔除后留下的桩孔，必须即时采用砂加碎石（1:1）做回填处理，回填一般用挤密法或填入法。
5.2 基坑开挖
1、施工测量
在钢板桩四角选出四点测出其高程，根据基坑开挖底面高程，计算出各点位出的开挖深度，并做好技术交底，交到现场负责人及施工班组，指导现场基坑开挖。
2、基坑开挖
钢板桩施工完后，进行基坑开挖。基坑采用机械开挖，人工配合。开挖根据设计基础大小和基底预留工作面的宽度来进行。坑底尺寸在基础尺寸外加0.8米做为工作面。
基坑开挖使用挖掘机开挖，自卸汽车运土至指定地点存放，基坑顶部周围不得堆土。开挖至基底以上30cm范围采用人工开挖防止超挖，并尽快进行下道工序施工。基坑施工时采用“横挖法”，以基坑整个横断面的宽度和分层深度，从一端逐渐向前开挖；每层开挖深度不大于1.5米，每1.5米设置一个1米宽的平台。基坑四周钢板桩需高处地面50cm，并用土堆成30cm高截水坝，防止地面水流入基坑，冲刷坑壁.基坑底设置集水坑。基坑开挖成型后，周围外设置围栏，并用密目网封闭。基坑坑边设置黑黄相间双色钢管1.2m 以上的双层围栏，立杆间距不得超过2米，并悬挂醒目标识。上下基坑设扶梯，搭设宽0.45米Φ25钢管扶梯设扶手，坡度不大于35度。
3、基底检验
基坑开挖完成后，对天然基底进行检验，合格后方可进行基础施工。基底检验的内容为：基底平面位置、尺寸和基底标高。
基坑检查允许偏差表
项次
检  查  项  目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
平面轴线位置（mm）
不小于图纸要求
用全站仪测量纵横各2点
2
基底标高(mm)
土质
±50
水准仪：测量5～8点
石质
+50，-200
3
基坑尺寸(mm)
不小于图纸要求
用尺量
4、基底处理
根据连续梁承台基底地质为粉质粘土及粗圆砾土，地质情况良好，钢板桩支护稳定性强，则基底不需要特殊处理。
5.3 基坑降水排水方案的设计
基坑底四周设置排水沟和集水井及时排除积水，保证基坑干燥。如果地下水位较高，先降水后开挖。
1、基坑降水排水方案总体技术思路
场地内对基坑施工有影响的地下水位埋深多在0.2～5.0m内，地下水位标高大约为+2.05m。如有积水，在基坑内设置集水井，用水泵排出积水。
2、基坑四周地面沉降观测及其预防措施
由于基坑在321国道中央绿化带及既有路面，因此在承台施工时，基坑内积水可能造成地面附加沉降，为安全起见，基坑四周地面及外10m处设置一定数量的观测点，以对地面沉降进行监测，如发现变形及时处理。
5.4 基坑开挖过程中的监测及监控要求
1、监测内容包括：
钢板桩支护基坑：桩顶偏量，基坑底处桩偏量，桩基坑底变形量，水位变化量等。确定钢板桩支护变形预警值为40mm。
2、设置监测基准点，基准点设置在基坑边线10米以外，必须可靠、稳定和牢固。
3、基坑测量采用全站仪进行，要求仪器精度符合基坑监测要求。
4、监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。基坑开挖过程及基坑使用初期，每天监测2次，位移及变形稳定后每天监测1次，直至基础工程施工结束。特殊情况下加密监测。
5、特殊情况指以下情况：
（1）桩顶或坡顶的水平位移达到开挖深度的3‰；
（2）桩顶或坡顶水平位移突然加大，如位移变形量超过50mm。
（3）内支撑杆体应力突然增大或松动。
出现特殊情况施工员马上向施工负责人汇报并采取加固措施。
6．质量保证措施
1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。
2、建立质量保证体系，提高全员质量意识，确保质量管理贯彻整个施工过程。
3、实行质量管理项目部负责制，配置专职质检员，具体负责质量管理工作，严格按照项目部管理体系进行施工管理。
4、钢板桩施打时必须进行选材，对有变形的进行矫正。
7．安全保证措施
1、基坑周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。
2、开挖前，必须进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。
3、用φ48mm钢管焊接，在基坑顺桥向和横桥向，分别设置一道45㎝宽安全爬梯，以便安全出入基坑。
4、为切实保护施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制定具体措施。
5、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职业病危目的的一切技术措施，如积极改善施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。
6、施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。
7、对施工现场和周围环境进行监控，监测基坑变形，及时采取应急措施，消除不安全因素。
8、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全技术交底，交至现场负责人及施工作业班组，定期进行安全教育，加强工人的安全意识。
9、321国道中央绿化带施工，要做好交通疏解围蔽及安全警示标志，行车道安装减速带，围蔽外侧设置防撞栏杆，增加交通指示灯，围蔽外贴反光灯等。围蔽内施工，机械施工时不得出围蔽范围，派专人进行盯控。
8. 文明施工措施
1、对施工产生的土方，应由自卸汽车运土至指定地点存放，严禁乱堆乱放。
2、安排专人对进出场车辆进行冲洗，不得带泥土出场，同时安排人员对道路进行清扫。
3、施工现场主要出入口设置安全警示牌，定期进行安全检查，出现隐患及时进行整改。
4、加强对施工人员进行管理，杜绝打架、斗殴、赌博等，严肃项目管理制度。
5、场地材料堆放整齐，加强工人消防安全意识，严格执行动火制度，防止发生火灾。

9. 钢板桩支护检算
基坑开挖，以开挖深度最大的116#墩承台基坑为例，具体情况和详细计算过程如下。基坑开挖示意图如图所示。

9.1 设计资料
桩基设计图纸显示，承台底标高为2.864m，地质状况为粉质粘土。
（1）钢板桩顶高程H1：8.685m。
（2）地面标高H0：8.185m；开挖基底面标高H3：2.864m；开挖深度H：5.321m。
（3）坑内、外土的天然容重加全平均值,均为：20KN/m3；内摩擦角θ：30°；距离承台边1m考虑行车道有30 KN/m2的均布荷载。
（4）基坑开挖宽b=10.0m。
（5）拟设置单层支撑。
9.2 内力计算
（1） 计算作用于板桩上的土压力并绘出压力分布图
假设使用12m钢板桩进行计算：
a、主动土压力系数：

由于承台外侧1 m有行车道，考虑30KN/m2的均布荷载，则：

b、被动土压力系数：

为使钢板桩保持稳定，则被动土压力产生的力矩应大于主动土压力产生的力矩，

安全系数为Mp/Ma=8702.64/6232.43=1.4
则12m的钢板桩满足要求。
9.3 支撑系统计算
（1）围檩
因本工程为单层支撑，围檩所受荷载qk=P0=120.12kN/m。
（2） 撑杆
116#承台尺寸为：14.4米×10.4米，则基坑尺寸为：15.5米×12.4米，由于撑杆横桥向，撑杆布置2道，见施工钢板桩围堰平面图，撑杆长15.5米，米，即可得：

式中, 为相邻两撑杆之间的间距。
撑干采用φ299mm，壁厚12mm的钢管，力学特性如下：
截面积A=108.196cm2,回转半径i=10.155cm,容许应力［f］=200Mpa.
长细比λ=L/i=10/0.10155=98，查表得：，可得：
［N］=×A×［f］=0.603×108.196×10-4×200×106=1304.8KN>R,
满足要求。
9.4 稳定性验算
（1）整体稳定性分析。
因本工程设置了支撑，故未进行整体性验算。
（2）抗倾覆稳定性分析。
内侧土压力对支撑点的力矩：

外侧土压力对支撑点的力矩：

抗倾覆安全系数>1.2，满足规范要求。
（3）抗管涌验算。
临界水力梯度
式中，ρ为坑土体相对密度，e为坑底土体天然孔隙比。
渗流水力梯度
式中，hw为坑内外水头差，L为最短渗流流线长度。
根据＞1.5，满足要求。
式中，Kg为抗渗流安全系数，一般为1.5～2.0，沙土、粉土取最大值，坑土体为粉质黏土，取1.5。
9.5 变形估算
本工程按一般地层，根据规范和系数表得最大变形：
=1×1%×5.34=0.0534m=5.34mm,满足规范要求。

9.6 构件设计
钢板桩设计：
采用拉森Ⅳ钢板桩，W=2043×103mm3/m,折减系数取,以宽度为1m的钢板桩为研究对象,Mmax=161.72kN·m,计算得：
Mpa<[f]=215Mpa,满足要求。
9.7 结论
1、土体作用于桩身的应力强度δmax=113.08Mpa<[δ] =215Mpa（板桩抗弯强度）,钢板桩支护不会折断。
2、钢板桩支护结构位移控制以水平位移为主，对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，对于较深的基坑，应小于0.3％H,H为基坑开挖深度。对于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。由计算得知，钢板桩顶最大位移=5.1㎜<50 mm，符合安全规范要求。一般最大水平位移在30mm内地面不致有明显的裂缝，当最大水平位移在40-50mm内会有可见的地面裂缝，因此确定钢板桩支护变形预警值为40mm。
3、采用等值梁法计算出的理论值指导基坑钢板桩支护施工，结果是偏于安全的。
10. 附 图
施工钢板桩围堰平面图
钢板桩围堰Ⅰ-Ⅰ剖面图
连续梁基坑支护平面图

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