市政道路与津山铁路立交工程十一号路基坑支护方案.doc

市政道路与津山铁路立交工程

（军粮城示范镇十一号路下沉式地道）
基坑支护施工方案

中铁十八局集团

津山立交项目经理部

2011年3月

一、工程概况
1、军粮城示范镇十一号路与津山铁路、七大街相交时采用下沉式地道地结构形式,本次开挖地基坑位于津山铁路北侧下行11m以外,平面尺寸约为75M*53M,占地约4000㎡,开挖深度最深处为8.5m ,最浅处为5m.根据场地工程地质及水文地质条件,在基坑开挖和使用过程中需要进行临时性基坑支护.
2、 土质为各类粉质黏土、淤泥质粉质黏土等透水系数如图,
3、 表层地下水类型为潜水类型,潜水水位埋藏较浅,水位埋深1.1～1.5m左右,潜水位年变化幅度地多年平均值约0.8m.
4、 根据业主提供地平面图及现场资料,基坑周边场地相对开阔,距离既有铁路线约为11m-86m,基坑安全等级按二级考虑.
二、 钢支撑受力验算
经典法土压力模型

三、钢支撑地撑力TA
支护桩地长度为20M,直径1.25M ,开外后埋深约为11m(靠近既有线为最深处),土地平均摩擦角φ=30°,平均重度为18KN/m³.
由公式：Ka=tg2（45-30°/2）=0.33
Kp=tan2（ 45+30°/2）=3.00
得：
Ea1=1/2X18X212X0.33KN=1309.77KN (主动土土体压力)
Ea2=40X21X0.33KN=277.2KN(主动土荷载压力)
Ep=(18X112X3)/2KN=3267KN(被动土压力)
取ΣMB=0
21TA=Ea1X21/3KN+Ea2X21/2KN-EpX11/3KN
计算地：
TA=4.761KN
（说明：此计算考虑20米桩加1m冠梁地受力,以及地面车辆地荷载40kn/㎡；未考虑土体含水地压力）
根据计算可知在本基坑既有支护桩和冠梁支护地情况下,以及基坑开挖地坡度要求地情况下此基坑基坑支护结构受力较小
固采取如下方案：
1、 钢管地选用
根据工程所在地场地特点跨度大（47米-50米）,结合管支撑地特性、施工方法等方面进行考虑,选用Φ600mm钢管支撑、壁厚 16mm圆钢,圆钢管受力均匀,抗弯性能好.
沿基坑地纵向：在支撑下方设置两个格构柱,用钢楔和千斤顶进行横向支撑地定位,横向支撑管架设在系梁上和钢楔与千斤顶为一体系,确保横向支撑在受到预加力时不发生变形,使横向支撑在同一轴心上.
支撑均支撑在围护结构钢筋混凝土冠梁上,牛腿安装与钢支撑间距相符,保证钢支撑受力方向一定要和冠梁正交（垂直）.
安装一道支撑节段：钢支撑支设前应在冠梁上标出支撑点位置做好托
架,并保证钢支撑与桩体垂直和其自身地水平,安装后对管施加预加力,一般为设计轴力地30～50%.支撑钢管按基坑宽度现场进行拼装,拼装后用大型吊车进行吊装.格构柱用两根32#槽钢对焊地系梁连接成一体,确保横向支撑管在受到预加力时不发生变形,并使横向支撑在同一轴心上.用千斤顶进行预加力地顶推,当顶推完毕后用钢楔和活络头固定,然后撤掉千斤顶使横向支撑单独受力,吊装时人工和吊车配合施工.
2、

根据基坑深度不同和宽度不同,支撑数量表

法兰盘为φ860圆环170宽地钢板环

为了使支撑钢管在以后地施工中能够再利用,本工程使用地支撑用长度主要为6m、5m、0.2m地三种钢管进行拼装用法兰板扣接

基坑横向支撑采用Φ600×16mm支撑钢管.根据基坑开挖深度设置1道横撑.横向支撑两端由托架支撑,各横撑梁下由格构柱支撑,格构柱采用型钢焊制,格构柱上设托架与纵向支撑连成一体.
1、钢管支撑加工制作
钢管支撑在加工厂定点加工,采用分节加工法,根据基坑宽度将活动端、固定端、标准管节拼装成整体,不同管节之间及管节与端头之间用法兰联接,螺栓采用高强螺栓.横向支撑一端设置活塞楔箱,以便施加预应力,钢管支撑加工完成后,经预拼装,各项指标达设计要求后运至现场拼接安装.
2、托架地设置
在基坑开挖前在需要设置冠梁预埋钢筋,在相应位置焊接并固定支撑托架,托架固定完成后上表面要在同一个平面,保证各托架均匀受力,托架采用L90×10角钢焊接,每道焊口都要求满焊,保证连接牢固.
格构柱上托架采用钢板焊接,钢板与格构柱满焊连接.托架上设置由槽钢焊接而成地纵向支撑梁,支撑梁上放置横撑,横撑、格构柱及纵向支撑梁利用φ20U型螺栓固定在一起.
3、 支撑安装
利用两台大吨位吊车采用两点起吊法将拼装好地钢支撑吊放到已焊接好地钢腰梁托架及格构柱地托架上,此阶段吊车地钢丝绳保持紧张,待钢支撑预加轴力完成后再松开.
支撑安装完成后把支撑通过钢筋固定在冠梁预埋筋上,.安装完成后在格构柱支撑上方设置抱箍,如有空隙用钢楔子或钢板塞死.
4、支撑拆除
人工配合汽车吊拆除支撑体系,拆除时要缓慢,释放预应力要平稳,拆除注意避免瞬间预应力释放过大而导致结构局部变形和开裂.
下层混凝土强度达到设计强度地100%后,才能拆除其上支撑.
5、保证支撑稳固地技术措施
在冠梁上设预埋件,以便焊设支撑托架托盘,加焊防落挡块,防止支撑坠落.
支撑连接处保证密贴,防止钢管偏心受压.
支撑地安装时间严格根据工况要求施工不得滞后,严格控制支撑地安装所需基坑深度.
预应力施加时,要做到千斤顶和钢管同心,活动端、固定端、腰梁水平轴线共面.
加强施工监测,及时采取措施减少围护结构地位移,必要时可以卸载土体.

一、施工准备
钢支撑、腰梁、牛腿及配件加工.
二、主要机械设备和使用材料
表1
设备名称
设备型号
数量
20T吊车

1台
挖掘机

1台
100T液压千斤顶

1台

使用材料
钢支撑（6m、4m、2m、1m、0.5m、0.3m、0.2m）、活络头（1.46m）、钢板、钢楔、［16a、40B工、∟90×10、Φ22钢筋、Φ16钢筋、Φ402×12地钢管、M24*28.5膨胀丝、大锤等.
三、钢支撑安装工艺流程图如下图所示
支护桩找平 安装腰梁钢支撑吊装就位预加轴力钢楔锁定下层土方开挖
四、施工质量要求
1、焊缝要求
① 满焊焊缝要求饱满,无加渣.
② 钢筋焊缝连接长度大于10d,焊缝宽度大于0.7d,厚度大于0.3d,无加渣.
2、支架制作与安装
① 冠梁上支架采用∟90×10,构造形式如图2,连接部分要求满焊,支架安装间距6m.
② 工具柱上支架采用［16a,构造形式如图2,连接部分要求满焊.

图2 支架构安装示意图
③ 支撑安装安装完毕,及时使用Φ16钢筋抱住支撑和支架焊接,焊缝要求满足钢筋焊接要求.
4、钢支撑施工要求
⑴ 每根钢支撑地配置按总长度地不同,配用一端为固定端,一端为活动端,中间段采用标准管节进行配置.钢支撑应采用两点吊装,吊点一般在离端部0.2L左右为宜.
⑵ 钢支撑连接选用70×22高强螺杆.要求每个空位连接.
钢支撑地安装容许偏差如下：
①支撑两端地标高差不大于20mm及支撑长度地1/600；
②支撑挠曲度不大于支撑长度地1/1000；
③ 支撑水平轴线偏差不大于30mm；
④支撑中心标高及同层支撑顶面地标高差：30mm
支撑暗转完毕后,及时检查各节点地连接情况,经确认符合要求后方可施加预压力.钢支撑两端应有可靠地支托或吊挂措施,严防因围护变形或施工撞击而产生脱落事故.
⑶ 支撑安装前先在地面进行预拼装以检查支撑地平直度,拼接支撑两头中心线地偏心度控制在2cm以内,经检查合格地钢支撑按部位进行编号,吊车整体吊装就位,挖机配合机型安装.
⑷ 钢支撑采用两台100T地千斤顶施加支撑轴力,顶力值有现场技术人员提供.
五、钢支撑架设方法
1、冠梁施工时提前放出支撑位置线,并预埋好钢板（40*50）,有连接筋焊接在支护桩主筋上,做好浇筑时地预埋件地保护,以防位移.
2、冠梁施工完后并达到一定强度后连接固定钢板并安装牛腿,钢支撑两端地牛腿应保持同一水平位置.
3、将固定好地支架在钢支撑中心位置与腰梁焊接,并与后背地加固钢筋相焊接.
4、用两台汽车吊吊放钢支撑到支架上,并用固定端旋转法使活动端较宽位置支撑于压顶梁上.
5、将活络头推回箱室内,拼装固定端短节钢支撑,调整长度.钢支撑长度由现场实际长度确定.微调采用特制钢楔.完成钢支撑组装地各种工作.
6、为防止钢支撑在加轴力时产生过大地挠度,在对支撑施加预应力前先将钢支撑自重挠度校正至水平.
六、施加轴力注意事项
钢支撑安装后立即按设计值在支撑一头或二端施加第一次预应力,并检查接头拧紧螺栓.一般在第一次施加预应力后12h内监测预应力损失及围护结构水平位移情况,并复加预应力至设计值.施加支撑预应力应注意以下事项：
1、当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,立即在当天低温时复加预应力至设计值.
2、当基坑变形地速率超过控制范围,接近警戒值,而支撑轴力未达到自身地规定值时,可增大支撑轴力来控制变形.
3、当支撑地轴力接近或超过设计值时,通过增设支撑来分解轴力,提高抗变形能力,阻止基坑变形进一步增大.
钢支撑拆除分段进行,当基坑内结构施做到钢支撑处时,并且此时地结构混凝土达到设计强度85%时,便可拆卸钢支撑.在钢支撑拆卸前先施加预应力将预加力端地钢楔卸去,放散支撑轴力,然后吊出钢支撑,拆除钢围檩.
七、钢支撑拆除
支撑体系地拆除施工应注意几下几个要点：
1、钢支撑拆除前,先对上钢支撑进行一次预加轴力,达到设计要求以保证基坑安全.
2、逐级释放需拆除地钢管支撑轴力,拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形,开裂.
3、轴力释放完后,取出所有楔块,采用吊机双吊点提升一定高度后,再拆除下方支架和托板,再将钢支撑轻放至结构板上.
4、钢管支撑在结构板上分解拆除后,再垂直提升到地面,即使堆放进行修整.
5、钢支撑拆除后应进行整理,凡构件变形超过规定要求或局部残缺地需进行校正修补.
八、施工监测
深基坑监测是信息化施工常用地一种方法,在确保深基坑开挖安全上起着十分重要地作用.监测地主要内容有围护桩位移和沉降变形、基坑周边地表沉降、基坑周边管线地位移沉降、基坑周边构建物地位移沉降、基坑隆起、地下水位变化等.在基坑开挖施工中,发现监控数据接近或超过警戒值时,应立即分析原因,准确地找出施工过程中存在地问题,及时调整施工步骤,采取相应地对策,便能有效控制基坑变形,确保基坑安全.
九、支撑体系质量保证措施
1、基坑支护结构地横撑在土方开挖至其设计位置后及时安装,安装时要保证支撑与桩面垂直,防止支撑管变形.
2、冠梁与支撑间缝隙必须采用钢板塞实,以确保均衡受力.
3、 钢支撑施加预应力后,在土方开挖施工和内部结构施工时,严密监测围护结构变形情况,发现异常及时研究并迅速采取补救措施.同时土
方开挖和结构施工时,派专人负责监管支撑安全工作,坚决杜绝危害支撑安全事件地发生.
4、开始施工地时候宜采用较大地预应力值.在第一次加预应力后12小时内观测预应力损失及围护结构水平位移并复加预应力至设计值.当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,应立即在当天低温时段复加预应力至设计值.
5、施工中不得在钢支撑上附加荷载.
十、支撑体系稳固性保证措施
1、在支护桩上设预埋件,以便焊设支撑牛腿托盘,加焊防落挡块,防止支撑坠落.
2、所在支撑连接处保证密贴,防止钢管偏心受压.
3、支撑地安装时间严格根据工况要求施工不得滞后,严格控制支撑地安装所需基坑深度.
4、预应力施加时,要做到千斤顶和钢管同心,活动端、固定端、腰梁水平轴线共面.
5、加强施工监测,及时准确调整支撑地预加力,减少围护结构地侧面位移.
十一、安全施工技术措施
1、钢支撑在运输过程中要注意交通安全.
2、安装支架和腰梁时,一定要注意在边坡设防护栏,并同时安排专业人员将边坡上部杂物清理干净,防止坠落伤人.
3、支撑吊装时其吊车下方及支撑回转半径内严禁站人,高空作业要及好安全带.
4、由于钢支撑跨度较大,活荷载对其影响较大,已使震动而失稳,所以严禁在其上放置各种杂物和人员攀登和行走.

1、CU7纵向加设一道支撑,横向加设6根支撑.CU6纵向加设两道支撑,横向加设6根支撑.其他细则要求见《钢支撑技术交底》.
2、支撑配料：
CU7（CK0+120～CK0+140）：
6根Φ600钢支撑长19.3m
钢支撑配料如下:
6+6+5+0.5+0.3+1.4（活络头）=19.2m：（实际组装时要以实测实量）
CU6（CK0+100～CK0+120）：
第一道：6根Φ600钢支撑长19.3m
钢支撑配料如下:
6+6+5+0.5+0.3+1.4（活络头）=19.2m：（实际组装时要以实测实量）
第二道：6根Φ600钢支撑长18.3m
钢支撑配料如下:
6+5+5+0.5+0.2+1.4（活络头）=18.2m：（实际组装时要以实测实量）
3、牛腿：80个.
4、腰梁：48m.
1、U12支撑平面图

U12架设一道支撑,支撑中心线距压顶梁顶面1.8m.支撑横向布置如平面图.其他细则要求见《钢支撑技术交底》.
2、油压表读数
油表号 压力表读数（Mpa）
0807 11.5
1972 12.21
1、U11支撑平面图

U11架设一道支撑,支撑中心线距压顶梁顶面1.8m.支撑横向布置如平面图.其他细则要求见《钢支撑技术交底》.
2、油压表读数
油表号 压力表读数（Mpa）
0807 17.5
1972 18.5
1、U10支撑平面图

U11架设两道支撑,第一道支撑中心线对应压顶梁中心,第二道支撑距护轮带顶面1.8m,具体布置如上图所示.其他细则要求见《钢支撑技术交底》.
2、油压表读数
油表号 第一道支撑压力表读数（Mpa） 第二道支撑压力表读数（Mpa）
0807 12.38 30.98
1972 13.43 32.02
1、X5支撑立面图

X5架设两道支撑,第一道支撑中心线对应压顶梁中心,第二道支撑中心标高-1.9m,具体布置如上图所示.其他细则要求见《钢支撑技术交底》.
2、油压表读数
油表号 第一道支撑压力表读数（Mpa） 第二道支撑压力表读数（Mpa）
0807 　 17.7 46.9
1972 18.7 48
因U12支撑拆除,现对U10、U11支撑再次进行预压,油压表读数如下：
1、U10油压表读数
油表号 第一道支撑压力表读数（Mpa） 第二道支撑压力表读数（Mpa）
0807 25.67 62.88
1972 26.71 63.9
2、U11油压表读数
油表号 压力表读数（Mpa）
0807 36.3
1972 37.33
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