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承台深基坑钻孔桩防护施工方案

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2020年4月19日
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新建张家口至唐山铁路ZTSG-7标段

深基坑专项施工方案

编制：
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中国铁建十四局集团张唐铁路项目经理部
二〇一二年十一月九日

目 录
一、编制依据 1
二、适用范围 1
三、工程概况 1
1、工程简介 1
2、气象特征 1
3、水文地质及工程地质 2
四、施工方案 2
1、施工准备 2
2、施工测量 2
3、开挖防护施工工艺流程 3
4、主要施工工序及方法 3
五、质量保证措施 7
1、防护桩质量保证措施 7
2、基坑开挖质量保证措施 7
3、基坑回填质量保证措施 7
七、施工安全保证措施 8
八、文明施工保证措施 10
1、文明施工保证措施 10
2、文明施工管理目标及措施 10
九、环境保护施工措施 11
1、施工环境保护 11
2、施工期内的主要环境污染因素特征 11
3、主要环境影响的控制 12

深基坑开挖与支护专项方案
一、编制依据
1、铁三院有关桥涵深基坑开挖的设计文件
2、《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203- ）
3、《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设[ ]241号）
4、《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424- ）
5、中铁十四局集团中铁十四局集团有限公司经过质量体系认证中心认定ISO9001： 《质量手册》和《程序文件》
二、适用范围
本方案适用于新建张家口至唐山铁路工程ZTSG-7标段，前冯各庄跨机场路特大桥18#、19#主墩深基坑工程施工作业。
三、工程概况
1、工程简介
前冯各庄跨机场路特大桥起于丰润区老庄子镇前冯各庄村，沿途经杨信庄终于大树韩庄子村界内，总长1787.2m，桥梁孔跨布置1-96m(系杆拱梁)、51-32m(双线简支T梁)。前冯各庄跨机场路特大桥主跨中心里程为DK437+245.66，以96m系杆拱跨越机场路。18#墩北侧为机场输油管道南侧为机场路，承台距两者最近距离分别为6.7m和2.24m。19#墩北侧为机场路和机场方向天然气管道南侧为韩城方向天然气管道，承台距三者最近距离分别为5.03m、3.14m、6.45m。18#、19#承台尺寸分别为14.6m×18.6m，14.6m×22.6m（靠近管道处少4.76m×4.76m一角）。18#墩处原地面标高26.58m，承台底标高21.28m，承台基坑开挖深度5.79m。19#墩处原地面标高26.29m，承台底标高20.89m，承台基坑开挖深度5.4m。为保证机场路行车安全、管道运营安全和18#、19#墩承台的施工安全，在承台开挖前需对基坑进行防护。
当前两墩台桩基施工已经步入正常，特编制承台基坑开挖防护方案，确保后续施工的安全质量得到有效控制。
2、气象特征
桥址属暖温带、亚湿润大陆性季风气候区,春季干旱多风；降水集中，降水量多集中在七、八月份，蒸发量大于降水量，蒸发强烈且持续时间长，夏季炎热，秋季凉爽，冬季严寒，昼夜温差大，四季变化明显。唐山市地区最冷月平均气温>-5℃，按对铁路工程影响的气候分区，均属温暖地区。
3、水文地质及工程地质
桥址区地貌为冲洪积平原、地势开阔、地形平缓。勘探深度范围存在的地层为：第四系全新统人工堆积层（Qml4）杂填土、素填土填筑土及第四系上更新统冲洪积层。18号墩原地面至3.5米为粉砂，3.5m至4.8m为粉土，4.8米至基底为细砂。19号墩原地面至4.9m为粉土，4.9m至基底为细砂。地下水位当前埋深高程+15.31~-4.92米，地下水主要由大气降水补给，现原场地高程在15.5～18.3之间。
四、施工方案
1、施工准备
1.1 技术准备
①应根据设计图纸，认真核对地形地貌、桩位里程坐标、基础设计尺寸、设计高程、地面标高。
②基坑开挖前必须做好施工测量，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横边和中线以及临时水准基点。同时还必须做好断面测量，放出基坑边桩，经核对无误后，方可施工。
③做好“三通一平”，并做好排水设施的设置。
④做好拆迁障碍物工作，保证施工现场供水、电及道路畅通。
⑤基坑开挖前必须做好防排水工作，应在基坑顶部边缘外四周挖好防水排水沟以拦截雨水。
⑥依据设计图提供的勘探资料，结合现场情况，制定施工方案，确定支护方案、弃土位置和防排水措施。
2、施工测量
①开工前，应组织专业测量人员对导线控制桩和水准基点桩进行复核测量，经复测确认无误后作为施工测量控制点，然后依据以上控制点，使用全站仪对全桥布设精密闭合导线控制全桥。
②施工放样测量以控制测量的成果为依据进行，它包括平面位置和高程的放样等内容。平面采用极坐标法进行放样，高程采用水准测量方法。
③依据设计图纸，利用全站仪准确放出基础中心点及边线的定位点，并撒白灰明显标示出基坑开挖平面轮廓线。并利用水准仪测定出开挖深度。
④为保证机场路行车及基坑防护的安全，在18#、19#墩靠近机场路侧分别布置5个位移观测点，定期对其进行位移观测。
3、开挖防护施工工艺流程
施工18#、19#墩钻孔防护桩→基坑开挖、清理及检查。
4、主要施工工序及方法
4.1施工19#墩钻孔防护桩
19号墩承台基坑开挖深度为5.4m，且19#墩靠近机场路只能采取直立开挖。承台基坑开挖前对19#墩承台四周采用56根钻孔桩，桩径为1m，桩间距为1.45m，桩身采用C30混凝土，与承台边净距为0.1m。桩顶部设冠梁连接，桩身钢筋按照桩基础钢筋笼设置。冠梁与原地面平齐或略高。防护桩布置见下图：

⑴钻孔防护桩桩长计算
桩身在基底的锚固长度不小于整个桩长的1/3。取桩身外露长度5.4m进行计算。
钻孔防护桩围堰承受的荷载是土压力。按照桩顶部无拉结进行计算，路基填土按容重γ=18KN/m3取值，按轻型路面荷载计算，折成p=5KN/m2，则换算土面高度h1=5/18=0.28m。
换算后的土容重：

土的内摩擦角φ=30°，则：
主动土压力系数：
被动土压力系数：
基坑实际开挖深度h2=5.4m，则换算开挖深度：
h=h1+h2=0.28+5.4=5.68m

=6.1×5.4×18/2×0.33+5×5.4×0.3=105.9KN/m

0.338
0.199
由ω3=m（1+ω）-n得：ω=0.72
0.72×6.1=4.39m
则：0.8+4.3=5.1m
故知桩需入土深5.1m
因此防护桩应打入土内5.1+5.4=10.5m
⑵最大弯矩计算

故知，防护桩最大弯矩为409.3KN·m
⑶配筋检算
按桩中心间距为1.4m计算，单桩承受的最大弯矩为：
409.3×1.4=573.02KN·m
钻孔防护桩采用C30混凝土，fc=14.3N/mm2，fy=300N/mm2，取保护层厚度。
b=0.876D=0.876×1000=876mm
保护层厚度，得

查表得=0.965，则

选配纵向受拉钢筋8根Φ20，As=2512mm2＞2396.3mm2，满足要求。
防护桩顶部设置冠梁，冠梁宽高尺寸为1.2×0.5m，长度根据现场实际情况而定。防护桩钢筋锚入冠梁，保证桩和冠梁形成一个整体。防护桩加强箍圈采用Φ20，间距2米布置。
式中：As—全部纵向受拉钢筋的截面面积（mm2）
M—防护桩承受的最大弯矩（N·mm）
fc—混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）
fy—钢筋抗拉强度设计值，对HRB335钢筋为300 N/mm2
h0—截面有效高度（mm），取b-50mm
、—计算系数，由查表求得
4.2施工18号墩防护桩
18号墩承台基坑开挖深度为5.3m，且19#墩靠近机场路只能采取直立开挖。承台基坑开挖前对19#墩承台四周采用52根钻孔桩，桩径为1m，桩间距为1.35m，桩身采用C30混凝土，与承台边净距为0.1m。桩顶部设冠梁连接，桩身钢筋按照桩基础钢筋笼设置。冠梁与原地面平齐或略高。防护桩布置见下图：

防护桩验算过程同19号墩。
4.3基坑开挖、清理及检查
等防护桩体强度达到设计强度后，先在基坑顶面四周挖排水沟，排除地表雨水。基坑内部采用挖机分层开挖，每层开挖厚度不超过1m，每层开挖完成后由测量班观测点位移、沉降值及路面稳定情况，当发现观测值超出要求或发现坑顶面出现裂纹、坑壁松塌或涌砂、机场路路面出新裂纹时，应立即停止施工，加固处理后方可施工。
基坑开挖完毕后，采用人工清除坑底松土，铲平凸起部分，以铲为主，不得补填。
开挖到设计标高后沿基坑四周挖设排水沟，在基坑四角位置布置积水井，以利于雨天抽水作业。
基坑开挖前与气象部门联系，了解开挖后期一周的天气情况，做好预防应急准备。
五、质量保证措施
1、防护桩质量保证措施
⑴防护桩施工前有测量班准确放出桩位，并由钻孔班做出明显标记保护桩位。
⑵钻孔及灌注砼时不准在孔口附近有额外侧向荷载产生，确保孔壁稳定性。
⑶控制水泥标号与砼等之间的合理比值，严格遵守施工规范规定的最大水灰比和水泥用量；严格按试验确定的配合比施工；配料准确，并保证足够的搅拌时间。
⑷混凝土采用串筒灌注，保证混凝土自由落体高度小于2m，灌注过程中采用振动棒配合，保证混凝土的密实性
⑸钢筋加工和绑扎采用工厂流水线作业，保证钢筋笼的标高、长度、垂直度等达到规范要求。每道加强箍筋周围均匀布置4个圆形混凝土垫块，相邻两排垫块成梅花形布置。
2、基坑开挖质量保证措施
⑴基坑开挖必须严格遵循有关施工操作规定和深基坑工程施工规程进行开挖施工，开挖过程中及完成后由测量班负责定时对基坑观测点位进行位置及沉降观测。
⑵基坑开挖必须严格控制分层的高度，挖土施工需连续进行。在基坑开挖前，对天气情况要进行预测，避免雨天进行基坑开挖。
⑶开挖过程中，严禁挖机碰撞防护桩体，防护桩外侧15cm土体由人工配合清除。
3、基坑回填质量保证措施
①基坑回填料除淤泥、粉砂、杂土，有机土、过湿土和大于15cm石块及含量大于8%的腐植土外，其它均可回填。
②各类回填土，使用前应分别取样测定其最大容重和最佳含水量并做压实试验，确保填实含水量控制范围、铺土厚度和压实密实度等参数。
③回填土为粘性土和砂质土时，应在最佳含水量时填筑，如含水量偏大应翻动、晾干或加干土拌均；如含水量偏低，可洒水润湿，并增加压实遍数或使用重型压实机械碾实。回填料为碎石类土时，回填或碾压前宜洒水湿润。
④基坑回填应分层、水平夯实，基坑回填标高不一致时，应从底处逐层填压；基坑分段回填接茬处，已填土坡应挖台阶，其宽度不小于1m，高度不大于0.5m。
⑤基坑回填时机械或机具不得碰撞结构，应采用人工使用小型机具夯填。
六、施工安全保证措施
1、建立健全安全施工保证体系，落实安全施工责任制
①在本工程中成立以项目经理为组长的安全施工领导小组，全面负责并领导本项目的安全施工工作。
②本项目实行安全施工三级管理，即一级管理由项目经理负责，项目经理是施工项目安全管理第一责任人，二级管理由项目部专职安全员负责，三级管理由施工作业队班组长负责。
③按照颁布的《安全施工责任制》的要求，落实各级管理人员和操作人员的安全施工负责制，全员承担安全施工责任，做到纵向到底，横向到边，一环不漏，人人做好本岗位的安全工作。
④开工前项目经理部组织有关人员编制实施性安全施工组织设计，编制和实施专项安全措施设计，确保施工安全。
⑤实行逐级安全技术交底制，由项目经理部组织有关人员进行详细的安全技术交底，凡参加安全技术交底的人员要履行签字手续，并保存资料，项目部专职安全员对安全技术措施的执行情况进行监督检查，并作好记录。
⑥加强施工现场安全教育
⑦认真执行安全检查制度
项目经理部要保证安全检查制度的落实，规定定期检查日期、参加检查人员，项目经理部每周进行一次，作业班每天进行一次，作定期检查。应视工程情况，如施工准备前、施工危险性大、采取新工艺、季节性变化、节假日前后等要进行检查，并要有项目部领导值班。对检查中发现的安全问题，按照“四不放过”的原则立即制定整改措施，定人限期进行整改，保证“管生产必须管安全”的原则落实。
2、确定安全管理目标和安全防范要点
①安全管理目标：“三无一杜”和“一创立”。三无即无工伤死亡事故，负伤率3‰以下，无交通死亡事故，无火灾、洪灾事故，一杜绝即杜绝重伤事故；“一创立”创立安全文明工地。
②安全防范重点
根据我公司以往施工经验，结合本工程特点，本工程施工安全防范重点有以下7个方面：
A 防周边建筑物出现变形、下沉、开裂。
B 防基坑边墙、开挖面坍塌事故。
C 防地下水过量流失造成的地面沉陷。
D 防开挖、起重机械事故。
E 防用电、火灾事故。
F 防高空坠落事故。
G 防道路行车事故。
3、主要施工项目安全技术措施
⑴施工现场安全技术措施
①所有工程在开工前必须编制有安全措施的施工组织设计，技术复杂的专题方案必须严格审核批准手续、程序。
②施工现场应实施机械安全管理及安装验收制度，机械安装要按照规定的安全技术标准进行检测。所有操作人员要持证上岗。使用期间定机、定人，保证设备完好率。
③必须抓好施工现场平面布置和场地设施管理，做到图物相符，井然有序，另外还应做好环保、消防、材料、卫生、设备等文明施工管理工作。
④施工现场安全设施主要包括安全网、围护、洞口盖板、防护罩、护栏等，各种限制装置必须齐全、有效，不得擅自移动。
⑤加强与施工监测的管理与沟通，信息化指导工程施工。
⑵深槽施工用电防火及电气焊防火措施
①在工作面及闸箱用电设备处配备灭火器材。
②为防止上撑、拆撑焊割火花引燃防水材料，事先对防水材料进行保护处理，在焊工作业前加挡板或设置水源，对火花进行降温处理。
③在作业面配备监护人员，及时将火花消灭在萌芽中。
④加强安全技术交底，在交底中注明防火要求及注意事项，监督焊工作业人员进行完工检查，在确认无火灾隐患后方可离开。
⑶槽边动火防火措施
①施工作业前必须经过动火审批。项目施工部门要尽量避免安排焊工作业人员进行槽边焊接作业，如必须在槽边进行焊接作业时，要加挡板、同时在槽下设监护人员并配备灭火器材。
②检查动火下方如有易燃物，则必须在将易燃物彻底清除后方可施焊。
⑷工程施工安全控制措施
①基坑开挖施工前，对邻近建筑物及地下管线等，进行认真检察，并采取有效的防护、加固措施，以确保其安全。
②机具进场要防止碰撞电杆电线及市政房屋设施。
③施工场地必须认真平整、硬化、四周做好排水沟以利排水。
④作业司机持证上岗，操作时需精力集中，服从指挥信号，不得随便离开机位，并注意异常情况及时加以纠正。配合挖掘机施工的作业人员必须与挖掘机保持安全距离，严禁在挖掘机回转作业半径内作业，而且作业人员之间要保持2～3米的作业距离。
⑤施工期间禁止闲人进入工作面，非施工期间设明显标志，机具四周临时围护，夜晚设红灯示警。
七、文明施工保证措施
1、文明施工保证措施
为了加强工程施工现场的管理，提高文明施工水平，创造文明工地，结合本工程的特点，我们将加大投入，下大力量抓文明施工，保持和发展我们历年来在文明施工方面的优势。
2、文明施工管理目标及措施
本工程的文明施工管理目标是“争创市级文明工地”，施工管理严格按有关文件办理，主要采取以下保证措施：
①按施工总平面布置图实施布置管理，施工现场内所有临时设施均按平面布置，使施工现场处于有序状态。场地围栏设置施工标示牌，标明建设工程名称、规模、业主、设计、监理及施工单位名称和负责人以及工程开工、竣工日期、施工许可证等，同时在适当的位置设“一图七牌”；
②工地的原材料和半成品不得堆放于围墙外，材料及半成品的堆放严格按业主《文明施工管理办法》要求分类堆放，并用标识牌标识清楚；
③施工现场内道路平整畅通，排水出口良好。
④土方开挖施工前，先设置好防止水土流失的临时堵水和排水的沟渠，排水沟渠距离基坑要有一定的安全距离，避免污染道路和堵塞下水管道。土方开挖施工若发现有不明物体或发现文物迹象，先应停工，并设临时保护设施，及时报有关部门处理后，方可继续施工；
⑤散件物料及预拌混凝土运输等严格执行有关要求。混凝土灌注作业后，运输车及作业场地也应及时清除和冲洗，以保证车辆和场地清爽，运输车辆装运弃土时，必须加盖，防止洒漏扬尘，冲洗车轮以防污染道路；
⑥工程完工后，按要求及时拆除所有工地围墙、安全防护设施和其它临时设施，并将工地及周围环境清理整洁，做到工完、料清、场地净。
八、环境保护施工措施
1、施工环境保护
于基坑开挖工程规模大、周期长，施工过程不可避免地会产生一系列的环境问题，给这些地区群众的生活、工作、交通造成暂时不便，同时，施工生产的噪音、振动、扬尘等污染也会影响当地的环境为使施工期的环保工作有序、有效地进行，尽量减少施工过程对周围环境造成的不利影响，我们将依照国家及地方环境相关法规的要求将环保工作规范、系统地贯穿施工期的全过程，使施工期的环境影响达到相关法规、标准和环评报告的要求。
2、施工期内的主要环境污染因素特征
2.1噪音
施工噪音包括现场施工生产的噪音和车辆运输产生的噪音。施工过程将动用液压抓斗机、挖掘机、空压机、发电机、钻孔机、风镐等施工机械，这些施工机械在进行施工作业时产生噪音，成为对临近敏感有较大影响的噪声源。
2.2振动
主要来源于重型施工机械的运转，重型运输车辆行驶，抓土、锤击、夯实等作业产生的振动。
2.3大气污染
挖土、拆卸、装卸、运输、回填、夯实等施工过程和开挖面、露天堆放等区域会产生大量扬尘，扬尘在大风天气和旱季较为严重，是施工期的主要大气污染源。
2.4固体废弃物
施工期产生的固体废弃物主要工程弃土、建筑废料和施工人员的生活垃圾。
3、主要环境影响的控制
3.1噪声的控制
①对可固定的机械设备如空压机，备用发电机设置等在施工场地建临时房屋内设隔音板，使其与外界隔离，最大限度的降低其噪音。
②对噪声超标造成环境污染的机械施工，其作业时间限制在七时至十二时和十四时至二十二时之内。
③施工中应选用低噪声的机械设备和施工工艺。施工场地布局要合理，尽量减少施工对居民生活的影响，减少噪声强度和敏感点受噪声干扰时间。
3.2振动的控制
①在施工过程中应采用低振动机械施工。
②本工程施工可能会对地层产生扰动，引起路面变形或沉陷。因此，对临近建（构）筑物应事先详查、做好纪录，对可能的危害采取加固等预防措施。
3.3对大气污染的控制
①对易产生粉尘的作业面和装卸、运输过程，制定操作规程和洒水降尘制度，在旱季和大风天气适当洒水，保持湿度。对易于引起粉尘的细料或松散料应与遮盖或适当洒水湿润，运输时应用帆布、盖套及类似遮盖物,散料应存储于仓库或储式保管。
②合理组织施工，优化工地布局，尽量避开敏感点和敏感时段。
③施工现场要在施工前做好施工道路的规划和设置，临时施工道路基层要夯实、硬化场地及裸露地面进行绿化。
3.4固体废弃物的遗弃。
①施工中应减少回填土方的堆放时间和堆放量，堆土场周围加护墙护板。
②制定泥浆和废渣的处理、处理方案。按照法规要求选择有资质的运输单位，及时清运施工弃土和渣土，建立登记制度，防止中途倾倒事件发生并做到运输途中不撒落。
③选择对外环境影响小的出土口、运输路线和运输时间。
④保证回填土的质量，不得将有害物质和其它工地废料、垃圾用于回填