津汉跨铁路深基坑方案

1津津汉汉高高速速公公路路44标标段段跨跨津津山山铁铁路路立立交交桥桥工工程程深深基基坑坑专专项项施施工工方方案案1、编制依据1.1设计文件《天津市滨海新区津汉高速公路上跨津山铁路立交桥工程施工图设计》（中铁第五勘察设计院集团有限公司2012.06）设计交底及图纸会审记录。1.2有关规范及标准《铁路技术管理规程》。《营业线施工安全管理实施细则》（京铁师〔2008〕435号）。《北京铁路局路外工程管理办法》（京铁师[2010]441号）《营业线施工安全管理实施细则补充办法》（京铁师〔2010〕249号）。《天津市市政工程施工技术规程》（桥梁工程部分）（DB29-75-2004）；《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50—2011）；《天津市市政工程施工技术规程》（DB29-76-2004）；2、编制范围本方案主要针对津汉高速公路跨津山铁路立交桥工程—主桥下部结构承台深基坑施工编制。3、工程概况本工程项目位于天津市滨海新区内。线路基本为东西走向，在道路里程K25+509.236处上跨既有津山铁路，主桥(左幅16～18#、右幅18～20#)为2×50mT构，采用转体法施工，基础形式为砼灌注桩（桩径1.5m,桩长70m，共16根。砼为C35砼）；钢筋砼承台（混凝2土等级为C50）。左17#承台基底设计标高为-5.424m（原地面标高+1.327m）,右幅19#承台设计标高-6.732m（原地面标高+1.2m；属深基坑开挖。4、工程地质4.1气候条件本工程位于温带半湿润大陆性季风气候区，夏季干旱，冬季寒冷，降水较少，平原区年均降水低于550mm，年平均气温12.6度，最冷月份平均气温-4度以下。最热月份平均气温26度以上，极端最高气温40.8度。最大冻结深度60cm左右，冻结期约130天，霜冻期约180天，本区多西北风，年均风速2-5m/s,最大22m/s。空气相对湿度七八月份最大，平均80%左右，2-4月最低。4.2地层岩性各土层工程地质特征分述如下：第一层：人工填土层（Qml）(人工堆积)；第二层：新近沉积层（Q43Nsi）(坑底新近沉积)；第三层：新近沉积层（Q43Nal）（古河道、洼淀冲积）；第四层：第I陆相层（Q43al）（河床—河漫滩相沉积）；第五层：第I陆相层（Q43l+h）（湖沼相沉积）。4.3水文地质特征本场区浅层地下水为第四系孔隙潜水，地下水主要受大气降水及附近渠、塘水等地表水体渗透补给；并以蒸发及补给地下水体等方式排泄。水位随季节有所变化，一般年变化幅度在0.50～1.00m左右。在勘察期间地下水位埋深为0.90～0.95m左右，相当于标高0.52～30.57m。桥位所跨越的池塘及沟渠水面标高为0.72～1.15m。场区地下水对混凝土具有中腐蚀性，地表水对混凝土无腐蚀性。4.4场地土类型和场地类别场地为中软场地土，场地类别为III类。5、承台基坑防护桩施工设计5.1场地处理、施工便道修筑本工程主桥位于河道范围内，为满足钻孔桩施工要求，采用“回填素土、戗灰处理”的方式进行处理，填筑顶面标高+1.2m。填土前先进行施工便道修筑，素土采用自卸车运输，采用推土机整平，填筑完成后进行戗灰处理，戗灰处理厚度为1.5m。为满足施工要求，对处在施工场地内的水塘进行打坝截流、抽水、清除淤泥，坝顶宽1.0m，坝体采用编织袋装粘土填筑。坝体完成后，抽水清除水塘基底表层淤泥及松散土，然后换填石灰土后方可进行桩基础施工。5.2承台开挖深度以及承台、墩柱高度表1主桥承台开挖深度以及承台、墩柱高度单位：m墩号Z17#Y19#地面标高1.3271.2冠梁顶标高1.361.6承台底标高-5.424-6.732开挖深度6.7517.932承台高度774墩柱高度10.5125.3防护桩设计因该主桥跨越既有津山铁路，按照设计文件，主墩基坑防护桩采用钻孔灌注桩，桩径1.25m,间距为1.5m，倒角处加密，主墩两侧防护桩长均为25m,防护桩顶设置1.5m×1.5m的冠梁。工作坑外侧紧贴钻孔灌注桩为双头70cm，长度15m的高压旋喷桩作为止水帷幕，要求在工作坑外侧形成全封闭止水。基坑内四周设置集水坑。在基坑开挖过程中，在冠梁中心位置，设置3根D600×16钢管横撑，间距8m，长17.1m（基坑开挖保险措施）。主墩基坑防护桩布置图5基坑防护桩立面图5.4钻孔灌注防护桩设计参数（1）高程：Z17主墩防护桩标高-0.14m，冠梁顶标高1.36m，Y19主墩防护桩标高+0.1m,冠梁顶标高1.60m。（2）平面尺寸：主桥中墩承台设计尺寸为14.6m×14.6m，分左右幅布置，考虑施工操作空间，防护桩距离承台净距不小于1m。（3）设计荷载：按防护桩实际入土深度和设计地质资料计算土压力；（4）钻孔灌注防护桩钢筋笼伸入冠梁长度为1m,冠梁将所有防护桩连成整体。桩基钢筋笼按照桩长通长设置。6（5）防护桩入土深度：防护桩穿透第一层粉质黏土、夹粉土，进入第二层粉质黏土，入土深度25m。（6）Z17、Y19#主墩防护桩数量合计为102根。5.5防护桩设计检算钻孔灌注防护桩设计检算包括以下几个方面的内容：内力变形、地表沉降、整体稳定性检算、抗隆起计算、抗倾覆稳定、抗渗流稳定、抗突涌稳定。具体检算工程详见附件《津汉高速公路跨津山铁路立交工程钻孔灌注桩支护方案计算书》。6、基坑支护结构施工工艺6.1钻孔灌注防护桩施工工艺设计（1）钻孔：HG-200型车载反循环钻机施工。（2）土方开挖、钢支撑安装：按照每侧钢支撑设计标高进行土方开挖，做到随挖随撑，保证支撑安装的及时性。（3）垫层施工：开挖至设计标高后，进行基底验收，然后进行垫层混凝土浇筑。（4）承台、墩柱施工：按设计要求进行承台、墩柱施工。6.2施工程序场地平整→测放桩位→埋设护筒→钻机就位→钻机钻进→成孔→检查、验收桩孔直径、深度、倾斜度→吊放钢筋笼→清孔→检测泥浆指标、沉渣厚度→浇注桩身混凝土。6.3止水帷幕施工7综合考虑现场地质类型和地下水条件，采用高压旋喷注浆的方式作为止水帷幕。施工程序框图如下：7承台施工7.1土方开挖和钢支撑安装钻孔灌注防护桩、高压旋喷止水帷幕全部做完28d后再进行基坑开挖，基坑内土方开挖应分层进行，严禁一次开挖到底或者超挖。用全站仪放出基坑平面位置的控制点，并用灰线画出基坑的实际形状。基坑开挖采用机械施工加人工配合，开挖根据设计基础大小、基底预留工作面的宽度来进行。土方开挖、钢支撑安装顺序为：第一步结束施工测量放线机械就位对中预搅下沉喷浆搅拌提升重复搅拌下沉重复搅拌提升至孔口清洗机具管线移至下一桩位水泥浆制备8开挖至第一层冠梁底以下0.5m，安装钢管支撑；第二步开挖至基底以上30cm，第三步采用人工清底至设计标高，及时浇筑40cm厚砼垫层。土方开挖过程中由测量班采用水准仪控制标高。第一步开挖采用HD820挖掘机，待钢管支撑安装完成后，进行第二步开挖；开挖采用长臂挖掘机在平台上挖土，一台小型挖掘机在基坑内配合挖土，为避免机械开挖扰动基底，基底预留30cm，第三步由人工清理至设计标高。土方开挖过程遵循“先中间，后周边的方式”，以减少围护结构暴露时间，从而减少围护结构变形。因施工条件限制，开挖范围周边无堆土场地，开挖土方须做到“随挖随运出”，即平台上挖掘机随挖随装车，土方采用自卸车外运。土方开挖过程中由测量班负责监测地表沉降、围护结构变形量，当沉降量和变形量超过允许值时应立即启动应急预案。土方开挖前应备好应急物质（包括棉纱、聚氨酯、木楔子等），一旦出现漏水、漏泥现象时应立即进行处理。待开挖至第一道支撑以下0.5m时，进行钢支撑安装。根据设计图纸计算钢支撑长度（安装前现场量测，以量测值为准）→拼装支撑→活络头填充→回顶→定期检查。为保证钢支撑顶紧防护桩，在钢支撑一端设置活络头。承台开挖需注意事项：①基坑开挖前，必须查明地下有无埋藏物。如有，须相关管理单位拆迁完毕后，方可开挖。②开挖基础，根据设计文件和规范进行放坡、分层开挖。9③开挖基础时，严格按交底分层开挖，禁止违规在土体底部反向挖土作业。④人工配合挖土时，人员相互间应保持安全距离。⑤基坑开挖时，设置上下爬梯，供作业人员上下。⑥基坑外围1.0米范围内，不得堆放土、料和机具设备。7.2基坑开挖降水措施降水的任务主要是确保基坑开挖的顺利进行，防止在基坑开挖过程中出现泡槽现象，降水主要目的为：有效降低坑内地下水位，加固基坑内和坑底下的土体，提高坑内土体抗力，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。有效减少坑内被开挖土体的含水量，防止土体在开挖过程中发生纵向滑坡，便于挖掘机挖土、土方外运和坑内施工作业。有效降低下部承压含水层的水头高度，防止基坑底板发生管涌、突涌等不良现象，确保基坑底板的稳定性。基坑降水设计①降水井：降水采用管井井点降水，直径0.3m，间距5m，井深9m。实施降水后应将地下水位降至基坑底以下1.5m。设置线路位移、沉降观测点，掌握降水对铁路路基、线路的影响，并及时采取有效措施，保证铁路运营安全。②回灌井：采用井点加压灌注法，以深层注水为主，浅层注水为辅，深浅结10合的方法。回灌井直径0.3m，间距5m，井深9m。自然水位至管底均采用过滤管。③观测井：为监测降水和回灌时水位、水压变化情况，调节回灌量，需设置观测井，观测井直径0.3m，间距15m，井深9m。施工注意事项：为防止注水管道堵塞，必须使用清水。注水压力要求大于0.5大气压以上。11回灌井的填料使用砂夹碎石。当观测井中水位水压变化达到监测预警报告值，需及时启动回灌系统，回灌水量的多少，以满足保持原地下水位线为原则。7.3桩顶凿除、桩基检测、基底验收、垫层施工7.3.1桩顶凿除、桩基检测为保证桩顶完整性，桩顶混凝土平均超灌0.5～1m，且桩顶以上预留1m长承台锚入筋，待开挖至基底后，人工手持风镐将护筒内桩顶超灌混凝土凿除，混凝土凿除过程中应保证承台锚入筋的完整性。待桩顶凿除完成后，采用桩基完整性测试仪进行桩基小应变检测，以检测桩身完整性；同时在声测管内采用跨孔超声波检测仪对桩基进行超声波检测，以检测灌注桩混凝土质量、桩身的完整性。7.3.2基底验收土方开挖过程中，人工配合清槽。在基坑四周挖30cm宽、30cm深排水沟，并人工开挖一个汇水井，用来将水统一抽出。土方开挖过程中，由测量班采用水准仪控制标高。待基底处理完成，经自检合格后，报监理、业主检查，经检查合格后，方可进行下步工序施工。7.3.3垫层施工基底经验收合格后，按设计要求施工40cm厚C20混凝土垫层，四周飞边10cm。8、防护桩施工监控为保证施工期间基坑安全，必须按照设计要求进行施工过程监12控，组织信息化施工。8.1施工监控工作目标和流程8.1.1施工监控目标监测是基坑工程信息化施工不可或缺的重要措施之一，变形和受力计算只能够大致描述正常施工条件下维护结构与周围环境的变形规律和受力范围，但许多参数取值与实际情况存在差异性，因此，必须在土方开挖、钢管内支撑安装和承台施工期间开展严密的现场监测，以保证工程的顺利进行。本工程施工监测的主要目标如下：（1）为工程施工提供及时的反馈信息；（2）及时掌握防护桩的变形和受力情况，对可能出现的险情和事故提出警报；确保基坑的安全。（3）检验施工工艺的效果和设计的合理性，为今后改进同类工程设计及施工方法提供依据。8.1.2监控工作流程施工监控工作流程如下图所示。13钻孔灌注防护桩施工监控工作流程本工程施工期间施工监测主要包括以下内容：8.2监测项目8.2.1钻孔灌注防护桩顶水平位移监测（1）测点布置：沿冠梁顶长边布置5个测点，短边布置3个测点。（2）测点安装方法：在冠梁顶设置刻有十字丝的测点。（3）测试方法：采用全站仪进行监测。（4）数据处理：冠梁顶水平位移监测数据整理，除每次测试提供测试报表外，还把某次测试的各测点位移值连起来绘制曲线图，然否14后把内支撑安装和承台施工过程中几个代表性工况的水平位移实测曲线或把每次测试水平位移曲线绘制在同一个图标里，便于分析掌握。8.2.2钻孔灌注防护桩桩身变形监测利用垂球法进行桩身变形观测，测量人员用手提起垂绳轻而慢地沿桩身放至基底位置，待