铺盖体系安全专项方案

1一、编制依据地铁9号线工程丰台北路站施工图纸；钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001城市轨道交通工程测量规范GB50308-2008地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-99)混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)钢筋焊接及验收规程(JGJ18-2003)建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）建筑施工安全检查标准(JGJ59-99)建筑机械使用安全技术规程(JGJ33-2001)施工现场临时用电安全技术规程（JGJ46-2005)建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91)混凝土质量控制标准(GB50164-92)混凝土强度检验评定标准(GBJ107-87)二、工程概况地铁九号线丰台北路站位于万寿路南延线与丰北路西延线交叉路口北侧，现况万寿路南延线道路下方，丰台北路站沿轨道线路南北向布置，该站为地铁九号线与地铁十四号线的换乘站。车站站体西侧为华堂商场和望园东里小区，东侧为卢沟桥乡政府和宏景绿洲小区。丰台北路站为双层岛式车站（与十四号线的换乘节点为三层结构），车站主体采用装配式铺盖法施工，主体基坑总长201.836m，标准段总宽度21.240m,车站共设4个地面出入口，2座风亭，1个疏散口及1个垂直电梯口，如下图所示。2丰台北路车站结构位置示意图三、工程地质、水文地质条件3.1工程地质条件本车站的土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土、新近沉积土层、第四纪晚更新世冲洪积地层，其中人工填土普遍厚度0.2～2.8m，新近沉积土层普遍厚度2.5～6.9m。具体场地内地层土质分布如下：①人工填土层：粉土填土①层：黄色～黄褐色，稍密～中密，湿，含砖渣、灰渣，局部为耕植土；杂填土①1层：杂色，稍密～中密，湿，含砖快、石块等。该层层底标高为39.60～47.23m。②新近沉积层：粉土②层：黄褐色～褐黄色，中密，湿，含云母、砂砾，局部含有机质；粉质粘土②1层：黄褐色～褐黄色，可塑，含云母、氧化铁、有机质、砂砾；粉细砂②3层：黄褐色，松散～中密，含云母、氧化铁；中粗砂②4层：黄褐色，湿，含云母、氧化铁、氧化铁、砂砾；圆砾②5层：杂色，中密，一般粒径7～50mm。该层层底标高为36.62～41.50m。③第四纪晚更新世冲洪积层：圆砾卵石⑤层：杂色，密实，湿，一般粒径20～80mm；中粗砂⑤1层：褐3黄色，密实，湿，含云母、氧化铁、少量砾石；粉细砂⑤2层：褐黄色，中密～密实，湿，含云母、氧化铁；粉土⑤3层：褐黄色，密实，中压缩性土。层底高程25.62～33.20m。卵石⑦层：杂色，密实，湿～饱和，一般粒径30～80mm；中粗砂⑦1层：褐黄色，密实，湿～饱和，含少量砾石；粉细砂⑦2层：褐黄色，密实，湿～饱和，含少量砾石。层底高程15.16～20.82m。卵石⑨层：杂色，密实，饱和，一般粒径30～80mm，亚圆形，中粗砂填充；粉细砂⑨2层：褐黄色，密实，饱和，含个别砂砾。该层层底标高为10.94～13.95m。3.2水文条件场区范围内地下水类型主要为潜水，主要含水层为卵石⑦层，该层地下水以大气降水入渗补给方式为主，主要以人工开采方式排泄，水位埋深25.70～28.30m，水位标高为19.03～21.79m，。十四号线与九号线换乘节点基坑深26.52m，基底标高20.08m，进入潜水1.0m，主要含水层为卵石⑦层。四、风险因素分析本站采用装配式铺盖法施工，装配式铺盖法施工工艺在国内地铁施工项目中尚属首例，施工中无可借鉴经验及资料，存在较多不可预见性。铺盖板施工完成后，上方恢复路面交通，土方开挖及结构施工在铺盖板下进行。施工时要保证铺盖体系的施工精度及中间桩稳定性，以确保主体结构施工安全和路面交通安全。铺盖体系是由焊接和螺栓连接两种工艺复合而成的超静定体系，在铺盖体系下施工作业过程中，铺盖板上方在车辆动荷载及冲击荷载共同作用下，会将力传导给铺盖体系。在这种长时间的荷载反复作用下，铺盖体系连接螺栓容易因震动而松脱，其结果直接导致铺盖体系的不稳定，构成影响上部车辆通行和对下方作业人员造成物体打击的风险。4五、工程重、难点5.1工程重点中间桩安装精度的控制是工程重点：临时中间桩作为铺盖体系的主要支撑构件，力的传递方式由上部铺盖板传递到铺板梁及梁支撑，再由铺板梁及梁支撑传递到临时中间桩。施工过程中控制好中间桩不受偏心压力，是铺盖体系施工全过程的重中之重。应对措施：临时中间桩分两部分结构组成，上部结构为H型钢支撑体系，下部结构为钻孔灌注桩基础。中间桩施工时的措施；中间桩的采用两点定位的方法控制安装精度，分别在中间桩的底部和顶部设两个定位器。底部定位是在临时中间桩钢筋笼吊装完成后，固定在上部结构范围桩孔内壁上，用来校正上部H型钢结构对中。顶部定位待H型钢（临时中间桩）吊装入孔，并对H型钢进行检验校正后，立即采用定位支架对H型钢进行锁定定位。土方开挖时的措施；土方开挖时随开挖随做纵横连接及剪刀撑。5.2工程难点本次采用的装配式铺盖法施工为国内地铁施工中首次使用，在日本及台湾应用比较广泛，但在我国使用时应该具有中国特点的盖板型式。同时，铺盖法施工的支护体系转换中存在若干技术问题、需要在试验等配合验证才能引进吸收，为以后的施工推广应用提供理论及实践数据。应对措施：以施工单位为主体与高校共同进行主体结构基坑内支撑的标准化验算。根据铺盖法的特点，车站主体采用型钢支撑，由于基坑较深，400×400H型钢不能满足弱轴稳定要求，结合北京地铁基坑围护形式通常做法，本车站仍然沿用围护桩加钢管内支撑的支护体系。因此，需要根据现场实际情况、不同的施工阶段对钢管支撑进行标准化验算，以满足稳定性的要求。根据验算结果与设计院共同确定5加固支撑措施。施工期间对铺盖路面及支撑体系进行监测。本车站铺盖法施工时间拟定从2007年7月至2009年12月，此间经历围护桩、中间桩施工，体系转换、土方开挖、结构施工，盾构机吊出及盾构机掉头等多道工序，因此，在此阶段建立对铺盖及支撑体系的长期监控是很必要的。六、施工方案和主要施工工艺6.1构件的运输长度较长的H型钢件，在吊装及卸车时极容易造成变形，且过长的构件（接近29米的钢柱）装卸困难，运输困难，加工时分段制作，现场组装完整。一、运输安装过程中严防钢梁扭转、翘曲和侧倾。本次工程中采用轴线车与炮车进行钢梁的运输。注意事项如下：1、按照构件重量及外型尺寸合理选用吊装索具及钢丝绳。2、为了保证公路运输安全及杆件涂装不受损坏，所有运输车辆严格执行装载、加固、捆绑方案外，并派专人随车押运。运输过程中，运输构件车必须有明确的标志。严格按总包方要求的时间、地点、顺序发运，保证工地架梁需要。所有钢结构发运前向有关部门取得货物运输许可及办理货物运输保险。3、为确保建设进度，顺利完成钢构件运输任务，事先了解路况信息，选好合理路线以保证运输的安全及快捷。二、构件在吊装时，要事先计算好吊点，把吊点设定在弯矩最小处。并在运输车辆上合理放置铺垫物，以免运输过程中颠簸造成变形。6.2临时中间桩施工6.2.1整体施工流程临时中间桩“H”型钢桩安装施工工艺流程见下图：“H”型钢桩安装施工工艺流程图。6“H”型钢桩安装施工工艺流程图6.2.2钢筋笼施工（1）当桩孔达到设计标高后，将孔底的虚土和杂物清除干净，请有关人员验孔，做好隐蔽工程验收记录。验收合格后，立即下钢筋笼和浇灌桩身混凝土。（2）钢筋进场后必须先取样进行检测，合格后方可使用。（3）钢筋加工制作：如钢筋供应的长度不能满足设计要求，主筋采用焊接，焊缝长度单面焊不小于10d，双面焊不小于5d；箍筋搭接长度为10d。每批焊接的钢筋，必须做抗拉强度试验。为保证主筋间距和钢筋笼的整体刚度，固定架力筋应与主筋焊牢，箍筋与主筋要绑扎牢，成型后的钢筋笼外形尺寸、主筋位置、数量等与设计相符合。（4）钢筋笼制作完成后采用措施保证在运输和安装过程中，防止不可恢复的变形，并设置保护垫块。（5）钢筋笼吊放时要有专人指挥，要垂直放入孔中，并要特别注意主筋的方向和保护层的厚度，钢筋笼的顶标高应控制在误差范围内。（6）在灌注混凝土前，采取措施固定钢筋笼位置。施工准备下钢筋笼安装定位器浇注混凝土钢筋笼加工定位器加工H型钢吊装就位H型钢加工回填灌砂拆除定位器锁定H型钢76.2.3底部定位器施工定位器是在临时中间桩钢筋笼吊装完成后，固定在上部结构范围桩孔内壁上，用来校正上部H型钢结构对中的构件。定位器采用相应的厂家加工制作，现场进行安装。如下图：定位器示意图所示。11221-1123混凝土标高线3002003353351352-2混凝土标高线3002003353351356501000400400平面图1123编号规格材质数量122Q235B10*325*50012310*135*500Q235BQ235B20*900*700定位器示意图定位器的安装是在临时中间桩下部结构钢筋笼吊装完成后进行安装，安装在距离中间桩孔口2000mm的位置，采用人工焊接的方法与预埋件进行焊接。6.2.4临时中间桩下部基础混凝土（1）临时中间桩下部基础结构混凝土浇注之前，要求对底部定位器进行检验校正。确保定位器的位置准确，有足够的强度、刚度和稳定性。经过检验合格后，方能进行混凝土浇注作业。8（2）下部基础混凝土采用商品混凝土，坍落度为18～22cm，碎石粒径不大于40mm，运至现场后，施工人员及时进行浇灌，浇灌时要注意掌握桩顶标高。严格控制混凝土的自由落距（自由落距不大于2m）。（3）灌注混凝土前，先安放导管，导管直径为30cm。导管在混凝土内埋深不低于1m。导管上口安放特制的混凝土漏斗。混凝土灌注时，由输送车将混凝土送至漏斗内，启动漏斗下开关，沿导管使混凝土自由下落。（4）灌注时必须保证其连续进行，浇注高度控制在定位器以下1m位置，并且满足设计要求的下部桩基础高度。浇注过程中要边浇注边振捣，使混凝土的密实度达到设计和规范的要求。（5）进行混凝土浇注施工时，四周相邻的桩孔不得进行人工挖孔作业。6.2.5“H”型钢吊装H型钢作为铺盖体系的主要受力构件，必须确保有足够的刚度和稳定性。并且临时中间桩的架立必须准确到位。安装允许偏差应满足:临时中间桩桩顶轴线对桩位定位轴线的允许偏差为3mm；整根临时中间桩的垂直度允许偏差为h/1000，且不大于25mm，其中h为整根临时中间桩的长度。临时中间桩的桩顶标高允许偏差为±3mm；桩顶高差允许值为3mm；桩上梁支撑的梁顶与基坑两侧冠梁顶高差允许值为5mm，在顶部定位器槽钢横梁上支设千斤顶，将H型钢临时焊接支撑板支设在千斤顶上，使用千斤顶调整高程（后附照片）。临时中间桩H型钢需由标准件焊接而成。其施工顺序如下：①H型钢焊接加工；②H型钢由吊车吊装就位，沿定位器预留孔口缓慢下放，并插入下部灌注桩内，插入深度满足设计图纸要求；③到预定位置时，使用定位器上微调器，精确校正H型钢顶纵轴线位置，垂直度和水平高度，然后利用固定装置，将H型钢固定；④待混凝土达到设计强度后，在H型钢外壁四周灌砂水沉；⑤拆除定位器；⑥连接桩头。9H型钢临时中间桩应该在下部灌注桩混凝土浇注到设计位置后立即进行吊装，待混凝土初凝之前将H型钢插入混凝土灌注桩内，并达到设计深度。施工过程中采用顶部定位支架和底部定位器来控制H型钢的位置，详见下图“H”型钢入孔定位剖面示意图。9720015016090808050300504004009802002000底部定位器安装位置示意图考虑到运输问题，南端桩长29.1m的钢柱分两节加工，分段连接处采用连接板连接，连接节点计算如下。断开处截面面积大于原钢柱截面积，且材质一样，所以钢柱受弯矩，侧向挠度完全可以达到要求，无需再讨论。竖向承载力方面，节点处连接用螺栓为M20/10.9级高强螺栓。单根螺栓截面强度为1000MPa,屈服强度为:1000×0.9=900MPa。所以单根螺栓使用时的最强拉力Tmax=900×106×103.14×0.012=282600N。一个节点的单面钢柱共有33根螺栓，其中腹板9根，翼板24根。取摩擦系数μ=0.45。f腹板=2×