桥梁基坑钢板桩支护专项方案

1/34郑州市新城路（天河路~文化路）东风渠桥梁草袋围堰及基坑钢板桩支护专项方案一、工程概况郑州市新城路位于郑州市北部、北邻北四环，南邻开元路，为东西走向的城市次干路。本工程西起天河路，东至文化路，全长2879.79m，一幅路形式。在规划新城路跨东风渠处，新建一座桥梁。桥位平面图2/34根据防洪评估报告，桥位于规划东风渠河道断面为梯形断面，河道底宽约26m，河底高程87.65m，防洪水位高程为91.21m。东岸河道边坡1：2.5，西岸河道边坡1:1.5，且紧邻一道总宽6.1m的暗涵。现为保证桩基施工，需要在2号及3号墩台处设置围堰。1、技术标准（1）荷载等级汽车荷载：城-A级；人群荷载：4.5kN/m；抗震设防烈度：67度（设计动峰值加速度值为0.15g）。（2）设计基准期：100年。（3）桥宽布置桥梁横断面布置：0.25m（栏杆）+5m（人行道）+26m（机非混行车道）+5m（人行道）+0.25m（栏杆）=36.5m。2、工程地质情况本项目场地地形比较平坦，标高在90.20m-93.6m之间，相对高差3.4m；场地地貌单元属黄河泛滥冲击平原。依据钻探土工实验成果，勘探深度范围内地层共分为6层，其中第①层为人工堆积的杂填土（Q4ml），第②层-⑥层为第四系统全新冲洪积（Q4al+pl)形成的粉土、粉质粘土、粉砂。现自上而下分述如下：第①层杂填土（Q4ml）：杂色，稍湿，松散，东风渠以西与原路面重合地段上部0.2-0.3M为水泥或沥青路面，其下为路基，主要为碎砖、灰渣、碎石等建筑垃圾回填为主，含少量粉土。层厚一般0.50-2.9M，平均厚度1.21M。第②层（Q4al+pl)粉土：浅黄褐色，见少量黑色铁锰质氧化物斑点，局部稍有粘性，摇振反映迅速，无光泽，干强度低，韧性低，稍湿，稍密。层厚0.90-5.20M，平均层厚3.54M；层底埋深2.30-6.00M，平均埋深4.75M。3/34第③层（Q4al+pl)粉质粘土：浅黄褐色，见少量黑色铁锰质氧化物斑点，局部粉粒含量高，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，可塑。层厚1.00-2.38m，平均层厚1.88m；层底埋深3.30-7.98m，平均埋深6.53m。第④层（Q4al+pl)粉土：浅青灰色，局部有粘性，砂感强，湿中密-密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。层厚一般2.60-4.00m，平均层厚3.06m；层底埋深7.20-10.80m，平均埋深9.07m。第⑤层（Q4al+pl)粉质粘土：浅灰褐色，见少量黑色铁锰质氧化物斑点，含蜗牛碎片，局部砂感强粘力含量低相变为粉土，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，可塑-硬塑。层厚4.00-5.30m，平均层厚4.83m；层底埋深11.30-15.80m平均埋深13.73m。第⑥层（Q4al+pl)粉砂：浅青灰色，矿物质成分为长石石英质，含少量云母，偶见贝壳碎片，分选性较好，饱和，密实。该层未揭穿，最大揭露厚度8.70m。场地地下水类型根据本次勘察结果，在本次勘察期间勘探深度范围地下水稳水位埋深5.00-6.30m，稳定水位标高85.25-87.35m，地下水类型为第四系潜水。施工场地内不存在不良地质作用及工程不利的埋藏物在对工程安全有影响的诸如岩溶、滑坡、磞塌、塌陷、采空区、地面沉降、地裂等不良地质作用。未发现埋藏的古河道、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。此层极易坍塌，遇水后液化严重。根据现场实际情况，下挖至1.5m处出现地下水基坑边坍塌，同时发现沙层。同时需要保证河道通畅，基坑开挖不能随意放坡，需采用支护开挖，支护原则需封水封土，故我标拟对1号、2号墩台基坑开挖采用拉森钢板桩支护。4/34二、编制依据1、郑州市新城路（天河路-文化路）道路工程招标文件与所签订的合同书。2、国家现行的施工验收规范、规程、标准、规定等；（1）JTJ071—98《公路工程质量检验评定标准》；（2）JTJ033—95《公路路基施工技术规范》；（3）JTJ034—93《公路路面基层施工技术规范》；（4）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）(5)《建筑基坑工程监测技术规范技术规程》（GB50497-2009）(6)《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2007）(7)《建设工程安全生产管理条例》（国务院第393号令）(8)《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）三、施工计划1.桥台基坑施工计划序号工序时间（天）备注1草袋围堰152桩基施工153打入钢板桩54基坑开挖及支护35系梁墩柱施工156基坑回填27拔除钢板桩28总共575/34四、草袋围堰施工1、总体施工布置在1号和2号墩台四米外设置3米宽草袋围堰，再将围堰内水抽出，然后填土夯实。总体布置详见附件。现场勘察→材料准备→测量放样→编织袋投放、堆码→护边→排水→筑土夯土→围堰加固。当然，根据具体情况的不同，其中有些工序的施工次序须进行相应的调整。2、施工方法1、进行现场勘察，查看现场水文地质情况，另外选择好围堰用取土场地、准备好编织袋及其他有关工具、材料。6/342、根据现场实际情况确定放坡程度及留出工作面，并测定出围堰位置。受静水总压力及受力中心的影响，结合经济适用的设计原则，一条围堰的中心部位常采用圆弧形。以减少水的侧压力，据多年施工实践来看，该处往往成为整个围堰工程安全的关键。3、编织袋装土为袋容量的75%左右，并用麻绳或绑扎丝缝好袋口。土袋投放前尽可能清除堰底河床上的块石、树根、杂草等，以减少渗漏；投放土袋时不宜采用抛投，应采用顺坡滑溜的方式，并要求上下层互相错缝，且尽可能堆码整齐，以增强围堰的整体稳固性。在水中投放编织袋，可用一对带钩子的杆子钩送就位。外侧丝袋可装小卵石或粗石子以避免流水冲刷。编织袋应顺波送入水中，以免离析，造成渗漏。为了增强土袋抗水流冲刷，防止土袋随水流滑移，必要时可在土袋外侧间隔一定距离打入几根松木桩或预埋好用于加固土袋的拉结铁丝网或钢筋等拉结件。堰堤的宽度、坡度应视水的深度和流速而定，一般堰顶宽度要保持在1.5～2米的宽度，堰堤外侧放坡1:0.5～1:0.7。4、编织袋堆码到一定长度时，要注意及时填筑抗渗性能较好的土（粘土）。在填筑（粘土）时不要直接向水中倒土，而应将土倒在已露出水面的堰头上，避免堰堤坍塌是围堰成败的关键，为此筑土时，应同步进行夯实，以减少渗漏，加强堰堤的强度和稳定性。5、护边。筑入土方一出水面，两边须用土袋加固，以防风浪冲刷，同时，视围堰的质保期限，采用相应的口袋。一般用麻袋效果较好，也有采用彩7/34条布防护的做法，但比用麻袋效果差，遇到工期较长时，必须定期进行更新防护。相对而言，采用草袋及蛇皮袋，保质期较短，难以满足项目的施工期要求。6、待围堰结束后，视水流的流速大小，必要时用防水布将围堰外侧进行整体包封，防水布要保证一定量的搭接长度，以减少渗漏，避免编织袋、筑土被水流冲刷流失。防水布的河床端和堰顶端，要用土袋压牢，以免被流水冲刷走或被风吹跑。7、抽水。围堰加固后，即可安排水泵进行排水。这里需根据总水量及出水量安排动力，同时，需特别注意的是，围堰内排水不可一次性到底，必须阶段性地进行，在水位下降30～50cm左右时停顿一下，以逐步使围堰稳定。同时，在抽水过程中，必须加强观察，一发现异常，必须采取相应的补救措施。8、筑土夯土。使用大型工程车辆向草袋围堰内倾倒土方挖掘机整平压实，直至土方达到一定强度后，再分层填筑，每层不大于50cm、并用22吨压路机压实。围堰填筑完成后9、加固及保护。抽水结束后，可根据围堰的实际情况进行加高或内、外侧加固，直至成形，考虑到东风渠风浪的影响，必须加强巡查，千万不可掉以轻心。为保证围堰结构的稳定性，安全性，围堰结束后应派专人对堰体随时进行观察、测量，发现问题及时采取加固措施。8/34五、基坑开挖及钢板桩的支护思路及要点根据草袋围堰施工方案，草袋围堰高程高程为91.942，系梁基坑设计底标高为84.44，本工程基坑深度为7.5米，为上下两层开挖现拟计划：（1）基坑上2.00米采用1：1放坡大开挖具体详见基坑开挖断面图，自卸汽车运往业主指定地点弃土，下层采用打拉森钢板桩支护后再开挖，土方需二次转运。（2）在基坑2米以下.采用拉森钢板桩支护主要作用是保证基坑边的稳固同时隔绝地下水流入基坑，起到支护边坡的作用。设计要点如下：1.采用拉森式Ⅲ型钢板桩，桩长9m；2.钢板桩穿过粉砂层，进入粘土层；3.钢板桩沿基坑临水3面连续设置成封闭的帷幕；钢板桩内侧四周设排水沟及二个集水井，收集渗水抽上地面排水沟；4.为保证基坑安全，钢板桩入土深度不小于3.5米。9/34钢板桩位置示意图钢板桩横断面图六、施工方法1.钢板桩的选用根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，10/34选用的拉森Ⅲ型钢板桩，拉森Ⅲ型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：W=1350cm3，g=60kg/m，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度9m长，要求钢板桩入土深度不小于3.5m。2.打桩设备采用履带式液压挖土机KATO-1250的液压振锤的锤机施打。3.确定基坑等级：根据建筑基坑支护技术规程（DB11/489-2007）的基坑等级划分规定基坑侧壁安全等级划分开挖深度h（m）环境条件与工程地质、水文地质条件α＜0.50.5≤α≤1.0α＞1.0ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢh15一级一级一级10＜h≤15一级一级二级一级二级h≤10一级二级二级三级二级三级注：①h———基坑开挖深度。②α———相对距离比α＝ｘ/ｈａ。为管线、邻近建（构）筑物基础边缘（桩基础桩端）离坑口内壁的水平距离与基础底面距基坑底垂直距离的比值.③工程地质、水文地质条件分类：Ⅰ复杂──稍密以下碎石土、砂士和填土，软塑～流塑粘性土，地下水在基底标高之上，且不易疏干；Ⅱ较复杂──中密碎石土、砂土和填土，可塑粘性土，地下水位在基底11/34标高之上，但易疏干；Ⅲ简单──密实碎石土、砂土和填土，硬塑～坚硬粘性土，基坑深度范围内无地下水。由上述规定结合我工程实际情况得知,本基坑侧壁安全等级为三级。4.施工工艺流程本工程基坑施工工艺流程为：放坡打桩定位放线施打钢板桩土方开挖安装围檩及支撑系梁墩柱施工回填土方拔起钢板桩5.整平：在施打钢板桩之前，先用装载机和挖机配合将原地面整平，然后进行钢板桩施工。6.钢板桩施工方法1)测量放线由测量人员放出钢板支护结构的轴线和边线，然后在边线位置撒上白灰进行钢板桩的打设。2)钢板桩的打设拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工有关要求：①采用Ⅲ型9m长密扣拉森钢板桩。拉森钢板桩采用履带式液压挖土机KATO-1250的液压振锤的锤机施打，然后将钢板桩吊至插桩点进行插12/34桩，插桩时对准锁口后将钢板桩振动打入。施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况。②打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。③打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。④在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。⑤钢板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使钢板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将10-20根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是：当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。总之，施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺13/34序，