桥梁基础基坑支护施工方案(钢板桩)

桥梁基础基坑支护施工方案(钢板桩）

【摘要】：这篇文章主要介绍了XX客运专线X标段XX桥工程深基坑施工中遇到的难题及施工方法：包括深基坑维护的施工技术措施；在施工中遇到的排水、土方开挖、土方回填等问题的施工方法。

【关键词】：深基坑、维护结构、排水、土方开挖、承台施工、土方回填

1、编制说明

1.1、编制依据

《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ213-2005

《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10002.5-2005

《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》铁建设【2010】240号《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

《建筑施工计算手册》第二版

《建筑施工手册》第四版缩印本

1.2、编制原则

1.2.1、严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和设计标准；

1.2.2、遵守、执行合同文件各条款的具体要求，确保实现业主要求的工期、质量、安全、环境保护、文明施工等各方面的目标；

1.2.3、结合工程实际情况，应用新技术成果，使施工组织设计具有技术先进、方案可靠、经济合理的特点；

1.2.4、充分研究现场施工环境，妥善处理施工组织和周边接口问题，使施工对周边环境的影响最小化；

1.2.5、施工方案突出重点难点工程，力求做到多方论证优化施工方案。

1.3、编制目的

深基坑的围护结构根据埋深和地下水情况采用拉森桩支护维护基坑的稳定，由于基坑开挖深度较深，属于深基坑工程，设置围檩和斜支撑围护，此基坑施工具有风险高、危险性大的特点。为了有效地消除这些对施工的不利影响，提高现场施工人员管理素质和处理应变能力，切实保障人员的生命安全、企业的财产安全和工地周边环境安全，把安全影响减少到最低点，保证深基坑工程的顺利进行，特制定本专项深基坑支护施工方案。

1.4、编制范围

深基坑的拉森桩、围檩、土方开挖、支撑体系安装及拆除，以及各分部分项工程的质量、环境、安全、文明施工、应急管理等保证措施。

2、工程概况

2.1、工程概况

本深基坑位于XX区对XX镇XX村，中心里程DK28+106.18，桥长79.2m。设计行车速度250km/h，线间距4.80m。桥梁基础采用钻孔桩基础，桩径为Φ1.00m，共计48根；承台共4个，其中桥台为一步承台，桥墩为二步承台。桥墩圆端形实体墩，共2个。桥台采用双线一字型桥台。深基坑为2座桥墩，开挖基底标高为-110.787m，开挖深度为7.713米。

2.2、工程水文地质条件

2.2.1、地形地貌

本段地区主要为松花江阶地及漫滩，地势略有起伏，开阔，表层为杂填土、

素填土、下部为黏土、粉质粘土、粉土。自然地面6至8米以下为中砂。

2.2.2、地质条件

地质情况由上至下为：第一层素填土10KPa,厚度2.4米；第二层粉质粘土130Kpa，厚度2.9米；第三层粉土170Kpa，厚度1.8米；第四层中砂330Kpa，厚度4.9米；第五层细砂190Kpa，厚度1.7米；第六层中砂370Kpa，厚度2米；第七层粗砂430Kpa，厚度3.8米。

2.3、周边环境

本基坑临近既有XX线距离11-12m，与既有XX线DK27涵洞平行设置。本基坑另一侧为施工便道和山后村的农田。并有一条通往XX方向的乡间路。（详见附图一）

3、材料与设备计划

3.1、机械设备计划

3.2、材料计划

4、施工方案

4.1、施工工艺：

场地平整→拉森桩围护→土方开挖（围檩和斜支撑同步施工）→设置排水沟和清淤→碎石和混凝土垫层施工→承台施工→墩台施工→基坑回填（围檩和斜支撑同步拆除）→拉森桩拔除

4.2、场地平整：

4.2.1、根据施工方案测量出基坑挖土的范围，基坑宽度根据一步承台外边每侧外扩3米，采用白灰线洒出挖土的范围。

4.2.2、采用挖掘机对白灰线内的施工场地进行平整，按既有自然地面标高下挖至118.5m处，然后对整个场地地面平整。

4.2.3、修筑机械设备入场施工道路，进场道路由施工便道进入现场，做好打桩机进场通道整修和地下大块石清理工作。

4.3、排水施工措施

4.3.1、根据本工程的位置特点和地下水埋藏情况，新建XX客专XX桥临近既有线较近，并且此地区为平原，排水困难，无排水去向。并且地下水埋藏较浅且较丰富。无法采用井点降水，只有采用止水钢板桩来控制基坑外水流进入。对基坑内既有少量积水排净，基坑边缘设置排水沟和集水坑以控制外围水进入基坑。

3.1.1-1 排水示意图

4.3.2、基坑四周设置排水明沟和两处集水坑，排水明沟，b=400mm，

h=500mm，将沟中水引至集水坑中，采用钢护筒做集水坑壁围护结构，集水坑结构尺寸为a*b*h=500mm*500mm*1000mm。

4.3.3、每座基坑设2台50潜水泵抽水。将水抽走，抽水期自挖土至基础回填土施工完停止，三班不停连续排水。抽出的集水排向征用的临时用地内。

4.3.4、基坑中的集水随挖土随排出，不要长时间留置，以防对基底浸泡，形成淤泥对下步施工造成影响。

4.3.5、为防止雨雪天对施工的影响，在坑内四周布置排水沟及集水井，利用潜水泵抽出基坑。另外，为防止地下水回流，在基础垫层下纵、横向布置排水盲沟，盲沟纵坡流向基坑四周的排水沟，使地下水流向排水沟。

4.4、钢板桩围护结构施工

4.4.1、钢板桩围护

围护结构采用拉森钢板桩支护形式，钢板桩为15m长的拉森OT22型，板桩墙内皮与承台基础外边线距离1.5米，用2I40a工字钢双拼作围檩，四角采用φ425mm无缝钢管支撑。拉森板桩施打采用三层围檩法施工，四角采用圆钢管斜向支顶尽量减少倾斜误差的积累，保证实现封闭合拢，满足板桩墙的质量要求。锚桩施工采用单独打入法，其轴线位置应准确，质量要求同板桩墙。板桩围檩与板桩之间，有间隙处需用钢楔块楔紧，以求板桩正确受力。详见附图二

4.4.2、钢板桩施工方案

1、施工工艺流程

2、操做方法

1）、基线确定：测量员定出轴线，留出以后施工需要的工作面，确定钢板桩施工位置。

2）、定桩位。按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。

3）、钢板桩施打，采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中，使桩端透过粘土层进入淤泥层。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩完成。钢板桩施打时，由于钢板桩制作本身的误差、打桩时的偏差、施工条件的限制，使帷幕的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍，故此钢板桩帷幕转角及最终封闭合拢有相当难度。调整的办法，有采用异形钢板桩来闭合或通过调整帷幕轴线用标准桩实现闭合。由于本工程钢板桩墙精度要求不高，故采用后一方法来实现转角的闭合，即在转角处两侧各以10根钢板桩的宽度来调整轴线实现闭合。如出现部分钢板桩长度不

足，可采用焊接接长，用鱼尾板焊接法。接长时避免相邻两桩接头在同一深度，接头位置应错开1M以上，且间隔放置打桩。

4）、围檩、支撑、角撑

为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用2*40a工字钢组成，在此横断面用工字钢连接相对侧钢板桩作为支撑。为稳妥起见，在钢板桩墙转角上另用φ425mm圆钢管做角撑。如右图所示。

阻力，依靠附加起吊的作用将桩拔除。

钢板桩拔除后留下的桩孔，必须即时做回填处理，回填一般用挤密法或填入法，所用材料为中砂。

4.4.3、变形观测

为确保围护结构正常工作，防止发生钢板桩位移大而影响施工，故需对钢板桩的位移进行跟踪观测，以便发生险情及时采取加固补强措施，板桩观测方法：

1、在板桩墙两端外侧15m的板桩墙轴线上设立轴线控制点，控制点须在锚桩外侧或更远处的稳固点，控制点须稳定，并加以保护。

2、在板桩顶部用红漆标出轴线位置，标记间距不得大于15m;控制点、位移标记应在开挖前布置，用红三角标示。

3、观测采用挂线尺量的简易方法，但所挂麻线须挂直，尺量使麻线不得摇晃，若风大或挂线有困难时，采用经纬仪观测。

4、在挖土期间及挖土完成后每天二次观测位移，即上班后一次，下班前一次，直至位移稳定。当板桩位移速度发展较快时，应跟踪观测。

5、当发现总位移超过100mm或日位移量大于20mm时应立即通知停止施工，及原位回填，通知施工、技术部门采用相应措施。

6、观测数值应做好记录。

4.4.4、材料：钢板桩规格参数：

4.2.4-1 拉森桩示意图

4.4.5、计算公式

1、桩顶高程H1：118.50m

2、坑底标高H0：110.787m

开挖深度H：7.713m

3、土的容重加权平均值γ：

γ=（0.813*17.5+19.2*2.9+20.2*1.8+19.7*2.2）/7.713=19.4KN/m3内摩擦角加权平均值Ф：

Ф=(0.813*10+2.9*21+26.2*1.8+36*2.2)/7.713=25°

4、地面均布荷q：30.0KN/m2

5、基坑开挖长a=14m 基坑开挖宽b=10.6m

6、外力计算

1）作用于板桩上的土压力强度及压力分布图

aq

aq

4.3.6-1 拉森桩土压力分布图

主动土压力系数K a =tg 2(45°-φ/2)=tg 2(45-25/2)=0.41 被动土压力系数 K p =tg 2(45°+φ/2)=tg 2(45+25/2)=2.46 主动土压强e Ah =γhK a =19.4×7.713×0.41=61.35KN/m 2 均布荷载对土产生的主动土压强e Aq =qK a =30×0.41=12.3KN/m 2 P b = e Ah + e Aq =61.35+12.3=73.65KN/m 2

均布荷载产生主动土压强点距桩顶距离Y q = tg(45°+φ/2) ×1.5=2.35m

2）计算y 值（K 值查表得1.7（K 值为被动土压力修正系数））

钢板桩上土压力强度为零的点距基底的距离y=P b /(r(K ×K p -K a ))=73.65/(19.4×

(1.7×2.46-0.41))=73.65/73.18=1.01m

3）按简支梁计算等值梁的两支点反力（R a 和P 0） ∑M c =0

P 0=[1/2×7.713*61.35×(2/3×7.713-0.5)+(7.713-2.35)×12.3×((7.713-2.35)/2+2.35-0.5)+(73.65×1.01) ×(7.713-0.5+1.01/3)]/(7.713-0.5+1.01) =(1098.28+298.92+561.59)/8.223 =238.21KN ∑Q=0

R a =1/2×7.713×61.35+(7.713-2.35)×12.3+1/2×1.01×73.65-238.21=236.60+65.96+37.19-238.21=101.54KN

4）计算板桩最小入土深度

按《建筑施工计算手册》公式2-72得：

m K K K p X a p o 42.453.1918

.7326

.1429)41.046.27.1(4.1921.2386)(6===-???=-?=

γ

t 0=y+x=1.01+4.42=5.43m t=1.2t 0=6.516m

钢板桩总长：L=h+t=7.713+6.516=14.229m

5）选择钢板桩截面

先求钢板桩所受最大弯矩M max ，最大弯矩处即剪力等于零处，设剪力等于零处距桩顶为x ，则： R a -1/2x 2rK a -(x-y q )qK a =0

101.54-1/2×19.4×0.41x 2-(x-2.35) ×30×0.41=0 整理得：3.977x 2+12.3x-130.445=0 x 2+3.1x-32.80=0

x=4.38m

M max = R a (x-0.5)-[1/2rx 2K a x/3+(x-y q )2/2×qK a ]

=101.54×(4.38-0.5)-[1/2×19.4×4.382×0.41×4.38/3+(4.38-2.35)2/2×30×0.41]=393.98-111.39-25.34=257.25KN ·m 采用OT22型拉森桩，W=2200cm 3,宽度600mm

σ= M max /W=（257.25N ·m ×1000）/2200=116.93mpa ＜[σ]=200mpa 满足要求

m rKa W h 21.31033193954

.71026400341.04.1922001020063)δ(6377

5=?=?=????==

h1=1.11 h=3.56m h2=0.88h=2.82m h3=0.77h=2.47m

确定采用的布置为h0=0.7m ，h1=2.2m, h2=2.2m 。层数为3层。 6）围檩验算