拉森钢板桩综合标准施工专业方案.doc

独山大桥危桥改造工程

拉森钢板桩围堰专题施工方案

编制：
审核：
同意：

安徽省路桥工程集团有限责任企业
独山大桥危桥改造工程项目部
7月1日

目录
第一章 工程概况 2

第二章 编制依据及技术指标 2

第三章 施工难点分析 2

第四章 基坑及墩台身施工 3

第五章 基坑开挖安全方法 8

第六章 安全应抢救援预案 10

钢板桩及围檩、内支撑计算书 12

一、 编制说明
1.1编制依据
1. 《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-
2. 《公路交通安全设施施工技术规范》JTG F71-
3. 交通部《公路水运工程安全生产监督管理措施》
4. 裕安区独山大桥危桥改造工程施工协议、招标文件
5. 《安徽省国省干线公路标准化实施指南》
6. 江苏淮安交通勘察设计研究院《裕安区独山大桥危桥改造工程施工图设计》及其它设计资料
7. 现场踏勘调查所取得相关资料
8. 我单位拥有科技工法结果和现有管理水平、劳力设备、技术能力，和长久从事高速公路建设所积累丰富施工经验。
1.2 编制标准
1. 遵守协议文件各项条款要求，全方面响应和认真落实业主或监理工程师及授权人或代表指示、指令和要求；
2. 严格遵守协议文件明确设计规范、施工规范和质量评定和验收标准；
3. 坚持技术优异性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性和实事求是相结合标准；
4. 自始至终对施工现场坚持实施全员、全方位、全过程严密监控、动静结合、科学管理标准；
5. 实施项目基础管理，经过对劳务、设备、材料、资金、技术、方案、信息、时间和气候条件优化处理，实现成本、工期、质量及社会信誉预期目标效果；
6. 严格规范管理，强化精品意识，以“全员参与，工序过程严控制；以人为本，科学管理抓质量；开拓进取，勇于奉献创精品。”企业精神为指导，努力使本工程成为内实外优产品，向业主交一项优质工程。
二、 工程概况
2.1 工程介绍
六安市裕安区独山大桥在独山镇境内，跨越河道为淠河；全长426米，全宽10米，上部结构采取14×30m先简支后连续混凝土组合箱梁，桥墩为柱式墩，桩基础；桥台为肋板式台身，桩基础；接线长约1公里，路基宽8.5米，路面宽7米。其中1#~8#墩为涉水施工。见下图：

1#~8#墩在河床内，施工难度较大，河面常水位和系梁底平均高差位4米以上。该处从现有地面以下6米范围内为蕴藻浜河河道内清理出来河底淤泥，给大面积挖土卸载造成相当大困难，依据现场勘查及图纸地质图中所表示，地质结构基础为细砂（Q4AL+PI):层顶埋深0.40-0.80m，层顶埋深0.40-0.80m，层顶高程52.66-55.38m，曾底高程51.26-54.04m，层厚0.80-1.40m，灰白色，松散-稍密状态，具振捣反应。该层分布普遍。层砾石（Q4AL+PL）：层顶埋深0.00-2.10m，层顶高程49.77-54.04m，层底高程40.47-46.56m，层厚7.40-9.70m，灰白色，中密状态。该层分布普遍。层强风化砂岩（K）：层顶埋深8.20-11.70m，层顶高程40.47-46.56m，层底高程37.07-43.48m，层厚2.00-4.30m，暗红色，密实，风化未完全，风化呈砂土状，夹基岩碎片，原岩结构基础被破坏。层中风化砂岩（K）：此层未揭穿，揭露最大厚度为10.80m，暗红色，致密，层状结构，碎屑结构，基岩裂隙不发育，泥质、钙质胶结，遇水易软化崩解，较完整，岩体基础质量等级为IV级，属软岩。土体内摩擦角平均16°，土容重平均取值为19kN/m3，产生土压力和水压力相当大，围堰平面开挖尺寸为10.5×2.5m，再加之承台及墩身下部作业施工需要在基坑内完成，给内部支撑造成很大困难，而且从基坑开挖到墩台身施工过程中需要进行数次受力体系转换，给各道围檩及内支撑确实定增加难度。
第四章 基坑及墩台身施工
基坑施工步骤：施工准备→测量定位→插打钢板桩→开挖基坑→逐层进行钢板桩内支撑→排水→浇筑封底混凝土→系梁施工→墩柱盖梁施工→基坑回填→逐步拆除内支撑→墩身施工→基坑回填→钢板桩拔出。
第一节 施工准备
首先在钢板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理，选择同种型号板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要型号（拉森IV号钢板桩）、规格（450×310×15.5）、数量2套（9m×130根）钢板桩。
    钢板桩进场前需要检验整理，发觉缺点随时调整，整理后在运输和堆放时尽可能不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连接锁口碰坏。
钢板桩设置位置应便于基础施工，应在原地面下结构边缘之外，并留有支、拆模板操作空间；
钢板桩平面不直，应尽可能使其平直整齐，避免不规则转角，方便顺利将钢板桩插打入地下，并利于围檩支撑设置。
第二节 测量定位
对墩位承台控制点标明并经过复核无误后加以有效保护，同时距离系梁台边线0.65米位置放出钢板桩插打位置，并用槽钢定位，在确保钢板桩垂直度情况下逐根插打。
第三节 钢板桩、围檩及支撑部署
经设计计算，该围堰平均开挖深度为4.6m，开挖尺寸为10.5×2.5m，共部署2道支撑，具体部署见下图。第一、二道围檩均采取一根H型钢（400×400×20×20），直撑、斜撑采取外径62cm，壁厚1cm钢管；第一道钢管顶面和原地面平齐，第二道围檩中心距第一道围檩中心3.7m，第二道临时支撑安装在封底混凝土顶面上50cm处。
基坑支撑部署图：

计算书详见附件。
第四节 钢板桩施工
1、将钢板桩运到工地后，钢板桩在拼组前必需对其进行检验、丈量、分类、编号，同时对两侧锁口用一块同型号长2～3m短桩作经过试验，以2～3人拉动经过为宜。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺点，采取冷弯，热敲（温度不超出800～1000℃），焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。插打钢板桩之前须检验振动锤。振动锤是打拔钢板桩关键设备，在打拔前一定要进行专门检验，确保线路通畅，功效正常。且功率达成40KW以上，而夹板牙齿磨损不宜太多。
2、履带吊停在离打桩点就近基坑边，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。
3、锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，并起锤。
4、钢板桩计算长度为9米（基坑5米、入土4米），待钢板桩尖离开地面30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。上升锤和桩至打桩地点。
5、钢板桩插打时，单桩锁口内均涂以黄油混合物油膏，以降低插打时摩阻力并加强防渗性能。插打钢板桩时从第一块就应保持平整，几块插好后即插打一块深以保持稳定，然后继续插打。
6、在插打过程中，加强测量工作，发觉倾斜，立即调整，为确保插桩顺利合拢，要求桩身垂直。在整个钢板桩插打过程中必需确保合拢密实，以防漏水。
7、对准钢板桩和定位桩锁口，靠震动锤和桩自重压到桩所要插打位置。
8、试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至计算标高，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降速度，尽可能使桩保持竖直，方便锁口能顺利咬合，提升止水能力。
9、 板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。
10、松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完全部桩。打桩前通常应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，在打完钢板桩后，开始进行钢板桩围堰内止水处理。
第五节 基坑开挖及墩台施工
土压力和水压力很大，基坑开挖宜采取长臂挖机，施工时机械离基坑越远越好，减小基坑边缘处动载。各阶段开挖时应在支撑位置向下多开挖50cm，利于施工围檩及支撑设置，开挖到各道支撑位置后应立即安装围檩及内部支撑。
钢板桩插打完后，向下开挖安装第一道围檩支撑；继续开挖至标高处，安装第二道围檩及支撑；继续开挖土方到系梁底一下20cm，快速施工封底混凝土层，待封底混凝土强度达成要求后，再进行受力转换，由封底混凝土受力，即可进行后续破桩头、桩基检测、绑扎钢筋、支模板等工作，以上施工同时，应立即抽出基坑内积水。在下系梁混凝土浇筑结束达成拆模要求后，拆除模板，基坑用透水性材料回填密实到下承台顶面后，拆除第二道支撑；开始施工墩身，墩身底面和地面高差较大，考虑施工安全方便，墩身施工时采取一次性浇筑，浇筑完成进行养护后拆模，立即回填透水性材料，密实后拆除第一道围檩，继续施工上部墩身。
第六节 基坑排水
在渗水较小情况下，采取汇水井排水，在基坑内承台范围外侧较低处挖4个汇水井，并在周围挖边沟，使其低于基坑底面。对汇水井井壁要加以支护，井底铺一层粗砂或碎石，采取抽水机从汇水井抽水来排除渗水；假如承台低于砂土层且渗水较大时，采取井点法降低地下水位，在距基坑边3-5m距离进行钻孔，埋下井点管，周围填以砂石作过滤层，上用黏土填封，地面上经过主管和抽吸设备相联进行抽水，以降低基坑四面地下水位。
第七节 混凝土垫层施工
采取直接浇筑混凝土垫层，可能造成钢板桩无法拔出，所以浇筑垫层时在钢板桩围堰内侧支模，或在底部钢板桩四面用编织袋或土工布将钢板桩和封砼隔离，方便钢管桩在承台施工完后顺利拔出。在混凝土浇筑之前，尽可能要把水抽干，封底混凝土强度等级采取C25，直接采取汽车泵输送混凝土到指定位置，按通常砼施工进行。封底时由一边向另一边推进，但确保连续、不间断、不留接缝、一次性完成。混凝土垫层厚度初定为100cm。
第八节 围檩支撑拆除
下层承台浇筑养护完成，拆除模板，回填透水性材料，回填时分层整平，灌水密实，待回填到下系梁顶标高后，继续施工下部墩身施工完成后即可拆除第一道围檩，完成后续各项工作。
第九节 钢板桩拔出
承台墩身混凝土浇筑结束，将基坑回填完成后，要将钢板桩拔出再重新利用，拔桩时，尽可能使钢板桩下部和混凝土脱离，然后再进行拔桩。先略锤击振动各拔高1～2m，然后按次序将全部钢板桩均拔高1～2m，使其松动后，再依次拔除，对桩尖打卷及锁口变形桩，可加大拔桩设备能力，将相邻桩一齐拔出。并注意一下几点：
1、为预防将临近板桩同时拔出，宜将钢板桩和加固支撑围檩逐根解除。
2、按和插打钢板桩次序相反次序拔桩。
3、将钢板桩用振动锤再复打一次，可克服土黏附力。
4、拔出钢板桩应立即清除土砂，涂以油脂。变形较大板桩需调直，完整板桩要立即运出工地，堆置在平整场地上。
第五章 基坑开挖安全方法
1、基坑开挖必需依据相关规范要求进行设计，并有计算书。
2、挖掘机等机械在坑顶进行挖基出土作业时，机身距坑边安全距离应视基坑深度、坡度、土质情况而定，确保基坑安全。
3、深基坑四面设防护栏杆，人员上下要有专用爬梯。
4、开挖中，当坑沿顶面裂缝、坑壁松塌或遇有涌水、涌砂影响基坑边坡稳定时要立即加固防护。
5、基坑需抽排水开挖时，须配置足够抽排水设备。
6、基坑开挖所设置多种围堰和基坑支撑，其结构必需坚固牢靠。基础施工中，挖土、吊运、浇筑混凝土等作业，严禁碰撞支撑，并不得在支撑上放置重物。施工中发觉围堰、支撑有松动、变形等情况时，应立即加固，危及作业人员安全时要立即撤出。
7、基坑支撑拆除时，应在施工责任人指导下进行。拆除支撑应和基坑回填相互配合进行。有引发坑壁坍塌危险征兆时，必需采取加固方法。
8、 人工修整基坑时，操作人员之间要保持安全距离，通常大于2.5m。多台机械开挖，挖土机间距要大于10m。挖土自上而下，逐层进行，严禁先挖坡脚危险作业。
9、运土道路坡度、转弯半径要符合相关要求。
10、在开挖基槽时要做好降雨防护方法，施工现场和基坑四面设排水沟及集水井，确保将场地内积水立即排除。
11、距离开挖边线4m内不许可堆放材料、挖出土方和停放机具，4m外堆放高度不宜超出1.5m,危险时必需采取加固方法；不得从基坑上方倾倒或抛掷毛石、砖等材料，应用滑槽输送；半成品材料应做具体运输方案。
12、在开挖基坑边缘处，必需按规范设两道1.2m高牢靠栏杆和悬挂危险标志，并在夜间挂红标志灯。严禁任何人在深坑处休息。
13、夜间施工时，施工场地应有足够照明。　　　　　　
14、非机电专业操作人员不得私自动用基础机电设备。
第六章 安全应抢救援预案
一、安全生产事故应抢救援
实施在发生重大安全事故时救援工作，尽可能降低事故危害，保障职员和周围居民人身健康和安全、项目财产安全和周围单位财产安全。特成立应抢救援组织机构。
二、处理突发事件应急预案标准
为认真落实落实《中国安全生产法》和《建设工程安全生产管理条例》，增强忧患意识，居安思危，降低施工事故发生，提升自防自救意识，结合本工程施工特点，关键针对可能出现安全生产事故和自然灾难制订独山大桥危桥改造项目涉水1~8#墩施工安全生产应急预案，其基础标准为:
坚持“以人为本，预防为主”标准。经过强化日常安全管理，落实各项安全防范方法，查堵多种事故隐患，做到防患于未然。施工前期，针对施工过程中存在重大危险源，提前估计，并制订生产安全事故应抢救援预案，建立应抢救援组织及配置应急人员，配置必需应抢救援器材、设备，以防突发事件，并定时组织演练，确保施工安全。各作业班组紧紧结合各自实际情况，成立应急小组，做好相关应急准备工作，确保施工安全。安全生产机构框图以下：
三、应抢救援领导小组
应抢救援领导小组由组长、副组长、组员三部分组成：组长由项目经理担任，副组长由副经理、总工程师担任。
组员由项目其它领导、各部门责任人、安全员、质量员、现场管理人员组成。
组长：卢军球
副组长：王家林 周衍超
组员：洪 杰、黄培松、徐辉、徐德圣、程卫卫、
项目安全管理部
安全QC小组责任人：　周衍超
专职安全员：　胡毛毛、许鸣、违建军
附件：
基坑支撑部署图
钢板桩及围檩、支撑计算书

钢板桩及围檩、内支撑计算书
一、计算参数
钢板桩计算方法采取等值梁法。
基坑开挖总深度按5m计算。施工机械荷载按20KPa均布荷载进行计算。
钢板桩长度取9m，每延米截面矩2037cm3，钢板桩许可抗弯应力。
土层容重取为19kN/m3，浮容重取值9kN/m3，水容重取值10kN/m3，地质情况以粘性土为主，据调查土体内摩擦角平均值为16°，主动土压力系数，被动土压力系数，被动土压力修正系数K=1.44，取每延米钢板桩为计算单元。
二、设计工况及荷载组合
设计工况一
钢板桩内侧已开挖至第二道围檩处，开挖深度5m，第一道支撑已经安装，第二道支撑未安装，在工况一条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。
设计工况二
钢板桩内侧已开挖至第二道围檩处，开挖深度5m，第一、二道支撑已经安装，但还未向下开挖，在工况二条件下最不利荷载组合：施工机械荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。钢板桩外侧水位按+1.08m计算。
三、各工况下钢板桩分析计算
1、工况一
钢板桩围堰外主动土压力等于内侧被动土压力平衡点距开挖底面距离y
19×1.36×0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19×1.44×1.761y 解得：y=1.878m
计算简图：

弯矩图：

支反力：

查看计算结果图形得出，钢板桩最大弯矩为281.85kN.m，钢板桩采取拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：

钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深t

t=1.1（x+y）=8.73m<24-3.5=20.5m,入土深度满足要求。
2、工况二
钢板桩围堰外主动土压力等于内侧被动土压力平衡点距开挖底面距离y
19×1.36×0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19×1.44×1.761y 解得：y=1.878m
计算简图：

弯矩图：

支反力：

查看计算结果图形得出，钢板桩最大弯矩为60.16kN.m，钢板桩采取拉森IV型钢板桩，每延米钢板桩抗弯模量W=2037cm3，则钢板桩应力为：

钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深t

t=1.1（x+y）=8.73m<24-3.5=20.5m,入土深度满足要求。
四、围檩及支撑分析计算
80钢管截面特征：
60钢管截面特征：
H型钢截面特征值

1、第一、二道围檩
计算取最不利情况即工况三，最大荷载为310.25kN/m。
计算简图：

弯矩图：

剪力图：

轴力图：

第一、二道围檩采取一根H型钢（400×400×20×20），直、斜撑钢管尺寸均为内径60cm，壁厚1cm。
（1）围檩验算
经计算，最大弯矩值为515.372kN.m,最大剪力值714.5kN。

围檩采取一根H型钢强度、刚度均满足要求。
（2）支撑钢管验算
支撑钢管最大轴力为1373.793kN。
钢管长细比，查表得压杆稳定系数
，支撑采取60钢管，强度满足要求。
（3）斜撑钢管验算
最大轴力为2362kN，最大弯矩为125.07kN.m。
钢管长细比，查表得压杆稳定系数

斜撑采取60钢管强度满足要求。
计算简图：

弯矩图：

剪力图：

轴力图：