深基坑井点降水结合钢板桩围堰施工工法.doc

深基坑井点降水结合钢板桩围堰施工工法工法编号：FJGFEJ13-2012完成单位：中铁十七局集团第六工程有限公司 厦门思总建设有限公司主要完成人：林美辉 张世堂 熊海宁 应国平 陆传波1 前 言1.0.1 由中铁十七局集团第六工程有限公司施工的杭州至宁波客运专线控制性工程曹娥江特大桥，其主桥为（76+3×120+76）m连续梁，跨越曹娥江主槽；其中96#主墩位于曹娥江北岸滩地，基础承台设计埋深达13m，埋深范围内的土质为软弱、透水性较好的粉土、粉砂层，下伏淤泥质粉质黏土，地下水位较高，在地面以下3-5m；同时由于主墩基础较大，尺寸达到16.2m×22.35m，而施工征地范围有限，再加超软富水地质，不能采用放坡开挖方案；针对如何更好更快的对于江浙一带软弱富水不良地质下深基坑的开挖施工，我们经过深入研究，多次召开组织有关专家进行方案研讨，最后根据工程地质、水文、征地拆迁等情况，从单纯钢板桩围堰、钢筋混凝土沉井、双壁钢围堰、井点降水结合钢板桩围堰等方案中确定采用井点降水结合18m钢板桩围堰施工方案，即在钢板桩围堰外围设置一圈井点降水，利用抽水泵持续抽水来降低钢板桩围堰外部水位，提高土层物理性能，增大内摩擦角，降低钢板桩围堰外部主动土压力，增加钢板桩的稳定性与安全性；围堰内部采用高压水枪射土，淤泥泵吸泥，实现内部干、明作业环境，大大改善工人施工环境，提高施工效率；通过采用井点降水结合钢板桩围堰施工方案与施工工艺后，施工进度大大提高，工程质量与安全明显可控。本工法就是在曹娥江特大桥施工实践中摸索并不断改进、完善的过程中总结而成的，具有显著的经济和社会效益。2 特 点2.0.1 施工方便。制井材料及抽水设备丰富，降水井点制作简易方便；钢板桩材料多、型号单一、运输方便，钢板桩围堰施工技术成熟，施工速度快； 2.0.2 安全性高。通过在钢板桩围堰外围布置降水井点，降低钢板桩围堰外部主动土压力，增加钢板桩的稳定性与安全性；2.0.3 工作效率高。围堰内部作业实现干、明作业，大大改善工人工作环境，提高施工效率及可控性；基坑内泥砂通过泵吸至滩地，减少了开挖、运输、弃土的成本，改善了基坑周边环境。2.0.4 经济效益显著。减少钢板桩围堰的长度，同时减少钢板桩围堰内部支撑的强度与刚度；围堰实现干封底，相对于水下封底施工大大减少封底厚度；3 适用范围适用于超软富水粉砂、粉土地质，尤其是江浙一带超深超厚富水的粉砂、粉土地质的开挖深度达8-16m的、受征地拆迁影响但井点降水对周边环境或建筑基本无影响的铁路、高速公路及市政工程的大型承台的深基坑施工。4 工艺原理首先在富水软弱地质的深埋承台设置钢板桩围堰，围堰设置内支撑；然后再在钢板桩围堰外围合理布置一圈降水井点，利用抽水泵持续抽水降低水位，增加土层的内摩擦角，改善土层的物理性能,减少土层的主动土压力，增加了钢板桩的稳定性，减短钢板桩围堰打设深度；同时在围堰内通过利用高压水枪射泥、抽水吸泥的办法实现围堰内基坑开挖的干、明作业并且实现基坑底干封底作业。5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程深基坑井点降水结合钢板桩围堰施工工程工艺流程图如图5.1 施工准备布置及打设降水井点设置钢板桩导向框 清理钢板桩打设钢板桩井点抽水降水位围堰内吸泥抽水至第一层内支撑下0.5m安装第一道内支撑围堰内吸泥抽水至第二层内支撑下0.5m安装第二道内支撑 井点持续降水围堰内吸泥抽水至第三层内支撑下0.5m安装第三道内支撑围堰内吸泥抽水封底混凝土底面封底混凝土施工承台施工图5.1 工艺流程图5.2 操作要点（如需本节内容，请与工法编制单位联系）5.3 劳动力组织劳动力组织见下表5.3表5.3 劳动力组织情况表（单位：个）序号工序名称技工人数普工人数1井点降水422钢板桩打设及内支撑安装843基坑吸泥开挖624封底砼作业426 材料与设备6.1 材 料主要材料见下表6.1：6.1 主要材料表序号材料名称规格数量主要技术指标1钢板桩18m拉森IV228片400x170x15.5mm2内支撑围檩H型钢 488×300×11×18mm500m3内支撑钢管螺旋管 600x16mm 300m4井点降水管DN200 UPVC管 直径225.7cm330m壁厚11.3mm6.2 设 备主要机具设备见下表6.2：6.2 主要材料、机器设备表序号材料及设备名称型号数量备注150t履带吊1801辆打设钢板桩、吊装等用2振动锤90KW1个打设钢板桩用3汽车泵35m1台围堰封底用4砼罐车9m34台供应砼5空压机2.5m34台6电焊机400A8台内支撑焊接等用7清水泵2.5Kw4台高压水枪用8淤泥泵3.5Kw4台围堰内吸泥用9抽水机2.5Kw16台井点降水抽水用10高压水枪直径75mm，喷嘴直径20mm4把水压0.60.8MPa11柴油发电机200KW1台备用7 质量控制7.1 质量控制标准深基坑井点降水结合钢板桩围堰施工质量严格执行GBT 20933-2007 热轧U型钢板桩、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南、铁路桥梁钢结构设计规范-TB10002.2-2005、高速铁路桥涵工程施工质量验收标准。7.2 质量保证措施7.2.1 井点降水点需布置合理，根据地下水位量、井点抽水量及井点降水深度等综合考虑合理布置，保证降水达到设计要求。7.2.2 导向框设置需有一定刚度，且位置偏差不得大于2.0cm，确保钢板桩打设整齐、确保闭合，同时确保第二、第三层围檩及支撑体系下发顺利。7.2.3 对进场的钢板桩在施工前对其进行严格验算检查，凡有弯曲、破损及不合格的坚决不予使用，保证钢板桩质量；并对围檩及支撑体系、井点降水等材料进行样把关。7.2.4 围堰施工时严格按照杭甬客专曹娥江特大桥96#墩深基坑围堰施工图进行施工，并加强对围檩及支撑体系等主要受力构件的焊接质量控制，严重按照图纸要求的焊接形式、高度、间距等进行焊接。7.2.5 围堰施工时严格执行本方案中的施工顺序及工艺流程，确保确保每层内支撑都安装完成后方可进行继续降水及开挖坑内土方，不得逆向施工。 8 安全措施8.0.1 安全管理措施；1 认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，根据国家有关规定、条列，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组件安全管理体系，设置专职安全员，执行安全生产责任制，明确各级安全人员职责，抓好工程的安全生产。2 健全安全保证体系，加强施工作业安全检查及定期考核，确保作业标准化、规范化。8.0.2 安全技术措施。1 施工现场按照符合防火、防风、防雷、防洪等安全规定及安全施工要求就行布置，并做好各项安全警示标识。2 施工现场临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规范规定执行。3 施工现场基坑周围设置1.2m安全防护栏。4 所使用氧气与乙炔瓶隔离存放，使用时保持符合安全距离。9 环保措施9.0.1 成立施工环境保护机构-环保部，在施工过程中严格遵守国家、行业及地方的有关环境保护法律、法规及规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、泥浆、弃土、生活生产垃圾、废渣的处理控制和整治。9.0.2 将施工场地和作业限制在工程建设用地范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌标识清晰、齐全、醒目，施工现场整洁文明。9.0.3 及时清运沉淀泥沙，做好泥沙、废渣及其他工程材料到工程建设指定地点进行合理堆放及整治，并对其在运输过程中的防散落与沿途污染措施。9.0.4 对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10 效益分析10.0.1 经济效益钢板桩施工费用：通过利用井点降水结合钢板桩围堰施工方案相对于仅使用钢板桩围堰施工方案的钢板桩长度可由24m降至18m，深度24m的钢板桩施工费用为1.5万元/延米，深度18m的钢板桩施工费用为0.9万/延米； 整个围堰共需87.2延米，则钢板桩施工费用节省：（1.5-0.9）×87.2=52.32万元；封底混凝土费用：采用井点降水结合钢板桩围堰施工方案后封底砼厚度由原来仅有钢板桩围堰施工方案的2.5m厚降为0.8m，减少1.7m，围堰尺寸为24.8m×18.8m，则共减少砼方量约V=1.7×24.8×18.8=796.2m3，节省费用：796.2×450=35.7万元。井点降水费用：14个井点降水共需用电费用为11万元。通过以上计算，采用井点降水结合钢板桩围堰施工相比钢板桩围堰施工可节省费用为（52.3+35.7-11）=77万元。10.0.2 社会效益采用了井点降水结合钢板桩围堰施工方案节省工期约15天，为曹娥江主墩梁部乃至主体工期的完成提供保证，具有明显的社会效益。10.0.3 环保效益基坑内泥砂通过泵吸至滩地，减少了开挖、运输、弃土的成本，改善了基坑周边环境，减少淤泥对周边及运输过程对环境的污染，具有良好的环保效益。11 应用实例本工法成功地应用于曹娥江特大桥工程，工程质量满足规范要求，经福建省建筑业协会组织专家论证，工法关键技术成熟可靠，在类似工程上具有推广应用价值。11.0.1 工程概况曹娥江特大桥是新建铁路杭州至宁波客运专线重点控制工程，应跨曹娥江取名曹娥江特大桥，共184墩，全长6.6km；其中95#-99#墩为(76+3×120+76)m五跨连续梁跨越曹娥江主河槽且与之相交1350,96#主墩位于滩地上，但设计考虑桥对曹娥江泄洪的影响需在桥成桥后需对西岸滩地进行切滩，故将96#墩设计为低桩承台，承台尺寸达22.35m×16.1m，厚度6m，承台埋深达13m（地面到承台底面）；滩地承台埋深范围内为粉土层，下伏淤泥质粉质黏土，厚度达10m；同时滩地处地下水位较高，埋深仅3-5m。11.0.2 施工情况曹娥江特大桥96#墩经过工区多次方案比选及召开内外部专家讨论后最终采用井点降水结合18m钢板桩围堰方案进行承台围堰施工，该施工方案于2009年12月到2012年3月初从井点降水布置到承台钢筋绑架，较为顺利的完成各工序施工。11.0.3 工程评价该承台施工方案采用井点降水结合钢板桩围堰施工，有效解决富水超软地质下钢板桩围堰稳定及开挖超深等难题，保证了深基坑钢板桩围堰维护结构的安全与稳定，又快又好的完成了承台施工，具有良好的经济及社会效益。