磁悬浮交通示范线区间桥梁承台基坑开挖施工方案—工字钢.pdf
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1、中铁六局集团 北京市S1 线西段工程01标基坑开挖方案 1 北京市中低速磁浮交通示范线(S1线)西段工程 01标 区间桥梁承台基坑开挖施工方案 编制人:审核人:审批人:编制日期:编制单位:中铁六局集团北京市 S1 线西段工程 01 标项目经理部 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 2 目 录 一、编制依据.3 二、工程概况.3 1、总体概况.3 2、地质概况.3 3、水文地质.4 三、施工方案.4 四、施工准备.11 1、现场准备.11 2、技术准备.11 3、机具、材料准备.12 五、施工方法及要点.14 六、工程质量保证措施.21 1、基本要求.21 2、施工保证
2、措施.22 3、质量保证体系.22 七、安全措施.24 八、施工用电保证措施.26 1、电源.26 2、施工用电安全措施.26 九、雨季施工措施.27 1 雨季施工准备.27 1.1 防雨前期准备.27 1.2 现场排水系统.27 2 雨季施工措施.28 2.1 边坑防护.28 2.2 施工机械防护.28 2.3 施工应对措施.28 十、施工机械安全保证措施.29 十一、应急措施方案.29 十二、文明施工要求和措施.31 1、现场文明施工要求.31 2、文明施工管理措施.32 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 3 一、编制依据 1、北京市中低速磁浮交通示范线(S1
3、线)西段工程 01 标施工总平面布置图 2、北京市中低速磁浮交通示范线(S1 线)西段工程 01 标施工组织设计 3、铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB10415-2003)4、客货共线铁路桥涵工程施工技术指南(TZ 2032008)5、中低速磁浮交通工程施工及验收规范(Q/CYBGMJ0042009)二、工程概况 1、总体概况 本标段为北京市中低速磁浮交通示范线(S1 线)西段工程 01 标段,其范围从石门营-小园站-矿务局区间,设计里程 DK0+222.909DK2+831.717,包括石门营、小园车站两座框架结构车站,石门营车站至小园车站区间、小园车站至矿务局车站区间两个区间高架桥梁。高
4、架桥梁段有两处,分别为石门营站至小园站区间,设计里程为DK0+313.359DK1+520.717,桥梁长度为 1207.358;小园车站至矿务局车站区间,设计里程为 DK1+610.717DK2+786.717,桥梁长度为 1176m。标段桥梁总长为 2383.358m。2、地质概况 石门营车站至小园车站:本工程场地勘测范围内的土层划分为人工填土层(Qml)、第四纪全新世坡洪积层(Q41dl+pl)、第四纪晚更新世坡洪积层(Q3dl+pl)、第四纪全新世冲洪积层(Q41al+pl)、第四纪晚更新世冲洪积层(Q3al+pl)和三叠系双泉组砂岩(T1+2sh)。本场地第四纪冲洪积覆盖厚度一般小于
5、 50m,场地内除有填土层、混合土及风化岩分布外无湿陷性黄土、膨胀土及残积土等特殊性岩土分布。小园车站至矿务局车站:本工程场地勘测范围内的土层划分为人工填土层(Qml)、第四纪全新世冲洪积层(Q41al+pl)、第四纪晚更新世冲洪积层(Q3al+pl)。根据本工程勘测时取得的地层资料及波速测试成果判定,本场地中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 4 第四纪冲洪积覆盖层厚度大于 5m,场地内有填土层、新近沉积土层及混合土等特殊性岩土分布。3、水文地质 石门营车站至小园车站:北京平原地区地下水的赋存条件主要为基岩裂隙水和第四纪松散岩类空隙水,第四纪松散岩类空隙水又分为上层滞
6、水、潜水和承压水。区间起点 右 DK0+497.000地下水埋深约为 16.00m,标高约为 96.05m。右 DK0+497.000区间终点 30m深度范围内为观测到地下水,30m以下的碎石类土层中可能分布有多层地下水。小园车站至矿务局车站:北京平原地区地下水的赋存条件主要为基岩裂隙水和第四纪松散岩类空隙水,第四纪松散岩类空隙水又分为上层滞水、潜水和承压水。地下水埋深约为 20.00m,标高约为 68.50m。三、施工方案 石门营车站至小园车站高架区间共 41 轴,其中 12#、13#、14#、15#、25#、26#、28#、29#、39#、40#共 10 个承台位于既有道路周边,且地下管线
7、相对比较集中。各承台基坑开挖时采用自然放坡(1:1)与地下管线的位置关系见表3-1:表 3-1 承台与地下管线位置关系 12#13#中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 5 14#15#25#26#28#29#中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 6 39#40#小园站至矿务局站高架区间共 40 轴,其中 8#、9#、13#、14#、15#、16#、17#、23#、26#共 9个承台位于既有道路周边,且地下管线相对比较集中。各承台承台基坑开挖时采用自然放坡(1:1)与地下管线的位置关系见表 3-2:表 3-2 承台与地下管线位置关系 8#9#中铁
8、六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 7 13#14#15#16#17#23#26#以上 19 个承台位于既有道路周边及中央绿化带上,且地下管线相对比较集中。基坑采用自然放坡(1:1)开挖时导致大量管线的改移和破坏既有道路。鉴于以上不利情况,我标段开挖基坑采用工字钢防护。采用工字钢垂直开挖将减少基坑周边地下管线改移的数量和减小对既有道路的干扰和破坏,开挖平面与地下管线关系图见表 3-3(石小区间)、3-4(小矿区间):中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 8 表 3-3 石小区间钢板桩开挖与地下管线关系 12#13#14#15#25#26#中铁六局集
9、团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 9 28#29#39#40#表 3-4 小矿区间钢板桩开挖与地下管线关系 8#9#中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 10 13#14#15#16#17#23#中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 11 26#四、施工准备 1、现场准备(1)场地施工道路通畅,人行通道、车行通道分离。(2)基坑边临边防护到位。(3)、根据施工总平面布置图,布置施工机具和材料的堆放场地。(4)、进行施工材料、机具、劳动力的组织就位工作。开工前制定材料进场计划,及时调配进场,并提前进行原材料检验试验工作。(5)、组
10、织人员进行安全生产教育和技术交底。(6)对现场施工区域范围内临近承台的地下管线位置做好标识,并设置警示标志,施工中加强对地下管线的保护,避免出现管线破坏意外事故。2、技术准备 2.1、组织人员进场。在平整完场地后立即组织进场,按施工管理架构配备有关人员,建立有施工经验、工作效率高的工地项目班子,确保工程管理质量。2.2、测量放线 由项目部测量人员根据设计图纸放出承台的轴线及开挖边线,经监理及现场甲代确认后方可进行下一步工作。承台结构尺寸、开挖深度及工字钢长度见表4-1:表 4-1 承台结构尺寸、开挖深度及工字钢长度 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 12 石小区间承
11、台统计 墩号 结构尺寸(m)开挖深度(m)承台高度(m)工字钢长度(m)12#10.610.6 3.81 3.5 9 13#9.16.3 3.153 2.5 9 14#10.610.6 4.169 3.5 9 15#7.96.3 4.2 2.5 9 25#7.65.0 4.4 2 9 26#5.85.3 2.69 2 9 28#9.58.3 2.47 2 9 29#9.58.3 2.745 2 9 39#7.96.3 3.152 2.5 9 40#10.610.6 4.924 3.5 9 小矿区间承台统计 8#9.19.1 4.262 2.5 9 9 7.96.3 3.298 2.5 9 13
12、#5.85.3 2.595 2 9 14 7.65.3 3.035 2.5 9 15#9.19.1 4.424 3.5 9 16#9.19.1 4.31 3.5 9 17#7.65.3 3.24 2.5 9 23#7.65.3 3.222 2.5 9 26#7.96.3 4.004 2.5 9 2.3、按施工要求及场地条件配置施工机械,在开工前做好施工机械安装调试工作。2.4、组织现场施工人员学习工程质量、验收规范及作业指导书,进行专业技术培训。3、机具、材料准备 根据工程的进度要求配置施工机械设备具体机械设备见下表4-2:表 4-2 施工机械设备配备表 分项工 程名称 机械 名称 型号 单位
13、 数量 进场 日期 备注 承台土方 开挖 液压反铲式挖掘机 1m3 台 1 重型运输车 20T 台 2 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 13 加油车 台 1 打桩机 台 1 根据承台的机构尺寸及开挖深度计算得出防护所需材料见下表 4-3:表 4-3 材料汇总表 石小区间 钢板桩 承台号 钢板桩基坑宽(m)钢板桩基坑长(m)钢板桩根数 钢板桩重(t)横撑重(t)斜撑重(t)钢管重(t)12#15.6 15.6 338 199.65 3.60 3.26 2.00 13#11.6 14.1 278 164.49 2.97 2.81 1.81 14#15.6 15.6 3
14、38 199.65 3.60 3.26 2.00 15#11.3 12.9 262 154.91 2.79 2.61 1.65 25#10.3 10.8 229 135.09 2.44 2.23 1.38 26#10.3 10.8 229 135.09 2.44 2.23 1.38 28#13.3 14.5 301 177.92 3.21 2.96 1.86 29#13.3 14.5 301 177.92 3.21 2.96 1.86 39#11.3 12.9 262 154.91 2.79 2.61 1.65 40#12.4 16.6 314 247.45 3.35 3.25 2.13 小矿
15、区间 钢板桩 承台号 钢板桩基坑宽(m)钢板桩基坑长(m)钢板桩总根数 钢板桩总重(t)横撑总重(t)斜撑总重(t)钢管总量(t)8#14.1 14.1 305 180.47 3.26 2.95 1.81 9#11.3 12.9 262 154.91 2.79 2.61 1.65 13#10.3 10.8 229 135.09 2.44 2.23 1.38 14#10.3 10.8 229 135.09 2.44 2.23 1.38 15#14.1 14.1 305 180.47 3.26 2.95 1.81 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 14 16#14.1
16、14.1 305 240.63 3.26 2.95 1.81 17#10.3 12.6 248 146.60 2.64 2.51 1.62 23#10.3 12.6 248 146.60 2.64 2.51 1.62 26#11.3 12.9 262 154.91 2.79 2.61 1.65 总计:5243 3221.85 55.93 51.72 32.46 五、施工方法及要点 1.施工时,先使用挖掘机在路面上沿开挖线下挖出 1.5m深后(路基结构层),用打桩机按下图布置打入工字钢。工字钢排布方式为纵横向交替排布。施工平面示意图和立面图分别见下图 5-1、图 5-2:图 5-1 施工平面示意
17、图 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 15 图 5-2 施工立面示意图 2.工字钢支护施工概况 基坑开挖均采用 36b 型 9.0 米长工字钢支护,按最深开挖深度工字钢稳定性检算如下:=19.8KN/m3 =30 c=0 基坑深度 4.924m 车辆荷载按挂车 120验算 等代均布土层厚度 h=G/Bl0 B=13+Htan30=13+4.924tan30=15.8m h=1200/(15.844.92419.8)=0.8m 则土压力强度分布图如下所示:设入土深度为 x,则根据郎肯土压力计算需满足:Ep(2x/3+4.924)Ea(4.924+x+0.78)2/3-
18、0.78 中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 16 主动土压力 Ea=(1/2)(4.924+x+0.78)2tan2(45-/2)被动土压力 Ep=(1/2)x2tan2(45+/2)9m 长36b工字钢打入后顶面齐道路面(如上图所示),则入土深度为4.076m,代入、式,满足要求。工字钢截面验算:36b 工字钢,则Wy=919cm3,每米布置3 根,取如下计算简图:取 B 点为固定端,Ea 作用点距B 点距离为1.9m,取单位墙长,则 Ea=(1/2)(4.924+1.2)2tan2(45-/2)1=108KN B 点处工字钢所受弯矩M=Ea1.9=205KNm
19、=M/3W=114.6/(391910-6)=74MPa=170MPa 满足要求。工字钢用升降机就位后采用履带式液压挖土机加液压振锤的锤机施打,施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况,认真放出准确的支护桩中线。考虑到工字钢较长,在施打中,工字钢容易向一边倾斜,由于倾斜误差积累不易纠正,难以控制工字钢的平直度,所以工字钢施工采用逐根打入法。逐根打入法可以确保工字钢不发生屈曲、扭转、倾斜,打入精度高,易于实现封闭合拢。施工时,将1 根工字钢插入导架内,用缆风绳固定确保不摇摆,然后再施打。3.工字钢施工的一般要求 (1)工字钢的设置位置要符合设计要求,便于土体的开挖施工。(2)基坑护壁工字钢的平面布
20、置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准工字钢的利用和支撑设置。中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 17(3)整个开挖施工期间,在挖土、吊运施工作业中,严禁碰撞支撑,禁止任意拆除支撑,禁止在支撑上任意切割、电焊,也不应在支撑上搁置重物。4.工字钢施工的顺序 5.施工工艺 1)打桩机械选择 工字钢可采用锤击打入法、振动打入法、静力压入法及振动锤击打入法等施打方法,本段施工考虑工程地质,现场作业环境,工字钢形式、重量、长度、总数量等具体条件,选用振动锤击打入法进行施打。2)工字钢的检验及矫正 用于基坑支护的成品工字钢均为新品,可按出厂标准进行检验;重复使用的中铁六
21、局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 18 工字钢使用前,质量进行检验,包括长度、宽度、厚度、高度等是否符合设计要求,有无表面缺陷,端头矩形比,垂直度和锁口形状等。3)施打围檩支架(导向架)的设置 为保证工字钢沉入的垂直度及施打工字钢墙面的平整度,控制桩的打入精度,防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力,一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架,亦称“施工围檩”。围檩支架由围檩及围檩桩组成。围檩可以双面布置,也可以单面布置一般下层围檩可设在离地约 500mm处,双面围檩之间的净距应比插入工字钢宽度放大 8-10mm。围檩支架一般用型钢组成,如 H 型钢、工字钢、槽钢等,围檩入土深度
22、一般为 6-8m,间距 2-3m,根据围檩截面大小而定,围檩之间用连接板焊接。安装导架时注意以下几点:1)采用全站仪和水平仪控制和调整导梁的位置。2)导梁的高度要适宜,要有利于控制工字钢的施工高度和提高施工工效。3)导梁不能随着工字钢的打设产生下沉和变形。4)导梁的位置尽量垂直,并不能与工字钢碰撞。6、工字钢吊运 装卸工字钢宜采用两点吊。吊运时,每次起吊的工字钢根数不宜过多。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎,而单根吊运常用专用的吊具。7、工字钢堆放 工字钢堆放的地点,要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上,并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意:1)堆放的
23、顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便;2)工字钢要按型号、规格、长度分别堆放,并在堆放处设置标牌说明;3)工字钢应分层堆放,每层堆放数量一般不超过5根,各层间要垫枕木,垫木间距一般为 3-4米,且上、下层垫木应在同一垂直线上,堆放的总高度不宜中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 19 超过 2 米。8、工字钢施打 工字钢施工关系到基坑支护和安全,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)全段采用 36b型 9.0米长工字钢支护。工字钢采用履带式挖土机(带震动锤机)施打,施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况,认真放出准确的支护桩中线
24、。2)打桩前,对工字钢逐根检查,剔除变形严重的工字钢,不合格者待修整后才可使用。3)打桩前,在工字钢的头部涂油脂,以方便打入拔出。4)在插打过程中随时测量监控每块工字钢的斜度不超过 2%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,拔起重打。5)工字钢施打采用逐根打入法施工。打入时能够确保工字钢不发生屈曲、扭转、倾斜,打入精度高,易于实现封闭合拢。施工时,将 1 根工字钢插入导架内,用两根缆风绳固定好,防止工字钢摇摆,确保与回流线距离不小于 2 米,然后再施打。将工字钢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。施打顺序对工字钢垂直度、位移、轴线方向的伸缩、基坑凹凸及施打效率有直接影响,
25、按先后顺序施打。施工中根据具体情况变化施打顺序,采用一种或多种施打顺序,逐步将工字钢打至设计标高,一次打入的深度一般为0 5-30 米。6)密扣且保证开挖后入土不小于 2 米,保证工字钢顺利合拢;特别是工作井的四个角均要使用工字钢施打使之合拢。7)打入工字钢后,每天派专人进行检查工字钢。9、土方开挖 工字钢打完合拢后进行土方开挖,土方开挖采用挖机为主、人工为辅的作业方式。挖土机挖土时要有专人指挥,控制好挖深,严禁超深,以免扰动原土结构。在余下的 250厚土方由人工开挖至设计标高并清理基底,随清随由挖机将清好中铁六局集团 北京市 S1 线西段工程 01 标基坑开挖方案 20 的土方挖走,要求清好
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