老虎潭引水管保护专项方案.doc

湖州申苏浙皖至申嘉湖高速公路连接线工程第5合同 老虎潭引水管保护专项施工方案老虎潭引水管保护专项方案1.编制说明1.1编制依据湖州申苏浙皖至申嘉湖高速连接线工程第五合同段招、投标文件；湖州申苏浙皖至申嘉湖高速连接线工程第五合同段施工图设计阶段工程地质勘察报告、施工图纸及相关的设计文件、设计说明、设计交底；建设工程安全生产管理条列；浙江省公路水运危险性较大分部分项工程安全专项施工方案管理办法；建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99；建筑基坑工程监测技术规范GB504972009；现场踏勘所收集的资料；我单位现有的施工技术水平、施工组织能力和机械配备能力；1.2编制目的老虎潭水管作为湖州市唯一的原水管线，担负着全市人民的供水任务，为了确保老虎滩水管在施工过程中的安全而编制老虎潭安全专项施工方案。1.3适用范围本方案编制只适用于黄泥港大桥11#墩右幅承台基坑开挖和施工过程中对老虎潭水管安全保护。2.工程概况2.1工程简介老虎潭引水管横穿黄泥港大桥，根据设计图纸，引水管与黄泥港大桥主墩11号墩右幅承台的最小水平距离为3.5m，与承台顶面最小竖直距离为0.7m，顶面标高为2.5m（承台顶面标高3.2米），有25m位于承台基础开挖较近处（具体详见老虎潭引水管平面位置图），为了确保11号墩承台基础开挖不影响引水管的安全，经项目部研究决定在承台基坑开挖前采用钢板桩支护方案，以保证保护潭引水管的安全。2.2工程地质根据岩土工程勘察报告，本场地明挖基坑穿过的地层情况由上到下依次为：0杂填土，标高范围3.2m0.87m，厚度约2.33m；3淤泥质粘土，0.87m-14.23m，厚度约15.1m，1粉质粘土，标高范围-14.23-24.43m，厚度约10.2m。3.施工部署及安排3.1施工准备情况3.1.1现场准备清理地表杂物，划定作业操作空间，整平场地，现场测量放样，用石灰线画出11号墩承台边线和引水管轴线平面位置，定出打设钢板桩的位置。为了便于承台施工时支、拆模板的方便，打设钢板桩位置定于距承台边100cm的位置。打桩设备、开挖设备、拌和设备、钢筋加工设备、吊装设备等进场并验收完毕； 3.1.2技术准备正式施工前，认真做好超前物探工作，准确确定引水管的平面位置和高度，避免盲目施工；对作业人员及进场队伍进行详细的、针对性强的安全和技术交底；预埋地表监测、围护桩监测、钢板内撑监测等监测项目的监测仪器和设备； 3.1.3组织准备成立基坑开挖支护专项工作领导小组，明确成员职责并落实到人；施工现场设专职指挥员、安全员、质检员，专人负责现场指挥，风险排除和质量检验；成立应急组织机构，建立沟通联络通道，做好应急物资储备。3.2施工进度计划本次施工从基坑开挖完毕到基坑回填计划安排在60天内完成，施工前做好一切准备工作，包括材料、机械设备、人员全部到位，已确保在短期内顺利完成。3.3资源配置3.3.1机械设备配置表6-1机械配备表序号设备名称规格型号数量(台)1装载机柳工ZL30E12挖掘机浙江ZX23013汽吊徐工QY20B.514HZS90拌合楼山东方圆HZS9015污水泵QD3-40/3-1.126整体钢模17钢筋加工18砼振捣器插入式6 3.3.2劳动力配置技术管理人员8人；测量2人；机械设备操作员3人；钢板桩施工10人：开挖工5人；电工2人；钢筋工16人；焊工8人，木工12人，混凝土工14人，共计70人。根据专业工作性质，将其编为三个作业队，即加工作业队、钢板桩支撑安装作业队、土方开挖及支护作业队，进行默契配合，交叉流水作业。4.基坑支护工程危险源识别4.1与支撑体系有关的事故设计不当造成的事故施工不良造成的事故4.2与管理不当有关的事故基坑周围过多堆放荷载，引起边坡失稳。基坑周围停放重型机械，使支护荷载增大，引起边垛失稳破坏。基坑暴露时间过长，坑底回弹增大从而影响支护结构稳定性。4.3引发事故的主要原因在调查阶段，事前对周围环境调查不够，如临近建筑物的基础情况调查不足、地下设施及地下构筑物情况调查不足、地质勘查不详细、地质资料不足等。在设计阶段，选用的土的物理力学性质指标有误，选用的设计方法有误，荷载估计不足等。在施工阶段，不适当的增加基坑四周地面上施工荷载、基坑超挖、回填土不密实、支撑结构断面不足、异常降水使墙后侧压力过大等。5.老虎潭引水管保护方案5.1对于施工便道与钢板桩进行理论分析由于老虎潭引水管管顶覆土高度为0.7m，为了防止施工中施工机械和重车通过压坏引水管，为了防止施工车辆在工程范围内引水管管顶来回行驶造成水管损坏，在引水管走向上用水泥桩或者其他标志物禁止车辆在管线上行驶，在引水管离承台长度方向较近范围内设置保护桩，在管顶需通车便道采用槽钢做梁、钢板平铺进行加固。具体设计方案如下：在该施工范围内，距引水管中心线两侧各2m设置50cm高的水泥桩，直径40cm，间距1.5m，在水泥桩身涂上反光漆，并安置警示灯，同时在旁边设置警示牌，警告施工车辆要远离行驶。在11号墩桩基、承台施工时，难免有部分机械和车辆要通过管顶进入施工场地，为了防止压坏水管，需对便道进行加固处理，具体加固方法如下：考虑设置引水管管道位置离承台较远处，为了进一步保护引水管，拟定采用两个C25砼墩身，跨径净间距3.4m，便道宽4.8m，上面架设工字钢HW 250x250x9/14mm作为梁，梁间距0.8m，梁与梁之间设置横向连接采用工字钢HW 150x150x7/10mm进行横向连接，工字钢底面与场地标高齐平，横向、纵向工字钢顶面齐平，最后在其上面铺10mm钢板（详见老虎潭引水管保护桩及管顶便道平面布置图）。对于25m位于承台基础开挖较近处采用钢板桩进行支护，然后再开挖，拟定靠承台侧采用槽钢250*80*11/12，槽钢进行正反扣，另外侧采用槽钢250*80*11/12作为锚定点，两排钢板桩间设置横梁（详见钢板桩支护布置图）。5.1.1施工便道验算手算 为了保证引水管道不受力，该便道以小桥进行计算，主要计算以公路桥梁设计通用规范、钢结构设计规范、钢结构设计手册为依据。取单个工字钢进行计算，采用公路级荷载荷载，具体如右图：工字钢HW 250x250x9/14mm自重：q1=9.2/1000*76.98=0.72KN/m；梁上面钢板自重：q2=0.01*0.8*76.98*1=0.6KN/m；工字钢HW 150x150x7/10mm自重：p=0.8*4.055/1000*76.98=0.25 KN/m。冲击系数计算，结构基频：f1=3.14/2/3.4/3.4*（2.06*108*3.6*10-5/72）=13.98Hz，u=0.1767lnf1-0.0157=0.45（适用于1.5Hzf114 Hz）。荷载效应标准值（跨中截面），自重弯矩：Mg1=1/8*3.4*3.4*（0.72+1.23）+（4*4-1）*0.6*3.4/8/4=4.8KN.m。活荷载弯矩，横向分配系数取0.38，不计算冲击：Ma=0.38*（1/8*10.5*3.4*3.4+1/4*180*3.4）=64KN.m。Ma=1.45*64=92.8 KN.m。考虑人群荷载2.5KN/m2,分布系数0.3,Mp=0.3*1/8*2.5*3.4*3.4=1.1 KN.m。根据规范进行组合，为了保守该处采用r0=1.1进行计算：r0Md= 1.1*（1.2*4.8+1.4*92.8+0.8*1.4*1.1）=151 KN.m。纵梁正应力计算：151*125/ 1/108=175MPa205MPa，满足规范要求。纵梁剪应力计算：（1.2*（180+3.4*10.5）+0.72*3.4+3.4*.25+3*1.23）*103*（250*14*250/2）/（2*1.08*108*9）=60MPa120MPa，满足规范要求。纵梁局部压应力计算，因为纵梁中设置横梁作为加劲，按无加劲进行计算：1*0.38*1.45*（180+3.4*10.5）*103/9/（5*9）=30205MPa，满足规范要求。绕度计算：f=5*（4.8+92.8+1.1）*3.4*3.4*106/48/（1.08*108*2.06）=0.53mml/1200=2.8mm（考虑管道不受力，所以绕度严格控制），满足规范要求。 软件进行校核主要通过madis进行建模计算，通过对自重、车辆荷载进行分析，建了263梁单元、210板单元，具体如下：主要计算结果如下：项目梁单元板单元模型图例设计值实际值205MPa实际值205MPa表中荷载采用桥梁设计规范恒载1.2系数、动载1.4系数，而钢结构规范中恒载1.0系数、动载1.0系数，可以看出实际值很小，满足规范要求。项目位移模型图例备注模型软件考虑了横向梁刚度设计值计算实际值2.1mm=0式中=1.200，0=1.100，主动土压力 Ea=1/2ea(H+t)=1/2r(H+t)2Ka被动土压力 Ep=1/2ept=1/2rt2Kp式中：Ea-主动土压力最大压强，ea=r(H+t)2KaEp-被动土压力最大压强，ea=rtKpKa-主动土压力系数 Ka=tg2(450-/2)=tg2(450-200/2)=0.49Kp-被动土压力系数 Kp=tg2(450+/2)=tg2(450+200/2)=2.04-土的内摩擦角=200r-土的重度 r=17.5kN/m3H-基坑开挖深度 H=3m为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，为了保守顶上横向支撑在此不计入工程，根据该项目处于航道侧，上土层考虑2m厚素填土，素填土下考虑成淤泥土，水位在原地表下1m。即hpEpj - 0haEai=0, 亦即：EaHa-EpHp=1.21.1Ea2/3(H-t)- Ep(H+2/3t)=0将以上数据代入上式中，整理后即可求得所需的最小入土深度t=2.56m，所以钢管桩总长度为L=3+2.56=5.56m，故选择6m钢管桩作为围护桩且打入深度为3m是合理的。经计算的图形如下，满足设计要求。内力位移包络图：地表沉降图：整体稳定验算计算方法：瑞典条分法,应力状态：总应力法,条分法中的土条宽度: 0.40m。滑裂面数据:整体稳定安全系数 Ks = 1.791，满足规范要求。圆弧半径(m) R = 7.778圆心坐标X(m) X = -0.343圆心坐标Y(m) Y = 3.743 抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:Mp被动土压力、支点力及附加水平力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力和附加水平力对桩底的倾覆弯矩。 Ks = 3.537 = 1.200, 满足规范要求。抗隆起验算a、Prandtl(普朗德尔)公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.461 = 1.1, 满足规范要求。b、Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.593 = 1.15, 满足规范要求。5) 隆起量的计算式中基坑底面向上位移(mm); n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数; ri第i层土的重度(kN/m3)；地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3); hi第i层土的厚度(m); q基坑顶面的地面超载(kPa); D桩(墙)的嵌入长度(m);H基坑的开挖深度(m); c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); 桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度); r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3); = 164(mm)6) 抗管涌验算抗管涌稳定安全系数(K = 1.5):式中0侧壁重要性系数; 土的有效重度(kN/m3); w地下水重度(kN/m3); h地下水位至基坑底的距离(m); D桩(墙)入土深度(m);K = 2.545 = 1.5, 满足规范要求。 5.2钢板桩施工的一般要求 钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于11号承台施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。 基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，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。5.3钢板桩施工的顺序 打设工艺程序：测量定位打桩机就位测打桩机和桩头位置钢板桩就位插桩轻轻锤击打桩至标高 打桩机移位 重复施工程序至打桩结束5.4钢板桩的检验、吊装、堆放 钢板桩的检验 钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。 锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。 钢板桩的其它检查，对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。钢板桩吊运 装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。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。 钢板桩堆放 钢板桩堆放的地点，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： 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便； 钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明； 钢板桩应分层堆放，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，堆放的总高度不宜超过2米。5.5钢板桩打设 根据现场施工条件，采用单独打入法。 此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。 先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。 准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。 单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。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。5.6基坑开挖土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖。基础开挖后，为了防止地表水或雨水对支护强度造成不良影响，需加强地面的防水措施。基坑上边口外侧1m左右的位置设置挡水土坝，高度为0.5m左右，并在基坑边与挡土坝之间部分用水泥砂浆封闭，防止雨天地面水流入基坑内渗入基坑侧壁。基坑底四周设置明沟排水，沟宽30cm，深度30cm，在合适的位置设置集水坑，将地表水或雨水沿四周明沟引入集水坑，用潜水泵集中排出。 开挖过程中注意支护体系的变形观察。基坑内作业时，有专职安全员负责。5.7右幅11号墩承台施工工序在打好钢板桩支护后对墩台位置进行开挖，开挖高程控制在1.2m左右（比引水管底高程高），进行基础施工。桩基础施工完成后及时凿出桩头，待检测完成具备承台施工条件后，再挖至承台底高程，快速施工11号墩右幅承台，当承台混凝土强度达到设计强度的75%，及时用开挖出来的原土回填基坑，并用小型夯实机分层压实，层厚不得超过30cm，确保引水管安全。5.8钢板桩的拔除 基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。 先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。 拔桩时应注意事项： 拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。 振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100300mm，再与振动锤交替振打、振拔。 对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。6.施工安全保障措施6.1技术、安全保障措施为提高深基坑围护的安全可靠性对拉森桩的入土深度，进行理论数据的计算，并对围护桩的强度及稳定性进行验证，确保深基坑施工的可靠性。钢管桩在基坑开挖后进行水平位移观测，发现位移异常（监测值大于监控标准），马上回填基坑，确保引水管安全。 基坑施工属于负高空作业，必须遵守高空作业之规程。施工过程中及时作好基坑口的临边围护，禁止高空抛物、严防坠落。 进入工地一定要戴硬质反光安全帽，操作工必须手戴防护手套，电工戴电工专用绝缘手套。 用机械开挖时，应设专人盯测，以防坑底和坑侧超挖。坑壁的控制线应比设计标线少挖1015厘米，机械挖完后，再用人工清坑。 基坑开挖到设计标高后，一定要将支护桩根部的淤泥清挖，否则会影响钢板桩的支护强度。 基坑底面不能暴露时间过长。基坑开挖中间间歇间过长，变形会随着时间不断增加。这种情况下，应考虑增加支护结构的强度。 遇有粉、细砂层时，要采用恰当的排水方式，以防产生流砂造成基坑坍塌。 如果基坑开挖后，不能立即进行下一道工序施工时，可在基坑设计标高之上，预留0.15-0.3m厚的一层土不挖，待下一工序开始前，再用人工开挖至槽底的设计标高。避免在下雨时，基坑浸水坍塌。打拔钢板桩安全操作规程 吊车或震锤工作时发现异常，应立即停车检查。 吊车作业点地面应平坦，地面不平应垫平，防止翻车事故。若地面松软，支承脚底部应铺垫板。 吊桩时要用专用的钢丝绳和锁扣扣紧桩身，并轻起轻放。打拔桩前要检查震锤是否夹紧，防止应震锤未夹紧损坏钢板装或造成事故。 不得在架空输电线下面打拔桩。在高压线附近工作，吊臂端应离开高压线4以上。 作业范围内严禁站人，以防各种突发事件造成事故。 打拔桩严禁超负荷作业，不准超力矩，仰角也不得超过限度，以防“翻车”“折臂”事故。 不得在风力超过6级及大雨等恶劣天气下作业；台风来临，现场吊机应收臂卧放，材料及其它设施采取遮盖、压紧等措施。 严禁非司机作业。回转操作要平稳地接触回转离合器，尽量减少钢板桩的摆动，起吊时应先鸣笛示警，要稳妥操作。 要统一信号，专人指挥，夜间作业，必须有良好的照明。（11）钢板桩的垂直度控制在1%以内；（12）钢板桩顶高程误差控制在10cm；（13）打桩要连续，不允许出现不连续现象；（14）轴线偏差10cm；6.2施工组织保障措施 我项目部专门成立一个领导小组，确保施工顺利进行。 领导小组组长为项目经理王明育，副组长为项目副经理张煊峰，安全主任莫建强，组员为郑火江、王文荣、陈永芳、赵明等。6.3监测监控措施6.3.1监测目的（1）掌握支护结构和周边环境的动态，利用监测结果为施工提供参考依据；（2）监测数据经分析处理与必要的计算和判断后进行预测和反馈，以便为工程和环境安全提供可靠信息；（3）积累资料和经验，为今后的同类工程提供类比依据。6.3.2监测实施主要监控量测项目包括：基坑内、外观测；基坑周围地表沉降；桩顶位移；桩体变形；地下水位监测等。主要监测项目及监测频率见表8-1。表8-1主要监测项目及监测频率表监测对象序号量测项目测点布置监测精度控制标准监测频率支护结构1桩顶水平位移基坑短边中点，阳角处，基坑长边上间距10m。1.5mm30mm,2mm/d基坑开挖期间，基坑开挖深度h:h5m,1次/