钢板桩专项施工方案

新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 0 1 概述 概述 1 1 编编制依据制依据 1 客货共线铁路桥涵工程施技术指南 TZ213 2005 2 铁路桥涵工程施工质量验收标准 TB10415 2003 3 铁路工程施工安全技术规程 TB10401 1 2003 TB10401 2 2003 4 建筑机械使用安全技术规程 JGJ33 5 现场勘察 调查工程周边环境条件获得的资料 1 2 编编制范制范围围 中铁十局宿淮铁路工程项目经理部承建的新建宿州至淮安铁路 工程 SHZH 1 标段的桥涵工程 DK0 000 DK8 609 2 工程概况 工程概况 2 1 工程 工程概况概况 新建铁路宿州至淮安线位于苏 皖两省北部 东西连通安徽省宿 州市 江苏省宿迁市及淮安市 线路西起津浦铁路符离集车站 东至 新长铁路袁北站 正线长 210 421km 其中 安徽省境内线路长度 113 518km 行径宿州市 灵璧县 泗县 江苏省境内线路长度 97 393km 行径泗洪县 宿迁市 泗阳县 淮安市 符离集站疏解线长 5 18km 2 2 自然特征 自然特征 2 2 1 地形地貌 地形地貌 沿线经过地貌以黄淮 黄泛冲积平原为主 其间分布少量垄岗 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 1 冲积平原区地形平坦 开阔 地势由西北向东南缓倾 地面高程一般 l2 28m 相对高差 5 lOm 沿线多为耕地 村舍 水网密布 阡陌纵 横 2 2 2 工程地 工程地质质特征特征 根据钻孔资料揭示 沿线地层主要以第四系全新统 上中更新统 的黏性土和砂类土为主 第四系沉积层厚度达 45 150m 局部揭露 第三系上新统 白垩系下统泥质砂岩及青白口系石灰岩 太古界片麻 岩 所承担工程的地质情况如下 全线地表大面积出露 为本段的主要地层 人工堆积层 Q4m1 填筑土 Q4mll 主要分布于水渠堤坝和道路处 褐黄色 黑褐色 厚度 0 8 5m 不等 成分以粉质黏土为主 硬塑为主 稍密 密实 级普通土 冲积层 Q41 a1 主要分布于濉河地区 地层主要以黏土 粉质黏土为主 局部夹 粉土 粉砂 细砂等 黏土 Q41 a11 分布于地表 厚 5 15m 黄褐色 土质较均匀 含少量姜石 硬塑 0 150kPa 级普通土 粉质黏土 Q41 a11 分布于地表及人工填土之下 总厚度大于 20m 黄褐色 手捻黏感较强 土质不均匀 含少量姜石 夹粉 细砂 及粉土薄层 软塑一硬塑 0 100 150kPa 级普通土 粉土 Q41 a12 呈透镜体状分布于粉质黏土层中 厚 1 5m 灰 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 2 黄色 土质不均匀 局部夹有少量砾石 潮湿 稍密 0 120 150kPa 级普通土 粉砂 Q41 a14 呈透镜体状分布于粉质黏土层中 厚 1 5m 灰 黄色为主 颗粒成分以石英 长石为主 饱和 稍密 中密 0 90 110kPa I 级松土 细砂 Q41 a14 呈透镜体状分布于粉质黏土层中 厚 1 5m 灰 黄色为主 颗粒成分以石英 长石为主 饱和 稍密 中密 0 190 210kPa I 级松土 2 2 3 水文地 水文地质质特征特征 沿线水系较发育 主要河流有唐河 濉河 濉河引河等 均属淮河 水系北侧支流 其流向由北西向南东斜贯注入洪泽湖 其中濉河引河 是通航河流 这些平原河流其水位 流量变化明显受季节性降雨控制 旱季河水一般断流 雨季河水上涨 甚至泛滥成灾 一年中峰值多出 现在雨量集中的 7 8 两月 本项目区域内水网密布 沟渠纵横 河流及沟渠大多为人工化河 道 断面规则顺直 河床纵坡平缓 地下水类型可分为第四系孔隙潜水及碳酸盐岩岩溶水两种 符离集水层为全新统的冲积粉砂 由于含水厚度不均 且岩性不 均 粉土内含黏性土夹层 水量较小 且水量随季节变化大 本次勘 察期间 地下水位埋深 l 0 4 5m 该层地下水主要接受大气降水 河 渠地表水 及灌溉水补给 通过大气蒸发 泄入地表水体等方式排泄 经取样作水质分析 桥址处地下水大部分水质较好 无侵蚀性 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 3 部分地下水对混凝土具硫酸盐侵蚀 环境作用等级 Hl H2 2 2 4 地震烈度 地震烈度 根据 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 和 中国地震动参数 区划图 GB18306 特大桥所处地段抗震设防烈度处在 6 度区 地 震动峰植加速度为 0 05g 3 施工条件 施工条件 3 1 施工运 施工运输输 本地铁路 公路均较为发达可以满足施工材料运输的需要 公路 有省级 县级等地方公路都可为厂发料及地方材料运输担负主要的运 输任务 顺宿淮线线路走向全线修建施工便道 在现地表上铺填 50cm 厚 的泥结碎石而成 宽度为 4m 并与已有的田间道路 乡村道路相连 满足材料运输需要 3 2 生 生产产及生活用水及生活用水 沿线水系较发育 水位 流量变化受季节性降雨控制明显 旱季 河水一般断流 雨季河水上涨 此外沿线沟渠纵横 水系较发达 沿线 地下水受大气降水及地表水补给 埋深较浅 一般在 l 0 4 5m 以下 有地下水 经取样化验 地表水及地下水水质大都能满足施工用水质 量要求 施工时就近取用地表水或打井取水 施工过程中严禁过度开 采地下水引起地表下沉 生活用水采用地方居民区生活用水 3 3 供 供电电 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 4 沿线电力发达 电力网络密集 就近 T 接变压器提供施工用电 为确保工程正常施工用电 采用地方电源与自备发电相结合的方式 主要施工地段配备发电机备用 施工用电前期租用地方村庄的电源或附近企业单位的电源临时 提供施工用电 也可临时用发电机提供用电 3 4 通 通讯讯 本施工所在地符离集镇通讯条件较好 项目部设调度值班室配备 固定电话一部 及时将施工现场的情况反馈给有关部室 项目部和桥 梁架子队主要人员配备移动电话 以此可以保证信息交流的畅通 及 时解决现场出现的各种问题 3 5 施工重 施工重 难难点点 本工程沿线地下水位埋深较浅 一般在 2 0 3 5m 以下有地下水 本 工程基坑开挖的深度一般为 2 0 4 0m 如何有效的降水 保证边坡 的稳定成为制约施工的难点 按照常规的明挖放坡施工方法难以保证 基坑边坡的安全 并且距离较大 往往超出红线地界 因此项目部决 定采用钢板桩围堰 4 施工方案 施工方案 4 1 钢钢板板桩桩的的选选用用 根据工程所在地场地特点 结合钢板桩的特性 施工方法等方面 进行考虑 选用拉森 IV 型钢板桩 拉森 IV 型钢板桩宽度适中 抗弯 性能好 其主要技术参数为 W 362cm3 g 76kg m 依地质资料及作 业条件决定选用钢板桩长度 6 12M 长 要求钢板桩入土深度达桩 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 5 长 0 5 倍以上 4 2 打 打桩设备桩设备 投入钢板桩打拔桩机 2 台用于施工 打拔桩机为挖掘机 KATO1250 加振动锤改装而成 振动锤为日本产 NPK HP 7SXB 型 激振力 200kN 4 3 围围堰施工堰施工 钢板桩围堰施工顺序为 修整施工道路 打钢板桩 基坑开挖 破桩 换填 承台施工 垫层施工 基坑回填 拔钢板桩 开始施工时 投入了 260 根钢板桩 可围成 100m 长基坑 4 3 1 钢钢板板桩围桩围堰施工方法堰施工方法 4 3 1 1 单桩单桩逐根打入法施打逐根打入法施打钢钢板板桩桩 先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线 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 基础较深的 地方采用 12m 长的桩 4 3 1 2 拔 拔桩桩 基坑回填完毕后就可拔桩 桩经修理后重新利用 先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动 1min 2min 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 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 6 桩 先振动 1min 2min 后再往下锤 0 5m 1 0m 再往上振拔 如此反 复可将桩拔出来 4 3 2 3 钢钢板板桩桩的施工中遇到的的施工中遇到的问题问题及及处处理方法理方法 由于沿线地质结构复杂 钢板桩打拔施工中会遇到一些难题 常 采用如下办法解决 打桩过程中遇上大的块石或其它不明障碍物 导致钢板桩打入 深度不够 采用转角桩或弧形桩绕过障碍物 杂填土地段钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大 小不同容易发生偏斜 采取以下措施进行纠偏 在发生偏斜位置将钢 板桩往上拔 l 0m 2 0m 再往下锤进 如此上下往复振拔数次 可使 大的块石被振碎或使其发生位移 让钢板桩的位置得到纠正 减少钢 板桩的倾斜度 钢板桩沿轴线倾斜度较大时 采用异形桩来纠正 异形桩一般 为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩 异形桩可根据据实际 倾斜度进行焊接加工 倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将 桩反向拉住再锤击 在基础较软处施工时 会发生施工本根桩将邻桩带入现象 采 用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起 并且在施打本桩的连接锁口 上涂以黄油等润滑济减少阻力等方法处理 5 钢钢板板桩围桩围堰效果堰效果 基坑抽干水后 可清楚观察到围堰挡水止水效果 钢板桩围堰内 表面基本没有漏水 只有少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致一 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 7 些漏水 基坑内也没有出现渗漏 管涌等现象 并且基坑开挖尺寸明 显减小 大大节省了土方开挖数量 6 变变形形观测观测 在钢板桩围堰挡水期间 安排专职技术人员定期对钢板桩顶的位 移进行观测 发现桩顶向基坑内的偏 移量稳定在 2 10cm 之间 说 明堰体是稳定的 7 受力 受力检检算算 7 1 拉森钢板桩入土深度计算 根据钢板桩入土深度 按单锚流浅埋板计算 假定上端为简支 下端为自由支承 相当于单跨简支梁 作用在桩后为主动土压力 作 用在桩前为被动土压力 压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响 计 算简图如下 a 土压力分布图 b 叠加后土压力分布图 c 弯矩图 d 板桩变 形图 主动土压力 aaa KtHtHeE 2 2 1 2 1 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 8 04 2 2 20 45 2 45 22 tgtgKP 被动土压力 式中 ea 主动土压力最大压强 aa KtHe Ep 主动土压力最大压强 Pp tKe Ka 主动土压力系数 KP 主动土压力系数 土的内摩擦角 20 土的重度 3 5 17mKNr H 基坑开挖深度 考虑到基坑开挖深度多处于 2m 6m 之间 故开挖深度取较大值 取 H 6m 为使钢板桩保持稳定 在 A 点的力矩应等于零 即 MA 0 亦即 0 3 2 3 2 tHEtHEHEHE pappaa 将以上数据代入上式中 可得下式 04593318 23 ttt 整理后即可求得所需的最小入土深度 T 3 89m 所以钢板桩总长度为 L 6 3 89 9 89m 故选择 12m 拉森钢板桩作为围护是合理的 当基坑开挖深度大于 7m 时 取 H 7m 为使钢板桩保持稳定 在 A 点的力矩应等于零 即 MA 0 亦即 ppP ktteE 2 2 1 2 1 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 9 0 3 2 3 2 tHEtHEHEHE pappaa 将以上数据代入上式中 可得下式 019 11351 4835 7 03 1 23 ttt 整理后即可求得所需的最小入土深度 T 5 4m 所以钢板桩总长度为 L 7 5 4 12 4m 故选择 15m 拉森钢板桩作为围护是合理的 7 2 钢板桩稳定性验算 钢板桩入土深度除保证本身的稳定性外 板桩入土深度除保证 本身的稳定性外 还应保证基坑底部在施工期间不会出现隆起和管 涌现象 在软土中开挖较深的基坑 当桩背后的土柱重量超过基坑底面 以下地基土的承载力时 地基的平衡状态受到破坏 常会发生坑壁 土流动 坑顶下陷 坑底隆起的现象 如下图 为避免这种现象发 生 施工前 需对地基进行稳定性验算 a 基坑隆起现象 b 刚度较小浅桩支护基坑隆起验算简图 新建宿州至淮安铁路工程 SHZH 1 钢板桩专项施工方案 10 22 2 x hq x GMOV x xdM 0 2