辽宁铁路特大桥水中墩身基坑钢板桩支护施工方案

新建xx东部铁路通道xx至xx段改造工程（XX标段）（XX118+712.68～XX125+866.50m）段内五座桥梁墩台深基坑专项施工方案中铁xxxx项目经理部xx分部2013年6月新建xx东部铁路通道xx至xx段改造工程（XX标段）（XX118+712.68～XX125+866.50m）段内五座桥梁墩台深基坑专项施工方案编制：审核：审批：中铁xxxx项目经理部xx分部2013年6月局主管部门审批记录表审核意见：审核人：年月日负责人：审核部门门：审核意见：审核人：年月日负责人：审核部门门：审核意见：审核人：年月日负责人：审核部门门：审核意见：审核人：年月日负责人：审核部门门：目录第一章、工程概况第1.1节、单位工程概况第1.2节、分部工程概况第1.3节、地质情况第1.4节、深基坑施工的难点和重点第二章、专项施工方案总体概况第2.1节、xx特大桥12号桥墩总体方案概况第2．2节、xx特大桥19号桥墩总体方案概况xx章、基坑支护施工方案设计第3.1节、施工方案设计依据及参数第3.2节、xx特大桥12号墩承台基坑支护结构设计第3.3节、xx特大桥19号墩承台基坑支护结构设计第四章、主要工序施工工艺第4.1节、施工工艺流程第4.2节、主要工序施工方法第4.3节、其他基坑施工支护方案的选择第五章、施工进度计划第六章、各项施工安全保障措施及注意事项第七章、基坑临时支护工程量第八章、附件：设计检算认定书第九章、附：部分设计图第十章、类似工程实例照片第一章、工程概况新建xx东部铁路通道xx至xx段改造工程（XX标段），设计为双线客货共线铁路，设计速度目标值200km/h，特大桥上铁道线间距4.4m～5m。铺设有碴轨道无缝线路，钢轨60kg/m。轨底至梁顶计算高度为0.7m。由中铁xxxx项目经理部xx分部承建的XX118+712.68～XX125+866.50区段内，共有5座桥梁、163座墩台。在此区段内，xx特大桥、xx特大桥、xx特大桥有多处承台基坑开挖深度超过3m深。基础施工需要对基坑坑壁进行支护。其中xx特大桥第10#墩、12#墩、19#墩、20#墩承台基坑超过5m深，容易出现坍塌现象，属于深基坑范畴。在这些深基坑条件中，xx特大桥跨越xx内的桥墩基础，地质淤积层数较多、淤积较厚，地下水较丰富（埋深0～9.2m），季节性变化幅度为2.0～3.0m，对基坑开挖稳定影响较大，地质条件较差。本区段深基坑支护方案以xx特大桥的12、19号墩基坑支护为设计对象。第1.1节、单位工程概况xx特大桥总桥跨布置112孔中心里程为改XX121+354.20，桥梁全长为3667.67m。（32+48+32）m三孔连续梁采用挂篮悬臂浇筑施工工法；1孔24m简支T梁和108孔32m简支T梁设计为预应力混凝土双线梁，采用预制场预制架桥机架设施工工法。本桥均采用园端形桥墩，桥台采用双线T形桥台，基础均采用钻孔灌注桩基础，6号及32～49号墩台采用摩擦桩基础外，其他墩台均采用柱桩基础。本区段内承台深基坑支护专项施工方案以xx特大桥的12#墩及19#墩为设计对象，其他基坑支护方案均参照此基坑支护方案施工。xx特大桥跨越xx平面布置示意图如图1.1所示。图1.1、xx特大桥跨越xx平面布置示意图第1.2节、分部工程概况xx特大桥于改XX119+900～改XX120+300之间跨越xx主河道。xx特大桥跨越xx侧立面布置示意图如图1.2所示。图1.2、xx特大桥跨越xx侧立面布置示意图xx特大桥桥墩均为双层实体矩形混凝土承台。其中11号及12号承台一层为2.5m高、12m宽、8.8m长，二层为1m高、9.2m宽、4.4m长；19号桥墩承台一层为2m高、9.5m宽、6.6m长，二层为1m高、8.1m宽、3.4m长。其中（32+48+32）m连续梁承台较大、开挖基坑较深。xx特大桥有代表性的深基坑条件统计表如表1.1所示。表1.1、深基坑情况统计表里程位置墩号平台标高（m）基底标高（m）基坑深度（m）承台尺寸备注XX119+8845.66010#3.5-1.675.178*11连续梁边墩XX119+9926.33012#3.5-2.135.638.8*12连续梁主墩XX120+1155.22019#3.5-3.236.736.6*9.55xx主河道内XX120+1187.99020#3.5-2.235.736.6*9.55xx主河道内第1.3节、地质情况xx特大桥桥址区位于丘陵缓坡，地形平坦，视野较开阔，本桥址区地层为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）：素填土、杂填土；第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）：粉质粘土、黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、淤泥、粉土、粉砂、细砂、中砂、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土及卵石土；第四系上更新统坡残积层（Q3dl+el）：细角砾土；下伏地层为太古界（Ar）片麻岩及燕山期（γ5）花岗岩。其中12号桥墩处的地址柱状结构最软弱。表层为淤泥深9.26m，地基承载力σo=50kPa；其下层为3.44m深淤积粉质黏土，基本承载力σo=60kPa。表层淤泥在承台底以上埋深约5.63m，以下3.64m。基坑范围内均为软弱土质。xx特大桥12及19号墩地质柱状图如图1.3所示。图1.3、xx特大桥12及19号墩地质柱状图桥址区改XX119+900～改XX120+260为xx，施工前常水位（枯水期）水深1.0～2.5m，河床宽400m左右；设计百年一遇洪水位H100=6.56m。桥址区内地下水为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，主要由大气降水和地下水径流所补给，地下水埋深0～9.2m（高程为0.9～13.2m），地下水季节性变化幅度为2.0～3.0m。第12号桥墩桥址范围各层岩土物理力学指标如表1.2所示。表1.212号墩地质各土层物理力学参数表土层重度(kN/m3)粘聚力(kPa)摩擦角(°)基本承载力（kpa）平均埋深层厚（m）表层：淤泥184020509.26下层：淤泥质粉质质黏土193025603.44次下层：粉砂20031904.8第19号桥墩桥址范围各层岩土物理力学指标如表1.3所示。表1.319号墩地质各土层物理力学参数表土层重度(kN/m3)粘聚力(kPa)摩擦角(°)基本承载力（kpa）平均埋深层厚（m）表层：淤积质粉粉质粘土193025607.6下层：粉砂20031902.3次下层：中砂砂220333304.3第1.4节、深基坑施工的难点和重点由于12号桥墩基坑开挖深度及钢板桩桩底部均处于淤泥及淤积黏土层内，护壁桩外侧土压力较大，钢板桩的荷载较大。在开挖过程中，钢板桩的超前支护及主动支撑是基坑支护的安全重点。水中桥墩承台采用筑岛围堰施工方案，基坑深度在5m~6m，基坑侧壁水土压力较大，护壁钢板桩主动支撑是基坑支护的安全重点。坑上施工人员作业安全，是人身安全防范的重点。处在河道中的桥墩，施工安全受雨季影响较大。为减轻基坑护壁结构的侧向水土压力，以及减轻坑底涌水问题，应优先选择在秋冬春枯水季节施工。第二章、专项施工方案总体概况根据中华人民共和国住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》[2009]87号文的要求，针对本工程深基坑开挖支护具有较大危险性，按深基坑开挖支护分项工程编制专项施工方案。本专项方案编制的主要内容包括基坑护壁桩、护壁桩支撑、基坑开挖等工作内容。筑岛围堰及承台施工的其它钢筋、模板及混凝土分项工程，按[2009]87号文的相关要求不具有较大危险性，应按相关专业要求编制施工作业指导书。xx特大桥水中桥墩施工工期计划时间，应避开每年雨季的6～8月份的施工。其余季节河水位较低，地下水位较低，基坑侧壁水土压力不大，有利于基坑护壁结构安全。在XX118+712.68～XX125+866.50区段内，地表层地质岩土承载能力及稳定性均较差，地下水位较高，基坑坑壁稳定性较差。xx特大桥、xx特大桥、xx特大桥等5座桥梁的基坑开挖支护方案，凡事深度超过3m深，均采用不暗降水的钢板桩护壁围堰支护开挖施工方案。根据本标段地质条件情况，决定选择最不利的、有代表性的xx特大桥12号桥墩及19号桥墩基坑支护方案作为设计对象，其余桥梁基坑均参照此方案施工。第2.1节、xx特大桥12号桥墩总体方案概况xx特大桥12号桥墩承台底层尺寸8.8m×12.0m，自然地面基坑埋深5.63m。为满足基坑底明排水需要，以及模板安装工作空间需要，每侧工作边预留1.5m宽。基坑护壁桩围护尺寸为11.8m宽×15m长。12号桥墩承台基坑支护结构平面布置示意图如图2.1所示。图2.1、12号桥墩承台基坑支护结构平面布置示意图基坑护壁桩采用国产拉森Ⅳ型钢板桩，单根长度不短于12.5m，基坑底以下打入深度不少于7m。护壁钢板桩只在上口做一道水平横向支撑。横支撑采用直径φ350mm、壁厚12mm钢管柱，长边、短边各布置1根支撑柱，均匀对称布置在坑中间位置。钢板桩与支撑柱间设置腰梁（或称围檩）。腰梁采用2根I40a工字钢梁、水平并置，纵横腰梁拐角交接处采用钢板搭接焊-形成刚性焊接，拐角再使用2I28b增设三角形支撑。第2．2节、xx特大桥19号桥墩总体方案概况xx特大桥xx内19号墩下层承台尺寸9.5×6.6m。基坑护壁桩围护尺寸为12.5m宽×9.6m长。19号桥墩承台基坑支护结构平面布置示意图如图2.2所示。图2.2、xx特大桥19号墩承台基坑支护结构平面布置图基坑护壁桩采用国产拉森Ⅳ型钢板桩，单根长度12m，基坑底以下打入深度不少于5.3m。护壁钢板桩在基坑上口处设置一道横向水平支撑梁。横支撑柱采用直径350mm、壁厚12mm钢管柱，长边、短边各布置一根支撑柱，均布置在坑边中间位置。钢板桩与支撑柱间设置腰梁（或称围檩）。腰梁采用2根水平并置I40a工字钢组合梁，纵横腰梁拐角处形成刚性焊接——三角支撑（I28b）。xx章、基坑支支护施工方方案设计第3.1节、施工工方案设计计依据及参参数3.1.1、新新建xx东部铁铁路通道xxx至xx段改造造工程（XXX标段）改XX1188+7122.68～XX1255+8666.50段桥梁施工设计文文件；3.1.2、XXX1188+7122.68～XX1255+8666.50段桥梁施工组组织设计；；3.1.3、《客客货共线铁铁路桥涵工工程施工技技术指南》（TZ203-2008）；3.1.4、《铁铁路桥涵工工程施工安安全技术规规程》（TB-1103033-20009、J9466-20009）；3.1.5、《铁铁路桥涵施施工规范》（TB10203-2002、J162-2002）；3.1.6、《铁铁路路基支支挡结构设设计规范》（TB10025-2001、J127-2001）；3.1.7、《建建筑基坑支支护技术规规程》（JJGJ1220－99）；3.1.8、《钢钢结构设计计规范》（GB500017--20033）；3.1.9、《客客运专线铁铁路桥涵工工程施工技技术规范》（Q/ZTG21300-2006）。3.1.10、基基坑侧壁安安全等级及及重要性系系数=0..9；参考《建建筑基坑支支护技术规规程》（JJGJ1220－99）取值值；3.1.11、临时支护护结构强度度安全系数数K=1..3。第3.2节、xxx特大桥12号墩承台台基坑支护护结构设计计3.2.1、计计算12号墩承台台基坑护壁壁桩外侧土土压力1、基坑深度范围内内各土层内内摩擦角加加权平均值值=20o；2、基坑深度范围围内各土层层内重度加加权平均值值=18(kN/mm3)；3、基坑深度范围围内侧向朗朗金主动土土压力系数数：=0.5284、基坑侧壁土压压力：考虑坑顶有挖掘掘机、吊车车、汽车、输输送泵等车车辆作业，地地面活荷载载记取q=200kN/mm2。根据本桥桥桥墩埋置置深度及地地质条件，绘绘制12号基坑护护壁桩外侧侧土压力分分析简图如如图3.11所示。①、顶面水平侧压压力：=9.5(kN/mm2)；②、坑底水平侧压压力：=57.44(kN/mm2)，其中基基坑深度h1=560cmm。图3.1、12号号基坑护壁壁桩外侧土压力示意意图3.2.2、计算算12号墩基坑坑护壁钢板板桩的上端端悬臂抗弯弯能力为考虑挖基施工工方便快捷捷，暂按基坑顶顶部不设置置横支撑方方案检算。验验算钢板桩桩的最大悬悬臂支撑能能力。基坑护壁支撑结结构拟采用用国产拉森森Ⅳ型钢板桩桩，材质为为Q235钢材。其其物理技术术规格如表表3.1所示示。表3.1国产产拉森钢板板桩技术规规格型号尺寸（mm）截面面积重量惯性矩bhat1单根（cm2）每米宽（cm2/m）单根（kN/m）每米宽（kN/m）每根（cm4）每米宽（cm4/m）拉森Ⅳ型40015515.594.42360.751.90369031900拉森Ⅴ型42018020.5127.23031.02.38595055200假设钢板桩最大大抗弯位置置在距离坑坑顶以下hi处。则，最最大钢板桩桩上端悬臂臂最大弯矩矩：；取1m宽护壁桩，按按允许应力力法计算。则则钢板桩的的最大弯曲曲应力为：：；经计算，钢板桩桩的最大悬悬臂5.2m，其其最大弯矩矩：Mmaxx=3311kN-mm，最大弯曲曲应力：σmax=1161MPPa，刚好满满足Q235钢材的允许许抗弯能力力需要。公式中：f-为为Q235钢材的弯弯曲应力设设计控制强强度，取f=2110MPaa；h—基坑深度度，5.6m；ha——钢板桩厚度1555mm；；Ix——钢板桩每米宽惯惯性矩。3.2．3、计计算护壁钢钢板桩结构构内力本基坑深度5..6m，钢钢板桩的最最大悬臂抗抗弯能力不不超过5..2m。基基坑深度5.6mm范围内必必须增设一一道水平支支撑。为满满足承台施施工空间需需要，决定定在顶口处处设置一道道水平横支支撑，以满满足全部承承台施工需需要。钢板板桩受力分分析简图如如图3.2所示。取取1m宽作为为计算对象象。图3.2、钢板桩桩受力分析析简图根据图3.2所所示受力简简图，使用位移移法求得：：M2=-1337.4kkN-m；利用力矩平衡法法求得：R=46..7kN（每1m宽）。3.2．4、设设计钢板桩桩横支撑及围檩檩结构1、横支撑水平布布置间距的的设定（1）、计算横支撑撑的允许支支撑能力横支撑柱拟采用用直径φ350mmm、壁厚厚12mmm钢管支撑撑柱，材质质Q235钢材。其其几何特征征指标：横横截面积：：A=1277.4cmm2，截面惯惯性矩I=182220cmm4，基坑长长边宽度115m，支支撑杆的受受压长度不不会超过L=14550cm，两两端按铰接接形式结构构计算。回回转半径i=11..96cmm，长细比λ=1211.2，属于受受压长杆形形式。长细细比折减系系数查表，得ψ=0.555。单根钢管支撑柱柱的允许支支撑力：[R]==ψ=946（KN/根）。为简化计算，水水平支撑挠挠曲折减依依据经验取取=0.995。未计计算支撑管管上临时堆堆放物品的的工况。（2）、单根桩墙所所需支撑荷荷载——支反力依据3.2.33节计算结结果，钢管管支撑柱的的支撑荷载载为：基坑长边总的支支撑内力为为：=701（L为基坑边边长，取115m）。（3）、计算钢管支支撑柱水平平方向布置置间距a支撑柱承压安全全系数取K=1..3。L=15m长边边基坑水平平根数n:=0.96根；取n=1根L=11.8mm的短边基基坑水平根根数n:=0.76根；取n=1根长边及短边各布布置1根水平钢钢管支撑柱柱，对称布置于基坑坑中间，腰腰梁（或称称围檩）转转角处焊接接斜撑。2、腰梁（围檩）强强度、刚度度验算围檩采用2根II40a工字钢梁梁并置，II40a工字字钢材质Q235钢材。其其物理特征征：横截面面惯性矩Ix=217220（cm4），横截面面积A=86..1cm2。2I40a工字字钢焊接成成整体，形形成连续梁梁。腰梁按按两跨超静静定连续梁梁结构验算算。取支撑撑荷载较大大的长边为为计算对象象。腰梁弯曲挠度不不大于L/3550,且不超过过30mmm。腰梁承承担的桩墙墙背后土压压力取平均均线性荷载载。腰梁承承担的桩墙墙背后土压压力荷载分分布图如图图3.3所示示。图3.3、横支撑撑腰梁受力力分析简图图（1）、围檩弯曲应应力检算两次等跨超静定连连续梁的最最大弯矩MMmax=-0.1125=-330..5（kN-m）；最大弯曲应力：：=1522.2（MPa），与Q235钢材弯曲曲能力f=2110Mpaa相比较，安安全储备系系数K=1.338，大于1.3，结构强强度满足要要求。（2）、围檩挠曲变变形核算钢腰梁的变形，支支撑点负弯弯矩处受到到钢板桩约约束限制，无无变形空间间。只能在在无约束的的正弯矩处处自由变形形。因此，只只核算正弯弯矩的挠曲曲变形。钢腰梁的最大正正弯矩Mmax=0.07=185（kN-m）。假设在正弯矩区区域作用一一单位荷载载q=1。则，单单位荷载作作用下的最最大弯矩：：=703113；单位位荷载下的的最大位移移：=0.0445。根据结构力学力力法理论，由由位移相似似比例求得得实际最大大挠曲变形形值：=11.9mm。腰梁最大支撑跨跨度的允许许挠度=24.1mm。实际际最大挠度度小于允许许挠度，且且小于300mm，挠挠曲变形满满足要求。3.2.5、钢钢板桩围堰堰基坑稳定定检算1、钢板桩整体抗倾倾覆（踢脚脚）稳定性性验算为简便计算，钢钢板桩打入入深度暂取取粉质粘土土与粉砂分分界处，钢钢板桩暂按按12.77m（5.6++7.1）检算。桩墙外侧全高范范围内各个个土层内摩摩擦角加权权平均值为为φ=21.4o，各土层层密实重度度加权平均均值r=18.3（kN/m3）。基坑坑底以下各各土层内摩摩擦角φ=22.44o，土层密密实重度r=18..5（kN/m3）。钢板板桩抗倾覆覆受力分析析简图如图图3.4所示。图3.4、钢板桩桩结构抗倾倾覆受力分分析简图①、桩墙外侧主动动土压力系系数：=00.4655；②、基坑底部以下下桩墙内侧侧被动土压压力系数：：=2.2331。主动土压力水平平力标准值值：=8.4kN/mm2,=105..6kN//m2；被动土压力水平平抗力标准准值：ep==263..7kN//m2。经过计算，桩墙墙外主动土土压力重心心与桩墙内内侧被动土土压力重心心距离R支撑点距距离L1=10.33m，L2=8.155m。桩墙外主动土压压力：Ea=00.5（ea1+ea2）H=7244（kN/m）；桩墙内侧被动土土压力：Ep=9336（kN/m）。由力矩平衡公式式：≥K=1..5；可得得：=1..64，抗抗倾覆稳定定安全系数数大于1.5，满足要要求。钢板桩打入深度度暂取粉质质粘土与粉粉砂分界处处，钢板桩桩长按12.77m检算通通过。为适适用12mm钢板桩、又又能满足基基坑支护稳稳定性需要要，基坑上上口0.55m～1.0mm深可放坡坡开挖，使使得钢板桩桩打入地下下深度不小小于12..5m深。2、桩墙底土体抗抗渗流稳定定性检算检算目的：当基基坑内明排排水后，基基底土壤不不被浮起，避避免基底土土壤涌起桩桩基破坏。假设地下下水位在地地表1.00m处。若在基基坑内明抽抽水，坑内内坑外产生生水头差及及渗流如图图3.5所示。图3.5、基坑内内外水头差差渗流分析析简图由公式：；公式中：基坑底底淤泥在水水中密度取取ρb=0.8kg/cmm3。h2——桩墙入土深度，m；ρw——水的重度,1..0kg//cm3;;h*——坑内外水头差高高度，m。KS——抗渗流安全系数数，取2。由公式：=3..27，大于于安全系数数KS=2；验算满满足要求。第3.3节、xxx特大桥19号墩承台台基坑支护护结构设计计3.3.1、计计算19号墩承台台基坑护壁壁桩外侧土土压力根据勘察设计核核定，19号墩基坑坑深度6..7m，基基坑护壁钢钢板桩暂拟拟定按122m深设计计。1、基坑深度范围围内各土层层内摩擦角角加权平均均值=25o；2、基坑深度范围围内各土层层内重度加加权平均值值=19(kNN/m3)；3、基坑深度范围围内侧向朗朗金主动土土压力系数数：=0.406；4、基坑侧壁土压压力：考虑坑顶有挖掘掘机、吊车车、汽车、输输送泵等车车辆作业，地地面活荷载载记取q=200kN/mm2。根据本本桥桥墩埋埋置深度及及地质条件件，绘制19号基坑护护壁桩外侧侧土压力分分析简图如如图3.6所示。①、顶面水平侧压压力：=7.3(kN/mm2)；②、坑底水平侧压压力：=53.8(kN/mm2)，其中基基坑深度hh1=670cmm。图3.6、19号号基坑护壁壁桩外侧土土压力示意意图3.3.2、计计算12号墩基坑坑护壁钢板板桩的上端端悬臂抗弯弯能力为考虑挖基施工工方便快捷捷，暂按基坑上半部部不设置横横支撑方案案检算。验验算钢板桩桩的最大悬悬臂支撑能能力。基坑护壁支撑结结构拟采用用国产拉森森Ⅳ型钢板桩桩，材质为为Q235钢材。其其物理技术术规格如表表3.2所示。表3.2国产产拉森钢板板桩技术规规格型号尺寸（mm）截面面积重量惯性矩bhat1单根（cm2）每米宽（cm2/m）单根（kN/m）每米宽（kN/m）每根（cm4）每米宽（cm4/m）拉森Ⅳ型40015515.594.42360.751.90369031900拉森Ⅴ型42018020.5127.23031.02.38595055200假设钢板桩最大大抗弯位置置在距离坑坑顶以下hi处。则，最最大钢板桩桩上端悬臂臂最大弯矩矩：；取1m宽护壁桩，按按允许应力力法计算。则则钢板桩的的最大弯曲曲应力为：：；经计算，钢板桩桩的最大悬悬臂5.65m，其最大大弯矩：Mmax=327..3kN--m，最大弯弯曲应力：：σmax=1159MPa，刚好满满足Q235钢材的允许许抗弯能力力需要。根据基坑深度情情况条件，考考虑施工方方便，决定定在顶口处处设置一道道水平横支支撑，以满满足全部承承台施工需需要。公式中：f-为为Q235钢材的弯弯曲应力设设计控制强强度，取f=2110MPaa；h—基坑深度度，6.7m；ha——钢板桩厚度1555mm；；Ix——钢板桩每米宽惯惯性矩。3.3．3、计计算护壁钢钢板桩结构构内力钢板桩的最大悬悬臂能力55.65m，基坑深深度6.7m，钢板桩桩必须增加加一道横支支撑。为满满足承台施施工空间需需要，拟定定在顶口处处设置一道道横支撑。钢板桩受力分析简图如图3.7所示。取1m宽作为计算对象。图3.7、钢板桩桩受力分析析简图根据图3.7所所示受力简简图，使用用位移法求求得：M2=-1800.2kN-m；利用力矩平衡法法求得：R=49..5kN（每1m宽）。3.3．4、设设计钢板桩桩横支撑及围檩檩结构1、横支撑水平布布置间距的的设定（1）、计算横支撑撑的允许支支撑能力横支撑柱拟采用用直径φ350mmm、壁厚122mm钢管管支撑柱，材材质Q235钢材。其其几何特征征指标：横横截面积：：A=127.4cmm2，截面惯惯性矩I=182220cmm4，最长坑边边12.55m，估计计基坑长边边支撑柱受压压长度不超超过L=11770cm，两端端按铰接形形式结构计计算。回转转半径i=11..96cmm，长细比λ=97.88，属于受受压短杆形形式。长细细比折减系系数查表，得ψ=0.57；单根钢管支撑柱柱的允许支支撑力：[R]==ψ=14499（KN/根）。为简化计算，水水平支撑挠挠曲折减依依据经验取取=0.995。未计计算支撑管管上临时堆堆放物品的的工况。（2）、单根桩墙所所需支撑荷荷载——支反力依据上节3.33.3计算结果果，钢管支支撑柱的支支撑荷载为为：基坑长边总的支支撑内力为为：=584（L为基坑边边长，取112.5m）。（3）、计算钢管支支撑柱水平平方向布置置间距L=12.5mm长边基坑坑水平根数数n:=0.566根；取n=1根L=9.6m的的短边基坑坑水平根数数n:=0.43根；取n=1根长边及短边各布布置1根水平钢钢管支撑柱柱，对称布布置，腰梁梁（或称围围檩）转角角处焊接斜斜撑。公式中：支撑柱柱承压安全全系数K取1.3。2、腰梁（围檩）强强度、刚度度验算围檩采用I400a工字钢钢梁，材质质Q235钢材。其其物理特征征：横截面面惯性矩Ix=217220（cm4），横截截面积A=86..1cm2。2根I40a工字钢并并置，并使使用连接板板焊接成整整体，形成成连续梁。腰腰梁按两跨跨超静定连连续梁结构构验算。取取支撑荷载载较大的长长边为计算算对象。腰梁弯曲挠度不不大于L/3550,且不超过过30mmm。腰梁承承担的桩墙墙背后土压压力荷载分分布图如图图3.8所示。图3.8、横支撑撑腰梁受力力分析简图图（1）、围檩弯曲应应力检算两次等跨超静定定连续梁的的最大弯矩矩Mmax=--0.1225=-2242（kN-m）；最大弯曲应力：：=111.4（MPa），与Q235钢材弯曲曲能力f=2110Mpaa相比较，安安全储备系系数K=1..89，大于1.3，结构强强度满足要要求。（2）、围檩挠曲变变形核算钢腰梁的变形，支支撑点负弯弯矩处受到到钢板桩约约束限制，无无变形空间间。只能在在无约束的的正弯矩处处自由变形形。因此，只只核算正弯弯矩的挠曲曲变形。钢腰梁的最大正正弯矩Mmax=0.07=135..4（kN-m）。假设在正弯矩区区域作用一一单位荷载载q=1。则，单单位荷载作作用下的最最大弯矩：：=488228；单位位荷载下的的最大位移移：=0.0222。根据结构力学力力法理论，由由位移相似似比例求得得实际最大大挠曲变形形值：=6.0mm。腰梁最大支撑跨跨度的允许许挠度=17.8mmm。实际最最大挠度小小于允许挠挠度，且小小于30mmm，挠曲曲变形满足足要求。3.3.5、钢钢板桩围堰堰基坑稳定定检算1、钢板桩整体抗抗倾覆（踢踢脚）稳定定性验算本处地质条件稍稍好，基坑坑底以下土土质为粉砂砂、中砂。为考虑施工方便，钢板桩打入深度统一按12m长检算，钢板桩暂按12.0m（6.7+5.3）检算。桩墙外侧全高范范围内各个个土层内摩摩擦角加权权平均值为为φ=27.66o，各土层层密实重度度加权平均均值r=19..7（kN/mm3）。基坑坑底以下各各土层内摩摩擦角φ=30..8o，土层密密实重度rr=20..6（kN/mm3）。钢板板桩抗倾覆覆受力分析析简图如图图3.9所示。图3.9、钢板桩桩结构抗倾倾覆受力分分析简图①、桩墙外侧主动动土压力系系数：=00.3677；②、基坑底部以下下桩墙内侧侧被动土压压力系数：：=3.0999。主动土压力水平平力标准值值：=7kN/m2,==85kN//m2；被动土压力水平平抗力标准准值：ep==304..5kN//m2。经过计算，桩墙墙外主动土土压力重心心与桩墙内内侧被动土土压力重心心距离R支撑点距距离L1=100.23mm，L2=7..70m。桩墙外主动土压压力：Ea=00.5（ea1+ea2）H=5522（kN/m）；桩墙内侧被动土土压力：Ep=8007（kN/m）。由力矩平衡公式式：≥K=1..5；可得：：=1.994，抗倾覆覆稳定安全全系数大于于1.5，满足要要求。钢板桩长度122m检算通通过。2、桩墙底土体抗抗渗流稳定定性检算检算目的：当基基坑内明排排水后，基基底土壤不不被浮起，避避免基底土土壤涌起桩桩基破坏。假设地下水位在地表1.0m处。若在基坑内明抽水，坑内坑外产生水头差及渗流如图3.10所示。图3.10、基坑坑内外水头头差渗流分分析简图由公式：；公式中：基坑底底粉质粘土土在水中密密度取ρb=0.9kg/cmm3。h2——桩墙入土深度，m；ρw——水的重度,1..0kg//cm3;;h*——坑内外水头差高高度，m。KS——抗渗流安全系数数，取2。由公式：=2..57，大于安安全系数KS=2；验算满满足要求。第四章、主要工工序施工工工艺第4.1、施工工工艺流程施工准备测量定定位安装导向桩、架架打钢板桩桩基坑挖机0.55m深架设腰梁梁及横支撑撑（加预顶顶力20吨）接续基基坑开挖到到标高铺筑筑混凝土垫层层承台施工工回填承台台背后土方方桥墩施工工拆除钢板板桩。第4.2节、主要要工序施工工方法为减少筑岛填挖挖土方工程程量，处在在河中的基基坑填土筑筑岛高度按按设计常水水位加高11m。考虑虑潮汐及风风浪高度影影响，应在在岛面下游游一侧砌筑筑草袋围堰堰挡水坝，坝坝高、坝宽宽可根据现现场设计水水平影响情情况而定。一一般坝高11m～2m、坝宽宽1m～2m。1、插打钢板桩围围堰对应承台基坑场场地平整后后，对照基基坑开挖线线安设钢板板桩插打的的导向定位位墙。导向向定位墙可可采用工字字钢横梁+钢管桩制制作。导向向墙结构如如图4.1所示。利利用工字钢钢梁夹持钢钢板桩，控控制钢板桩桩的下沉方方向。图4.1、导向墙墙结构示意意图钢板桩可采用锤锤击、震动动、或辅助助射水等方方法下沉。但但在黏土中中不宜使用用射水法。砾砾石及岩石石层打入钢钢板桩摩擦擦阻力很大大。施工现现场应备有有大锤和小小锤。小锤锤一般激振振力900kkN及以下，岩岩石层和砾砾石层应使使用激振力力需要至少少13000kN（130吨）的振振动锤或打打桩机。软软基时使用用小振动锤锤，遇到砾砾石、风化化岩层打桩桩阻力较大时时，应更换换大锤打桩。打桩应使用坚固固夹具夹牢牢或佩戴特特桩打桩帽帽。锤击时时必须佩带带桩帽。特特制打桩帽帽制作钢板板厚度不应应小于t=20mmm后。钢板桩应使用整整根成品拉拉森桩。如如需接长，应应采用等强强度焊接，并并磨平突出出焊缝。钢钢板桩相邻邻接头应上上下错开不不小于2mm。同一基基坑应使用用同一规格格钢板桩。打入钢板桩施工工中，插打打顺序应按按施工组织织设计计划划进行，宜宜可由上游游分两侧插插向下游合合龙。分组组组合插打打，每组应应将2~3根钢板桩桩拼成一组组，交替插插打到位。宜宜先将全部部钢板桩逐逐根或逐组组插打稳定定，然后依依次打到设设计深度。开始插打的几根根或几组钢钢板桩，应应检查平面面位置和垂垂直度。当当发现倾斜斜时，应当当即予以纠纠正。钢板桩应倾斜无无法合拢时时，应使用用特制楔形形钢板桩。楔楔形的上下下宽度之差差不得超过过桩长的2%。打钢板桩过程中中，当导向向设备失效效时，钢板板桩顶高度度达到设计计高程时，平平面位置允允许偏差：：陆地上打打桩为100cm。插打前，在锁口口内应涂抹抹防水混合合料，组拼拼桩时应用用油灰止水水。基坑开开挖后，若若发生锁口口漏水，可可用板条、旧旧棉絮等在在内侧嵌塞塞止水。2、基坑开挖基坑开挖前，应应在坑口外外设置好排排水、截水水沟渠等措措施，防止止地表水渗渗漏到坑内内。基坑开挖应全坑坑面分层进进行。每层层开挖深度度0.5mm~1m，最深深不得大于于0.5mm，同时设设置汇水坑坑。基坑开挖：上层层土方可使使用挖掘机机直接开挖挖，以及坑坑内下放小小挖掘机配配合挖掘。挖挖掘机站在在基坑边缘缘1m之外，不不可直接紧紧挨着钢板板桩站位。深层土石方开挖挖，应使用用人工挖装装，汽车吊吊或者履带带吊车配合合吊出土石石方。也可可下放小型型挖掘机配配合装斗，汽汽车吊或者者履带吊车车配合吊出出土石方。基坑深深层土方开开挖作业示示意图如图图4.2所示示。图4.2、基坑深深层土方开开挖作业示示意图基坑开挖机械及及其他大型型施工机械械车辆，站站位应在坑坑边1m以外处处，以减少少护壁桩的的侧向挤压压力。基底处理：基坑坑开挖到设设计深度后后，由于围围堰渗漏水水，坑内泥泥泞。可超超挖20ccm深，回回填大片石石或凿桩的的混凝土碎碎块铺垫，再再浇筑混凝凝土垫层。3、安装横支撑钢板桩的横向支支撑，应在在表层先开开挖沟槽，将将腰梁和横横支撑的位位置开挖出出来，先安安装横支撑撑结构。安安装时，钢钢管柱预加加不小于20吨的预顶顶力，以使使得横支撑撑有效支撑撑。同时，所所有钢板桩桩与腰梁之之间的空隙隙处，均使使用大方木木楔塞紧密密。以减小小基坑开挖挖引起的钢钢板桩变形形量，避免免钢板桩侧侧弯变形过过大而折断断。安装横支撑时，应应先架设长长边基坑的的横支撑，后架设短短边基坑的的横支撑。先先安装基坑坑长边腰梁梁——架设基坑坑长边横支支撑钢管柱柱，利用两两台20吨手动千千斤顶将将将长腰梁施施加顶力顶顶进，顶力力不小于220吨，两台台千斤顶在在钢管柱左左右对称安安放；再使使用钢板凳凳垫将钢管管柱顶牢固固，再卸下下千斤顶；；然后依次次安装基坑坑短边腰梁梁，架设短短边横支撑撑。短腰梁与长腰梁梁搭接处使使用搭接钢钢板焊接牢牢固。将长长短边腰梁梁拐角搭接接处焊接220mm搭接板板，并与长长短边腰梁梁搭接拐角角处再焊接接2I288b工字钢水水平斜支撑撑（斜支撑撑长度50~600cm长），斜斜支撑位置置如图4..3所示。最最后卸掉短短边加力千千斤顶。腰梁I40a工字钢接接长，应采采用10mmm后钢板板翼板及腹腹板夹板焊焊接，保证证等强对接接；钢管柱柱的接长应应采用内衬衬管外包箍箍焊接，确确保钢管柱柱接长同轴轴心及等强强度拼接。腰腰梁安装就就位后，将将腰梁与没没有受到支支撑点钢板板桩空隙间间插打2000mm大大木楔，顶顶紧钢板桩桩。围檩角角撑结构如如图4.33所示。图4.3、腰梁角角撑结构示示意图横支撑架设、并并支撑牢固固后，方可可继续往下下开挖。严严禁超挖后后作支撑。4、横支撑拆除横支撑的拆除时时间：待承承台全部完完成后，及及时回填承承台外基坑坑、并夯实实，确认承承台外回填填土已经具具备支撑能能力，方可可拆除横支支撑及腰梁梁。横支撑拆除前，应应将纵横钢钢管柱及腰腰梁竖向增增设临时稳稳定设施，以以防支撑卸卸落后突然然坠落伤人人。拆除时时，基坑严严禁有人作作业。横支撑拆除方法法：使用千千斤顶将支支撑柱松开开，再卸掉掉钢板凳——松开千斤斤顶——卸落钢管管柱。最后后使用乙炔炔切割，将将长短腰梁梁连接处切切割断开，吊吊出腰梁。5、钢板桩围堰拆拆除待墩身施工完毕毕后，依次次拔出钢板板桩。为防防止钢板桩桩侧向弯曲曲损坏，基基坑内回填填土方活灌灌满水平衡衡，再逐根根拔出钢板板桩。拔桩，先用打桩桩机夹住钢钢板桩头部部振动1minn～2min，使钢板板桩周围的的土松动，产产生“液化”减少土对对桩的摩擦擦力，然后后慢慢的往往上振拔。拔拔桩时注意意桩机的符符合情况，发发现上拔困困难或拔不不出来时，应应停止拔桩桩，先振动动1minn～2min后再往下下锤0.5～1.0m再往往上振拔，如如此反复可可将桩拔出出来。第4.3节、其他他基坑施工工支护方案案的选择根据本方案的设设计检算结结果，国产拉森Ⅳ型钢板桩桩悬臂支撑撑能力达到到5m深。依依据其支撑撑能力，其其他基坑的的支护结构构选择建议议如下：1、对深度在3mm以内的粗粗砂、砾石石、风化岩石地地质条件的的基坑，若若基坑旁110m内无无建筑物，可可采用1：1～1.5的放坡开开挖方案，基基坑内明排排水、地表表截水方案案即可。2、对于深度在33m以内全全是淤泥质质的基坑，应打设钢板板桩防护方方案，钢板板桩不需要要设置横向向加固支撑撑结构。3、对于深度在33～5m的粗砂砂、砾石、风化岩石地质条件的基坑，采用打设钢板桩防护方案，钢板桩上顶做简单锁口支护即可。对于深度在3～5m的淤泥质地质条件的基坑，采用打设钢板桩防护方案，中间架设一道水平钢支撑柱，加设横支撑的结构参照本设计方案施工。4、对于基坑深度度超过5mm、小于7mm的深基坑坑，均应参参照本设计计方案施工工，横支撑撑安装高度度以满足承承台施工空空间需要即即可。基坑坑深度超过过7m的基坑坑，基坑支支护结构应应另行检算算设计。5、关于基坑稳定定检算项目目的建议：：基坑深度在5mm以内的基基坑支护结结构应做抗抗倾覆（桩桩踢脚）项项目检算，若若是淤泥和和粉砂地质质的基坑，应应增加坑底底抗渗流稳稳定性检算算项目。由于本项目桥梁梁基础均为为钢筋混凝凝土桩基础础，具有较较大的抗剪剪切稳定能能力。基坑坑面积有限限，一般不不需要进行行基底隆起起、地基稳稳定性验算算、地基强强度检算和和桩墙整体体稳定性验验算。基坑坑周围临近近无高大建建筑，一般般不需要进进行基坑周周围地面土土体变形验验算。对于临近既有铁铁路线的基基坑，通过过加深钢板板桩长度、超超前支撑和和主动支撑撑、坑内明明排水等措措施，可以以控制临近近地表的沉沉降总量，再再结合线路路及时起拨拨道的养护护维修，就就能保证既既有铁路的的运行安全全。第五章、施工进度计划划眼下已经进入雨雨季。为防防洪排涝需需要，雨季季河道一般般不允许占占用。为避避开雨季施施工，河中中桥墩计划划在2013年9月~20114年5月前完成成。充分利利用今冬明明春的枯水水季节低水水位条件下下施工河道道里的深基基坑。其它它陆上桥墩墩可适时安安排施工。本标段内的深基基坑主要集集中在xxx内，考虑虑到施工条条件的限制制及成本因因素，深基基坑施工安安排在2013年10月～2014年3月，其中中，xx内的深深基坑安排排在2013年12月～2014年3月；其他他深基坑安安排在2013年10月～2013年11月。每一深基坑的分分部工程施施工计划进进度为：1、安装导向墙：：3天；2、插打钢板桩：：每个基坑坑插打钢板板桩，需要要约7天；3、横支撑安装及及基坑开挖挖：7天；4、凿除桩头、浇浇筑早强混混凝土垫层层：5天；5、一层承台施工工：10天（绑扎扎钢筋3天、立模模板3天、浇筑筑砼1天、养生3天）。6、一层承台基坑坑回填：2天；7、二层承台施工工：7天；8、二层承台基坑坑回填：2天；9、墩身施工：110天；10、拔出钢板桩：：10天；以上一个基坑施施工周期大大约为：63天。第六章、各项施施工安全保保障措施及及注意事项项1、拉森钢板桩进