铁路站前工程深基坑开挖专项施工方案

中铁二局集团有限公司DK137+9802-14m康四框架桥深基坑开挖专项施工方案-2-新建丽江至香格里拉铁路站前工程深基坑开挖专项施工方案编制：复核：审核：DK137+9802-14m康四框架桥深基坑开挖专项施工方案1.工程概况1.1工程简介新建丽江至香格里拉铁路站前Ⅵ标香格里拉车站工程位于云南省香格里拉市建塘镇西侧，车站里程为DK137+000～DK139+900，全长2.9Km，为丽香铁路终点站，距香格里拉机场（迪庆）航站楼1.6Km，G214国道从车站东侧通过，城市主干道环西路从车站西侧通过，交通便利。DK137+9802-14m框架桥位于香格里拉车站综合维修工区至车站站房区间，设计为下穿铁路与线路正交，全长31.15m。框架桥进出口与地方市政规划德吉路相连接，为立交而设。框架桥采用明挖基础结构，坑底设50cm厚砂夹碎石垫层和20cm厚C20混凝土垫层,箱身底板厚115cm，边墙及中隔墙厚105cm，下部设30cm×30cm倒角，上部设195cm×65cm倒角，顶板厚105cm，其中基坑碎石垫层平面尺寸为顺桥向33.55m×横桥向20.23m，基坑开挖深度近8.5m。1.2工程特点（1）深基坑占地面积及开挖土方体量较大，其规模为全线开挖深度最大的一座基坑，施工安全风险高；（2）基坑临时支护体系设置结构复杂、且跨度大，又受框架箱体结构限制影响，其荷载、强度、变形、防渗、耐久性等方面安全储备较小；（3）基坑场坪区域地势平坦，多以草地为主，地层以粉质黏土及细圆砾土为主，且地下水位埋藏较浅，并且地下水丰富，基坑渗漏水及坑底隆起安全风险高；（4）施工周期跨度长，从开挖到回填，需经历香格里拉雨季期，安全度随机性较大，安全风险高；1.3平面布置经现场勘察，本框架桥基坑周边地面开阔、地势平坦，场地周边100m范围内无建（构）筑物和地下管线，线路正线右侧有一趟居回城Ⅱ回环线22#、23#电杆距线路约75m，距居民民房约165m。图1.3.1基坑平面位置及所处区域周边环境图1.4地质水文根据地质勘察报告，其地质情况（钻孔编号：DBZ-8、9，里程DK137+971左7.5m、右7.5m，钻孔编号：DBZ-10、11，里程DK137+989左7.5m、右7.5m）自上而下主要为：粉质黏土、细圆砾土、粉质黏土。该区域地下水主要为细圆砾土和断层破碎带中含有的孔隙潜水，含量丰富，地下水埋深多小于1m。图1.4.1岩土主要物理力学指标表岩土类型风化程度天然密度ρ(g/cm3)凝聚力c(kPa)内摩擦角φ(°)基底摩擦系数f压缩模量（Mpa）承载力σ0(kPa)粉质黏土硬塑1.9328.014.00.306.40180粉质黏土硬塑2.0028.912.60.306.70180细砂稍密1.92/0.00.30/150细圆砾土中密2.10/38.00.35/220图1.4.2地质及水文柱状图1.5施工要求和技术保证条件1.5.1施工要求（1）深基坑施工前，将基坑范围内场坪进行清理整平，于设计钢板桩轮廓处下挖1.5m深槽口后，沿基坑四周连续设置钢板桩结构，坑内设内支撑体系，为满足内支撑腰梁间距，腰梁需穿过主体结构边墙墙身，确保地下结构施工期间，基坑稳定。（2）为确保作业空间满足施工需求，基坑围护桩平面尺寸距基坑轮廓外0.5m（距箱身基础轮廓外1.7m），平面尺寸为34.55m×21.23m。（3）基坑开挖选用满足开挖半径及深度的长臂挖机按照“分层、分区、对称、均衡、先撑后挖”的原则进行开挖，并与桩顶外3.5m设减载作业平台，开挖过程合理安排车辆的进出道路。（4）施工期内，要做好基坑地面截排水及坑底抽排水，避免积水灌入和侵泡基坑内土体，降低承载力及抵抗侧压力能力,基坑顶部距围护结构1.5m处设0.5m高土围堰进行截流地表汇水。1.5.2技术保证条件（1）根据该基坑的规模及深度，施工过程中必须保证内支撑体系安装质量，防止基坑失稳，形成安全质量事故。（2）施工周期内，应按照《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009要求监测选用监测项目及监测部位，确保基坑支护结构的安全。（3）基坑开挖要严格按照既定开挖顺序及层厚进行开挖，严禁超挖或无支撑开挖。（4）根据施工组织要求，香格里拉车站工期较为紧张，施工过程须合理组织、加强资源配置，确保工期要求。2.编制依据及适用范围2.1编制依据（1）《DK137+9802-14m康四框架桥变更设计图》丽香施框变Ⅰ-19-Ⅵ-1；（2）《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；（3）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；（4）《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；（5）《钢结构设计规范》GB50017-2003；（6）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；（7）《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社；（8）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）；（9）《中铁二局工程有限公司施工技术方案管理办法》（股司科【2014】270号）；2.2适用范围本专项施工方案适用于新建铁路丽江至香格里站前Ⅵ标DK137+9802-14m框架桥深基坑施工。3.施工计划3.1进度计划DK137+9802-14m框架桥深基坑施工计划于2019年7月20日至2019年8月23日，共计耗时35天。表3.1.1框架桥基坑施工计划表序号工程内容开始时间结束时间耗时备注1施工准备2019-7-202019-7-2452基坑围护2019-7-252019-8-3103基坑开挖2019-8-42019-8-23204合计353.2材料计划表3.2.1框架桥基坑主要材料表序号材料名称单位数量备注1拉森钢板桩（SP-Ⅳ型）t327.0287根（15m/根）、4305m2H400×400mm×13mm型钢t70.0围檁及腰梁3D=609钢管、壁厚16mmt38.0水平对撑420mm钢板t4.0连接板5∠50×50×5mm角钢t1.5上下爬梯及三角支架3.3设备计划表3.3.1框架桥基坑主要设备表序号设备名称单位数量备注1打拔桩机（卡特345）台1拉森钢板桩2长臂挖机（PC360-7）台2旋转半径19.6m、深度15m3小挖机（PC-305）台1坑内配合开挖4吊车（25吨）台1吊装拉森钢板桩及内支撑5渣土车（24m3）台8弃渣外运6抽水泵（扬尘15m）5.5Kw台8坑内抽排水7交流电焊机台44.施工工艺技术4.1技术参数DK137+9802-14m框架桥深基坑平面尺寸34.55m×21.23m，四周采用SP-Ⅳ型拉森钢板桩（400mm×170mm×15.5mm），单根长15m，入土深度8m。坑内设置2层双拼H400×400×13×21mm型钢围檩及腰梁，考虑基坑安全及可操作性，同时于框架单孔12m孔径内对穿2层4排φ609×16mm钢管水平对撑。围檁型钢接长采用腹板10mm、翼板20mm钢板进行贴角加强焊接接长，围檁与腰梁采用20mm连接板栓接，水平对撑采用20mm端部板栓接。内支撑竖向布置间距：第一道距钢板桩顶1m，第二道距第一道3m。为满足规格15m拉森钢板，入土锚固深度达8m，基坑顶设3.5m减载作业平台。4.2工艺流程图4.2.1施工工艺流程图4.3施工方法4.3.1施工准备（1）施工前，仔细阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，领会设计意图，掌握相关施工技术指南和验收标准。（2）对进场施工作业人员进行岗前安全、技术培训，经考试合格后才能上岗作业。（3）进场前检查验收所需原材料质量，包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等内容，如发现存在缺陷要及时清理更换，检验合格的原材料堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。（4）施工前将施工区域杂物和地表清理干净，根据平面位置进行测量放样，并将轴线延至施工场地以外以利于观测和检验，用醒目的标志桩做好标记。（5）钢板桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，以减小锁扣的摩擦力及正应力。对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。4.3.2钢板桩打入施工钢板桩插打顺序从小里程线路左侧开始顺时针插打，钢板桩的打设位置和方向要确保精度，桩与桩之间必须咬口紧密，钢板桩在基坑角点处汇合，角点采用转角钢板桩封闭，钢板桩每完成3m采用全站仪测量校正1次，确保在同一直线上。施作前先于钢板桩位置下挖1.5m槽口，再逐片打入。图4.3.2.1拉森钢板桩平面布置图图4.3.2.2拉森钢板桩立面布置图图4.3.2.3拉森钢板桩地面减载立面示意图4.3.3基坑开挖及内支撑架设钢板桩插打完成后，按要求布设监测点，并进行首次测量，然后进行基坑开挖作业，作业过程基坑临边施工材料及机械设备荷载不能超过地面荷载限制，设专人指挥施工。基坑开挖选用2台长臂挖机，分别设置于线路左、右侧进行对称开挖，坑内设1台小挖机予以配合。开挖共分四层，每层开挖至内支撑体系作业面下0.5m时，按要求及时架设内支撑体系，并且支撑体系达到设计要求时，才能继续向下继续开挖，开挖过程避免施工机械碰撞钢板桩及内支撑体系，开挖至基底时，应预留一层不小于20cm人工清理，避免扰动基底持力土层原状结构。具体开挖顺序机分层如下图：图4.3.3.1基坑开挖平面布置示意图图4.3.3.2基坑开挖立面布置示意图内支撑长边平面结构尺寸：2.52m+4.18m+2m+5.8m+5.56m+5.8m+2m+4.18m+2.52m，内支撑短边平面结构尺寸：2.52m+4.18m+7.83m+4.18m+2.52m,长腰梁斜长8.9m，短腰梁斜长3m；水平对撑10.14m+10.14m。内支撑腰梁及水平对撑连接处，应凿去支护结构表面的软弱部分，并在围檩与拉森钢板桩间充填C20细石混凝土填充，以保证支撑力均匀传递。围檩底部设置等边∠50mm角钢支架，支架与钢板桩夹角45°，采用焊接连接，焊缝高度不小于6mm，沿水平方向5m每道布置。图4.3.3.3基坑内支撑平面布置图图4.3.3.4基坑内支撑立面布置图图4.3.3.5基坑内支撑构件拼接节点构造图4.3.4基底处理（1）排水施工前，基坑顶部距拉森钢板桩轮廓1.5m处设0.5m高土围堰进行截流地表汇水。基坑开挖成形后，在基坑底四周设0.3×0.3m的排水沟，排水沟采用M10砂浆抹面，并设2%的坡度，坡度向基坑四个对角积水井内引排，积水井0.5m×0.5m，井内设置固定水泵将积水抽排至坑外排水沟。图4.3.4.1基坑抽排水系统布置示意图（2）垫层基底地基承载立满足设计要求后，及时施作基底50cm厚砂夹碎石垫层及20cm厚C20混凝土土垫层，混凝土垫层由四周向中间对称浇筑，应严格控制混凝土浇筑高程。（3）安全梯搭设钢板桩支护过程中逐级设置安全爬梯，于四个角点共设置4处，安全爬梯采用等边∠50mm角钢焊接而成，宽度50cm，步距30cm，爬梯与围檩焊接牢固，防止脱落。图4.3.4.2基坑抽排水系统布置示意图4.3.5基坑监测（1）基坑监测项目由于本基坑采用拉森钢板桩进行围护，内设支撑体系，且周边地势平坦，无建（构）筑物及地下管线，其主要监测有支护结构顶部水平位移、坑边地面沉降观测点、内支撑体系内力监测。（2）监测点的位置及数量在钢板桩插打完成后，在钢板桩顶四周布设18个水平位移监测点、30个坑边地面沉降观测点、12个支撑应力计。坑边观测点应埋设在土层表面或柔性地面上，与支护结构的水平距离为基坑深度的0.2倍范围以内（即1.7m处），并沿基坑边垂直方向在基坑深度的（1～2倍）范围内设置多个测点（即各边加宽范围13m，取值1.5倍）。内支撑体系监测点设置在支撑内力较大或起控制作用的杆件上，每层支撑的内力监测点不应少于4个，各层支撑的监测点位置在竖向上保持一致，监测截面选择在两支点间1/3部位或支撑的端头。钢板桩位移监测由委托第三方（廊坊中铁物探勘察有限公司）进行观测。图4.3.5.1基坑监控观测点布置图（3）监测频次基坑工程监测工作贯穿于基坑工程和地下工程施工全过程，监测期应从基坑工程施工前开始，直至地下工程完成为止，正常检测频次为2次/d，当出现下列情况之一时，应提高检测频率：基检测数据达到报警值。检测数据变化较大或者速率加快。存在勘察未发现的不良地质。超深、超长开挖或未及时加撑等违反设计工况施工。基坑周边大量积水、长时间连续降雨。基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限制⑦基坑支护结构出现开裂现象。（4）监测报警值根据《建筑基坑工程监测技术规范》，该基坑选用表中基坑类别二级建立监测报警值表4.3.5.1基坑及支护结构监测报警值4.3.6内支撑体系拆除支撑体系拆除过程是确保基坑安全的关键，结合本框架桥分次浇筑及基坑的特性，在框架桥第一次浇筑混凝土完成并且强度达到设计要求后（第一次浇筑底板下倒角以上30cm处），采用C20混凝土回填两边墙2.45m，正面回填1.85m（正面与结构底板间设3cm泡沫板填塞），并强度到达设计后拆除第二道内支撑长腰梁。第二次施工至第一道腰梁处时，为不干扰施工，拆除第一道长腰梁，待全桥施工完毕后，并且混凝土强度达到设计100%时，采用C20混凝土回填两边墙（基底上5.5m处），待混凝土强度达到设计后，开始拆除第二道内支撑水平对撑及围檩，再拆除第一道支撑水平对撑及围檩，拆除过程按先中间后两边的拆除顺序进行。拆除前一定要检查所有支撑体系是否安全，过程中安排专人测量钢板桩变形情况。图4.3.6.1基坑内支撑替换拆除示意图4.3.7钢板桩拔除待整个框架桥施工结束后，并且内支撑拆除完成，将框架正面与德吉路顺接往外10m范围内下挖3.5m后，再采用拉森钢板桩打拔钻机进行拔出。（1）拔桩方法本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。（2）拔桩时应注意事项①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。②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。为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。③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。4.4操作要求（1）钢板桩插打①履带打桩机停在离打桩点就近的工作平台，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。②锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。③待钢板桩尖离开平台面30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。④对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至表层以下一定深度不能下降为止。⑤钢板桩开始插打前期，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。⑥板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。⑦松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。打桩前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，以减小钢板桩之间的摩擦力，提高钢板桩之间的止水能力。在打完钢板桩后，开始进行钢板桩围堰内的止水处理。（2）基坑开挖及支撑架设①基坑开挖：第一次挖至钢板桩顶以下2m时，开始安装第一道支撑；第二次挖至钢板桩顶以下5m时，开始安装第二道支撑；第三次开挖至钢板桩顶以下7.5时，开始安装第三道支撑；第四次开挖至设计基底以上20cm时，人工清理基底。②基坑土体开挖过程要及时将基坑内渗积水抽排至坑外排水系统，避免对坑壁的侵泡，防止基坑开挖过程及使用期间的管涌、流砂、坑底突涌以及地下水有关的坑外地层过渡沉降。③基坑内支撑体系连接要牢靠，各连接构件接长采用10mm钢板进行贴角满焊。（3）基底处理基底开挖成形后，其基底应力不小于150Kpa，并于基底四周按要求设计排水沟及积水井，抽水泵进行抽排。5.施工安全保障措施5.1组织保障措施为确保该深基坑施工安全、质量和进度等各项管理目标，项目部成立以项目经理为组长、项目领导班子和项目部实为组员的领导小组，全面负责指挥、协调该深经坑工程施工。组长：曾军副组长：万斐、胡振聪组员：罗勇强、曹占亮、钱林鹏、蔡成林、田立兵、陈天鹏、赵立松、张童、谭成林、蒋维昌、赖昌河作业工点现场安排2名施工员和2名技术干部具体负责现场施工生产管理和技术指导工作，严格按专项方案组织实施，确保各项管理工作正常推进。5.2技术保障措施（1）所有作业人员在施工前由项目部安全总监组织进行岗前安全教育培训，经考试合格后方能上岗作业，特种作业人员必须持证上岗。（2）所有深基坑作业开始前由项目部总工程师组织进行书面施工技术交底、安全技术交底和书面危险源告知工作。（3）落实专职安全员负责全过程监督管理，隐患排查整治工作，做到职工、民工同点上下班，作业点上落实安全监护人，明确监护责任。（4）所有工作人员正确佩戴劳保用品（安全帽、安全带、防滑鞋等）。（5）为防止触电事故发生，施工用电严格按照临时用电规范要求设置到位。“一机一闸”，每台机电设备必须配有漏电保护装置和有良好的接地装置。配电采用三相五线制的接零保护方式，配电箱应密封，加锁保护，防止乱拉电线，设专人负责管理，防止漏电、触电事故发生。（6）深基坑施工时，基坑周围用高1.5m围栏进行封闭防护。非施工人员禁止靠近，防止不慎滑入，现场设置醒目的安全警示、警告标志。（7）吊装时起重臂下、旋转半径内严禁站人，并设专人指挥作业。（8）深基坑开挖作业时，设置专人指挥开挖，监测小组实时进行坑顶地表沉降观测及拉森钢板桩位移观测，并及时对监测数据分析，一旦有异常，现场应按要求立即停止施工，并撤离人员。5.3监测保障措施为规范基坑工程监测工作，保证监测质量，为信息化施工和优化设计提供依据，做到成果可靠、技术先进、经济合理，确保基坑安全和保护基坑周边环境，在深基坑施工过程中，进行全面系统的监测，并及时掌握基坑动态情况，及时提出指导性施工意见以及评判基坑稳定性，以确保施工安全。结合基坑实际情况，主要监测支护结构顶部水平位移、坑边地面沉降观测点水平位移监测，采用坐标控制网方式实施监测。为及时提交观测报告，及时组织分析，成立以项目总工程师为领导的基坑观测小组。组长：万斐副组长：谭成林组员：钱林鹏蔡成林田立兵刘林张童冯林胡永成赖昌河张成亮6.劳动力配置计划劳动力组织方式：采用架子队组织模式，拉森钢板桩专业班组。表6.1.1框架桥基坑施工劳动力配置计划表序号部门、工班人数备注1架子队队长1负责施工生产组织、协调、安全质量管理2技术负责人1负责施工技术方案、技术指导3安全员2负责现场施工安全4测量员/技术员2/2负责技术指导及基坑监测5工班长1生产组织6施工管理员2生产组织7司钻手2拉森钢板打入8操作人员10内支撑安装9合计127.验收要求7.1验收标准基坑施工过程中，基坑验收采取分步验收法进行，每道工序完成经检查验收合格方可进行下道工序施工，验收应符合《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001、《建筑钢结构焊接技术规程》JCJ81-2002等相关验收的规定。7.2验收程序深基坑支护专项施工方案专家论证→基坑周边监控点验收→监理单位对各工序验收→建设单位组织参建各方进行验收并作出技术评估。7.3验收内容基坑监测点的布置情况、基坑支护结构设计、基坑支护专项方案审批情况、专家评审意见、应急原制定是否完善、基坑围护结构施工质量情况、周边现场情况及管线保护情况。7.4验收人员专家（应当符合专业要求且人数不得少于5名），建设指挥部工程部、安质部、段落指相关人员，勘察、设计单位项目技术负责人，监理单位项目总监理工程师及专业监理工程师，施工单位技术负责人及安全生产管理人员组成的验收组。8.应急处置措施为确保基坑基坑使用期间及周边环境的安全，确保工程顺利进行，由项目部成立应急处置领导小组，小组办公室设在安环部，由安环部部长担任。组长：曾军副组长：万斐胡振聪组员：罗勇强钱林鹏蔡成林田立兵陈天鹏张童张成亮谭成林严格按照项目部制定的应急预案履行公司职责，当施工现场发生安全事故后，现场带班人员立即报告项目管理人员，在项目部的统筹指挥安排下，针对不同安全事故类别，做好以下几方面工作：8.1高空坠落事故应急措施（1）发生重大、特大高空坠落事故，周围人员应立即停止施工，并撤出危险区域；（2）查看事故时机具等有无破坏，制定并封锁危险区域，防止无关人员盲目进入危险区域；（3）对伤害人员如能及时救援，应先救出人员，立即送最近医院救治。如不能及时救出伤害人员，应根据事故现场情况制定处理方案实施救援工作，避免盲目抢救扩大事故；（4）针对机具的破坏程度、方位，制定修复方案和相应的整改措施，并予以实施。8.2基坑坑底隆起应急措施发现坑底隆起迹象，立即疏散险情现场作业人员，应立即停止开挖，并应立即加设基坑外沉降监测点。回填注浆或回填土，直至基坑外沉降趋势收敛方可停止回灌和回填。8.3基坑涌砂涌水应急措施开挖