采用钢便桥转运平台解决深厚软土地区狭小空间超深基坑土方开挖施工工法

采用钢便桥+转运平台解决深厚软土地区狭小空间超深基坑土方开挖施工工法1.前言随着城市建设的高速发展，沿海深厚软土地区超深基坑工程不断涌现。超深基坑土方开挖、多:根据现济效益。经我司总结，形成此工法。2.工法特点2.1本工法桩基宜采用振动沉桩工艺进行施工，施工过程中噪音小、无粉尘排放等环境污染。2.2钢便桥+转运平台为独立承重结构，其结构整体性强；施工过程中可与土方开挖同步施工，无交叉施工影响，运输道路不受天气及土方含水量影响，可以节省大量辅助费用。2.3钢便桥+安全管理效率。2.4钢便桥+转运平台现场安装简单、拆卸方便，所有材料均能回收并重复利用，符合国家绿色施工要求。3.适用范围3.1本工法适用于深厚软土地区的超深基坑、土方工作量大且地质复杂、并有多道内支撑及基坑内空间狭小、工期紧的地下工程施工。3.2本工法在应用过程中，不易受季节、环境等制约。4.工艺原理钢便桥+转运平台结构形式为型钢组合连续梁，由桥面[22槽钢，桥梁I36aI36a工字钢，立柱φ529×8mm钢管桩组成，两侧全长均设置防护栏杆。钢便桥转运平台全长贯通基坑，中间转运平台设置在地下室中心部位，平台标高可根据基坑开挖深度策划设计（如图4.0）。图4.0钢便桥断面布置图基坑内土方由若干挖掘机不断倒运到转运平台两侧，通过中间转运平台可增减长臂垂直开挖机机械设备的吊运。考虑施工车辆工作的工况，上坡为重车，按照的最大坡度控制；下坡为空车，设计坡度为15%。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程钢便桥+转运平台方案设计、计算和复核→定位和测量放线→振动沉桩→钢横梁安装→钢纵梁安装→桥面槽钢铺设→钢平台的架设→栏杆安装→钢管桩剪刀撑安装→钢便桥+转运平台质量验收→土方开挖→钢便桥+转运平台使用与监测→钢便桥转运平台拆除。5.2操作要点5.2.1钢便桥转运平台方案设计、计算和复核为满足施工要求，由本公司提出采用钢便桥转运平台全长贯通基坑施工方法，请设计院进行24m12m1便桥转运平台桩采用钢管桩，钢管桩设计单桩承载力为600KN该结构设计合理、安全、可靠，能满足施工要求。5.2.2定位和测量放线由于钢便桥+转运平台钢管桩（多桩）的定位直接关系到后续工程桩基的施工，在平面布置时别是工程桩基础施工的钢护筒位置和桩基承台的位置是不能受到任何影响，所以定位和测量放线的精度要求特别高，必须特别谨慎。因此施工测量时要建立施工平面测量控制网，确定控制线，实行复核制度，做到点点有复核。5.2.3振动沉桩施工前做好桩机、管桩就位等准备工作，依据测量控制桩点及设计图纸桩孔平面位置，将管桩起吊对中、校准桩身垂直度、开始沉桩，具体施工方法如下：1沉桩开始时采用自重下沉，待桩身有足够稳定性后，再采用振动下沉。如图5.2.3-1所示，沉桩过程中应控制振动锤连续作业时间，以免因时间过长而造成振动锤损坏，每根桩的沉桩作业，须一次完成，中途不可停顿过久，以免增加土的摩阻力，导致继续下沉困难。图5.2.3-1振动沉桩施工图5.2.3-2钢管桩对接2钢管桩与钢管桩接长时，如图5.2.3-2所示，应先对焊，再焊加强板，最后调直。加强钢板采用300100×10㎜共8块A3钢板对称布置，要保证管口平整、严密贴紧。施焊过程中严格控制焊接质量，焊接强度不小于主材强度。3振动沉桩按照桩尖标高和贯入度双控的方法作为确定停锤标准，最终贯入度按不大于1mm/3min控制，如果桩尖已达标高而最终贯入度相差较大时，则应查明原因，采取措施后方可继续沉桩。在正式施工钢便桥和钢平台前，应进行试桩试验确定其承载力。4第一跨钢便桥施工完成后，即进行加载试验。为了检验钢便桥的安全性能，采用设计荷载乘以1.5的安全系数。5.2.4钢横梁安装1钢管桩施工完成后，由测量人员测出钢管桩顶标高，根据坡度要求，割去多余的钢管桩，并在钢管桩上横向切割一个U形槽口，槽口用20mm厚钢板封口，以便放置双拼I36a工字钢横梁。如图5.2.4-1所示，同一个墩轴的三根钢管桩必须控制在同一条直线上，保证能准确放置通长的双拼I36a工字型钢。2I36a工字钢主横梁用吊车吊放到钢管桩U形槽内排好并与封口板焊接好后，应及时采用加工好的（厚度为10mm100mmA3钢板、长度根据需要定）加劲板，将工字钢主横梁两侧及下口与钢管桩对称焊接好限位，如图5.2.4-2所示。图5.2.4-1钢管桩顶双拼I36a横梁安装图图5.2.4-2钢管桩与横梁限位安装图5.2.5钢纵梁安装1I36aI36a工字钢纵梁利用吊车安装在主横梁之上。首跨采用在基坑边上支立吊车吊装，每完成一跨采用在已完成栈桥上支立吊车吊装。2纵梁安装按中到中间距500mm并焊接牢固。如图5.2.5所示。图5.2.5I36a钢纵梁安装图5.2.6桥面[22槽钢铺设5.2.6桥面槽钢铺设采用在加工厂进行预加工，将桥面[22I45a工字钢纵梁上，中到中间距按照250mm排列。槽钢两条边与纵梁接触处采用焊接连接。如图5.2.6所示。5.2.7钢平台的架设钢平台的架设方法同钢便桥，吊车在钢便桥上完成平台第一跨后，利用已完成部分做平台施工下一跨。可在平台上铺设吊车等机械设备行走的临时通道。5.2.8栏杆安装钢便桥+转运平台桥面安装完成后，在便桥及平台两侧设置安全护栏，护栏高度为，立杆采用[22槽钢，间距3m排列。立杆焊接在桥面槽钢上，水平杆采用二道[10槽钢，栏杆涂刷成黄黑相间的条纹漆。为防止桥面有石块等物品掉落，栏杆下方设钢板挡脚板一道，如图5.2.8所示。在钢便桥桥头设置减速标志及警示牌，确保行车安全。图5.2.8栏杆及钢板挡脚板图5.2.9钢管桩剪刀撑安装5.2.9钢管桩剪刀撑安装随着向下开挖土方深度的变化，钢管桩外露长度逐渐增加，为确保钢便桥转运平台的稳定性，需要在相邻钢管桩之间纵、横向和水平向加设剪刀撑，剪刀撑加设数量以满足安全使用功能和设计要求为前提。如图5.2.9所示。剪刀撑与钢管桩之间采用梯形连接钢板连接，均采用焊接连接。剪刀撑采用[14号槽钢，梯形连接钢板厚。5.3钢便桥+转运平台质量验收钢便桥+转运平台施工完成后，由项目总监理工程师、勘察、钢结构设计和专业施工单位项目负责人、技术负责人、质量部门负责人共同进行质量检查验收，主要验收内容：5.3.1查看钢便桥转运平台的施工图纸及相关设计文件。5.3.2原材料、成品质量合格证明文件及性能检测报告。5.3.3有关安全及功能的检验和见证检测项目的检查记录。5.3.4钢便桥通道、平台、栏杆焊接必须牢固，无明显外观缺陷，坡道平顺，桥面平直，栏杆及挡脚板防护到位，安全标识醒目。5.4土方开挖钢便桥+转运平台经验收合格后，在中间转运平台上采用伸缩臂抓斗挖机结合坑内挖土机转运

2侧下方，

再由伸缩臂抓斗挖机取土装车运出。土方开挖时应注意以下几点：（1遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层分段、对称开挖、机械转运、严禁超挖”的原则。

（2进行排水，保证排水连续、顺畅，使地下水位降至土方开挖面以下0.5～。（3基坑内部临时开挖土坡坡度不大于：5，且在土方开挖过程中挖土最大高差控制在1.5m左右。为

防止挖机下沉，在挖机下面满铺钢板，增加受压面积，确保挖土施工安全。5.5钢便桥+转运平台使用与监测5.5.1钢便桥转运平台经验收合格后方可使用。在使用过程中，使用单位应派专人进行巡查，如发现异常情况应及时向相关单位汇报并协助处理好。5.5.2使用过程中，应经常对钢便桥+转运平台的沉降及水平位移进行观测。初始监测频率为1337于下表5.5.2要求。表5.5.2钢便桥+转运平台监测与警戒值项目名称控制值警戒值备注钢便桥+转运平台沉降30mm20mm钢便桥+转运平台水平位移30mm20mm5.6钢便桥+转运平台拆卸钢便桥+管桩→装车运出，具体施工方法如下：从转运平台开始，先拆卸两侧钢栏杆，用气割将栏杆与平台分离；再拆卸桥面槽钢，拆卸时由平台一端向基坑另一端倒退进行，用气割将槽钢及工字钢分离；然后分别拆卸便桥纵梁与横梁工字钢，拆卸时用气割将工字钢与工字钢及工字钢与钢管桩分离；最后拆卸钢管桩时，用吊车配合振动锤将钢管桩垂直振拔出土层并吊走。拆除便桥时，应由下至上逐层逐段退位进行，吊车全程跟踪配合，严禁立体作业。6.材料与设备6.1材料钢便桥+:Q235B有材料运到现场后，应进行外观尺寸和形状尺寸检查并分类、编号堆放，不符合质量要求的型材，严禁进入施工现场。6．2施工主要机械设备见表6.2。表6.2施工主要设备序号机械（设备名称）设备型号数量备注1吊车QY251台吊运材料2振锤60KW2台振动沉桩3焊机ZX-400IGB4台型钢焊接等4气割设备2套钢板气割及拆除5全站仪GTS-335W1定位测量6水准仪SD31高程测量7激光测距仪1距离测量8柴油发电机120-250kW2台备用9挖土机械KM260（CAT329）2台垂直挖运土方10挖土机械普通大、中、小型若干基坑内水平挖运土方7.质量控制7.1工程质量控制标准GB50026-20078.3.118.3.12JGJ94-20087.5.87.5.97.5.157.5.167.6.5《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录A及《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）相关的标准。7.2质量控制技术7.2.1钢管桩对接必须顺直，顺直度允许偏差，加强钢板焊接强度不小于主材强度；桩基按照1mm/3min度及桩位允许偏差见表7.2.1。表7.2.1钢管桩允许偏差项目允许偏差（mm）钢管垂直度（）0.2%H且不大于20平台轴线偏移（mm）10钢管桩立柱间距±1007.2.2桩基加载试验按设计要求600KN1.5600KN1.5=900KN进行，连续观测三个小时，累计沉降不得大于4cm。7.2.3型钢平面位置允许偏差：跨径±(1/1000)、±30mm。7.2.4焊缝表面应均匀、平滑，无折皱、间断和未满焊，严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和溶合性飞溅等缺陷。焊缝加强面应高出管面约2mm，焊出坡口边缘2～3mm。其观感质量见表7.2.4-1和焊缝尺寸允许偏差表7.2.4-2。表7.2.4-1焊缝外观质量允许偏差一览表焊缝质量等级二级三级检验项目未焊满≤0.2+0.02t,且≤1mm100mm长度焊缝内未焊满累计长度≤25mm≤0.2+0.04t,且≤2mm长度焊缝内未焊满累计长度≤25mm根部收缩≤0.2+0.02t，且≤1mm，长度不限≤0.2+0.02t，且≤1mm，长度不限≤0.05t，且≤0.5mm；连续长度≤咬边100mm，且焊缝两侧咬边总长≤10%≤0.1t，且≤1.0焊缝全长裂纹不允许允许存在长度≤5mm的弧坑裂纹弧坑裂纹不允许电弧擦伤不允许允许存在个别电弧擦伤接头不良缺口深度≤0.05t0.5mm，每1000mm长度焊缝内不得超过1处缺口深度≤0.1t，且≤1.mm，每1000mm长度焊缝内不得超过去1处表面气孔不允许每50mm长度焊缝内允许直径＜0.4t且≤3mm2个；孔距≥6倍孔径表面夹渣不允许深≤0.2t，长≤0.5t20mm表7.2.4-2焊缝尺寸允许偏差单位：㎜)允许偏差

焊缝类型项目

一、二级三级B＜200～3.00～3.5余高C

B≥200～4.00～5.0

对接焊缝错边dd＜0.1t且≤d＜0.15t且≤一般全焊透的对接与角接组合焊缝hf≥(t/4)且≤0～4需经疲劳验算的全焊透的对接与角接组合焊缝hf=(t/2)且≤100～4角焊缝和部分熔透的角接与对接组hfhf≤60～1.5hf＞60～3.0合焊缝余高Chf≤60～1.5hf＞60～3.07.3质量控制措施7.3.1钢管桩的强度必须满足设计要求，以保证钢管桩有足够的承载力，钢管桩最后振锤入土速度录钢管桩嵌入深度。7.3.2严格按设计图纸施工，确保钢管桩和型钢的间距尺寸及各部位位置的准确和钢管桩的垂直度。7.3.3GB50661的规定经考试合格并取得合格证后，方可进行操作。7.3.4现场焊接焊缝要跟踪检查，焊接部位除锈除污要进行验收，钢便桥+转运平台分段施工完毕后进行射线探伤检测，确保焊缝的质量。7.3.5钢便桥转运平台各构件材料必须完好无损，各构件起吊时不得发生扭曲和损坏。7.3.6吊车作业时，主受力支腿要支承在钢管桩范围内并且作用在纵横向型钢的支承梁上，吊车支腿至桥边缘的最少距离为50cm；要求将平台上所有的横梁与钢管桩焊牢并作为重点监控。7.3.7在钢便桥+转运平台施工之前根据土方开挖的路线及过车通道要对土方开挖后钢管桩水平剪刀撑进行调整，确保运土车顺利通过桥体。7.3.8土方应均匀对称开挖，桩两侧土体高差不得超过。7.3.9认真做好降水记录和监测点记录，及时观测基坑隆起变形，发现问题及时反馈有关部门。8.安全措施遵循《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）等有关规定，在安全技术、安全管理及现场应急处理等方面采取了措施。8.1安全技术措施8.1.1施工人员进场前进行安全教育，进入施工现场必须劳保着装，戴好安全帽。特种焊工等)作业人员持证上岗。8.1.2严格遵守《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，施工现场设备实行三相五线制用电，电气设备和电气线路必须绝缘良好，做到施工用电三级保护（执行—S保护和配电箱重复接地保护）。8.1.3氧气瓶与乙炔瓶存放距离不小于，距作业点不小于；严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。8.1.4平台两侧应设防护栏杆，路面应加焊防滑条。8.2安全管理措施8.2.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产工作。8.2.2已架设的钢便桥转运平台必须悬挂警示灯及交通标志。8.2.3在出入平台的地方作明显限重、限速标记，在架路上行驶的车辆，限速在/h出现会车，避免使用急刹车。8.2.4平台上不准堆放材料和杂物，以减少型钢承受过多的施工荷载。8.2.5出土时钢便桥上尽量不停留车辆，钢便桥上下设专人指挥交通，疏通车辆。8.2.6挖土应从上而下进行，严禁掏洞挖土施工。严格按照土质和深度情况进行放坡，放坡系数按施工规范执行。8.2.7六级以上大风或暴雨、大雾，严禁进行搭设或拆除平台作业。8．3对突发事件的应急措施8.3.1成立临时应急救援领导小组，针对相关内容开展培训和演练，现场配备相应的急救医药用品和使用工具、用具，牢记相关部门的急救联系方式。8.3.2当施工现场的监控人员发现土方或建筑物有裂纹或发生异常声音时，应立即报告给应急救援领导小组组长，并立即下令停止作业，同时组织施工人员快速撤离到安全地点。8.3.3为预防施工中发生人员伤亡事故，防止人、物坠落，在基坑顶四周设置水平向逃生通道，垂直向设置上下人行钢踏梯。9.环保措施9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，做好交通环境疏导，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.2将施工场地作业范围限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。9.4定期清运车辆冲洗沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点堆放。9.5优先选用先进的环保机械。采用消音效果好、或增加隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工以减少光的污染。9.6对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10.效益分析10.1360万元/16跨=22.5万元/16跨=21.25万元；钢便桥按可回收65%计算则实际每跨便桥造价为万元×65%)/16跨=7.88万元，可节省造价为(21.25-7.88)/跨×跨=213.92万元，长期使用，效益明显。10.2环境效益:使用本工法能降低嗓音，减少粉尘、无废弃物排放，减少环境污染，符合绿色环保施工要求。10.3节能效益：使用钢便桥+转运平台回收率高，可重复周转利用，与混凝土便桥相比，减少能源消耗、节约水资源，符合国家装配式建筑以及绿色施工的方针、政策要求。10.4社会效益:钢便桥每跨完成桩基时间为，桥梁及桥面完成时间为，则每跨具备行车条件共用时间为4d；混凝土便桥桩基每跨完成时间为12d，桩基混凝土强度检测为28d后，柱及梁板模板、钢筋、混凝土完成平均为10d，混凝土强度按计算，则每跨具备行车条件为后；采用钢便桥比混凝土便桥提前工期78d-4d=74d。11.应用实例11.1华策国际大厦11.1.1工程概况琴海东路西侧，联澳路南侧；本工程为地下5层，地上4层裙楼及1栋26层、1栋15层高档写字楼，总建筑面积112462.05m2。基坑支护采用混凝土灌注桩+钢筋混凝土内支撑支护形式。基坑占地面积约11627m，基坑平面尺寸为120m×，开挖深度为23.4m，坑中坑最深处30m，总的土方开挖量约为万m32014年82018年5月，目前进入内外装修收尾阶段。11.2.2施工情况该工程地质情况由上而下分布见表。表11.2地质分布情况分类成因类型地层代号分层代号岩性分层情况人工填土Qml①1素填土厚度～4.50m，平均厚度3.21m①2冲填土（粉砂）厚度～5.20m，平均厚度3.19m海陆②淤泥厚度～20.00m，平均厚度13.44m土层交互相沉Qmc③粉质粘土厚度～19.20m，平均厚度6.58m④淤泥质土厚度～14.50m，平均厚度7.57m积层⑤砾砂厚度～18.70m，平均厚度12.96m燕山⑥全风化花岗岩岩层期侵γ52-3⑦强风化花岗岩入岩⑧中风化花岗岩由于本工程地下淤泥层深达20m，地质及周边情况非常复杂，土方工作量大、工期紧、采用传统的施工方法是无法达到预期的施工目标；而采用本工法则解决了施工现场基坑超深、地质情况复杂