钢板桩防护

北京市中低速磁浮交通示范线（S1线）

西段工程

基坑开挖钢板桩防护专项方案

中铁六局集团S1线项目经理部

目录

一、工程概况

二、编制说明

2.1 编制依据

2.2 编制原则

三、施工方案

3.1 基坑开挖防护设计

3.2 基坑开挖支护施工

3.2.1基坑开挖支护施工步骤

3.2.2 施工准备

3.2.3 钢板桩施工

3.2.4 支撑施工

3.2.5 基坑开挖

3.2.6 基坑周边监测

3.2.7 支撑及围护结构拆除

四、应急方案

五、安全与环保措施

一、工程概况

S1线石门营站至小园车站高架区间：DK0+313.359（不含）~DK1+508.717（含），高架区段长1195.358m，共40个桥墩基础。小园车站至矿务局站高架区间：DK1+610.717~DK2+786.717，高架区间长1176m，共39个桥墩基础。其中石小区间有12#，13#，14#，15#，25#，26#，28#，29#，39#，40#和小矿区间有8#，9#，13#，14#，15#，16#，17#，23#，26#共19个承台位置与既有道路及地下管线冲突，且所有承台的基坑开挖深度都小于5m。基坑开挖时遵循尽量少破坏既有道路和减少地下管线的改移原则，以上19个基坑开挖时将不采用放坡开挖，而是采用钢板桩防护开挖。

二、编制说明

2.1 编制依据

1. S1线石门营站至小园车站区间和小园车站至矿务局站区间桥梁基础设计图纸及工程设计资料；

2.《中低速磁浮交通设计规范》（Q/CYBGMJ001—2008）；

3.《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002·1—2005），以及关于发布《铁路工程地质勘查规范》等44项铁路工程建设标准局部修订条文的通知（铁建设【2009】62号）

4.《铁路工程水文勘测设计规范》（TB10017—99）

5.《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002·5—2005）

6.《铁路工程抗震设计规范》（GB50111—2006）（2009年版）

7.施工现场及周边环境调查资料；

8.北京市行业有关法律、法规、技术规范等。

2.2 编制原则

1.确保道路通行安全，尽可能减少施工对道路通行影响的原则。

2.根据施工工艺流程，合理安排工序，精心组织；安全第一，经济合理的原则。

3.严格遵守合同及设计文件要求，执行国家和地方现行标准。

三、施工方案

由于承台开挖受城市道路和地下管线的限制，不能进行放坡开挖，且为了确保道路通行安全，必须在基坑开挖时进行维护。

根据桩基勘探钻孔揭示的地质情况，承台开挖深度范围内的地质情况从上到下依次为：路面结构层、杂填土、粉土、粉质黏土、粉土。

根据现场实际情况，利用组合式刚板桩作为支护机构，安全可靠、施工速度快。围护结构内尺寸大于设计结构尺寸至少2.5m，工字钢围护桩打入地下并露出地面0.2m，然后开挖基坑，并在钢板桩上部纵横向设置32b工字钢一道，作为钢板桩冠梁，将所有钢板桩连接成一个整体，并在上部用40b工字钢进行斜支撑。

3.1 基坑开挖防护设计

钢板桩采用500×200U型拉森型钢板桩，桩长9m，具体参数见下图。

开挖5m深拉森Ⅴ型钢板桩最小入土深度计算：

根据地质报告，计算出承台施工区域土的有关加权平均指标如下：γ=18KN/m3 φ=20o C=8kpa

本设计计算时取C=0，不考虑地下水的作用。仅考虑被动土压力修正系数k=1.6

土压力计算

主动土压力系数Ka=tg2(45o-20o/2)=0.49

被动土压力系数Kp =tg2(45o+20o/2)=2.04

被动土压力修正系数k=1.6，则：Kp=kKp=3.264

3.2 基坑开挖支护施工

3.2.1基坑开挖支护施工步骤

基坑开挖支护施工步骤见图3-4。

施工准备

测量放样

桩位清理

打钢板桩

基坑开挖

开挖、清理基坑

监控量测承台施工

图3-4 基坑开挖支护施工步骤图

3.2.2 施工准备

1.基坑开挖前必须做好施工测量，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横边和中线以及临时水准点。同时还必须做好断面测量，放出基坑边桩，经核对无误后，方可施工。

2.按照基坑施工要求，清除地面堆土及妨碍基坑开挖的障碍物；对于开挖影响的架空线和地下管线，应采取迁改和保护措施。

3.根据施工图提供的地质、水文资料并结合现场具体条件制定基坑开挖和支撑方案。

4.基坑开挖前还必须做好防排水工作，应在基坑顶部边缘外四周挖好防水排水沟拦截雨水。 3.2.3 钢板桩施工 3.2.3.1 施工方法

为保证钢板桩的精度采用屏风式打入法。先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。在打桩过程中，为保证垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。

钢板桩分两次次打入，第一次桩长打至导梁高度，待导架拆除后第二次才打至设计标高。打桩时，开始打设第一、二块钢板的打入位置和方向要确保精度，每打入1m测量一次。

3.2.3.2 施工要求

1.钢板桩放线施工，桩头就位必须正确、垂直、沉桩过程中，随时检测，发现问题，及时处理。沉桩容许偏差：平面位置纵向100㎜，横向为-50㎜～0㎜；垂直度为5%。

2.沉桩施前必须平整清除地下、地面及高空障碍物，需保留的地下管线应挖露出来，加以保护。

3.基坑开挖后钢板桩垂直平顺，无严重扭曲、倾斜和劈裂现象，锁口连接严密。

4.基坑土方和结构施工期间，对基坑围岩和支护系统进行动态观测。发现问题，及时处理。

3.2.4 支撑施工

1.基坑应先支撑后开挖，钢板桩施工完成，开挖设置支撑系统。

2.支撑应按要求，安装在同一水平线上。

3.土方开挖至基底应尽快施工垫层，并同时设置与钢板桩之间的支承层紧抵钢板桩，不留任何间隙。

4.支撑安装的容许偏差应符合以下规定：

(1)支撑中心标高、同层支撑顶面的标高差：±100mm； (2)支撑两端的标高差：不大于50mm及支撑长度的1/100； (3)支撑挠曲度：不大于支撑长度的1/1000； (4)支撑水平轴线偏差：不大于50mm。

3.2.5 基坑开挖

采用机械开挖人工配合。分层开挖，分层厚度不大于 1.5m。土方开挖过程中，防止土方开挖设备碰撞支撑结构，避免超挖扰动基底原状土，基底200～300mm的土层应采用人工开挖。

发生异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和采取措施，方能继续挖土。

挖出的土方应及时运走，严禁将土方堆于基坑四周。

3.2.6 基坑周边监测

在基坑支护结构的施工与使用过程中，应对支护结构和已有建筑物（含道路、管线）进行监测，若遇到下列可能影响建筑物安全的情况之一时，若情况比较严重，应立即停止施工，并对支护结构和已有建筑物采取应急措施。

1.当水平总位移超过50mm，或位移速率达到2mm/d，且不能收

敛。 2.支护结构的支撑体系中有个别构件出现应力骤增、压屈、断裂、松弛或拨出的迹象。

3.建筑物的不均匀沉降已大于《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）规定的允许沉降差或建筑物的倾斜速率连续三日〉0.0001H/d（H 建筑承重结构高度）。

4.基坑底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其它可能影响安全的征兆（如少量流沙、涌土、隆起、陷落等）。

5.根据经验判断已出现其他必须加强监测的情况。

3.2.7 支撑及围护结构拆除

支撑拆除顺序自下而上。待下层支撑拆除并将基坑回填后，在拆除上层支撑，最后拔出钢板桩，进行基坑回填。

4 应急方案

在土方挖到两米以下后，场地内保证有一台挖掘机可以随时调用，如发现开挖后，坡顶位移呈增大趋势且不收敛，立即用挖掘机挖向坡脚回填反压，直至位移稳定再采取加固措施而后再继续开挖，平时备好300个编织袋，其中100预先装好砂，一旦发现位移增大不稳定时，可用砂袋回填反压。

5 安全与环保措施

1.建立健全安全环保体系，使安全生产与环境保护工作制度化经常化，保证工地的安全与环境保护工作贯穿整个工程施工的全过程。

2.认真贯彻执行省、市有关安全的方针政策、规章制度，对参与

工程项目的职工进行教育和培训，牢固树立“安全第一”的思想，坚持“安全生产，预防为主”的方针。

3.做好安全工作交底，坚持工前讲安全，工中检查安全，工后评安全的“三工制”活动。

4.项目负责人对施工全过程的安全生产与环境保护工作承担领导和管理责任。

5.根据钢支护工程的特点，以下主要工种应注意的安全事项： (1)司机与起重工

司机与起重工必须是按劳动人事部门有关规定进行考核并取得合格证者。

司机必须了解所操作的起重机的工作原理，熟悉该起重机的构造、各安全装置的功用及其调整方法，掌握该起重机各项性能的操作方法以及该起重机的维修保养技术。

不准斜吊物品，不准抽吊交错挤压物品，不准起吊埋在土里或冻粘在地上的物品。

有物品悬挂在空中时，司机与起重工不得离开工作岗位。司机必须认真做好起重机的使用、维修、保养和交接班的记录工作。严禁司机酒后上机操作。 (2)电焊工

电焊机外壳，必须接地良好，其电源的装拆应由电工进行。电焊机要设单独的开关，开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。

焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套。在潮

湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。

严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。

焊接贮存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，必须清除干净，并将所有孔口打开。

在密闭金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，通风良好，并应有专人监护。严禁向容器内输入氧气。

焊接预热工件时，应有石棉布或档板等隔热措施。

把线、地线，禁止与钢丝绳接触，更不得用钢丝绳或机电设备代替零线。所有地线接头，必须连接牢固。

更换场地移动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。雷雨时，应停止露天焊接作业。

施焊场地周围应清除易燃、易爆物品，或进行覆盖、隔离。必须在易燃、易爆气体或液体扩散区施焊时，应经过有关部门检试许可后，方可施焊。

工作结束时，应切断电焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。

(3)振动沉桩机

振动拔桩时，应垂直向上，边振边拔。振动沉桩时，禁止任何人停留在机架下部。调整好偏心块后，应清除箱内余物，方可试车。打桩作业振动、噪音较大，打桩施工应按武汉市、公司、项目部的环境保护规定的时间段进行施工，应避开午休和晚间等休息时

间。