铁路地道工程深基坑支护方案.doc

XXX铁路地道工程深基坑支护方案一、工程概况本工程为GG公路YY铁路地道工程，需开挖较深的基坑进行箱体预制、箱体顶进作业。根据设计要求，基坑开挖深度达11.379米，长度为45米，且基底地质条件差，开挖范围内土质情况复杂，给施工造成不小的困难，因此必须在基坑防护方面采取全面的、有效的防护措施，防止开挖后由于土压力侧压、基底渗水或下雨等其它原因造成基坑四周滑坡、坍塌，从而影响施工安全，耽误工程进程。1、地质情况根据地质报告，需开挖的基坑底部位于粉质黏土层，灰色、软塑、含云母、碎贝壳、质均、高压缩性，承载力基本容许值为100kpa,工程性质差。开挖范围内土质情况复杂，从上往下为杂填土（厚度2.8m）、粉质黏土（厚度1.3m）、粉砂（厚度0.5m）、淤泥质粉质黏土（厚度0.6m）、淤泥质黏土（厚度0.5m）、粉砂（厚度1.5m）、粉质黏土（厚度0.9m）、黏土（厚度0.5m）、粉质黏土（厚度2.0m）。各层土的参数如下表：2、地下水情况，地下水平均标高在0.441.62m左右，即现有地面平均1.5米左右。岩土名称厚度(m)深度（ KN/m3）c（ KN/m3）度杂填土2.82.8粉质黏土0.83.61.951222.3粉质黏土0.54.11.941222.3粉砂0.54.61.85433淤泥质粉质黏土0.65.21.821012淤泥质黏土0.55.71.75粉砂1.57.21.97433粉质黏土0.98.11.881321.9黏土0.58.61.8364.5粉质黏土210.61.891413.5二、编制依据1.公路桥涵施工规范2.铁路混凝土工程施工技术指南3.铁路工程施工安全技术规程4.岩土工程勘察报告5.YY铁路北塘至东大沽扩能改造GG公路立交工程设计说明6.GG公路YY铁路地道工程施工组织设计7.相关图纸及图集三、施工计划1、施工进度计划：深基坑开挖防护施工总体上分两个阶段进行：第一阶段施工准备阶段，计划安排15天。主要完成施工现场各种地下管线调查、挖探坑确定管线走向，打井降水、施工便道、生产及生活用房、交接桩和中线复测及恢复定线、地道桥工程的施工放样、复核技术资料、解决通讯、组织机械设备、材料进场、铁路路基防护方案制定等工作。第二阶段基坑开挖及防护施工阶段，计划安排35天。主要完成基坑开挖、基坑防护施工。 深基坑开挖防护专项施工进度计划图如下图：施工阶段日期（2010.2.25-2010.4.30）2.25-3.103.11-3.263.26-4.30施工准备阶段打设旋喷桩打井排水基坑防护阶段打设钢板桩及拉锚钻孔灌注桩注双液浆基坑开挖阶段2、主要施工机械设备计划：序号机具名称规格型号数量备注1汽车吊25T12高压油泵45Mpa4备用1台3液压千斤顶500T24备用4台4打桩机2支护、防护5高压旋喷桩机4路基加固6注浆机5路基加固7电焊机30KVA；150KVA8钢筋焊接（含对焊）8钢筋弯曲机2.2KW29钢筋切断机5.5KW210插入振捣棒1.1KW40浇注混凝土11无齿锯5.5KW112木工电锯7.5KW113挖掘机1.0M34基坑开挖14推土机东方红1工作坑出土15装载机30C2工作坑出土16运行车东风35工作坑出土17卷扬机5T1防止线路滑移18水泵QY2550基坑降水19发电机120KW3备用20全战仪南方1测量21水准仪南方1测量3、主要施工材料计划：序号材料名称数量备注1水泥3000T高压旋喷桩、双液浆2钢筋30T钻孔灌注桩3混凝土300方钻孔灌注桩4石碴600方便道修筑、基底换填四、施工工艺技术：1、技术参数设计荷载：铁路中-活载，JQS标准，考虑列车制动力；列车冲击力及活载土压力；结构自重，线路设备重，静土压力，混凝土收缩力及温度力等；地道内机动车荷载“城-A级”人群荷载3.5KN/。2、工艺流程施工准备回填土方、场地平整高压旋喷桩施工、打钢板桩、路基注浆固化以及工程降水工作坑开挖及防护。3、主要施工方法： （1）闭水防护基坑闭水：根据现场实际情况，东侧基坑坡顶紧邻临时道路，北面上空为高压电线，打设水泥搅拌桩空间不足，且水泥搅拌桩养护龄期为28天，将严重影响YY公司工期要求（6月30号前完成）。现采用如下方案对基坑进行闭水措施：a基坑东侧：距离基坑外围2-3m的位置打设双层桩径为600mm，咬合300 mm长度为15m的水泥高压旋喷桩止水帷幕进行闭水。桩位按梅花桩形布置。（如图）600mm咬合高压旋喷桩止水帷幕平面布置图b在基坑北侧（顶涵后背）用双排钢板桩进行全封闭，为防止土压力侧压导致钢板桩变形，采用拉锚固定。并在距钢板桩顶平台范围进行双排间距为1m的双液浆注浆加固，注浆深度为12米。然后在距离钢板桩后方打设双排桩径为600mm，咬合300 mm，长度为15m的水泥高压旋喷桩止水帷幕进行闭水。并与基坑东侧高压旋喷桩止水帷幕闭合。c基坑西侧：在基坑边线往外2m打设双层高压旋喷桩与北侧高压旋喷桩止水帷幕闭合，并进行大面积台阶式放坡，坡比为1:1.8。打井降水：由于该工程所处地段地下水水位较高，降水情况将直接影响基坑安全，设计井的数量为20口就能满足降水要求，但由于工期紧张，为达到较好的降水效果，因此施工计划井的数量为35口，考虑粘土层透水性较差，为此在基坑内布置10口，详见基坑降水井平面布置图（附图2）。孔径400 mm，单井深30米。水位控制在20米，抽水泵下至25米，由于粉砂层渗流系数很大，因此粉砂层以上地下水水位按目前管井数量在7天内能够降至粉砂层以下，粉砂层以下为黏土，透水性较差，所以施工水位控制在20米主要考虑扩大降水井的影响半径，确保顶进期间地下水位降至底板以下2米，基底干燥无水。各降水井排水通过四周排水铁管排入公路西侧现挖排水池，既而排入原公路排水系统排出。（2）铁路路基注浆加固、降水基坑三侧都采用高压旋喷桩进行闭水，靠近铁路一侧无法打设高压旋喷桩进行闭水，因此在铁路两侧在线路两侧、涵体中心线两侧各15m范围内、基底以下5米采用双液注浆法进行闭水加固。为了确保止水效果，在线路两侧每相隔7m打400mm，深30m的降水井进行降水。确保地下水位降至底板以下2米，基底干燥无水。降水同时，现场专门设两名监测员对铁路进行全天候监测。一发现铁路发生异常情况，立即同铁路部门联系，配合铁路部门对铁路进行养护，以确保铁路安全。在线路两侧四角各打设5颗桩径为1m，长度为18m的钢筋混凝土钻孔桩以保证线路稳定。（3）基坑开挖待排水井水位降至基底以下2米时在进行开挖，采用4台挖掘机开挖，35台运输车运土，两侧放坡，坡比为1：1.8，挖掘机开挖工作坑土方至设计基底标高以上0.2米，人工清底至设计标高。人工配合挖掘机开挖后背梁土方。在工作坑两侧（滑板范围以外）挖排水盲沟并填筑碎石，利用集水井排水。在开挖工作坑土方同时，同时修建进入基坑通道（坡道），宽6米的硬化路面，坡道设置在基坑的东侧。（4）基坑防护 铁路防护根据现场实际情况，铁路北侧有高压线，放坡将使后背位置处于高压线之下，打桩无法进行，因此为安全施工，减少顶程，靠铁路一侧基坑不再放坡，用15米Ib40工字钢支护，具体方法12米及3米两根工字钢焊接接长打设。一横一竖打设，打设完成后，每隔三米设一道横梁以增强工字钢的整体受力性，并在焊接位置加设一道横梁，在工字钢的顶端穿铁路用钢绞线拉锚，顶端往下5米位置穿管用钢绞线拉锚。经过检算，南侧锚固端在路基土体破裂面(破裂面水平距离为14米)以外。拉锚距钢板桩为35米，在钢板桩以下五米位置放台阶开挖。土体注射双液浆加固，表面用混凝土进行固化。详细见附图1：4.36m路基双液浆注浆加固5m地道桥刃角6.5m拉锚12m6m35m双液浆注浆加固专用线津南支线在基坑顶进范围四角打入灌注桩防护铁路，详见附图3。铁路路基防护示意图（附图1）结构稳定性检算：主动土压力计算由于土壤分层较多，各层性质相差较大，所以根据最不利的数据计算及列车荷载影响，根据以下公式计算土压力。其中：为作用在工字钢上的土压力 为土层的容重，取为19.3KN/m3 为土层高度，取为10m（基坑深度） =、由于土层较多、按各层参数逐一算出、其值基本在0.40.5之间，因此取为0.5。经计算F为482.5KN/m，支护长度为30m,总的土压力为14475 KN，A稳定性计算10m3mFF1B土压力总合力根据朗肯土压力计算理论、考虑在基坑底往上3米处，计算时每米防护结构简化为悬臂梁进行计算，由总的土压力所引起的顶端A点挠度为 ,其中F=482.5KN, =10m, =3m, =210Gpa, =33760×6=202560cm4。经计算得=0.046m,由F1、 F在顶端所引起的挠度为零得F1=F/6.75得F1= F/6.75=2144 KN，钢丝绳提供的拉力为2144 KN，3米一道，共计10道，每道承受拉力为2144/10=214.4 KN。因此采用d=15.0mm(75)的钢绞线,标准强度为1470N/mm2,承受拉力为(1.47*15*15*3.14/4)KN=259KN214.4 KN。为保证万无一失，在工字钢顶端往下5米再拉一道增强安全性。结论：由于铁路路基经过注浆加固以后，其土层的力学参数将发生很大的变化，所产生的侧向压力将小于原状土所产生的侧向压力，因此经测算，铁路路基一侧的防护结构能够满足要求。使得路基不会侧向位移过大而造成路基下沉及铁路线路变形。后背墙防护工作坑后背支护采用两排Ib40工字钢组合结构形式。横向长度为28米。工作坑后背支护挖出地表土2米深，打设12米长Ib40工字钢一排，每米6根。在基坑开挖5米后打设第二排工字钢，桩型Ib40，每米6根，全部丁字型布置。在第一排桩顶端与第二排的连接处及后背梁顶端用工字钢连成一体焊牢。两排钢板桩之间缝隙用混凝土填实，拉锚位置在两排工字钢顶端每隔3米一道（检算如同线路防护没有问题），后背原状土距后排钢板桩5米处开始放坡，坡比为1:1.8，然后采用双液浆注射加固。待箱体预制完成后再进行回填，详见示意图2。后背主动土压力计算其中：为作用在工字钢上的土压力 为土层的容重，取为19.3KN/m3 为土层高度，取为11.4m（基坑深度） =、由于土层较多、按各层参数逐一算出、其值基本在0.40.5之间，因此取为0.5。经计算F为627KN/m，支护长度为30m,总的土压力为18812 KN，滑板3m10m工字钢工字钢7m后背梁拉锚锚桩1:1.540米5m注浆加固高压旋喷桩A稳定性计算10m3mFF1B土压力总合力根据朗肯土压力计算理论、考虑在基坑底往上3米处，计算时每米防护结构简化为悬臂梁进行计算，由总的土压力所引起的顶端A点挠度为 ,其中F=627KN, =11.4m, =3m, =210Gpa, =22780×6=136680cm4。经计算得=0.102m,由F1、 F在顶端所引起的挠度为零得F1=86 KN钢丝绳提供的拉力为86×28=2408 KN，3米一道，共计10道，每道承受拉力为2408/10=240.8 KN。因此采用d=15.0mm(75)的钢绞线,标准强度为1470N/mm2,承受拉力为(1.47*15*15*3.14/4)KN=259KN240.8 KN。为保证万无一失，在工字钢顶端往下5米再拉一道增强安全性。后背被动土压力计算 顶进时被动土压力 为土层的容重，取为19.3KN/m3 后背高度，取为17m（工字钢支护高度）后背土粘结力 后背土的内摩擦角经计算得每米后背土体提供4350KN/m,共计4350×28=121800 KN，大于设计最大顶力92076 KN。按设计位置精确测放出后背钢桩，人工配合机械刨挖打桩沟。同时保证钢桩在滑板面以下入土深度为7米，插打工字钢时定位准确，垂直度偏差小于6。沿钢板桩纵向每3米设置一道拉锚，锚桩采用8米I-45b双工字钢。锚杆采用钢绞线（同线路防护）。拉锚完成后将地锚沟填土压实。西侧防护3m=29°7m高压旋喷桩基坑底1:1.8基坑西侧坡面放坡防护土工布混凝土（10cm）覆盖原地面西侧坡面防护检算西侧位置空间较大，因此采用放坡防护，放坡形式见图，考虑坡顶至坡脚分层为粉质黏土（厚度0.8米）、粉砂（厚度0.5米）、淤泥质粉质黏土（厚度0.6米）、淤泥质黏土（厚度0.5米）、粉砂（厚度1.5米）、粉质黏土（0.9米）、黏土（0.5米）。由于分层大部分属于黏土类，检算时土的抗剪指标=18°,c=10kpa,r=19.3KN/m3。检算时采用边坡稳定图解法，根据苏联学者洛巴索夫的土坡稳定计算图按坡脚a和内摩擦角，由图查得稳定系数N=0.057,又,故土坡容许高度7米，因此土坡能够保持稳定。东侧坡面防护12m4m4m6m基坑底挖掘机倒土平台坡面混凝土（10cm）硬化1:1.8 东侧采用I-40b12米长工字钢及出平台放坡防护，工字钢入土深度8米，每米6根，土的抗剪参数=18°，放坡部位土体高度为6米，按西侧检算方法能够保持稳定，工字钢入土深度8米，能够保证工字钢不发生倾覆。4、检查验收工作坑开挖结束后对工作坑进行换填碎石（1m）,压实后进行地基承载力检测，达到标准（150kpa）后方可进行下一工序。五、施工安全保证措施：1、施工组织保障措施施工中必须严格按照批准的施工组织设计科学组织施工。必须认真贯彻“安全第一”的方针，严格执行铁路既有线施工的有关规章制度，确保营业铁路运输安全和施工安全。我公司根据本工程指定的安全目标为：本工程无工伤死亡和重伤事故、无交通死亡事故、无火灾、水灾事故；消灭违章指挥、消灭违章操作、消灭惯性事故。项目部将制定安全作业规章制度及应急预案，在施工中做到各项工作有章可循。主要包括以下内容： （1）用电安全须知及电路架设养护作业制度；（2）各种机械的操作规则及注意事项；（3）施工现场保安制度及火工产品保管领用管理制度；（4）各种安全标志的设置规则及维护制度；（5）高空作业安全作业制度；（6）危险辨识与防护措施（7）项目工程应急预案2、技术安全保证措施及监测监控 基坑开挖过程中随时用全站仪进行观测，密切注意钢板桩变形情况，派专人随时进行基坑隐患排查，由基底集水井观察水位变化，西周有无渗流现象，基底拱起现象，发现异常现象及时停止开挖，经现场技术管理人员分析情况予以解决后再行开挖。进入基坑作业的人员戴安全帽，没有戴安全帽的人员进入基坑经现场安全员发现后清除现场，并按相关安全措施进行处罚。基坑开挖完成后西周除人员进出通道外用防护网（高1.5m）进行全封闭，并在明显位置设置警示标志，定期对进入基坑施工作业人员进行安全技术交底及安全教育。3、应急预案基坑开挖、拔桩及空顶阶段是整个施工环节中最难控制的，为避免拔桩过程中发生大面积坍塌，随时派人观察基坑及防护设施线路变化情况，保证津南支线行车安全。提前准备大量的抢险物资及抢险人力，发生险情能尽快予以排除。抢险物资准备：片石：500m3 道碴：600m3草袋：2500条 原木：400根方木：400根 抢险人员：50人六、劳动力计划序号工种人数说明备注1钢筋工30人制作及绑扎2混凝土工10人3架子工15人4电工3人5木工8人6电焊工10人含钢筋对焊7起重工5人8壮工50人随时准备排除险情10安全员10人合计165人按计划分批次进场特种作业操作人员必须持证上岗，无证操作者由现场检查人员清除现场并按相关安全规程进行处罚。基坑降水井平面布置图(附图2)3m铁路线路池塘水深7至8米1:1.8人行踏步42m12m24.2m10m10m16m1om45m高压线钢筋混凝土灌注桩附图3高压旋喷桩止水帷幕双液浆加固15m既有线路降水井