成兰站前3标基坑开挖安全专项施工方案改.doc
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1、新建铁路成都至兰州线CLZQ-3标基坑开挖安全专项施工方案编制: 审核: 批准: 中交第三航务工程局有限公司成兰铁路工程指挥部2013年03月20目 录1 编制依据、编制范围11.1编制依据11.2编制范围12 工程概况12.1线路概况12.2主要技术标准22.2.1单线桥梁设计技术标准22.2.2双线桥梁设计技术标准32.3地质水文情况32.3.1地形地貌32.3.2沿线工程地层岩性及地质构造32.3.3工程水文地质条件43 施工总体部署43.1人员配置53.2主要施工机械设备54 基坑开挖施工方案64.1基坑放坡开挖施工64.1.1施工准备64.1.2测量放样64.1.3基坑开挖64.2钢
2、轨桩防护施工74.2.1钢轨桩施工技术要求94.2.2钢轨桩受力检算104.3拉森钢板桩施工114.3.1钢板桩结构设计114.3.2钢板桩止水设计124.3.3拉森钢板桩施工124.3.4拉森钢板桩支护设计简算155 基坑开挖及支护施工注意事项175.1深基坑施工注意事项185.2拉森钢板桩施工注意事项185.2.1拉森钢板桩插打注意事项185.2.2拉森钢板桩拔除注意事项196 重大危险源分析及控制措施206.1编制目的206.2危险源分析206.2.1基坑坍塌206.2.2机械设备206.2.3触电206.3重大危险源安全控制措施206.3.1预防坍塌措施206.3.2预防机械伤害措施2
3、16.3.3预防触电措施217 安全应急救援预案217.1安全生产事故应急救援217.2应急救援领导小组227.3应急处理组织机构227.4应急指挥中心237.5应急级别划分237.6报警系统和通告程序23基坑开挖安全专项施工方案1 编制依据、编制范围1.1编制依据(1)高速铁路桥涵工程施工技术指南(铁建设2010241 号)(2)高速铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB 10752-2010)(3)基坑工程手册(4)建筑基坑支护技术规程(JGJ 1201999)(5)建筑与市政降水工程技术规范(JGJ/T111-98)(6)成兰站前三标各桥梁工点施工图及参考图(7)中交三航局新建成兰铁路CLZ
4、Q-3标实施性施工组织设计。(8)简明施工计算手册。1.2编制范围成兰铁路CLZQ-3标所有陆地基坑、浅水区基坑及临近既有道路或铁路承台基坑开挖施工。2 工程概况2.1线路概况本标段为新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程CLZQ-03标段,工程内容主要为:成都枢纽部分:三星堆站(不含)成绵乐铁路青白江东站(不含)联络线:上行联络线5.242km,下行联络线5.523km;成兰正线:DK0500DK7800;D1K43400DK64100(右线:YDK0800YDK5628.72)。正线全长27.885km,车站2座(三星堆站、绵竹南站),正线桥梁7837.435m/8座(其中特大桥6885
5、.281m/3座),正线路基19.9km。浅水区基坑统计表 表2.1序号工程项目墩台辅助措施备注1青白江上行联络线特大桥125127#墩钢板桩围堰水深约1.5m2青白江下行联络线特大桥119122#墩钢板桩围堰水深约1.5m3丰收村青白江右线大桥210#墩钢板桩围堰水深约0.7m4文家巷青白江左线特大桥211#墩钢板桩围堰水深约1.4m5绵远河双线特大桥412#、1617#墩钢板桩围堰水深约1.5m6蒋家河右线中桥2#墩钢板桩围堰水深约0.6m7蒋家河左线中桥2#墩钢板桩围堰水深约0.7m临近既有道路基坑统计表 表2.2序号桥梁既有公路名称临线桥墩辅助措施1向阳青白江下行联络线特大桥老108国
6、道8081#墩钢轨桩临边防护2大件路8990#墩3向阳青白江上行联络线特大桥老108国道7576#墩钢轨桩临边防护4大件路8586#墩5德茂路双线特大桥既有公路1112#墩钢轨桩临边防护6红岩分干渠双线中桥既有公路12#墩钢轨桩临边防护7丰收村青白江右线大桥既有公路11#墩钢轨桩临边防护 临近既有铁路基坑统计表 表2.3序号桥梁既有线名称临线桥墩辅助措施1向阳青白江下行联络线特大桥宝成线4849#墩钢轨桩临边防护2向阳青白江上行联络线特大桥宝成线4445#墩钢轨桩临边防护3文家巷右线特大桥宝成线2426#墩钢轨桩临边防护4德茂路双线特大桥德天线7980#墩钢轨桩临边防护2.2主要技术标准2.2
7、.1单线桥梁设计技术标准本标段单线桥梁主要有:马棚堰左线中桥、丰收村青白江右线大桥、蒋家河左线中桥、蒋家河右线中桥、文家巷青白江左线特大桥、文家巷右线特大桥、向阳青白江上行联络线特大桥、向阳青白江下行联络线特大桥,均采用以下技术标准:设计速度:客车160km/h,货车120km/h(转8A货车为120km/h);正线数目:单线;设计活载:中-活载;轨道结构类型:有砟轨道,跨区间无缝线路。2.2.2双线桥梁设计技术标准本标段双线桥梁主要有:射水河五线大桥、德茂路双线特大桥、红岩分干渠双线大桥、马尾河双线大桥、绵远河双线特大桥,均采用以下技术标准:设计速度:客车200km/h,货车120km/h(
8、转8A货车为120km/h);正线数目:双线;设计活载:中-活载;轨道结构类型:有砟轨道,跨区间无缝线路。2.3地质水文情况2.3.1地形地貌本标段位于四川盆地成都平原北部,地形平坦、开阔,线路通过地面高程约475640m。自然横坡一般为05,沿线多开辟为水田、旱地及农村住房、厂房。2.3.2沿线工程地层岩性及地质构造地层岩性区内上覆第四系全新统填筑土,冲洪积粉质黏土、卵石土、砂土和圆砾土及上更新统沉积层卵石土、粗圆砾土、砂土所覆盖,厚度大于50m,未见基岩出露,未见明显地质构造痕迹。本标段所处的成都平原广布深厚型第四系(全新统Q4、上更新统Q3、中更新统Q2、下更新统Q1)。地质构造本标段地
9、质情况为:地下03m多为粉质粘土层,个别部位存在有软粉质粘土(软塑)层和细砂层,地下311m多为卵石土(稍密)层和粗圆砾土(稍密),个别部位存在有细砂层。地质情况见下图:图2.3 地质柱状示意图图2.3 地质柱状示意图2.3.3工程水文地质条件区内地下水类型主要有第四系松散层孔隙潜水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩溶水。区内地表水以沟水、河水为主。总体上地表水呈集中河渠分布。地下水位埋深2m6m(水位高程473.56477.49m)。红岩分干渠双线中桥局部地段地表水及地下水对混凝土的侵蚀等级为H1。本标段跨越蒋江河,水文资料为:H1%=480.7m,Q1%=301m3/s,V1%=2
10、.05m/s。本标段跨越青白江,水文资料为:H1%=480.17m,Q1%=2730m3/s,V1%=2.05m/s。3 施工总体部署为了加强项目管理,全面履行合同,控制建设投资,确保工程建设工期、质量、安全、生态环境,全面实现建设目标,针对本标段工程项目特点,组建中交三航局成兰铁路工程指挥部,承担本项目的施工任务。根据项目特点和工程情况,指挥部下设六部一室和两个工区,即:工程部、安质部、物设部、计合部、财务部、综合部、试验室,一工区、二工区。指挥部全面负责本工程的施工生产管理工作,整个施工生产又划分了4个架子队伍,即两个路基架子队、两个桥梁架子队。架子队按照“管理有效,监控有力,运作高效”的
11、原则组建。架子队设置专职队长、技术负责人,配置技术、质量、安全、试验、材料、领工员、工班长等人员。架子队主要组成人员岗位明确职责,落实责任。架子队主要组成人员由我单位具有相应的作业技能的正式职工担任,并经过岗位培训合格后持证上岗。领工员、工班长安排具有相应的组织能力和丰富的施工实践经验的人员担任,其人员数量满足成兰铁路CLZQ-3标施工现场生产管理、各施工环节和过程不间断监督的需要。施工现场所有劳务作业人员纳入架子队统一集中管理,由架子队按照施工组织安排统筹劳务作业任务。班组作业人员在领工员和工班长的带领下进行作业,确保每个工序和作业面有领工员、技术员、安全员跟班作业。架子队主要组成人员在施工
12、过程中保持稳定和完整,根据成兰铁路CLZQ-3标施工组织安排及工程进度,适时调整作业班组用工数量。3.1人员配置施工准备期间项目部管理人员全部到位,桥梁架子队人员进场,人员配置详见表3.1。基坑开挖施工人员配置表 表3.1序号施工班组劳动力(人)主要施工内容1测量工班4基坑放样、基坑监测2钢板(轨)桩工班10钢板(轨)桩插打、吊装、拔除3开挖工班6深基坑开挖4降水工班6降水井埋设、井点连接运行5支撑工班6基坑内支撑安装、基底处理6综合工班4基坑安全检查、文明施工、现场指挥合计363.2主要施工机械设备基坑开挖主要施工机械设备见表3.2:基坑开挖施工机械设备表 表3.2序号机械设备名称型号数量1
13、挖掘机PC20022汽车吊25T13自卸汽车东风10T14装载机ZLM50E15电焊机BX-30026振动锤DZ9017水泵100TSW-724 基坑开挖施工方案本标段桥梁工程基础类型为钻孔桩承台基础。根据工程地质条件、场地条件等因素将本标段承台基坑分为四类:一般陆地基坑拟采用放坡开挖的工法施工;临近既有道路或铁路的基坑拟按照设计要求采用P43钢轨桩防护的开挖工法施工;处于浅水区的基坑拟按照设计要求采用钢板桩围堰防护的开挖工法施工。本方案将重点介绍陆地基坑放坡开挖、临近既有道路或铁路和浅水区基坑开挖施工工艺。4.1基坑放坡开挖施工开挖施工以“安全、环保、技术经济”为原则,采用优化合理的施工工艺
14、,确保基坑施工安全可行,施工工艺为:施工准备测量放样基坑开挖封底及基底处理基坑监测承台施工。4.1.1施工准备基坑开挖之前,先做好地面排水系统,在基坑顶外四周向外设置排水坡,并在适当距离处设置截水沟,将地表水引入当地的自然排水系统中。4.1.2测量放样根据设计图纸及实地标高放出基坑轮廓图,在基础四个角及中心埋设木桩,设置保护措施,用白灰线放出基坑轮廓图。 4.1.3基坑开挖素填土按1:0.5放坡,并根据现场土质实际情况适当调整开挖坡度。使用反铲挖掘机开挖,自卸汽车运土至指定地点存放,基坑顶部无静荷载。开挖至基底以上20cm范围采用人工开挖防止超挖。坑底尺寸在基础尺寸外加0.8米作为工作面,有水
15、的基坑在坑底设置0.3米宽排水沟,并在基坑角设置0.50.50.5m集水井,排水沟设置一定纵向坡度,将水汇集至坑角集水井内,并用水泵排除至基坑外。开挖过程中,随时注意基坑四周的土质情况。当基坑沿顶面出现裂缝、坑壁松塌等影响基坑稳定时,立即放缓坡度,并采用型钢或木桩进行支护。基坑开挖成形后,周围设置围栏,并用密目网进行封闭。同时在基坑周边以及施工临时便道设置警示标志。 基坑四周立设1.2米高的钢管围栏,并用密目网封闭;基坑顶3米以内不得堆土堆料,施工时将基坑边散土及松散碎石清理干净。开挖示意图见:图4.1 放坡开挖示意图。图4.1 放坡开挖示意图4.2钢轨桩防护施工按照设计要求并结合现场情况,临
16、线承台开挖基坑靠既有线侧为避免开挖基坑对铁路或公路路基及边坡的影响,开挖前在既有线旁顺线路方向打设单排钢轨桩进行路基加固。按照设计要求拟采用P43钢轨桩挡护,钢轨桩设置于承台边缘外1.5m处,钢轨桩按0.2m间距布置,视地质情况适当加密打入,钢轨桩垂直打入承台基坑底面面标高以下不小于6.5m,在钢轨桩顶部和底部采用10槽钢连接焊接成整体以加强整体刚度。临近既有铁路、公路承台关系示意图见下图:图4.2-1,图4.2-2。图4.2-1 临近既有铁路承台关系示意图图4.2-2 临近既有公路承台关系示意图4.2.1钢轨桩施工技术要求打桩采用挖掘机焊接钢板静压钢轨进行支护。钢轨桩顶面与底面均应平整,与中
17、轴线垂直,并附有拴钢丝绳的耳环,以便起吊及栓方向绳对钢轨桩的垂直控制。钢轨桩吊到一定高度逐渐放松溜绳到桩身完全垂直为止,起吊过程中严禁桩身碰撞桩架,钢轨桩对好位后,立即将桩锤压住桩顶,检查锤、桩的中轴线是否一致,桩位偏差不得超过2cm,插桩时的倾斜度不得超过1/400。压桩前应对钢轨、挖掘机、焊接钢板、钢丝绳等主要设备部件进行检查,压桩开始将挖掘机装接钢板轻落于桩顶,先慢压,当钢轨桩稳定,方向正确后,进行正常压桩。在第一节桩入土3m时应停锤复测桩架导向立杆的垂直度,如发现问题必须校正后方可继续压桩,开压后,以后视桩的入土情况逐渐加大压桩动能,达到桩入土深度和深入度都符合设计要求为止。压桩工作应
18、一次压到设计标高,不得中途停顿。桩连接采用夹板联接牢固,使之成为一个整体。作好打桩施工记录及施工过程中现场的观测记录。4.2.2钢轨桩受力检算由于本标段钢轨桩多采用单排悬臂式,并根据本标段承台所处具体地形及地貌,本方案取基坑最大深度为5m悬臂式钢轨桩进行简算。图4.2.2 钢轨桩简算图由于基础以下为粉沙,内摩擦角为350(简明施工计算手册表4-2),r=18KN/m3主动土压力系数:Ka= tg2(450-350/2)0.271被动土压力系数:Kp= tg2(450350/2)1.921=ea/ r(Kp-Ka)=(5*18*0. 271)/(1.921-0.271)*18)=0.821mL=
19、h+=5+0.821=5.821mE5.821*5*18/(2*0.271)70.98KN/ma=2/3h=2/3*5=3.33mKr= (Kp-Ka) r/=(1.921-0.271)*18=29.7M=6E/krL2=6*70.98/29.7/5.8212=0.423n=6E*a/krL3=6*70.98*3.33/29.7/5.8213=0.242m、n值查表(布氏理论曲线)得w=0.8(简明施工计算手册表4-15图5)x=w L=0.8*5.821=4.657m桩需入土深度:t=+1.2x=0.821+1.2*4.657=6.409m钢轨桩应打入土内5+6.40911.409m最大弯距
20、计算xm=(2E/ (Kp-Ka) r)1/2=(2*70.98/(1.921-0.242)/18)1/2=2.16mM最大=E(L+Xm-a)-( Kp-Ka)r/x3m/6=70.98(5.21+2.16-3.33)-(1.921-0.242)*18*2.163/6=236KN.m经计算钢轨桩(单桩)的最大弯矩为M=236KN.mP43钢轨Ix=1489cm4 Wx=217.3cm3 Iy=260cm4 Wy=45cm3钢轨的抗剪fv=170N/mm2 抗弯强度f=295N/mm2= M最大/nWx295N/mm2n=236106/217.31032954根故每米打入 P43钢轨1.2*4
21、=5根综上所述,本标段钢轨桩防护按每米5根布置,插打入土深度为6.5m4.3拉森钢板桩施工4.3.1钢板桩结构设计目前我国钢板桩形式大规模使用的是“拉森”式(U型)钢板桩,由结构计算求得钢板桩最大弯矩后,根据强度要求确定钢板桩截面模量和钢板桩的材质,进而选择确定钢板桩型号。本标段浅水区基坑支护钢板桩采用拉森IVa型,技术规格见表5.3.1-1。拉森IVa钢板桩技术规格表 表5.3.1-1拉森IVa型(mm)截面尺寸(mm)每延米面积板桩重量每延米Ix每延米WxBht1cm2/mkg/mcm4/mcm3/m40018540018516.194.2174416002250振动打拔桩锤采用中国制造的
22、DZ90型振动锤,性能表见5.3.1-2。振动打拔桩锤性能表 表5.3.1-2型号质量(t)功率(KW)偏心距(Nm)激振力(kN)许用抗拔力(kN)尺寸(mmm)DZ905.3903005004006002552.41.51.44.3.2钢板桩止水设计由于地下水位较高,可能引起流土、流砂、管涌、基底隆起等破坏因素较大,钢板桩支护结构必须考虑止水设计。拉森钢板桩锁口一般均有富余空隙,因此需要通过锁口的密封及自身的插入深度起到隔水、保障基坑安全的作用。钢板桩锁口的止水密封采取人工密封。人工密封是钢板桩插打之前采取密封措施,在拉森钢板桩锁口内预先涂上止水材料,主要是膨润性的溶剂、弹性密封料、树脂类
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