姜官屯大桥承台开挖施工方案.docx
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姜官屯大桥承台开挖施工方案
姜官屯大桥
1#~4#墩承台基坑专项施工方案
一、编制依据
《邯黄桥通-70》姜官屯大桥施工图
《铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
《铁路桥涵工程施工质量验收补充标准》
《铁路桥涵工程施工技术指南》
《铁路工程施工质量验收标准应用指南》
本管段《总体实施性施工组织设计》及相关技术规程。
二、编制范围
姜官屯大桥DK297+159.65里程1~4号承台基坑开挖。
三、工程概况
承台最大开挖深度3.3m,顶面埋深30cm~100cm不等,单层承台混凝土最大方量为76m3。
此段承台基础地质为人工填土层,水位较高。
承台尺寸7.6m×5m×2m、6.8m×5m×2m。
四、施工准备工作
1、混凝土配合比选定
根据此段设计文件要求以及地下水及地表水侵蚀等级,承台混凝土按照环境作用等级L3试配,强度等级为C50。
2、测量放线
本方案承台深基坑开挖采用钢板桩防护,考虑施工需要,钢板桩打设位置较承台尺寸外扩150cm,钢板桩打设前放样开挖线,并用白灰撒线标示,以确保钢板桩打设位置准确。
现场放样经监理工程师检查验收合格后,方可进行承台的施工。
3、钢筋加工场地
就地利用钻孔桩钢筋加工场地进行承台钢筋半成品加工。
五、承台施工方法及工艺
1、施工方法
承台模板采用大块组合钢模板拼装,模板标准块尺寸为300cmx200cm,300cmx50cm(下层承台)两种尺寸,300cmx100cm三种尺寸,根据承台设计尺寸加工部分调节模板,现场拼装施工。
承台模板采用人工配合吊车拼装,钢筋采用集中加工现场绑扎方式施工。
下层承台混凝土搭设溜槽浇筑,上层承台混凝土采用泵送混凝土以及吊车浇筑等多种方式实施。
承台施工工艺流程图如下
2、模板加工制作
此施工段承台模板加工尺寸以300cmx200cm、300cmx50cm和300cmx100cm大块通用模板为主,同时加工部分小块可调节模板,现场拼装。
3、基坑开挖及支护
姜官屯跨803县道5~8号墩承台基础采用钢板桩开挖支护,本方案以尺寸最大承台(7.6*5m²)为例,制定如下施工措施:
①地面平整:
工字钢定制长度为8m,为保证打入工字钢后插入基底土体不小于4m,将原地面降低并整平;
②钢板桩打设
钢板桩采用8m长36a工字钢,钢板桩打设尺寸较承台尺寸外扩
1.5米,工字钢打设时一顺一丁布设以增加围堰整体刚度,打设时须严格控制打入桩的垂直度,确保1.5m宽的工作面。
工字钢露出地表0.7m,并在基坑四周外设排水沟,做好排水。
③基坑开挖支护施工
基坑开挖深度3.3m,采用分层开挖方法施工。
在基坑开挖深度范围共设一道支撑,支撑设置在钢板桩顶以下1.0m位置。
第一层开挖深度为1.5m,焊接钢板桩围堰支撑体系,支撑体系为钢板桩围堰四周顺向设置两根36a工字钢边梁,同时在四角加设边梁辅助支撑,在围堰内部设置四根φ377mm钢管(壁厚1.2cm)井字型横撑,边梁与横撑接头处,在工字钢相应位置增设牛腿支撑。
支撑体系安装完毕后,在围堰中间1~4点位置布设变形观测点。
支撑体系尺寸及布设
方式详见附图。
第一层支撑体系安装完毕后进行第二层开挖,开挖深度为1.8m。
支撑体系安装完毕后,由人工配合长臂挖掘机开挖至设计标高。
并在基坑内设钢筋爬梯,爬梯顶设高出原地面1.2m钢管扶手。
④钢板桩支护设计
承台尺寸10.6*8.0m,基坑开挖深度3.3m。
(1)基坑开挖深度按3.3m计算,汽车荷载后轮按40t计算作用在基坑顶。
现将汽车荷载转化为相当量的土柱高度。
h=NG/rBL
其中N为汽车并排列数,本计算按一列取值;G汽车吨位,本设计取值为40t;r为土质平均重度,本工程为填土,取平均重度为γ平均=
18.7kN/m3。
B、L为汽车车轮轮距,取B=5.4m,L=4.2m。
则h=400/(18.8*5.4*4.2)=0.94m
(1)由已知条件计算主动力和被动力:
因此处地质为填土,周围为水池,水位较高。
出于安全考虑,被动土压力计算时全取为含水重度8.7kN/m3主动土压力计算时在承台标高以上取为不含水重度18.7kN/m3则B点、D点的主动土压力的压强为:
EaB
=
γ(H+h)Ka
EaD
=
γ(H+h+t)Ka
其中H=3.3m、h=0.94m、Ka=tg2(45°-/2)=0.455(=22°)
主动压力为土压力分布图A′DE部分:
Ea=
(H+t+h)EaD/2=
(H+t+h)²γKa
2
Ha=
2(h+H+t)/3-(h-1)
被动土压力最大压强为:
EDp=γtKp
被动土压力为:
Ep=(1/2)γt2Kp
Kp=tg2(45°+/2)=2.198(=22°)、γ=18.7kN/m2
被动土压力分布图BCD部分,Ep作用在离钢板桩底t/3处。
(2)求钢板桩的理论埋深
钢板桩上端A点有围囹加固,假定上端为简支,下端为自由支承。
这种板桩相当于单跨简支梁,作用在墙后为主动土压力,作用在墙前为被动土压力。
为使板桩保持稳定,在A点的力矩应等于零,即∑MA=0,
亦即:
EaHa-EpHp=0,其中:
Hp=H+t-1-t/3=H-1+2t/3
解方程:
(H+t+h)²γKa/2*(2(h+H+t)/3–(h+1))=(1/2)γt2Kp*(H-1+2t/3)
根据t的函数用代入法求得t=4m
(3)钢板桩强度检算
将横梁位置设在距地面1m处
利用midas软件输入梯形荷载计算结果如下
有应力图可得,最大应力值为63.6MPa<[σ]满足要求
支反力130.5 (4)稳定性检查 即求内侧土压力对支撑弯矩与外侧土压力对支撑弯矩比值。 K=Mr/Mov>1.2 因围囹加有斜撑,故满足稳定性。 (5)抗管涌验算 K=(h′+2t)γ′/h′γ=(3.3+2×4)×8.7/(3.3×10) =2.98≥1.5故不会发生管涌。 (6)围囹计算: 围囹采用双排工字钢。 长边方向工字钢顶头设置,短边方向工字钢顶住长边方向工字钢作为其支撑。 然后用377钢管作为围囹支撑,钢管距围囹长边端头为3.3m对称设置,距短边端头距离为1.6m对称设置。 则可确定围囹计算简图。 ①长边方向检算 计算图如下: 由以上应力图可得: 钢管横撑最大应力为73.4MP<215MP,满足。 查表得钢管截面特性 I=3.14x(D4-d4)/64=229400000mm4,E=2.1x105MPa Pcr=3.142EI/15.52=1397.7kN 远大于支反力,故满足要求。 ②短边方向检算 由以上计算可得钢管斜撑: 222.4KN远小于1397.7KN满足。 横撑(采用双层工字钢): 101.4MP<215MP满足受力。 ③有以上计算的所拟尺寸可行 4、桩头凿除 钻孔桩采用人工凿除桩头,先由人工将桩头上的钢筋凿出,并沿桩顶设计标沿桩周凿槽,再用风稿将桩头除去,直至桩顶露出新鲜混凝土面,并按设计要求预留埋入承台15cm长度,凿除桩头后将破除杂物全部清除,对桩基底面进行平整,施作基底砂浆垫层,并按照要求对桩基进行无损检测,经检测合格后进行下道工序。 5、钢筋加工绑扎 钢筋在场内集中加工半成品,运输至现场后绑扎成型,同时预埋上层承台及墩身钢筋。 钢筋连接采用双面搭接焊,焊缝长度不小于5d,同一截面钢筋焊接接头数量不能大于50%,并注意承台底层钢筋网在越过桩顶处不得截断。 钢筋绑扎采用22#镀锌铁丝逐点改变方向交错扎结。 钢筋预埋深度为预埋筋底部距承台基底15cm处。 承台沉降观测标预埋Φ20钢筋,将Φ20钢筋加工成J型,与承台钢筋绑扎,预埋深度为预埋筋底部距一级承台顶面30cm。 6、模板安装加固 模板采用人工配合汽车吊拼装支立模板。 模板采用内拉外撑方法加固,即在模板顶口30cm和底部30cm处预留双层拉杆孔,拉杆孔水平间距90cm,模板安装就位后用Φ16螺纹钢与承台纵向钢筋呈45°角斜向焊接对拉,模板外侧采用10cm圆木支撑加固。 7、混凝土浇筑 承台混凝土由搅拌站集中拌和,混凝土运输车输送至现场。 混凝土浇筑时,按照要求检测频次分别在搅拌站和施工现场检测混凝土坍落度、含气量等指标,严格控制混凝土拌和质量。 下层承台搭设溜槽浇筑混凝土,从承台一侧按等宽搭设三处滑槽,混凝土自由下落高度不得超过2m。 不具备搭溜槽工点采用泵送浇筑。 上层承台混凝土浇筑采用输送泵和吊车浇筑多种方式实施。 混凝土浇筑应一次连续完成,分层分段浇筑,分层厚度不大于30cm,插入式振捣棒捣固,捣固时振捣棒应插入下层混凝土8cm左右,插入间隔小于其1.5倍作用半径,不得漏捣和重捣。 每一层应边振动边逐渐提高振动棒,应避免碰撞模板。 浇筑过程中,设专人负责检查支架、模板、钢筋和墩柱预埋钢筋的稳定情况,发现问题,立即处理。 当混凝土与环境温差大于25℃时,应采取降低水化热措施。 混凝土浇筑终凝后,先洒水后覆盖厚塑料薄膜养生。 混凝土强度达到70%后方可拆除模板,回填基坑,开始上层承台施工。 六、施工质量控制 1、桩头凿除及清理 桩头顶部应凿除浮浆直至露出新鲜混凝土面,桩基顶部嵌入承台15cm。 凿除桩头后调整直桩基主钢筋,把桩头内的杂物清理冲洗干净。 2、基坑排水 在承台模板边缘人工挖出沟槽,沟槽坡度为顺向基坑一端,在基坑的一端设置集水井,由水泵将集水井中的积水抽出基坑。 沟槽尺寸、集水井数量与尺寸根据现场实际情况设置。 3、钢筋加工安装 钢筋半成品运至现场后需采用10x10cm方木垫高码放,并用彩条布覆盖,不得直接放于泥土上,防止钢筋受到污染和侵蚀。 钢筋骨架绑扎牢固,在混凝土浇筑时不能发生任何松动或大的变形。 钢筋保护层采用C40混凝土垫块支垫,数量按每平方米不小于四块。 墩身预埋钢筋要确保位置及标高准确,骨架不变形扭曲,焊接牢固。 钢筋加工及安装验收标准如下。 钢筋加工及安装允许偏差 序号 项目 允许偏差(mm) 备注 一 钢筋加工 1 受力钢筋全长 ±10 2 弯起钢筋的弯折位置 20 3 箍筋内净尺寸 ±3 二 钢筋安装 1 受力钢筋排距 ±5 2 同排中受力钢筋间距 ±10 3 分布钢筋间距 ±20 4 钢筋保护层厚度 -5~+10 4、模板安装 承台模板拼缝处用双面胶带密贴,防止漏浆,模板连接螺栓要满带并且拧紧,充分保证模板整体刚度。 模板安装验收标准如下。 模板及预埋件安装允许偏差 序号 项目 允许偏差(mm) 备注 1 轴线偏差 15 2 表面平整度 5 3 高程 ±20 4 两模板内侧宽度 -5~+10 5 相邻两表面高低差 2 6 预埋件中心位置 3 模板安装完毕后,用水准仪重新测量顶口标高,将设计顶标高线用红油漆刻线模板上,以此来控制混凝土浇筑高度。 5、混凝土浇筑 混凝土浇筑过程中,振动棒应避免碰撞钢筋和模板,不得直接或间接地通过钢筋施加振动。 混凝土浇筑过程中严格控制分层厚度,并确保浇筑连续性。 混凝土浇筑完后及时收浆,待混凝土终凝洒水后用塑料薄膜覆盖养护。 七、进场人员及机械设备 1、劳动力安排 劳动力计划表 序号 工序(工种) 人数 1 钢筋班 20 2 电工、焊工 5 3 模板、支架班 10 4 混凝土班 20 5 拌和站 10 6 吊车、装载机、自卸汽车 10 7 杂工 10 合计 75
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