太中銀鐵路工程
施工組織設計（方案）報審表
工程名稱：太中銀鐵路工程施工標段：dk46+177~dk61+650 施工單位：中交二航局編號：
汾河特大橋深基坑圍護施工方案
一、工程概述
汾河特大橋位於標段起點，全長1344m，橋梁基礎設計為鑽孔灌注樁和承臺基礎。樁基採用1.0m和1.
25m兩種直徑鑽孔灌注樁，樁長在40~50m以內，每墩設定15根樁，共有647根樁基、41個承臺，墩身高度在3~7m，承臺採用2層，高度為3.5m，基坑開挖深度在4.02~7.
23m，承臺頂面距離原地面在0.52m~3.73m。
其中14#~37#墩位於河床或灘地上，基坑深度在6m左右，具體引數詳見表1-1汾河特大橋基坑開挖資料統計表。
橋位沿線工程地質情況複雜，不良地質與特殊條件分布廣泛，橋梁基礎範圍地層主要為粉土、粉沙土、粉質粘土，位於**動峰值加速度0.20g（ⅷ度）的**區，區域性細砂、粉砂及粉土層有**液化問題，且具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、透水性差和強度低的特性（表層基本承載力普遍低於150kpa）。
橋位區地下水主要為第四系孔隙潛水、基岩裂隙水、岩溶水。主要受大氣降水補給。地下水埋深受地形地貌、水系切割深度、地層岩性、地質構造等控制。
地下水位埋深普遍在1～10公尺，地下水豐富。
根據泥漿池開挖發現，地面2m以下土層為流塑狀，簽於14~37#墩承臺施工時基坑開挖深度較深（6m左右）、土質條件較差、地下水影響較大且工作面狹窄，基坑開挖時需採取措施對坑壁進行圍護。
二、圍護方案選擇
圍堰的作用是擋住基坑四周的土體，防止土體下滑和防止水從坑壁周圍滲入或從坑底上湧，避免滲水過大或形成流砂而影響基坑開挖，根據汾河特大橋14#~37#基坑深度（6m左右）和地下水位（地面以下1.5m有水且豐富），採取鎖口鋼管樁圍堰或鎖口鋼板樁圍堰。圍堰主要承受土壓力和水壓力，在承受水平壓力時是彈性變形較大的柔性結構受力條件和圍堰的支撐方式、圍堰和支撐結構、圍堰和支撐的施工方法以及圍堰入土深度密切相關。
主要計算內容包括：圍堰側壓力計算；入土深度計算，以確保圍堰有足夠的穩定性；計算圍堰截面內力，驗算圍堰材料強度，確定圍堰截面尺寸和材料型號；支撐計算；基坑穩定性驗算。經過計算，汾河特大橋14~37#墩共24個基坑採用如下兩種圍護方案：
2.1方案簡述
方案一：鎖口鋼管樁圍堰
圍堰平面尺寸為1537×1057cm，總高度12m，入土深度6m。每套圍堰由68根12m長φ630×8mm鋼管樁+68根12m長ⅰ12的工字鋼+136根12m長l63×6mm的等邊角鋼組成（其中ⅰ12的工字鋼作為陽扣、l63×6mm的等邊角鋼作為陰扣）；圍堰頂部圈樑採用雙層ⅰ32工字鋼，圈樑緊靠鋼管樁平放，支撐於牛腿上（牛腿採用δ25mm鋼板製作，與鋼管樁焊接，每隔4根鋼管樁設定1個牛腿），每套圍堰圈樑總長51.75m；跨中設定1道水平內支撐，採用φ630×8mm鋼管製作而成，支撐在圈樑上，四角各設定1道水平斜支撐，採用2根ⅰ32工字鋼焊接而成；另外為加固鋼管上下口同時方便震動錘夾具作業，在每根鋼管管口安裝δ25mm厚襯板，襯板高30cm，襯板與鋼板內壁焊接牢固。
鎖口鋼管樁圍堰採用1臺50t履帶吊和1臺60kw震動鎚打拔，每套圍堰結構重量131t。
方案二：鎖口鋼板樁圍堰
鋼板樁採用鞍ⅳ型拉森式（u型）鋼板樁，鋼板樁寬度40cm、高度18cm、腹板厚15.5mm、翼緣厚10.5mm、單根截面積99.
14cm2、單根重量77.73kg/m，圍堰平面尺寸為1600×1080cm，總高度12m，入土深度6m。每套圍堰由134根鞍ⅳ型拉森式（u型）鋼板樁組成；圍堰頂部圈樑採用雙層ⅰ32工字鋼，圈樑緊靠鋼板樁平放，支撐於牛腿上（牛腿採用δ25mm鋼板製作，與鋼板樁焊接，每隔5根鋼板樁設定1個牛腿），每套圍堰圈樑總長51.
12m；水平內支撐採用φ630×8mm鋼管製作而成，支撐在圈樑上，每套圍堰設定5道水平支撐，分別設定於圍堰頂部跨中、圍堰頂部四角；鎖口鋼板樁採用專用鋼板樁圍堰打拔裝置施工。每套圍堰結構重量135t。
工期分析：
當地每年12月~2月為冬休期，承臺和墩身實際有效施工時間為2023年11月下旬~12月中旬和2023年3~12月中旬，有效工期11個半月（330天）。考慮到墩身埋入地面以下3m左右，墩身施工完成後才能拔出圍堰，每套圍堰周轉週期在25天（圍堰安裝3天、基坑開挖2天、水平支撐安裝1天、樁頭鑿除2天、樁基檢測1天、基坑清理及墊層澆注2天、承臺模板及鋼筋安裝2天、承臺混凝土澆注1天、承臺模板拆除1天、承臺養護3天、墩身模板鋼筋安裝2天、墩身混凝土澆注1天、墩身模板拆除1天、圍堰拆除2天、圍堰修整1天），14~37#墩24個深基坑共需投入2套圍堰才能完成。
表2-1 擬投入的基坑圍護材料比較表
2.2 方案比較
結構安全比較：
經過計算，兩種圍堰方案從結構受力方面基本相同，均能滿足施工安全需要。
經濟性比較：
a、 裝置成本比較：
鋼管樁圍堰和鋼板樁圍堰施工所採用裝置相同，均採用1臺50t履帶吊和1臺60kw震動錘配合使用，裝置採取租賃方式，履帶吊租賃60000元/月、震動錘租賃15000元/月、發電機5萬，2臺每月發生油料40000元/月（震動錘採用120kw發電機供電，計算發電機用油），裝置使用時間為13個月（2006.11.21~2007.
12.20），共計發生裝置和油料費用154.6萬
材料成本比較：鋼管樁就地採購，使用完成後**，鋼板樁採取租賃。鋼管樁採購單價3500元/t，加工費800元/t，合計發生材料費用1126600元，使用後**單價暫按2000元/t折算，實際發生材料成本602600元；鋼板樁租賃單價0.
8元/m.天，進出場運費500元/t，租期為13個月，合計材料費用1138392萬（該費用還未考慮鋼板樁損耗的賠償費，實際使用時會存在大量損耗和賠償）
人工成本比較：鋼管樁施工時投入12人配合（不考慮裝置操作人員），每人每月2000元，共11個月，發生費用264000元；鋼板樁圍堰施工時投入16人配合，每人每月2000元，共11個月，發生費用352000萬。
鋼管樁圍堰施工成本2411600萬＜鋼板樁圍堰施工成本3035392萬（該費用未考慮損耗和賠償），從經濟性角度來說，鋼管樁圍堰比鋼板樁圍堰經濟。
施工難度比較：
鋼管樁的鎖口由工字鋼和角鋼焊接而成，鎖口空間較大施工時連線相對容易，垂直度和傾斜度的允許偏差較大；鋼板樁因鎖口較小，垂直度和偏位允許誤差要求很高。針對本橋的流塑粉土，圍堰樁體的垂直度和偏位比較難於控制，鋼管樁圍堰施工難度較小，容易打拔。
經過以上結構安全、經濟性、施工難易程度比較，選擇鎖口鋼管樁圍堰用於汾河特大橋14#~37#墩承臺、墩身施工。施工圖詳見圖2-1 鋼管樁平面圖和大樣圖
三、鋼管樁圍堰施工
鋼管樁圍堰採用60kw震動錘和50t履帶吊打拔。
3.1 施工前準備工作
圍堰準備：
根據鋼管樁圍堰設計要求，材料進場後，在加工場先分別將1根12m長φ630×8mm螺旋縫管和1根12m長的i12工字鋼及2根12m長的l63×6mm等邊角鋼在加工場焊接成整體：工字鋼焊接在鋼管右側（左側），工字鋼與鋼管之間每隔20cm間斷焊，形成陽榫；2條等邊角鋼焊接在鋼管左側（右側），角鋼與鋼管之間滿焊，並在角鋼外側每隔80cm設加強板，加強板與鋼管及角鋼之間焊接，形成陰榫；為方便震動錘能夾住鋼管，在鋼管上下口安裝襯板，襯板採用δ25mm鋼板焊接在鋼管內側；另外根據設計要求，在加工場將2根32的工字鋼焊接成整體作為圈樑，在現場分節整體吊裝。
對各種材料進行外觀和材質檢驗，對焊接部位，進行焊接檢驗。合格後運至現場使用。
工作面準備：
部分基坑開挖深度大於5m，圍堰打設前，先將原地面挖除1m左右，並整平壓實，使圍堰打入後堰頂能露出地面。並完成基坑周圍排水系統施工。
4.2 打樁機選擇
根據現場土層條件和地形，選擇60kw震動錘，震動力250kn、偏心力矩震動錘質量2.5t；選擇50t履帶吊與震動錘組成打樁機。
4.3 鋼管樁插打
鋼管樁採用單獨打入法，從圍堰的一角開始，逐組打設，直至合龍，先用履帶吊將鋼板樁吊至插樁點處進行插樁（原地面不平或承臺埋深超過3m時，插樁前先用挖掘機將原地面挖除至設計要求的高度），插樁時鎖口要對準，每插入一組即套上樁帽輕輕加以鎚擊。在打樁過程中，為保證鋼板樁垂直度，用全站儀在兩個方向加以控制，為防止鎖口中心線平面位移，可在打樁進行方向的鋼板樁鎖口處設卡板，防止板樁位移。鋼板樁一次打入至設計深度。
打樁時，開始打設的第
一、二組的打入位置和方向要確保精度，他可以起到樣板導向作用，一般每打入1m測量一次。
本次設計的圍堰各邊設計長度剛好是排樁標準長度的倍數，但由於排樁製作和打設有誤差，會給圍堰的最終封閉合龍帶來困難。圍堰轉角和合龍施工時可採用騎縫搭接法處理：利用選用的鋼管或槽鋼作為閉合板樁，打設於圍堰的閉合處，閉合板樁打設於擋土一側。
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