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目次1 工程概况32 主要编制依据43 危险源辨识与监控43.1可能出现的事故类型43.2引发事故的主要原因43.3危险源的监控项目54 支护设计54.1设计相关规定54.2检算64.3构造要求225 施工要求225.1施工准备225.2施工测量235.3一般要求235.4钢板桩的检验、吊装、堆放245.5导架安装245.6钢板桩的施打255.7变形观测275.8围堰基坑开挖与支撑275.9清淤285.10混凝土封底285.11防渗与堵漏295.12钢板桩的拔除295.13钢板桩土孔处理305.14其他注意事项305.15钢板桩的施工中遇到的问题及处理315.16施工机械人员配备316 工程质量检查与验收327 施工安全管理327.1组织措施327.2质量技术措施337.3安全技术措施347.4施工机械施工安全367.5临近既有线施工安全367.6施工现场要求378 应急预案388.1事故报告程序388.2事故报告388.3现场事故应急处置388.4人员伤亡应急处理398.5应急培训和演练398.6应急通信联络39基坑开挖及支护工程安全专项施工方案1 工程概况沈大线K189+403驼台堡大桥改造工程,正线改造延长1.9公里,在对应既有沈大线下行线12.0米处新建一座7-20.0m双线预应力钢筋混凝土简支T梁桥,全长158.8m,桥上线间距为4.2m,钻孔桩基础,矩形承台,圆端型桥墩,T型桥台。既有桥梁加固及拆除、新建桥梁工程及引起的线路、通信、信号、电力及接触网排迁等工程。因承台基坑开挖深度在5米,开挖支护方式采用钢板桩围堰。1.1桥址处地层从上至下为:(1) 砌石护底:层厚00.8m;石块为主,大小不均,填充混沙砾,少量粘性土,底标高97.82。(2) 杂填土:厚度0.8-1.2m;褐色,稍湿,松散,一粗砂为主,含少量碎石及生活垃圾,充填少量粘性土,底标高97.42。(3) 粗砂:层厚1.23.8m,黄褐色,潮湿至饱和,松散,长石、石英质,级配较好基本承载力0=200kpa,底标高94.82。(4) 砾砂:层厚3.85.8m,黄褐色,饱和,稍密,级配较好,大于2mm粒径占全重30%,最大粒径40mm,5.3-5.8m为灰色。基本承载力0=300kpa,底标高92.82。(5) 粘土:厚度5.811.10m,黄褐色,硬塑,局部含铁锰质结核,灰色斑块,基本承载力0=160kpa。1.2水文情况汝河水系为单一水系,上游汇水面积134.2km2,河道平均坡度3.6,河床糙率系数50,百年一遇设计水位H1%=100.554m,Q1%=1259m3/s,Vp=4.16m/s,一般冲刷后水深6.58m,局部冲刷深2.3m。桥址上游12公里处有杨屯水库,为小型宽顶堰,该水库控制汇水面积为2.7平方公里,总库容87万立方米,设计防洪能力0.1%以上。大沙河有少量地表水,局部水深0.1-0.2m。桥址地下水属于第四系孔隙潜水,稳定水位埋深3.2m(高程95.3696.46m),赋存于粘性土、砂土底层中,主要靠大气降水、河水补给,地下水位随季节变化幅度2-3m。地下水对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性。2 主要编制依据2.1建设工程安全生产管理条例(国务院第393号令)2.2危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法(建质2004213号)2.3施工图设计文件2.4图纸审核及会审记录2.5施工组织调查报告2.6项目施工组织设计2.7铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB10415-2003)3 危险源辨识与监控3.1可能出现的事故类型坑壁土方坍塌。3.2引发事故的主要原因1.支撑方案有缺陷。2.钢板桩本身质量缺陷。3.一次开挖深度过大。4.围堰周边荷载过大。3.3危险源的监控项目钢板桩顶位移监测,既有桥承台沉降观测。4 支护设计4.1设计相关规定4.1.1根据设计等文件,已知桥墩相关参数如下:1、施工水位:+95.24m。2、平台土围堰标高:+96.74m;承台底面标高:+92.24m;承台厚2 m。3、土的重度r1=18.2KN/ m3,内摩擦角1=14,厚度1.5m。砂重度r2=18.8KN/ m3, 内摩擦角2=35,厚度3m。黏土重度r3=17.7KN/ m3,内摩擦角3=15,厚度4.5m。4、钢板桩外均布荷载按30KN/ m2计。5、围堰内设置30cm厚C15封底砼垫层。4.1.2根据设计等文件,已知桥台相关参数如下:1、既有线路肩高105.0m,列车荷载换算土柱高3.0m。2、平台土围堰标高:+98.5m;承台底面标高:+93.33m;承台厚2 m。3、土的重度为:r1=18.2KN/ m3,内摩擦角1=14,厚度2.0m。砂重度r2=18.8KN/ m3, 内摩擦角2=35,厚度4m。黏土重度为:r3=17.7KN/ m3,内摩擦角3=15,厚度4m。4、板桩外均布荷载按9.5m高土柱计算。5、围堰内30cm厚C15封底砼垫层。4.2检算4.2.1桥墩顶部无横撑时钢板桩的入土深度计算(1)r、c按9m范围内的加权平均值计算:平均重度:r=(h1r1+h2r2+h3r3+hwrw)/(h1+h2+h3)=(1.518.2+318.8+4.517.7+310)/9=21.5 KN/ m3 hq=q/ r=30/21.5=1.395m r= r(h+hq)/h=21.5 (4.5+1.395)/4.5=28.2 KN/ m3 平均内摩擦角:=(h11+h22+h33)/(h1+h2+h3)=(1.514+335+4.515)/9=21.5 平均黏聚力:c= 20 KN/ m2 (2)计算作用于板桩上的土压力强度并绘出压力分布图:主动土压力系数:Ka=tan(45-/2)=tan(45-21.5/2)=0.464 被动土压力系数:Kp=tan(45+/2)=tan(45+21.5/2)=2.157 Ea= rhKa+qKa=21.54.50.464+300.464=58.812KN/my=Ea/(Kp-Ka)/ r=58.812/(2.157-0.464)/21.5=1.616mL=h+y=4.5+1.616=6.116mE=L1/2hrKa+qhKa =6.1161/24.521.50.464+304.50.464 =199.92 KN/ma=2h/3=24.5/3=3mKr=(Kp-Ka) r=(2.157-0.464) 28.2=47.743m=6E/Kr/L2=6199.92/47.743/ 6.1162=0.672n=6Ea/Kr/L3=6199.923/47.743/ 6.1163=0.329由m、n值查布氏(Blum)理论曲线得:=1.0x=L=16.116=6.116mt=y+1.2x=8.955m故,钢板桩需要打入深度为h+t=13.5m。因既有线距承台较近,既有接触网回流线离地面只有14m,板桩长度大于10m时无法施工,故顶部无支撑方案不可行,采用顶部加设围囹支撑的方式减小板桩入土深度,缩减板桩总长度,以满足施工条件。4.2.2桥墩顶部有横撑时桩的入土深度计算(1)r、c按9m范围内的加权平均值计算:平均重度:r=(h1r1+h2r2+h3r3+hwrw)/(h1+h2+h3)=(1.518.2+318.8+4.517.7+310)/9=21.5 KN/ m3 平均内摩擦角:=(h11+h22+h33)/(h1+h2+h3)=(1.514+335+4.515)/9=21.5 平均黏聚力:c= 20 KN/ m2 (2)计算作用于板桩上的土压力强度并绘出压力分布图:主动土压力系数:Ka=tan(45-/2)=tan(45-21.5/2)=0.464 被动土压力系数:Kp=tan(45+/2)=tan(45+21.5/2)=2.157 主动土压力及地面荷载引起侧压力合力的斜率:=( rh+q)Ka/h =(21.54.5+30) 0.464/4.5 =13.069被动土压力: Ep= rxKp-2cKp=2.15721.5x-2201.469=46.376x-58.76得出:A=46.376;B=58.76(3)假定先设有顶横撑,开挖到4.5m,此时,h=4.5m,h=2.5m,求入土深度to、最大弯矩Mmax,顶撑推力N:由M=01/3Ato3-1/2(h-B-Ah) to2-(h-B) hto-(1/2hh2-1/6h3)=01/346.376to3-1/2(13.0694.5-58.76-46.3762.5) to2-(13.0694.5-58.76) 2.5to-(1/213.0692.54.52-1/613.0694.53)=015.459 to3+57.945 to2-0.126 to-286.701=0解得 to=1.825m由N=0N=1/2h2+hto-Bto-1/2Ato2N=1/213.0694.52+13.0694.51.825-58.761.825-1/246.3761.8252=55.185KN/mM1=(h- h)2/2(h- h)/3=13.069(4.5- 2.5)2/2(4.5- 2.5)/3=17.425KNmM2=h2/2h/3-Nh=13.0694.52/24.5/3-55.1852.5=60.523 KNm(4)选择钢板桩截面钢板桩所受最大弯矩Mmax=M2=60.523 KNmf=Mmax/wf/2=100MpawMmax/f=60.523103/(100106)=605cm3 为安全,选取拉森型钢板桩,w=1600 cm3,f =200Mpa(5)围囹受力计算(按13.8m计算): 围囹顺钢板桩内侧进行安装,共4侧,板桩顶以下2米处;围囹采用225a,同时腹板每隔1米两侧加焊一道,翼板间焊接2米通长钢板将两工字钢焊接牢固,加焊缀板后形成封闭箱型结构。围囹横桥向(13.8m)建立力学模型如下图1:图1利用SM SOLVER力学求解器计算弯矩及剪力如下图2、图3:最大弯矩为:-93.05Mpa,位于横撑位置;最大剪力139.64KN,位于横撑位置。图2图3围囹顺桥向(5.8m)建立力学模型如下图4:图4利用S
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