高层电梯井基坑钢板桩支护施工方案.doc

第 15 页 共 16 页重庆恒春置业有限公司恒春凤凰城工程电梯井基坑施工方案 河南省第一建筑工程集团有限责任公司恒春凤凰城项目部项目经理 李文强 公司总工程师 张志强技术负责人 王元科 公司质量技术处 侯志平生产技术部 陈朝中 公司安全管理处 袁新华质量安全部 李文才 公司工程管理处 胡晓燕编制人： 王元科日 期： 2012-7-27一、 工程概况6-11楼电梯井基坑周长约为34.6米，顶标高为9.8m(场地移交标高),基坑开挖深度为4.9米;根据工程的地质情况和施工现场周围安全情况，电梯井基坑及其相应集水井拟采用拉森III型钢板桩围护。为了便于基坑土方开挖施工，先整体自然放坡开挖2米，降低基坑深度，然后进行9米钢板桩施工，待电梯井筒结构完成并回填土方夯实后，拔除钢板桩。二编制依据1.恒春凤凰城(一期)工程设计图纸；2. 恒春凤凰城(一期)岩土工程勘察报告；3.建筑施工计算手册；4.建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）；5.锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）；三基坑地质条件2.1地形地貌场地行政区域属重庆市合川区城区南屏村石鼓坝组，北侧为已建滨江路，地理坐标位于X=116050116400m，Y=3275033100m之间。场地内有乡村道路相通，交通条件方便。场地属涪江一级阶地地貌，场地比较平整，地形坡角在15，局部达15，全部被第四系土层覆盖。拟建建筑物范围地面最高处高程为216.15m（ZK91），最低处高程为207.14m（BZK3），相对高差为9.01m。2.2地质构造本场地地质构造属合川向斜西翼，区内地层呈单斜产出，倾向150，倾角7。区内未见断裂发育，岩体中主要发育两组构造裂隙：组裂隙倾向为200，倾角为65，裂隙间距13m，走向延伸1012m，倾向延伸1015m，裂面平整，张开1115mm，局部粘性土充填，不充水，结合程度一般，剪切裂隙，属硬性结构面。组裂隙倾向为90，倾角为70，裂隙间距15m，延伸5.08.0m，呈闭合状，结合程度一般，裂面较平直。压扭性裂隙，属硬性结构面。从地表调查和钻探揭露可知基岩层间裂隙不发育，属硬性结构面，砂泥岩交界处未见软弱夹层。按岩土工程勘察规范（GB50021-2001）附录A.0.4表划分，岩体属层状结构。2.3地层岩性根据地表工程地质测绘及钻探揭露成果表明，场地内地层结构较复杂，地表被第四系全新统素填土、冲洪积层粉质粘土层、卵石土层覆盖，下伏侏罗系中统的泥岩、砂岩。现将地层岩性特征及分布规律自上而下（由新到老）分述如下：1素填土(Q4ml)：杂色。由砂、泥岩碎块石、粘性土及少量建筑垃圾组成，硬质物粒径为5200mm，含量为3060%。均匀性差，结构松散稍密，稍湿。钻探揭露厚度为0.50m(BZK1)2.50m(ZK87)，滨江路附近为机械抛填形成，填龄约4年；居民区及其附近为人工抛填形成，填龄大于8年。该层分布于滨江路附近及场地内居民区。2冲洪积层粉质粘土 (Qal+pl)：黄褐色灰褐色，主要由粉粒、粘粒组成，黄褐色呈可塑状，灰褐色呈软塑状，砂质含量高，无摇震反应，干强度及韧性中等，稍有光泽反应。钻探揭露厚度为14.10m(ZK83)27.00m(BZK48)，该层分布于整个场地。3冲洪积层卵石土 (Qal+pl)：杂色。主要由卵石组成，充填物为细砂和中砂，卵石岩石成分为砂岩，呈椭圆状，磨圆度较好、分选性一般，粒径一般550mm，最大达150mm，含量约5080%，稍密中密，稍湿。钻探揭露层厚为0.00（BZK146）21.90m（ZK91），该层分布于整个场地范围。4泥岩（J2s-Ms）：紫红色，主要由粘土矿物组成，泥质结构，中厚层状构造，局部含砂质团斑条带，强风化带风化岩石完整性差，岩芯多呈碎块状，少呈扁柱状，手折易断，岩体质软，强度低；钻探揭露厚度为1.00m(ZK68)3.00m(BZK10)，中等风化岩体岩质较硬，岩芯呈柱状，完整性较好，强度较高。从钻探揭露表明：该层分布于整个建筑场地。与砂岩呈互层状产出。5砂岩（J2s-Ss）：紫灰灰色，矿物成分由长石、石英、云母及少量暗色矿物等组成，中粒结构，中厚层状构造，泥钙质胶结。强风化带岩质软，岩芯呈砂状、碎块状，钻探揭露厚度为0.90m(BZK43)2.60m(ZK57)；中等风化岩体岩质较硬，岩芯呈柱状，完整性较好，强度较高。从钻探揭露表明：该层分布于整个建筑场地。与泥岩呈互层状产出。2.4水文地质条件2.4.1 水文地质条件概述场地地表水主要为涪江水，涪江位于拟建场地北侧，涪江与场地距离为65.0m，涪江为地下水的排泄基准面，河谷呈“U”字形，两岸宽缓，已修建滨江路；该区段河床宽100m以上，由西流向东，勘察期间涪江水深约1.0m（198.25m），据调查场地北侧涪江水位主要受草街电站蓄水影响，据调查，草街电站蓄水后场地北侧涪江正常蓄水位为203.00m，最低水位为197.00m，10年一遇洪水位为213.36m，20年一遇洪水位为216.13m，勘察期间涪江水位为198.25m。草街电站蓄水后，由于水位的升降，将对场地地下水发生大的改变，地下水升降对施工及运营期的施工将对基础产生浮托作用。场地内地下水主要为松散层孔隙水和基岩裂隙水，松散层孔隙水主要赋存于填土和卵石土中，主要接受大气降雨的补给，向涪江排泄，与涪江相互补给；基岩裂隙水主要赋存与基岩强风化带中，接受松散堆积层孔隙潜水及大气降水的补给，场地主要为泥岩和较完整砂岩，泥岩富水性、透水性差，砂岩较完整、裂隙不发育，该类地下水与降雨及涪江水位的涨落关系密切，年动态变幅大。钻探施工完毕后对ZK89作抽水试验表明，含水层主要为卵石土孔隙水，卵石土孔隙水，属潜水类型。水位与涪江水水位基本一致，说明地表水与地下水连贯性好。故水文地质条件较复杂。2.4.2 地下水径流的补给、排泄特征卵石土孔隙水径流排泄方式因含水层类型而异，主要接受大气降水和涪江江水的补给，具有就近补给就近排泄的特点。卵石土孔隙水接受大气降水及河水的补给，在重力作用下，沿孔隙向涪江径流，极少部分向下部基岩排泄。2.4.3 水质分析本次勘察采集了ZK89地下水一组，做水质简分析，分析成果见下表3。 水 质 分 析 成 果 表 表3水样编号PHCl-HCO3-SO42-游离CO2侵蚀CO2Ca2+Mg2+Na+K+ZK89（地下水）7.2012.7720.1785.0013.539.018.770.49 25.5230.86备注1分析方法执行国标方法； 2含量单位除PH值外均为mg/l。根据岩土工程地质勘察规范（GB50021-2001）2009版对建筑材料腐蚀性的评价标准。水质分析结果表明：地表水及地下水对建筑材料具有微腐蚀性。根据地区经验地基岩土对建筑材料具有微腐蚀性。2.4.4 水文地质测试为查明卵石土层的渗透性和富水性，本次勘察在ZK89钻孔做了稳定流抽水试验。钻孔抽水试验结果详见下表4： 抽 水 试 验 成 果 表 表4孔号地层岩性含水层 厚 度（m）抽水前静止水位(m)抽水延续时间(h:min)最 大抽 水降 深(m)渗透系数Km/d单井涌水 量（m3/d）ZK89卵石土12.96187.89140.8067.82142.50 从钻孔的抽水试验结果来看，卵石土透水性强，赋水量大；卵石土层渗透系数67.82m/d。2.5不良地质作用经地表工程地质测绘及钻探揭露表明：本建筑场地在钻探深度范围内未发现断层、滑坡、泥石流、崩塌及危岩等不良地质作用。 三、钻孔灌注桩施工组织机构及职责本着安全、优质、高效完成钻孔桩的施工， 河南建工按照“集中领导、职责明确、提高效率、有利协调”的原则，成立钻孔桩工程施工作业领导小组如下。四钢板桩支护设计思路及要点根据该区域场地地质情况特点，钢板桩目的是为了14栋电梯基坑及其相应集水井土方开挖的安全和施工方便，同时防止流砂涌动而导致地下室基坑西面护坡的存在安全安全隐患。设计要点如下：1.采用拉森III型钢板桩，桩长9m；2.钢板桩穿过砂层，进入强风化岩（根据地质报告，强风化泥质粉砂岩层面标高约为15.7m）；3.钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕；4.为保证基坑安全，钢板桩上设置一道连续的工字钢或槽钢围檩以加强钢度及整体性；五施工组织计划采用项目经理负责制管理，由项目经理全权负责本项目的机械、材料和劳动力的组织及施工，项目管理架构如下：项目经理1人 技术负责人1人质安员1人施工员1人电工1人机长2人焊工1人技术工人10人六施工机械及设备机械参数机械名称型号数量功率使用部位液压振动锤MIL-20001台安装于挖掘机上打钢板桩履带式单斗挖掘机W-10011台1M3吊液压振动锤汽车式起重机1台30t用于拨钢板桩震动拔桩机1台45KW拨钢板桩履带式单斗挖掘机W-10011台1M3挖槽、配合桩机作业及修路气割机1套切割钢板桩电焊机XD1-2002台2KVA钢板桩接长经纬仪J21台测量放线水准仪S3-d1台抄平、沉降观测七钢板桩施工材料要求根据工程所在地的特点，结合钢板桩的特性，施工方法等方面进行考虑，选用的拉森型钢板桩，拉森型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：截面抵抗矩W=878.9cm3，g=60kg/m，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长9m长，要求钢板桩入土深度达桩长0.5倍以上。施打前板桩咬口处宜涂抹黄油以保证施打的顺利和提高防水效果。 .钢板桩检验对钢板桩，要进行材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。外观检验：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。检查中要注意：a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。原则上要对全部钢板桩进行外观检查。材质检验：钢板桩按规范要求进行材质检验，合格方可进行施工。.钢板桩吊运及堆放1钢板桩吊运装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。2钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根。.施工工艺流程放破开挖1m 基线确定 定桩位 钢板桩施打 围檩、拉杆、角撑 土建施工 拔桩.施工方法1、放坡整体开挖1m；2、基线确定：在基坑边龙门架上定出轴线，留出以后施工需要的工作面，确定钢板桩施工位置。3、定桩位。按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。4、钢板桩施打。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中，使桩端透过砂层进入不透水的强风化岩层。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩帷幕完成。钢板桩施打时，由于钢板桩制作本身的误差、打桩时的偏差、施工条件的限制，使帷幕的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍，故此钢板桩帷幕最终封闭合拢有相当难度。调整的办法，一般有采用异形钢板桩来闭合或通过调整帷幕轴线用标准桩实现闭合。由于本工程钢板桩墙精度要求不高，故采用后一方法来实现转角的闭合，即在转角处两侧各以10根钢板桩的宽度来调整轴线实现闭合。如出现部分钢板桩长度不足，可采用焊接接长，一般用鱼尾板焊接法。接长时避免相邻两桩接头在同一深度，接头位置应错开1M以上，且宜间隔放置打桩。5、围檩、拉杆、角撑为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用槽钢或角钢组成，通过内对撑（钢管撑梁）进行加固。为稳妥起见，在钢板桩墙五个转角上另用槽钢或角钢做角撑，如右图。施工钢板桩后，根据钢板桩的实际打入位置进行内支撑的切割。必须完成型钢内支撑体系后方可进行土方开挖。钢内支撑安装必须严格按照设计的焊缝高度由专业焊工进行焊接连接，并由设计与项目经理检查后方可进行土方开挖。内支撑采用起重机进行吊装，施工过程中必须注意施工安全。土方开挖过程中挖土机机械臂不得触碰内支撑。内支撑安装完成后不得在上面进行操作，不得放置施工设备和材料等。八钢板桩拔除基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。拔桩方法本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。拔桩时应注意事项拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100300mm，再与振动锤交替振打、振拔。有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的12-2.0倍。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过15h。拔桩过程中桩孔必须边拔边及时用砂回填，防止松动造成上部土钉墙结构不安全。九基坑支护观测 1. 基坑支护监测由测量员谭业恒负责。各监测项目、测点布置和精度要求等要求见下表：监测项目位置或监测对象仪器监测精度测点布置1支护结构水平位移支护结构上端部设观测点，下部采用吊线锤的方法进行监测经纬仪1.0mm每边4点2周边土体沉降支护结构周边土体水准仪1.0mm每边4点3沉降、倾斜原基坑支护结构经纬仪、水准仪1.0mm现场确定2.各监测项目在基坑施工影响前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。3.各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，在土方开挖阶段，至少每1天测一次并加强观测。电梯井承台浇筑完成后可逐步延长。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。每次监测工作结束后，及时提交监测简报及处理意见。支护结构累计水平位移达到25mm或日变形大于10mm/日或变形持续加大为报警情况，应立即通知项目，并加强观测；支护水平位移30mm为最大位移监控值，根据测量情况采取措施加固支护结构。4.基坑周围地表裂缝：目测。5.支护结构的裂缝：目测，发现问题及时报项目处理。6.原支护结构的沉降：设观测点观测，用水准仪观测。发现沉降大于20mm立即停止基坑施工，报项目处理。十基坑支护应急方案1、基坑开挖前，应作好基坑抢险加固准备工作，包括：建立基坑监测信息反馈系统；储备止水堵漏的必要器材；加固用的钢材、水泥、编制袋等。2、应急机械：基坑开挖完成后现场应配备一台挖土机备用，发现特殊情况立即对基坑进行回填处理。3、当电梯井基坑支护结构变形超过允许值或有失稳前兆时，应立即采取加固措施。可采用加密内支撑的方案进行处理。4当发现原支护结构的变形超过监控值时，应立即停止电梯井筒施工，并对原支护结构进行加固。钢板桩稳定性计算书一、参数信息重要性系数：1.00； 开挖深度度h：3.50m；基坑外侧水位深度hwa：1m； 基坑下水位深度hwp：4.00m；桩嵌入土深度hd：5.5m； 基坑边缘外荷载形式：无荷载板桩材料：拉森III型钢板桩； 弹性模量E：206000N/mm2；强度设计值fm：205N/mm2； 截面抵抗矩Wx：878.9cm3；截面惯性矩Ix：17577.90cm4；二、基坑土层参数：序号 土名称 土厚度 坑壁土的重度 内摩擦角 内聚力 浮容重 (m) (kN/m3) () (kPa) (kN/m3)1 细砂 15 18 28 0 21 三、土压力计算 1、水平荷载（1）、主动土压力系数：Ka1=tan2（45- 1/2）= tan2（45-14/2）=0.61；Ka2=tan2（45- 2/2）= tan2（45-14/2）=0.61；（2）、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载：第1层土：0 1米；a1上 = -2C1Ka10.5 = -280.610.5 = -12.501kN/m2；a1下 = 1h1Ka1-2C1Ka10.5 = 17.510.61-280.610.5 = -1.818kN/m2; 第2层土：1 9米；H2 = ihi/2 = 17.5/17.5 = 1；a2上 = 2H2Ka2-2C2Ka20.5 = 17.510.61-280.610.5 = -1.818kN/m2；a2下 = 2H2Ka2-2C2Ka20.5+h2Ka2+0.5wh22 = 17.510.61-280.610.5+1880.61+0.51082 = 406.08kN/m2；（3）、水平荷载：Z0=(a2下h2)/(a2上+ a2下)=(406.088)/(1.818406.08)=7.964m；第1层土：Ea1=0kN/m；第2层土：Ea2=0.5Z0a2下=0.57.964406.08=1617.079kN/m；作用位置：ha2=Z0/3+hi=7.964/3+0=2.655m；土压力合力：Ea= Eai= 1617.079=1617.079kN/m；合力作用点：ha= hiEai/Ea= (1617.0792.655)/1617.079=2.655m；2、水平抗力计算（1）、被动土压力系数：Kp1=tan2（45+ 1/2）= tan2（45+14/2）=1.638；Kp2=tan2（45+ 2/2）= tan2（45+14/2）=1.638；（2）、土压力、地下水产生的水平荷载：第1层土：3.5 7.5米；p1上 = 2C1Kp10.5 = 281.6380.5 = 20.479kN/m；p1下 = 1h1Kp1+2C1Kp10.5 = 17.541.638+281.6380.5 = 135.157kN/m；第2层土：7.5 12.5米；（3）、水平荷载：第1层土：Ep1=h1(p1上+p1下)/2=4(20.479+135.157)/2=311.271kN/m；作用位置：hp1=h1(2p1上+p