深基坑淤泥钢板桩支护施工方案.doc

基坑支护施工方案第一章 编制依据和编制说明第一节 编制依据（1）经批准的实施性施工组织设计。（2）中铁第四勘察设计院提供的施工图及相关设计文件。（3）国家、铁道部、建设部及广东省颁发的有关铁路工程施工的现行有效法规、规范、标准。（4）国家有关环保的法律法规及相关文件。（5）危险性较大的分部分项工程安全管理办法。（5）目前施工进展及现场施工条件。第二节 编制原则（1）严格遵守规范、规程和规则等技术标准的原则。各项施工技术规范、规程和规则是指导工程施工的权威性行业标准，方案编制将严格遵守这些行业标准。（2）全面领会设计图纸要求的原则。在充分领会设计意图的前提下，结合现场施工条件，力求质量、安全和环保文明等各方面能充分满足设计图纸要求，制定完善的保证措施。（3）确保工程质量和施工安全的原则。（4）坚持文明施工，注重环保和水土保持的原则。精心组织、严格管理、文明施工，在方案的编制上力争把施工对周围环境的影响降低到最低限度，相应制定文明施工和环保措施，争创 “安全生产、文明施工”标准化施工工地。（5）力求施工方案的适用性、先进性相结合的原则。结合工程特点，搞好劳力、材料、机械的合理配置，采用成熟可靠的施工方法和施工工艺，力求施工方案的适用性、先进性相结合，做到施工方案科学适用、技术先进，确保实现设计意图。第三节 适用范围适用于标段所包含的承台基坑开挖钢板桩支护施工。第二章 工程概况及周围环境条件第一节 工程概况本标段为SKZH-2标，里程范围DK64+686.96DK67+718.77（不含大旺站DK65+356.96DK65+537.23），全部为高架桥，特大桥1座，即大旺特大桥。该段沿在建的广贺高速南侧高架，其中拟在DK65+356.96DK65+537.23段设大旺站，因车站建筑方案未定，故SKZH-2标不含车站段工程，长2852.38m。按设计方案，本标段共有墩柱91个，相应的基坑共91个，设计院提供的施工图显示，承台尺寸（横桥向顺桥向）分别为9m6.4m、158m、158m和14.410.4m。基坑埋深最大约5.4米，经与甲方、设计单位及监理单位研究，决定采用钢板桩进行支护，以达到围护挡土的目的。第二节 地质、水系、水文条件1、地下水分布及特征场地地下水按其赋存介质不同主要分为孔隙潜水和基岩裂隙水。地表水、松散岩类孔隙水相互间的水力联系较为密切，相互补给，二者同基岩裂隙水联系联系较弱。通常降水充沛的丰水期，一般是地表水补给地下水，相反，在降水稀少的枯水期，地下水补给地表水。地下水位埋深多在0.25.0m内。2、沿线工程地质条件场地底层岩性主要为：人工填土（Q4ml）,厚03m；淤泥、淤泥质粉质粘土，厚026.5m；中粗沙，中密、饱和，厚232m；粉质黏土（Q4al+pl），软硬塑，厚15m；泥质砂岩、含砾砂岩、粉砂岩（N），全风化强风化层较薄，下为中风化。地下稳定水位埋深2.12.7m。覆盖层（中粗砂，淤泥质土）厚度比较大,淤泥、砂层、黏性土层强度低，工程性质差，地基容许承载力低，基坑开挖时，需及时支护，以避免发生坍塌失稳现象，确保施工安全。第三节 周围环境条件一些承台位于池塘和河道中，桩基础施工前，池塘和河道已经填设施工便道。根据测量, 010号墩所在的施工便道标高+2.45m,水塘水面标高+2.00m。1115号墩位于陆地上，该处标高为+5.04+6.45之间。1619号墩位于河道中。其他墩号位于陆地上。第三章 基坑开挖1、施工准备工作基坑开挖前对施工场地进行土方换填，平整硬化，方便施工机械进入施工场地作业。2、测量施工做好技术准备工作。施工前组织有关人员熟悉施工图纸及场地的地下土质，做到心中有数。根据基础平面图，由测量人员定出开挖边桩，连接边桩即为基坑开挖边线。在放样过程中适当加大基坑开口尺寸，以保证基坑开挖过程中遇到不稳定土层时，能够适当加大不稳定土层的坡率。测定高程水准点，之后进行承台基坑开挖。3、基坑开挖及支护基坑采用机械开挖，人工配合。开挖根据设计基础大小和基底预留工作面的宽度来进行。坑底尺寸在基础尺寸外加1米做为工作面，工作面外设置0.5米宽排水沟，排水沟设置一定纵向坡度，将水汇集至坑角集水坑内，用水泵排除至基坑外。一般地，如下表取值，进行陆上承台基坑开挖： 尺寸承台类别承台尺寸（横桥向顺桥向）基坑底尺寸（横桥向顺桥向）坡 度备 注61.25m9m6.4m11m8.4m1:1.581.25m10.8m7.5m12.8m9.5m1:1.511(10)1.25m15m8m17.0m10.0m1:1.5121.25m14.4m10.4m16.4m12.4m1:1.5基坑开挖基坑使用挖掘机开挖，自卸汽车运土至指定地点存放。基坑顶部无静荷载。根据现场土质实际情况适当调整开挖坡度，开挖至基底以上30cm范围采用人工开挖防止超挖，在进行承台或者墩柱施工前，人工突击挖除，并尽快进行下道工序施工。基坑施工时采用“横挖法”，以基坑整个横断面的宽度和分层深度，从一端逐渐向前开挖；每层开挖深度不大于3米，每3米设置一个1米宽的平台，进行基坑开挖时，先开挖上下施工马道，供施工车辆运土行驶使用。开挖过程中，随时注意基坑四周的土质情况。当基坑沿顶面裂缝、坑壁松塌等影响基坑稳定时，立即加固支护，根据实际情况，本工程采用钢板桩进行边坡支护。基坑四周用土堆成30cm高土坝，防止地面水流入基坑，冲刷坑壁.基坑底设置集水坑。基坑开挖成型后，周围外设置围栏，并用密目网封闭。基坑坑边设置黑黄相间双色钢管1.2m 以上的双层围栏，立杆间距不得超过2米，并悬挂醒目标识。必要时，上下基坑设扶梯，搭设宽1.2 米钢管扶梯设扶手，坡度不大于35度。4、基底检验基坑开挖完成后，对天然基底进行检验，合格后方可进行基础施工。基底检验的内容为：基底平面位置、尺寸和基底标高。明挖基础基底高程允许偏差见下表。基底高程允许偏差序 号地质类别允 许 偏 差1土30mm2石+50mm-2005、基底处理基底处理时，将表面松裂碎石块清除并清理平整。浇注混凝土垫层，采用混凝土标号为C20, 垫层厚度10cm。6、陆上承台基坑开挖放坡，必要时沿施工便道侧单侧采用钢板桩围护，长度不少于承台顺桥向长度的1.5倍；其中，11和12号桩陆上承台施工时，为确保既有道路路基安全，沿大旺大道方向，单侧采用钢板桩围护，长度不少于承台横桥向长度的1.5倍。第四章 基坑降水排水方案的设计基坑底四周设置排水沟和集水井及时排除积水，保证基坑干燥。如果地下水位较高，先降水后开挖。一、基坑降水排水方案总体技术思路场地内对基坑施工有影响的地下水位埋深多在0.25.0m内，池塘水位标高大约为+2.05m。(1)根据该场地地下水埋藏条件、基坑开挖深度、本工程实际情况以及场地附近地区已有的施工经验，拟采用管井降水方案降低地下水及池塘渗水，即在基坑坑内四角各布设一个排水深井，由排水井统一将地下水抽出，达到阻截基坑外围地下水及池塘水流入基坑的目的，从而满足基础施工对降水、排水的要求。(2)在基坑外四周设置排水明沟，挖b=300mm ，h=500mm的排水沟，基坑内增设2道过水明沟，b=200mm，h=150mm，将沟中水引至深井中。(3)设4台潜水泵抽水。将水抽至现场原有的排水井中排走，抽水时间自挖土至基础回填土施工完成时停止，根据需要，可不停连续排水。二、地面防渗措施 1、严格控制基坑四周的用水点。 2、基坑四周作好排水措施，修筑排水沟，防止人工或雨水流入坑内。 3、妥善处理各种管道渗漏水。三、基坑四周地面沉降观测及其预防措施降水有可能造成地面附加沉降，但其附加沉降量不大，对周围环境影响较小。为安全起见，基坑四周地面设置一定数量的观测点，以对地面沉降进行监测。第五章 钢板桩支护设计思路及要点 本标段0#-10#,16#-20#承台位于水塘和河道中，承台基坑开挖面积大，开挖深度大，施工难度大，作业时间长，为确保施工的安全顺利进行，防止侧土塌方，起到支护边坡的作用，选择采用钢板桩施工方案。设计要点如下：一、采用钢板桩，总桩长约9-12m；二、钢板桩穿过淤泥质粘土层，进入粉质粘土层；三、钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕,按承台外形尺寸，每边加长2m,留足余量。按承台不同，其总周长约4060m；四、为保证基坑安全，钢板桩帷幕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；长边加强横撑为直径500钢管或2条32槽钢。五、基坑四角及中间做支撑。第六章 基坑稳定性分析基坑开挖，以开挖深度最大的2#墩承台基坑为例，具体情况和详细计算过程如下。基坑开挖示意图如图所示。1、设计资料（1）桩顶高程H1：3.50m，施工水位H2：2.00m。（2）地面标高H0：2.50m；开挖地面标高H3：-3.00m；开挖深度H：5.50m。（3）坑内、外土的天然容重加全平均值，均为：20KN/m3；内摩擦角加全平均值：20；粘聚力加全平均值c：5；孔隙比e：1.0。（4）基坑开挖宽b=10.0m。（5）拟设置单层支撑。2、内力计算（1）作用于板桩上的土压力强度及压力分布如图所示：a、Ka=tg2（45-/2）=tg240=0.49 b、Kp=1.2tg2（45+/2）=1.2tg255=2.448（2）（3）按简支梁计算上部钢板桩，其受力简图如图所示。由得：Ra(5+1.38)=0.5(64-7.86)5.7(5.7/3+1.38)+7.865.7(5.7/2+1.38)+0.5641.382/31.38解得：Ra=118.33KN/m。Qb=(7.86+64)5.7/2+641.38/2-118.33=130.631kN/m设最大弯矩处距桩顶距离为x，则有：Ra=7.86 x+(64-7.86)x2/(5.7/2)解得x=2.26m所以Mmax=Ra(x-1)-7.86x2/2-0.5(64-7.86) x3/(5.7/3)=-41.51kNm（4）计算钢板桩的最小入土深度。最小入土深度t=(y+x)=（1.38+2.71）=4.09m3、 支撑系统计算（1）围檩。因本工程为单层支撑，围檩所受荷载qk=Ra=117.33kN/m。（2）撑杆。=0.5118.33（5+5）=591.65kN。4、 稳定性验算（1）整体稳定性分析。因本工程设置了支撑，故未进行整体性验算。（2）抗倾覆稳定性分析。内侧土压力对支撑点的力矩： 外侧土压力对支撑点的力矩：1.2，满足规范要求。（3）抗管涌验算。临界水力梯度渗流水力梯度i=hw/L= 根据 = 2，符合规范要求。5、 变形估算本工程按一般地层，根据规范和系数表得最大变形：=11%5.7=0.057m=5.7mm,满足规范要求。6、 构件设计钢板桩设计：采用拉森钢板桩，W=1350103mm，折减系数取，计算得：f=200Mpa,满足要求。 7、结论1、土体作用于桩身的应力强度=43.93Mpa =200Mpa（板桩抗弯强度）,钢板桩支护不会折断。2、桩顶最大位移=5.7，符合安全规范要求。3、采用等值梁法计算出的理论值指导基坑钢板桩支护施工，结果是偏于安全的。第七章 施工组织计划本工程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、材料及劳动力的组织及施工，项目管理架构如下：施工员1名技术负责人质安员1名机长电工焊工技术工人项目经理第八章 施工机械及设备机械参数机械名称型号数量功率施工部位液压振动锤MIL-20001台安装于挖掘机上打钢板桩履带式单斗挖掘机W-10011台挖槽、配合桩机作业及修路，吊液压振动锤振动拔桩机拔钢板桩气割机切割钢板桩电焊机钢板桩接长第九章 钢板桩施工第一节、陆地基坑开挖钢板桩支护1、材料选择尺寸（）截面积A单根（cm2）重量（Kg/m）惯性矩Ir截面抵抗矩宽度h高度h腹板厚（t1）翼缘厚（t2）单根每米宽单根（cm4）每米宽（cm4/m）单根（cm3）每米宽（cm3/m）40018/015.510.599.1477.73193.334.02531.96334320432、钢板桩检验由于本工程采用钢板桩用于基坑的临时支护，故不需进行材质检验，而只对其做外观检验，以便对不符合形状的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。外观检验包括表面缺陷、长度、厚度、端头矩形比、平直度和锁扣形状等内容。检查中要注意：（1）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；（2）有割孔、断面缺损的应予以补强；（3）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。3、钢板桩吊运及堆放装卸钢板桩宜采用两吊点。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捆起吊，钢筋指挥。钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到后面的施工方便，并按型号、规格、长度施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2米。4、施工工艺流程钢板桩施工打定桩位围檩、角撑、支撑基线确定拔 桩土建施工5、操作方法（1）基线确定：施工员在基坑边龙门架上定出轴线，留出以后施工的工作面，确定钢板桩施工位置。（2）定桩位：按顺序标明桩的具体桩位，洒灰线标明。（3）钢板桩施打。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对好桩位，振动打入土中，使桩端透过黏土层进入淤泥层。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此反复操作，直至基坑钢板桩完成。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，一般有采用异性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，即在转角处两侧通过增加钢板桩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，一般采用鱼尾板焊接法。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。（4）围檩、支撑、角撑为加强钢板桩的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用槽钢组成，在基坑横断面用槽钢连接相对侧钢板桩作为支撑。具体做法是：竖向设立一层内支撑，边梁采用2I40a工字钢卧放，顺桥向设置两道50钢管水平撑，在围堰四角增设 2I32a工字钢“八”字撑。内支撑安装采用吊车配合人工安装。如图所示：（5）支护施工注意事项在支护施工中，应保证钢板桩的垂直度和平面位置满足要求，除承台主体结构尺寸外，还必须满足足够的施工空间，在钢板桩打入过程中应严格控制，按照设计图规定的尺寸进行施工。钢板桩在打入过程中，两片钢板桩应连接在一起，顺着钢板桩边缘打入，一方面先打入的钢板桩起到导向作用，另一方面起到控制地下水渗流的作用，因此钢板桩必须沿着钢板桩侧口向下打入。内支撑腰梁应与钢板桩连接在一起，防止在受力过程中脱落，发生安全事故，所有的腰梁、内支撑在钢板桩顶采用钢丝绳吊起，防止发生脱落事故，影响施工安全。（6）钢板桩拔除土建工程完毕后即进行钢板桩的拔除。采用振动锤等来进行钢板桩的拔除，即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黏聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊的作用将桩拔除。钢板桩拔除后留下的桩孔，必须即时做回填处理，回填一般用挤密法或填入法，所用材料为中砂。第二节 水中基坑开挖钢板桩围堰封底1、对水塘和河道处，经过暂时回填土已经形成陆地的承台所在点，按陆地承台施工方法处理，从围堰内抽干水，挖土至坑底后及时浇捣垫层，最迟应在10小时内施工完成素混凝土垫层，素混凝土垫层延伸至承台底面边缘以外20。混凝土垫层采用C20 混凝土，厚度10cm。2、对水中承台，钢板桩围堰封底后，要从围堰内抽干水。这时围堰底部受到向上作用的水压力Pw。同时，钢板桩围堰同封底混凝土组成一个浮筒，该浮筒的自重应能保证不被浮起。如下图所示，在封底混凝土的隔离体作用着的外力有：底面处的浮力、封底混凝土和钢板桩围堰的自重。其静力平衡方程式为：X+XFc+G=whF 式中：F封底混凝土面积（m2）；c混凝土容重（kN/m3）取24；h围堰在河床以上高度（m）,按4m计算；w水的容重（kN/m3）,取10；G钢围堰自重，取1400KN；封底混凝土周长，m；水下混凝土与钢板间的单位粘着力，取150Kpa。以上数据代入平衡方程，可计算得知封底混凝土厚度。3、钢板桩的拆除（1）、承台施工完毕后，将承台模板拆除后，在承台周围回填普通土，在承台顶面位置预留30cm高度，浇注厚度为30cm的混凝土，以增加钢板桩的抵抗力。（2）、在承台内预埋型钢，型钢露出承台顶面2米，利用型钢支撑承台外侧钢板桩，施工中注意，型钢在墩身模板外侧50cm以外的位置，确保墩身施工拆除内支撑后，同样能够对钢板桩有较好的支撑作用。（3）、拆除模板后要及时回填，至支撑底部后，拆除支撑，支撑和边梁拆除后将钢板桩拔出，并用汽车运到岸上堆放整齐并进行保养。第十章 基坑开挖过程中的监测及监控要求1、监测前编制监测实施细则，作为进行监测的依据。2、设置监测基准点，基准点设置在基坑边线10米以外，必须可靠、稳定和牢固。3、基坑坡顶位移测量采用全站仪或经纬仪进行，要求仪器精度符合基坑监测要求。4、监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。基坑开挖过程及基坑使用初期，每天监测2