燃气管道支护方案.doc

基基坑坑围围护护 设设计计方方案案 专专家家 论论证证后后修修改改稿稿 审审 核 核 项目负责 项目负责 设设 计 计 校校 对 对 总工程师 总工程师 院院 长 长 资质证书 资质证书 联系电话 联系电话 联系地址 联系地址 设计单位 设计单位 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 设计时间 设计时间 XXXXXX年年X X月月 目目 录录 前言前言 1 1 1 1 围护工程概况围护工程概况 2 2 2 2 场场 地工程地质条件地工程地质条件 3 3 3 3 围护结构选型围护结构选型 4 4 4 4 围护结构施工围护结构施工 4 4 4 1 钢板桩施工 4 4 1 1 钢板桩施工的一般要求 5 4 1 2 钢板桩施工的顺序 5 4 1 3 钢板桩的吊装 堆放 5 4 1 4 钢板桩施打 6 4 1 5 钢板桩的拔除 7 4 1 6 钢板桩土孔处理 7 4 2 木桩施工 7 5 5 基坑挖土施工基坑挖土施工 8 8 5 1 施工作业顺序 8 5 2 挖土施工要求 8 5 3 防渗漏 止水及降 排水措施 9 5 4 施工组织注意事项 9 6 6 基坑监测基坑监测 1010 6 1 监测内容 10 6 2 监测报警值 10 6 3 监测要求 11 7 7 应急预案应急预案 1111 8 8 围护结构工作量清单围护结构工作量清单 1212 9 9 计算书计算书 1313 附附 围护设计图纸围护设计图纸 勘探点平面布置图勘探点平面布置图 基坑围护设计方案 第 2 页 钻孔综合地质柱状图钻孔综合地质柱状图 基坑围护设计方案 第 1 页 前言前言 本次围护设计的目的 1 基坑开挖施工过程中确保外侧土体不发生滑坡现象 2 保证基坑外侧道路及西侧高压燃气管道的安全运行 3 保证基坑支护结构安全可靠及土体的整体稳定性 同时确保支护结构在施 工期的安全 本次围护设计工作的主要依据为 1 业主提供的管线竣工图 2 国家行业标准 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 2012 3 国家行业标准 建筑基坑工程监测技术规程 GB50497 2009 4 浙江省标准 建筑基坑工程技术规程 DB33 T1008 2000 5 国家标准 钢结构设计规范 GB 50017 2003 6 国家标准 热轧 U 型钢板桩 GB T 20933 2007 7 国家标准 热轧 H 型钢和部分 T 型钢 GB T 11263 2005 8 国家行业标准 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 9 国家行业标准 混凝土结构设计规程 GB50010 2010 10 国家行业标准 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 11 行业标准 钢筋焊接机验收规程 JGJ 18 2003 12 浙江省标准 建筑地基基础设计规范 J10252 2003 13 现场测绘地形资料 14 现场工程钻探地质资料 15 其他有关设计计算与施工的规范及规程 基坑围护设计方案 第 2 页 1 围护工程概况围护工程概况 受杭州市燃气集团有限公司的委托 我院承担文一西路绕城高速叉口东北角留 祥高中压管道泄漏抢修燃气工程 17 340 处阀门井改造基坑围护设计的任务 工程场地位于杭州市西湖区五常社区老年公寓内 即文一西路与绕城高速交叉 口的东北角 根据现场踏勘发现需要改造的阀门井东侧紧挨着老年公寓内的场区道 路 西侧埋设有一根高压天然气管 现场量出管中心距离为 3 50m 具体详见参见 照片 1 照片 1 现场环境照 根据抢险施工单位提供的阀门井改造作业要求的范围为沿管道长度 4 0 因此 本基坑按 12m 5m 的范围开挖 具体详见平面图 根据施工单位现场量测出阀门井 盖至井内顶板深度为 4 0m 井内构筑物厚度为 2 2m 施工单位要求作业深度至构 筑物底以下 0 5m 现场地道路路面标高为 5 40m 井盖顶面标高为 6 10m 因此抢 险阀门井的开挖深度为 6 0m 根据业主提供西侧高压燃气现正在运行 管径为 600mm 壁厚 11mm 竣工图中 基坑围护设计方案 第 3 页 表明管顶标高为 0 71m 需要抢险的中压燃气管线现已停运 经检测管内无燃气 管径分别为 529mm 壁厚 6mm 和 273mm 壁厚 6mm 竣工图中表明管顶标高为 1 30m 和 1 15m 2 场地工程地质条件场地工程地质条件 根据现场地质钻探资料 浅层各土层性质特点如下 1 1 层 杂填土 黄灰色 松散 主要由粘性土夹碎石 砖块及少量的砼块等建筑垃圾组成 土 质很不均匀 硬杂物大小一般 5 30cm 含量 10 40 该层性质稍差 厚度为 3 00m 1 2 层 素填土 灰色 软塑 岩性成份以黏性土为主 夹有少量的泥质结核 黏塑性较好 刀 切面光滑 该层性质稍差 厚度为 1 20m 1 3 层 暗塘土 灰 深灰色 流塑 主要由淤泥质土 植物根茎等组成 富含有机质碳化物 该层性质差 易触变 厚度为 0 8m 2 层 粉质粘土 兰灰色 软塑 厚层状 含少量铁锰质氧化斑 土质均匀稍差 稍有光泽 无 摇振反应 干强度和韧性中等 该层性质一般 中偏高压缩性 厚度为 1 30m 3 层 淤泥质粘土 灰色 流塑 厚层状 含较多有机质斑 少量腐植物 土质较均匀 局部为淤 泥质粉质黏土 易污手 有光泽 无摇振反应 干强度和韧性高 该层性质差 高 压缩性 厚度为 13 00m 4 1 层 粉质粘土 灰绿 灰黄色 可塑 局部硬可塑 厚层状 土质均匀 黏塑性好 稍有光泽 无摇振反应 干强度和韧性中等 该层性质一般 中偏高压缩性 厚度为 4 00m 基坑围护设计方案 第 4 页 场地的工程地质条件及基坑支护设计参数如下所示 表 2 2 工程地质参数表 固结快剪 峰值 天然 容重 C 层 号 岩性名称 kN m3 kPa度 1 1杂填土17 512 015 0 1 2素填土17 514 09 0 1 2暗塘土17 08 06 0 2粉质粘土18 521 010 0 3淤泥质粘土17 310 08 0 4 1粉质粘土19 228 012 0 3 围护结构选型围护结构选型 根据现场地质条件及其开挖深度要求 比较适合的围护类型主要有钻孔灌注桩 内支撑 SMW 工法桩 内支撑 钢板桩 内支撑 根据现场条件 需要抢险的中压燃气管与高压燃气管之间的中心间距为 3 5m 即两者之间的管边间距为 2 9m 在距离高压燃气管的近距离内不允许有机 械施工 因此本工程在管道之间无法施工钻孔灌注桩和 SMW 工法桩 同时业主要求 施工工期短 因此本基坑不适合采用钻孔灌注桩和 SMW 工法桩进行挡土支护 根据 场地地质条件 周边环境 开挖深度最终选择了钢板桩 内支撑进行支护 本次方案的钢板桩选用了 SP 型钢板桩 长度为 15 0m 支撑类型为钢支撑 采用 609 10 钢管 围梁采用双拼 HW400 400 型钢 为了防止上部坡体滑塌 在东侧的坡面上加设钢板桩进行挡土 由于在南北向 有管线分布 不宜直接先插钢板桩 因此在南北两侧直接采用大放坡 在坡脚挖至 管线时加设松木桩 基坑围护设计方案 第 5 页 4 围护结构施工围护结构施工 4 1 钢板桩施工钢板桩施工 钢板桩的施打和拔出均会都西侧高压管道造成一定的影响 施打时由于土体的 挤压或振动可能引起地基的变形 出现沉降 裂缝等 拔除时原桩体部分易形成空 隙 导致板桩附近土体强度降低 因此 施工时应合理安排打桩顺序并采用合适的 板桩的施打方式 尽量减少对西侧管线的影响 如在施打制作膨润土泥浆槽 浓度 控制在 8 左右 有利于打桩和拔桩 同时优化拔桩顺序和选用合适的拔除方法 拔除后做好防护措施 即在拔除的板桩孔内及时注浆 以减少土体扰动给周边环境 带来的影响 4 1 14 1 1 钢板桩施工的一般要求钢板桩施工的一般要求 1 钢板桩的设置位置要符合设计要求 便于管道焊接作业 2 基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐 避免不规则的转角 以便标准钢板桩的利用和支撑设置 各周边尺寸尽量符合板桩模数 3 整个基础施工期间 在挖土 吊运 浇筑混凝土等施工作业中 严禁碰 撞支撑 禁止任意拆除支撑 禁止在支撑上任意切割 电焊 也不应在支撑上搁置 重物 4 1 24 1 2 钢板桩施工的顺序钢板桩施工的顺序 钢板桩位置的定位放线 挖沟槽 安装导梁 施打钢板桩 拆除导 梁 挖土 加设钢支撑 挖土及坑内作业 拔除钢板桩 4 1 34 1 3 钢板桩的吊装 堆放钢板桩的吊装 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 基坑围护设计方案 第 6 页 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 a 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 b 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 c 钢板桩应分层堆放 每层堆放数量一般不超过 5 根 各层间要垫枕木 垫木间距一般为 3 4 米 且上 下层垫木应在同一垂直线上 堆放的总高度不宜 超过 2 米 4 1 44 1 4 钢板桩施打钢板桩施打 拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全 是本工程施工最关键的工序之一 在 施工中要注意以下施工有关要求 1 桩长采用 型 15 0m 与 12 0m 长密扣拉森钢板桩 拉森钢板桩采用履带 式打桩机 带震动锤机 施打 施打前一定要熟悉地下管线 构筑物的情况 认真 放出准确的支护桩中线 2 打桩前 对钢板桩逐根检查 剔除连接锁口锈蚀 变形严重的钢板桩 不合格者待修整后才可使用 3 打桩前 在钢板桩的锁口内涂油脂 以方便打入拔出 在施工槽中可以 调制浓度 8 的膨润土浆有助于施打和拔除 4 在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过 2 当偏斜过大不能用 拉齐方法调正时 拔起重打 5 西侧靠近燃气高压燃气管道的钢板桩施打采用单根式打入法施工 并要 求采用静压打入 其它区域可以采用屏风式打入法施工 通常将屏风墙两端的一组 钢板桩打至设计标高或一定深度 并严格控制垂直度 用电焊固定在围檩上 然后 在中间按顺序分 1 3 或 1 2 板桩高度打入 钢板桩打设的公差标准如下表所示 表 4 1 钢板桩打设公差标准控制表 项目允许公差 板桩轴线偏差 10cm 基坑围护设计方案 第 7 页 桩顶标高 10cm 板桩垂直度5 6 密扣且保证开挖后入土不小于 2 米 保证钢板桩顺利合拢 特别是工作 井的四个角要使用转角钢板桩 若没有此类钢板桩 则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助 措施密封 7 打入桩后 及时进行桩体的闭水性检查 对漏水处进行焊接修补 每天 派专人进行检查桩体 4 1 54 1 5 钢板桩的拔除钢板桩的拔除 1 拔桩方法 为了尽量减少拔桩过程中对西侧高压管道的影响 拔桩时应采用静力拔桩或液 压拔桩 2 拔桩时应注意事项 a 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 西侧靠近高压燃气管处应采用跳拔的方法 拔桩 的顺序最好与打桩时相反 b 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 100 300mm 再与振动锤 交替振打 振拔 c 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 d 供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的 1 2 2 0 倍 e 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 1 5h 4 1 64 1 6 钢板桩土孔处理钢板桩土孔处理 钢板桩拔桩时应应采用跳拔方式 并拔起桩后立即注入水泥浆 遵从边拔边注 浆 注浆时注浆管应伸入孔底 从底部注起 基坑围护设计方案 第 8 页 4 2 木桩施工木桩施工 1 在南北两侧放坡区域 当开挖至管顶时 应在立即施打木桩 不得超挖 2 木桩采用履带式挖土机静压施打 施打前查明中压燃气管的分布范围 认真 放出准确木桩中线 3 在插打过程中随时测量监控每根木桩的斜度不超过 2 当偏斜过大不能用 拉齐方法调正时 拔起重打 4 木桩不能弯曲过大 弯曲度不大于 100 5 基坑挖土施工基坑挖土施工 基坑开挖施工是整个地下工程施工的关键工序 施工时必须严格按设计的有关 要求进行 5 1 施工作业顺序施工作业顺序 放样定出开挖边界 场地内放坡开挖土体至标高 2 90m 处 设坡面及地 表砼面层 并设好地表排水明沟及集水井 放样出钢板桩桩位置 打设钢板桩 坑内挖土至围梁底面标高 设置围梁 支撑 分层放坡开挖土体至管道底部 拆除阀门及法兰 挖土至设计坑底标高 浇筑垫层 处理管基至管道底 部 0 2m 通球 焊接管道 按要求坑内分层回填素土 拆除支撑 拔出 板桩 分层回填素土 整平场地 5 2 挖土施工要求挖土施工要求 挖土施工具体要求如下 1 按设计要求挖至设计标高 并设好砼面层 2 基坑土体开挖要求分段分层开挖 每层厚度不宜大于 1 5m 3 挖至管道底部 先拆除需要置换的阀门及法兰 在挖土至设计坑底标高 后 浇筑 200 厚垫层板 按设计要求处理管基至管底标高下 0 20m 再进行通球 焊接作业 基坑围护设计方案 第 9 页 4 基坑各阶段挖土施工必须遵循 分层开挖 严禁超挖 的原则 5 挖土至管道后以人工为主 机械为辅 浇筑垫层 并必须在 6 小时内完 成 6 在用机械挖土时必须注意 挖土深度严禁超过设计标高 不得损坏支护 桩 碰撞燃气管 7 坑内土体开挖时不得留陡坡 以免基坑内土体滑移而引起管道断裂 8 挖土至管底以下 应设置支墩对管道进行临时支撑 9 基坑内挖出的土方及时外运 基坑四周卸土范围内不得堆载 否则会使 支护结构变形过大 危及基坑安全 10 基坑挖土施工应做到 五边 施工 即 边挖 边凿 边铺 边浇 边 砌 保证基坑土体不长期暴露 确保基坑稳定 11 基坑开挖前应根据 建设工程安全生产管理条例 上述挖土要求及 实际情况并结合施工单位自身经验制定合理的专项挖土方案 经各有关部门审查通 过后方能实施 并由建设和监理单位监督执行 5 3 防渗漏 止水及降 排水措施防渗漏 止水及降 排水措施 1 按设计要求设好放坡区土体面层 并在基坑外侧地表设 60 厚 C15 砼防 水面层 避免地表水大量渗入基坑 2 围梁四周杂填土用粘性土换填夯实 以防杂填土内的孔隙水大量渗入基 坑 3 沿基坑外侧一米左右设排水明沟 并根据实际情况设地表集中排水井 4 基坑内根据实际施工情况设纵横向排水沟 在坑底集中排水井 做好基 坑内外有组织的排水工作 确保基坑内土体不受水浸泡 5 4 施工组织注意事项施工组织注意事项 1 在基坑土体开挖至坑内土体回填期间 除施工平台及规定的堆载区域外 其余范围地表超载不得超过 10kPa 西侧高压燃气管上方任何施工机械不得进入 基坑围护设计方案 第 10 页 同时也不得有任何堆载 2 挖土前及挖土过程中均应对基坑内进行燃气检测 检查是否有燃气残 余 注意施工安全 3 在基坑开挖过程中 管理单位及施工单位须定时定人对基坑进行巡视 若发现裂缝及其他安全隐患 必须立即采取补缝等措施并汇报给有关单位进行处理 4 在施工中若出现有管道悬空现象 应在事先采用专项设计对其进行悬 挂保护 5 开挖后管道底部的回填土材料及具体技术要求应根据相应的专项设计 要求进行 6 作业车应停放在施工平台或出土口位置 否则需采取加固措施 7 本图纸须与现场作业区域内的管道埋深相一致时使用 支护结构施工前 应与现场管道埋深进行核对 确认无误后方能进行施工 8 基坑施工期间 各道工序必须经过交底并形成纪要后方能施工 6 基坑监测基坑监测 尽管本基坑开挖面积小和施工周期短 但其挖深较大 周边环境较复杂 基坑 开挖和同球 焊接施工期间不可避免地会对基坑外侧 2 倍挖深范围内的四周环境产 生不利影响 因此有关各方应引起高度重视并做好相关工作 支护结构监测应请有资质 经验丰富 并能够详细分析监测数据变化原因的单 位 监测单位应根据基坑支护结构监测要求及现场实际情况 并结合自身经验制定 详细的基坑监测方案 包括监测点布置 监测日程安排及具体的报警值等 发现异 常情况及时分析原因并汇报给各有关单位 6 1 监测内容监测内容 1 深层土体位移监测 共 6 个监测点 孔深 20m 2 支护结构水平 垂直位移监测 共 6 个监测点 基坑围护设计方案 第 11 页 3 沉降观测点 共 7 个监测点 6 2 监测报警值监测报警值 1 深层土体位移为 50mm 变形速率连续三天大于 5mm d 2 水平位移为 45mm 变形速率连续三天大于 3mm d 3 垂直位移为 25mm 变形速率连续三天大于 3mm d 4 周边地面沉降位移为 40mm 变形速率连续三天大于 3mm d 5 燃气管道沉降位移为 15mm 变形速率连续三天大于 1 5mm d 6 3 监测要求监测要求 各监测项目在基坑施工前测读初始值不应少于两次 各项监测的时间间隔可根据施工进程确定 当观测指标超过警戒值或场地条件 变化较大时 应及时报警并加密观测次数 当有危险事故征兆时 应进行连续监测 施工监测过程应持续至整个基坑结束 基坑监测具体频率和数量 可视基坑土体开 挖的实际进度 气候及观测数据的变化而作适当调整 监测结果必须附数据和图表说明 标明变化速率和累计变位值 发现异常变化 情况须分析原因并及时报告 工程结束时应提交完整的监测报告 内容包括 监测项目和各监测点的布置图 采用仪器的型号 规格 测试资料整理的计算方法 监测值全部过程变化曲线 监 测最终结果及评述 7 应急预案应急预案 基坑土体开挖施工时应根据现场测试数据及支护结构变形等实际情况 采取以 下应急措施 1 在基坑外卸土 在坑内土方或混凝土快速回填 2 加补钢支撑 3 如发生局部位置荷载较大 可以考虑采取卸载 加强围护结构等措施 基坑围护设计方案 第 12 页 4 施工现场应配备一定数量的型钢 钢筋 钢管等应急备用材料 8 围护结构工作量清单围护结构工作量清单 编 号项目内容根 m 一钢板桩钢板桩 15m15m60900 12m12m74888 二二HW400 400HW400 400 型钢型钢 48 三三609 10609 10 钢管钢管 415 2 四四松木桩松木桩 32192 五五围梁托架围梁托架 16 六六加劲板加劲板块 193 5 358 20 193 5 358 2048033 3 650 x650 x20 650 x650 x2083 4 七七垫层垫层 m32 6 八八面层面层 310 基坑围护设计方案 第 13 页 9 计算书计算书 计算内容计算内容 整体稳定性验算 坑底抗隆起验算 抗倾覆稳定性验算 悬臂管道计算 1 1 剖面剖面 1 概况 概况 本基坑开挖深度为 6 0m 采用板桩作围护结构 桩长为 15m 桩顶标高为 2 5m 计算时考虑地面超载 15kPa q 15 hw 0 5 3 H 6D 11 共设 1 道支撑 见下表 基坑围护设计方案 第 14 页 中心标高 m 刚度 MN m2 预加轴力 kN m 3150 基坑附近有附加荷载如下表和下图所示 h2 5 x1 s55 编号P kPa 或 kN m a m b m c 1133 50 2 地质条件 地质条件 场地地质条件和计算参数见表 1 地下水位标高为 0 5m 表 1 土层 层底标高 m 层厚 m 重度 kN m3 c kPa M kN m4 kmax kN m3 加固土 3317 5150122000 加固土 4 21 217 59141800 淤泥质粘 土 50 81768600 粉质粘土 6 31 318 510212200 淤泥质粘 土 19 31317 38101000 粉质粘土 23 3419 212285200 3 工况 工况 工况编号工况类型深度 m 支撑刚度 MN m2 支撑编号预加轴力 kN m 1开挖3 5 2加撑31501 基坑围护设计方案 第 15 页 3开挖6 5 4换撑4500 5拆撑1 工况简图如下 1 3 5 2 3 3 6 4 4 5 4 计算结果 计算结果 15 611 Y X O K 1 28 O 0 83 2 4 基坑围护设计方案 第 16 页 15 0 5 611 Prandtl K 1 55Terzaghi K 1 68 15 0 5 611 K 1 7 3m 15 0 5 3 611 2273 4 13 4 1710 2 11 9 O Kc 1 54 基坑围护设计方案 第 17 页 天然气 包络图 水土合算 矩形荷载 20100 10 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 深度 m 水平位移 mm Max 14 2 2001000 100 200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 深度 m 弯矩 kN m 53 8 112 3 100500 50 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 深度 m 剪力 kN 36 6 57 9 140 2kN m 2 2 剖面剖面 天然放坡支护 基本信息 规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120 2012 基坑等级三级 基坑侧壁重要性系数 0 0 90 基坑深度H m 6 00 放坡级数 2 超载个数 1 放坡信息 坡号台宽 m 坡高 m 坡度系数 13 0002 5001 000 20 0002 1001 710 30 0001 4001 000 超载信息 基坑围护设计方案 第 18 页 超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度 序号 kPa kN m m m m m 110 000 土层信息 土层数 6 坑内加固土 否 内侧降水最终深度 m 6 500 外侧水位深度 m 2 000 土层参数 层 号 土类名称 层厚重度浮重度粘聚力内摩擦 角 与锚固体摩 粘聚力内摩擦角 m kN m3