污水池基坑支护方案.doc

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双登集团股份有限公司--污水池 基坑支护方案

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江苏中程建筑有限公司

双登集团股份有限公司
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编制单位：江苏中程建设有限公司
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污 水 池 工 程

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编制单位：江苏中程建设有限公司
编制日期：2014年7月25日

目 录

1    编制依据........................................................................................3
2    工程概况........................................................................................3
3    工程现场考察情况.......................................................................3
4    基坑支护结构设计.......................................................................3
5    基坑支护结构的主要技术参数及技术要求...............................4
6    钢板桩支护施工...........................................................................5
7    基坑监测.......................................................................................8
8    基坑验收.......................................................................................9
9    施工注意事项及要求...................................................................9
10    深基坑施工安全措施.................................................................10
11    基坑工程钢板桩支护计算书.....................................................11
12 线管防护...................................................................................13
13    应急救援预案.............................................................................13

污水池工程钢板桩基坑支护施工方案

1    编制依据
行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)；
行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120－99)；
国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；
双登集团污水池工程污水处理水池施工图纸。
2    工程概况
本项目污水处理水池为地下构筑物，池壁顶面标高+0.3m，底板面标高-4m，长度尺寸14.7m，宽度尺寸9.7m，底板厚0.4m，垫层厚0.1m，外池壁厚0.35m，分隔池壁0.25m。由总图可知室外路面标高为该处±0.000，开挖深度为4.5m；开挖平面尺寸在污水池结构尺寸的基础上每边加1.5m，即基坑长度17.7m另加工作面，基坑宽度12.7m另加工作面。污水池、水沟防腐采用三布五油，所用环氧树脂（凤凰牌6101）、玻纤布空隙小于10um*10um等材料经建设方认可后施工。
本工程采用整板基础，基坑开挖边线距厂区道路距离约为8m。污水池上方有高压线，挖掘机、吊车在施工前安装高度警戒装置，安排专项责任人现场指挥、监督。
3    工程现场考察情况
待建污水池与原污水处理池、初雨池相连，地下水位高，约在2.5米左右；现场土质：粉质粘土，较为松懈；现挖土深度4.6米，考虑到安全系数，现采用钢板桩基坑支护。
4    基坑支护结构设计
污水池基坑较深，根据地质资料不宜采用自然放坡开挖，且考虑到开挖土体卸荷后对业已完成的相邻基础有不利影响，基坑必须采取支护措施，先支护、后开挖。
拟采用钢板桩作为基坑围护体系，桩长6米，嵌入基坑底土体1.5m。基坑内侧由设置1层围檩及内支撑，围檩采用热轧宽翼缘30H型钢，内支撑与角撑采用Φ273无缝钢管、壁厚10。位置为基坑顶往上0.5m(高出池壁上部位置20cm)。
在基坑顶部适当位置用砌块砌筑排水沟，用以拦截地表水，并排出场外，基坑底部沿支护桩侧用砌块砌筑临时排水沟，基坑底部各拐角点设置集水井，用以排除基坑内积水。
5    基坑支护结构的主要技术参数及技术要求
5.1  钢板桩
(1) 材料要求
钢板桩选用拉森型，截面抵抗矩W=2270cm3；
进场钢板桩需进行外观检验及桩身缺陷矫正；
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。
(2) 打桩作业要求
宜选择对周围影响较小的振动锤施打；
为保证板桩的垂直度及咬口闭合，选用屏风式打入法；
为保证转角处咬口的闭合可通过轴线或板桩块数来调整。
(3) 拔桩作业要求
宜选用振动锤进行拔桩；
为防止拔桩后地面沉降及对其它构筑物的影响，应及时回填。
5.2  支撑体系
(1) 材料要求
型钢均采用Q235-B级。
(2) 构件的连接
① 支撑体系的节点均采用平接方式进行焊接。所有节点内角处还应加设水平 长度为300mm的连接钢板。
② 构件连接处采用接触边满焊，焊缝高度不小于8mm。
③ 在围檩与支撑连接处的腹板上加焊厚度为10mm的肋板，以增强腹板的稳定 性及抗扭刚度。
(3) 为使围檩与板桩之间接触紧密，传力均匀，水平支撑杆件设置时应在相应部 位对围檩施加预加应力。
(4) 为保证水平支撑体系的安装精度及施工便利，基坑开挖至支撑高度后，应在 板桩相应部位设置钢牛腿，围檩及支撑构件安装就位及校核高程后方可进行 构件节点的连接，钢牛腿的尺寸及型号详见施工图纸。
(5) 钢制构件的施工及安装应有严格的质量检验措施，质量检验应符合《钢结构 工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定。
6    钢板桩支护施工（控制高压线的安全系数）
6.1  钢板桩支护施工流程 
钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等地下结构施工和回填完成后，在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此，对于钢板桩的施工应考虑打设、挖土、支撑、地下结构施工、回填、支撑拆除及板桩的拔除。测量放线→打钢板桩→内支撑安装→土方开挖至基坑底设计标高→钢筋砼底板与导墙施工→回填土方→拆除内支撑→钢板桩拔除
6.2  钢板桩吊运及堆放
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，注意保护锁口免受损伤。钢板桩应堆放在平坦而坚固的场地上，必要时对场地地基土进行压实处理。在堆放时要注意：
(1) 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；
(2) 钢板桩要按型号、规格、长度、施工部位分别堆放，并在堆放处设置标牌 说明；
(3) 钢板桩应分别堆放，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3～4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度 不宜超过2m。
6.3  钢板桩的打设
施工机械采用40T履带吊车，配合振动锤及200KW专用（三相220V）发电机施工。
(1) 打桩围檩支架（导向架）的设置。为保证钢板桩沉桩的垂直度及施打板墙墙面的平整度，在钢板桩打入时应设置打桩围檩支架，围檩支架由围檩及围檩桩组成。围檩采用双面布置形式，双面围檩之间的净距应比插入板桩宽度放大8～10mm，如果对钢板桩打设要求较高，可沿高度上布置双层或多层，这样对钢板桩打入时导向效果更佳。围檩支架采用H型钢。围檩与围檩桩之间用连接板焊接。
(2) 钢板桩打设
单桩打入法以一块或两块钢板为一组，从一角开始逐块插打，直至工程结束，这种打入方法施工简便，可不停顿地打，桩机行走路线短，速度快。但单块打入易向一边倾斜，误差积累不易纠正，墙面平直度难控制。
① 先用吊车将钢板桩吊至插点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块 即套上桩帽，轻轻加以锤击；
② 在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控 制；
③ 为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板， 阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板桩的位置，以便随时检查校 正；
④ 开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精度，以便起到样板导向 作用，故每打入1m应测量一次，打至预定深度后应立即用钢筋或钢板与围 檩支架焊接固定。
(3) 钢板桩的转角和封闭合拢。由于板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍，或板桩墙的轴线较复杂，或钢板桩打入时倾斜且锁口部有空隙，这些都会给板桩墙的最终封闭合拢带来困难，采用轴线修整法解决。
轴线修整法通过对板桩墙闭合轴线设计长度和位置的调整，实现封闭合拢，封闭合拢处最好选在短边的角部。具体作法如下：
① 沿长边方向打至离转角桩约沿有8块钢板桩时暂时停止，量出至转角桩的 总长度和增加的长度；
② 在短边方向也照上述办法进行；
③ 根据长、短两边水平方向增加的长度和转角桩尺寸，将短边方向的围檩与 围檩桩分开，用千斤顶向外顶出，进行轴线外移，经核对无误后再将围檩 和围檩桩重新焊接固定；
④ 在长边方向的围檩内插桩，继续打设，插打到转角桩后，再转过来接着沿 短边方向插打两块钢板桩；
⑤ 根据修正后的轴线沿短边方向继续向前插打，最后一块封闭合拢的钢板桩， 设在短边方向从端部算起的第三块板桩的位置处。
6.4  基坑土方开挖
土方开挖应配合内支撑的安装进行出土，选用1台斗容量1m3的挖机于基坑顶作业。预留人工清理土层厚度约10cm。挖土机械应小心不得破坏内支撑。
土方开挖完成后，应立即排除积水，平整填实后及时浇筑砼垫层进行固化保护。
6.5  内支撑安装
基坑内侧设置1层围檩及内支撑和角撑，围檩采用热轧宽翼缘30H型钢，内支撑与角撑采用Φ273无缝钢管、壁厚10。位置为基坑顶往上0.5m(高出池壁上部20cm)。                            
6.6  基坑排水降水措施
根据地勘资料，本场地地下水位较浅，现场局部开挖施工过程中可见有地下水涌出，因此污水处理水池深基坑开挖前与开挖过程中，需采取相应排水降水措施（详见降水方案），以确保基坑施工的安全。
    在基坑顶部适当位置用砌块砌筑排水沟，用以拦截地表水，并排出场外；基坑底部沿支护桩侧用砌块砌筑临时排水沟，基坑底部各拐角点设置集水井，用以排除基坑内积水。
6.7  拔桩
6.7.1 拔桩顺序
对于封闭式钢板桩墙，拔桩的开始点离开桩角5根以上，必要时还可间隔拔除。拔桩要点：
(1) 拢桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的阻力，然后边振边拢。对较难拔出的板桩可先用柴油锤将桩振打下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。为及时回填拔桩后的土孔，在把板桩拔至此基础底板略高时（如500mm）暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分；
(2) 起重机应随振动锤的起动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限；
(3) 供振动锤使用的电源应为振动锤本身电动机额定机功率的1.2～2.0倍；
(4) 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，振动锤连续工作不超过1.5h。
6.7.2 桩孔处理
钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理，特别是周围有建筑物、构筑物或地下管线的场合，尤其应注意及时回填，否则往往会引起周围土体位移及沉降，并由此造成临近建筑物等的破坏。
7    基坑监测
7.1  本基坑监测项目
包括支护结构的水平位移、周围地下管线的变形、地下水位、桩内力、支撑轴力、土体分层位移等。
7.2  监测点的位置及数量
(1) 在基坑顶部各转角处应设置沉降、倾斜及水平位移观测点；
(2) 支护板桩、支撑、围檩的应力及应变观测点应设置在受力较大位置，数量及位置宜结合现场条件确定。
(3) 地下水位的观测宜在基坑四周设四个观测井。
(4) 基坑底部回弹及隆起观测视现场情况确定。
7.3  监测与测试的控制指标
(1) 支护桩顶水平位移累计不大于30mm，位移速率不大于3mm/d。
(2) 桩身、围檩、支撑构件及立柱的应力值不大于设计值的80%；
(3) 周围道路及管线水平位移总量不大于30mm；
(4) 地下水位应低于设计指标。
7.4  监测要求
(1) 在围护结构施工前精确测定初始值。
(2) 施工中应加强对测试点及测试设备的保护，防止损坏；
(3) 应采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好，以确保测试数据的准确性。
(4) 应及时向设计人员提供监测数据及最终测试评价成果，以便进行分析及采取相应的防范措施。
7.5  监测周期
从基坑土方开挖至基坑回填土。在围护施工时，正常情况下，临近监测对象每2天观测1次，当日变化量或累计变化量超警戒值时，监测频率适当加密，每天观测1次。特殊情况如监测数据有异常或突变，变化速率偏大等，适当加密监测频率，直至跟踪监测。
在地下结构施工阶段，各监测项目观测频率为2～3次/周，支撑拆除阶段1次/天。
8    基坑验收
8.1  基坑验收应采取分步验收法进行。每道工序完成经检查验收合格后方可进行下道工序的施工。
8.2  验收应符合《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120－99)及相关验收规范的规定。
9    施工注意事项及要求
9.1  基坑土方开挖应遵循分层、平衡、适时的原则，分层高度应与内支撑的竖向间距相对应，以内支撑下0.5米深为分层界限。采用机械开挖时，坑底设计标高以上10cm由人工清除，不得超挖。开挖到位后，应及时施工管道，严禁基坑暴露时间过长。
9.2  做好基坑内的排水工作，雨季施工必须准备足够的抽排水设备。
9.3  支护板桩施工应采取有效措施控制好桩位、垂直度及保证咬口及转角处的闭合。
9.4  钢结构的焊接，必须是持有特种作业上岗证的人员操作，确保安全与质量。
9.5  土方开挖期间，应采取有效的管理手段及可靠的保证措施防止挖土机械碰撞支护结构，基坑四周严禁堆土或堆载，地面施工荷载不超过15Kpa。
9.6  应作好可能发生事故的预防和抢险准备工作。施工时发现地质情况与钻探资料相差较远，应立即会同业主、设计、监理等单位商量研究解决。
9.7  加强基坑监测，监测数据应及时通知有关人员。
10    深基坑施工安全措施
10.1  深基坑施工属于负高空作业，必须遵守高空作业之规程。施工过程中及时作好基坑口的临边围护，禁止高空抛物、严防坠落。
10.2  进入工地一定要戴硬质反光安全帽，操作工必须手戴防护手套，电工戴电工专用绝缘手套。
10.3  用机械开挖时，应设专人盯测，以防坑底和坑侧超挖。坑底的控制标高应比设计标高提高15－30厘米，坑壁的控制线应比设计标线提高10－15厘米或先打桩后挖土，机械挖完后，再用人工清坑。
10.4  对设内支撑的基坑，在每层土开挖中，同时开挖的部分，在位置及深度上，要保持对称，防止基坑结构承受偏载。基坑开挖应分层进行，高差不宜过大。土质越软，高差应越小。
10.5  基坑开挖到设计标高后，一定要将支护桩根部的淤泥清挖，否则会造成支护桩倒塌。
10.6  基坑底面不能暴露时间过长。基坑开挖中间间歇间过长，变形会随着时间不断增加。这种情况下，应考虑增加支护结构的强度。
10.7  遇有粉、细砂层时，要采用恰当的排水方式，以防产生流砂造成基坑坍塌。
10.8  如果基坑开挖后，不能立即进行下一道工序施工时，可在基坑设计标高之上，预留0.15-0.3m厚的一层土不挖，待下一工序开始前，再用人工开挖至槽底的设计标高。否则在下雨时，基坑会浸水坍塌。
10.9  验收合格方可进行作业，未经验收或验收不合格不准作下一道工序作业。
10.10  打拔钢板桩安全操作规程
(1) 吊车或震锤工作时发现异常，应立即停车检查。
(2) 吊车作业点地面应平坦，地面不平应垫平，防止翻车事故。若地面松软，支承脚底部应铺垫板。
(3) 吊桩时要用专用的钢丝绳和锁扣扣紧桩身，并轻起轻放。打拔桩前要检查震锤是否夹紧，防止应震锤未夹紧损坏钢板装或造成事故。
(4) 不得在架空输电线下面打拔桩。在高压线附近工作，吊臂端应离开高压线2ｍ以上。
(5) 作业范围内严禁站人，以防各种突发事件造成事故。
(6) 打拔桩严禁超负荷作业，不准超力矩，仰角也不得超过限度，以防“翻车”“折臂”事故。
(7) 不得在风力超过6级及大雨、雪、雾等恶劣天气下作业；台风来临，现场吊机应收臂卧放，材料及其它设施采取遮盖、压紧等措施。
(8) 严禁非司机作业。回转操作要平稳地接触回转离合器，尽量减少钢板装的摆动，起吊时应先鸣笛示警，要稳妥操作。
(9) 做支撑要随挖随做，及时做好，不得拖延。支撑要水平直顺，不得倾斜弯曲。烧焊支撑时要注意动火作业安全和深基坑作业安全。
(10) 随时检查钢板桩和支撑是否完好，发现松动要及时补焊，发现弯曲要及时加撑并采取安全措施。
(11) 要统一信号，专人指挥，夜间作业，必须有良好的照明。
11    基坑工程钢板桩支护计算书
原始数据：
支护类型     基坑侧壁重要性系数     墙顶面标高(m)
连续墙            1.00               +0.3
基坑深度(m)      内侧水位(m)       外侧水位(m)      嵌固长度(m)
4.30            -2.10              0.60            1.50
土层号   厚度   重度   粘聚力   内摩擦角   锚固体与土   水土分算    m
(m)  (kN/m^3)  (kPa)     (度)     摩阻力(kPa)            (MN/m^4)
1      3.00  18.00   12.00     12.00      20.00         分算     2.88
2      0.10  18.00   12.00     12.00      20.00         合算     2.88
3      1.50  18.00    9.00      9.00      20.00         合算     1.62
4      2.80  18.50   22.00      5.00      40.00         合算     2.20
5      2.50  19.00   20.00     33.00      40.00         分算    20.48
6      5.40  18.00   22.00      5.00      60.00         合算     2.20
7      6.50  19.00   25.00     25.00     150.00         合算    12.50
放坡级数     坡度系数     坡高(m)     坡脚台宽(m)
1          1.00        2.00        2.00
内支撑材料类型: 钢管
内支撑强度设计值(N/mm^2): 310.00
荷载分项系数: 1.25
弯矩折减系数: 1.00
计算方法  土压力模式  坑内侧弯矩  位置  坑外侧弯矩  位置    剪力   位置
(kN.m)     (m)     (kN.m)    (m)    (kN)    (m)
经典法   规程土压力     51.90     6.20    62.22     7.53   72.02   7.40
m 法    矩形模式      98.29     5.60    123.79    9.00   123.99  7.60
位移(mm)   墙顶: -14.22   坑底: -11.09   最大: -16.72   位置(m): 4.38
设计采用内力:            64.88              77.42            90.02
抗倾覆安全系数: 1.300
整体稳定安全系数: 1.358
滑移面圆心座标(m): x=-0.234 y= 0.309 半径(m): R=12.311
抗隆起安全系数:1.832 1.915
抗管涌安全系数: 2.108
钢板桩强度验算：Ⅳ型钢板桩截面抵抗矩W=2270㎝3
σ= M/W= 90.02(KN/m)/2270(cm3)×10-6=39.66MPa＜[σ]=295MPa
12 线管防护
现场现有的线管进行防护采用砖砌管涵，上面为C25混凝土现浇板。
13    应急救援预案
13.1  成立基坑应急安全小组
领导小组成员：项目总监、建设方代表、设计方代表、项目经理、项目总工、专业监测单位代表
电话号码：另详。
现场救援人员：工程部、质安部、材料部、施工队
电话号码：另详。
医院急救电话：120
13.2  基坑使用和维护要求
  (1) 严格控制基坑周边和坡顶的荷载
① 施工总平面布置必须征得业主、设计单位和监理单位的审批。
② 基坑开挖过程中应严格控制周边荷载，基坑边荷载不得大于15KPa,在开 挖过程中控制超载。
(2) 沿基坑坡顶浇筑1.5m宽，10cm厚素砼层，防止地表水对基坑边坡冲刷。
(3) 按基坑设计方案要求，做好基坑内排水，开挖过程中修建临时排水沟，底板设排水孔，用潜水泵将基坑内积水抽至地面排水沟。在雨季施工，更应该加强基坑内积水抽排。
(4) 施工过程中应经常检查排水沟，确保排水通畅，并作好基坑边坡及临近构筑物、管桩基础的沉降、位移观测，发现变化异常时及时分析，进行补救。
(5) 恶劣天气暴雨前后对基坑支护结构做全面的安全检查，重点查看基坑周边、邻近的道路的沉降及开裂情况、支护桩的变形、渗漏等情况，如有异常，及时上报并作加固处理。
(6) 施工期间应按要求切实做好基坑的降水工作。
(7) 施工中若发现支护剖面段实际地层较设计选用的钻孔地层软弱，或有其它可能危及支护结构、基坑周边构筑设施的情况，应立即通知监理和设计人员，及时采取有效加固处理措施。
13.4  应急措施
当监测项目超过控制值时，必须迅速撤离基坑内施工人员和设备(如有可能)，停止施工，会同监理、设计和建设单位有关人员查明原因，对支护方案进行修改，待加固后方能进行后续施工。一般应急措施有： 
(1) 施工前准备好钢筋、水泥、足够的砂袋等加固材料，以及挖土机、水泵等工具，以备抢险用。
(2) 迅速回填或反压，保证位移值不再增大。
(3) 进行回固。
(4) 坡顶支护结构后开挖卸载。
(5) 当支护结构因碰撞后出现渗漏水时，应及时进行止水处理，必须时原位回填。
(6) 必要时，采取深层搅拌桩加固或者进行水泥注浆。
13.5  注意基坑的时空效应
根据以往的工程经验，基坑边坡的时效性问题比较明显，雨季更为显著。我公司将充分考虑土层的蠕变性，尽快完成支护结构施工。
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双登集团股份有限公司--污水池 基坑支护方案

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江苏中程建筑有限公司

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编制单位：江苏中程建设有限公司
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