沟槽基坑钢板桩专项施工方案.doc

羲和路（蓝天路—神舟路）市政工程

拉森III钢板桩支护方案

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编制单位：中铁国际集团有限公司
编制时间 2017年2月28日

目 录

一、工程概况 ………………………………………………………… 2
二、工程地质、水文情况 …………………………………………… 5
三、方案编制的原则 ………………………………………………… 6
四、施工准备 ………………………………………………………… 6
五、支护结构形式确定 ……………………………………………… 7
六、拉森钢板桩支护施 ……………………………………………… 7
七、基坑开挖施工技术措施 ………………………………………… 13
八、打钢板桩设技术要求 …………………………………………… 13
九、钢板桩施工中特殊情况的处理 ………………………………… 13
十、沟槽施工安全措施 ……………………………………………… 14
十一、注意事项及安全防护……………………………………………14
十二、应急预案…………………………………………………………14
十三、施工计划安排……………………………………………………14
十四、拟投入主要机械设备和和测量检测仪器表……………………15
十五、拟投入主要人员表………………………………………………15

一、 工程概况
1、工程概述
羲和路（蓝天路—神舟路）市政工程起止桩号为K0+000.000~K1+167，全长1167m，路面宽度为30m。道路东西侧非机动车道分别有污、雨水管。污水管管径为DN400聚乙烯缠绕结构璧管，环刚度大于8kpa，污水管离路中心线为10.5m。
沟槽开挖深度2.7~4.8m。
根据图纸设计要求，污水管道采用支撑式直槽开挖方式，拟在主线K0+180~K1+154段，长861m，东侧打两排拉森III钢板桩，污水过路管及支管9条，每条33m，共297m，污水过路管及支管打两排拉森III钢板桩。
考虑到沟槽基底为素填土和粉质粘土，钢板桩底部支撑力较好，入土深度经计算拟用为3m，
2、工程数量
(1)、主线支护长度：861*2=1722m
(2)、支管及过路管支护长度：33*9*2=594m
(3)、污水管沟槽开挖长度：1258m
(4)、端头长度：24*2=48m
所用材料计算
a、打拉森III钢板桩主线长1722m，支线及过路管长594m，支管及过路管端头18个，主管端头6个，端头长度为（18+6）*2=48m，整个打桩长度为1922+594+48=2364m。
拉森III钢板桩数量=2364/0.4*0.06*9=3191.4T
b、腰梁用I25b普通工字钢：2364m。
c、内支撑采用ф273*7螺旋焊钢管，间距3.5m。（每3.5米一根、每根5米）:2364/3.5*2=1350.85m。
二、工程地质、水文情况
1、勘察、设计情况
该段地质为①-1层杂填土；①-2层素杂填土；①-3层为淤泥；②-1层粉质粘土； ②- 2淤泥质粉质粘土； ②- 3粉质粘土；③-1粉质粘土；③- 2粉质粘土；④残积土；⑤-1强风化泥质粉砂岩；⑤-2中风化泥质粉砂岩；中风化细砂岩。沿线有不良地质，拟建道路沿线见有地表水，主要为河塘、沼泽积水等，主要补给来源是大气降水及地表径流。
地表水的排泄途径主要是地表蒸发、农田灌溉用水和下渗，有些地段将对路基的稳定性有一定的影响。
2、现场实际情况
由于该路部分路段处于低洼地段，沟槽基坑有泥土、地下水位高且丰富情况。
根据以上情况，经我方技术人员研究决定：采用长9m拉森III钢板桩进行支护，这样处理后基坑里可以减少地上和地下水量，有利于施工和加快工程施工进度。如基底出现淤泥，地基承载力满足不了施工要求，则采用其他地基处理方式，加固槽底地基。
三、方案编制的原则 
1、沟槽安全可靠：满足沟槽支护结构本身强度，稳定性以及变形的要求，确保周围环境的安全。
2、支护施工便利、经济合理及保证工期：在安全可靠的前提下，选择施工工期短、有效的支护方案。
四、施工准备
1. 制定好现场场地平整、基坑开挖施工方案,绘制施工总平面布置图和基坑士方开挖图, 确定开挖路线,基底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置及土方堆放地点。
2. 完成测量控制网的设置, 包括控制基线、轴线和水准基点。场地平整进行方格网桩的布置和标高测设,计算挖填土方量,对建筑物做好定位轴线的控制测量和校核；进行土方工程的测量定位放线,并经检查复核元误后,作为施工控制的依据。
3. 在施工区域内做好临时性排水设施,场地向排水沟方向做成不小0.2%的坡度,使场地不积水,必要时设置截水沟、排洪沟。
4. 完成必需的临时设施,包括生产设施及生活设施及机械进出和土方运输道路、临时供水供电线路。
5. 机械设备运进现场,进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。
施工中监测内容：
（1）边坡、支护结构内力，变形。
（2）地下水位变化。
（3）周边建构筑物沉降位移。
（4）地下市政设施沉降及位移.
施工记录：挖方，填方情况、边坡顶堆截情况、气象条件。
五、支护结构形式确定 
由于图纸设计，污水管道要求采用支撑式直槽开挖，经图纸会审后，确定支撑方式为钢板桩支撑，所以该路段沟槽基坑采用拉森钢板桩进行支护，施工中加强基坑的止排水措施。基坑开挖注意其对附近构筑物的影响，开挖期间应对地面附近构筑物进行地表沉降观测，确保施工安全。
六、拉森钢板桩支护施工
桩号K0+180~K1+154段东侧范围采用拉森桩支护，拉森桩采用9.0m长度的拉森钢板桩加1道内支撑进行支护，桩顶标高为设计道路路面顶标高，间距0.4m，桩顶高以下0.4m处设置一道内支撑。拉森钢板桩与污水管外壁的距离为0.8m。
拉森钢板桩均采用FSP-III型，壁厚为13mm，横截面积每片为76.42m2，惯性矩每片2220cm4，每米19980cm4，截面模量每片223cm3，每米1340cm3。
内支撑采用ф273*7螺旋焊钢管，间距3.5m。内撑与桩体之间设置一道腰梁，腰梁用I25b普通工字钢。内支撑、腰梁和桩体之间必需要焊接，焊接尺寸为8mm。
（一）拉森钢板桩结构计算
1、设计参数
（1）钢板桩力学性能：
钢板桩采用III 型拉森桩，重量60kg/m，每1米宽截面模量W=1340cm3,允许应力为[σ]=150Mpa。
（2）计算拉森桩入土深度：
根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，考虑基坑深度平均约为4m，计算简图如下

17

主动土压力
被动土压力 =
式中：
——主动土压力最大压强，=；
－—被动土压力最大压强，=;
——主动土压力系数 ==0.49；
——被动土压力系数 ==2.04；
－—土的内摩擦角；
－—土的重度 =17.5KN/m3；
H－—基坑开挖深度 H=4m
为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即 亦即

将以上数据代入上式中，可得下式
3.1t3+3.18Ht2-2.941H2-0.91H3=0
整理后即可求得所需的最小入土深度
t=3.05m
所以钢板桩总长度为
L=4+3.05=7.05m，考虑地质地下水位较高，且含淤泥质土，钢板桩下端支承力较小，故取9m。
（二）拉森钢板桩支护施工
1、施工准备：
① 将新旧钢板桩运到工地后，详细检查、丈量、分类、编号；
②钢板桩的整修。对有弯曲、破损、锁口不合的钢板板桩均进行修整，采用的方法为：冷弯、热敲、焊补、割除。
③钢板桩长度不足时，可用同类型的钢板桩接长。接长采用焊接，先对焊，再焊加固板。
2 、钢板桩的打设
①导向安装
准确测量后，以开挖沟槽垂直沟壁作为导向
②钢板桩插打
Ⅰ、打桩设备：日立长臂挖掘机液压振动锤式打桩机
Ⅱ、插打方法
先逐根插打管沟一侧，后再进行对立侧，分段插打，每段40m。
Ⅲ、垂直度的控制
在钢板桩正面、侧面各站一人采用吊线锥的方法检查垂直度，观察点远离钢板桩插打位置50米~100米为易。
3、施工方法： 拉森钢板桩施工、插桩

施工流程如下图所示：

钢板桩支护设计

机械进场
钢板桩进场、校正、检验
施工准备

钢板桩定位

插打钢板桩

内支撑焊接
沟槽开挖
循环
管沟施工

拔出钢板桩

①按设计轴线要求放出拉森桩咬口轴线，轴线与开挖面一致
②沉桩前检查桩是否平直，完好。
③拉森桩打入后，保证桩顶上口平直，达到设计标高。
④拉森桩垂直度用二台水准仪垂直控制，若出现偏差，通过吊机调正吊点方位随时修正。发现垂直度超标，必须拔出重新开打。
⑤拉森桩采用单点起吊，吊点由钢丝绳长度确定，起吊垂直后进行喂桩。桩底轻轻落地，桩顶倒向振动锤咬口处，振动锤开口咬合，液压夹紧，起吊提升，吊至打桩位置的导向围檩处。施工人员护桩，插桩，桩翼板相互贴紧，然后开锤起打，控制调整垂直度向下送桩。
⑥桩送到设计标高后，振动锤咬口松开，复位，再移动锁口卡板，继续重复下一根桩的施工。
（三）钢板桩在拆除工作中应注意：
1、钢板桩拔除先管沟施工完毕，先回填后拔出，采用长臂挖掘机液压振动锤式打桩机进行施工。
2、拆除过程必须时刻注意施工安全。
七、基坑开挖施工技术措施
  1、钢板桩打设完毕后，安装好支撑装置。然后进行基坑开挖施工，基坑采用直槽的形式进行开挖，要求如下：
(1)机械开挖时，快挖至基础底标高，留有300mm 厚的土方由人工修挖，以减少钢板桩变形。
  (2)机械开挖要注意挖斗等不能碰撞钢板桩及工程桩桩身。
 2、基坑排水措施：考虑到降雨等影响，为了更好排水，土方开挖过程中，在沟槽内管基两侧各挖一条排水沟，沟宽0.3m，沟深0.5m，每隔50m挖一个集水井，井直径为1.0m，井底低于排水沟底0.6m。施工中应快速作业并及时抽排，保证沟槽不积水。
 八、打钢板桩技术要求
拉森钢板桩支护施工的质量控制措施
1）拉森桩打入底标高，入土深度必须达到拉森桩桩长2分之1倍长度以上，紧密咬口式呈长方形，弯曲的拉森桩（桩身弯曲矢度大于1‰桩长）不得使用。
2）拉森桩打好后，检查拉森桩的咬口，如发现有脱缝时在开口处补插钢板桩，以减少缝隙中漏水、漏泥现象。
3）在拆除前，必须回填灰土使围护内相平后方可拆除。
4）钢板桩施打过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，可采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
5）钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。
6）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。
7）在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。
九、钢板桩施工中特殊情况的处理；
整体滑动破坏，一般因桩的插入深度不够而引起，可临时加横撑加以解决。在沟槽开挖过程中，如出现坑壁涌水、涌砂等现象，可能是由于施工中锁扣未锁好或由于钢板桩变形等原因造成，应设法堵塞。 
十、沟槽施工安全措施 
1、沟槽上部边缘安装安全栏杆，栏杆上涂刷安全标设。 
2、沟槽施工人员上下设置安全梯1-2座，梯双面设扶手栏杆。
3、操作人员施工必须带好安全帽，不允许把安全帽放在旁边操作。
4、沟槽上下运送材料及工具不允许向下抛送，必须传运或机吊运输。
5、机具电源电线经常检查，凡是脱皮、裂缝等电缆线必须修理完整，防止漏电。 
6、机械挖基坑土方，挖至槽底标高部位，留余100-200mm厚土方配合人工处理。
7、挖基坑土方时必须有专业施工人员现场直接指挥，配合测量人员，严格控制基坑标高，严禁超挖。
十一、注意事项及安全防护
1、支撑要牢固，防止支护结构变形、转脱。
2、施工时严格按设计要求所示标高安装内支撑，严禁超挖。
3、按基坑周边观测要求进行观测，沿基坑每边每隔30m单边设一水平位移和垂直位移观测点，开挖期间如遇大雨或暴雨时应加密观测，当水平位移大于50mm，基坑外路面沉降量大于50mm时应立即通知有关单位研究，以便作出处理措施。
4、施工及暴雨期间应做好管坑临时排水措施。
5、施工前应探明地下管线，施工时须采取实措施保护管线。
6、施工期间地面超载<5kpa，安全等级Ⅲ级，侧壁重要性高数0.9.
7、按规定做好护栏及各种标志牌工作，以免行人、牲畜或车辆掉进沟槽内。
十二、应急预案
施工前做好应急预案，准备好砂袋和彩布条，若下雨应将彩条布覆盖边坡及其上面土层，防止雨水冲刷和渗透入沟槽，土砂袋则堆放在靠近槽钢桩的地方，以防边坡开裂或下滑。
十三、施工计划安排
沟槽支护计划为2017年3月10日~2017年4月30日。
十四、拟投入主要机械设备和和测量检测仪器表。
序号
设备名称
规格型号
单 位
数 量
备 注
1
挖掘机
1m3
台
8

2
静压桩机
500T
台
2

3
装载机
2ZL-50
台
2

4
自卸汽车
10T
台
5

5
水泵
D100
台
12

6
电焊机
BX-330
台
1

7
全站仪
PTS-V2
台
1

8
水准仪

台
2

9
触探仪

台
1

十五、拟投入主要人员表

序号
工 种
单 位
数 量
备 注
1
项目经理
人
1

2
总 工
人
1

3
施工负责人
人
1

4
施工员
人
2

5
测量负责人
人
1

6
测量员
人
2

7
机械工
人
10

8
试验员
人
1

9
杂 工
人
10

10
电 工
人
1

十六、 材料计划
按1个工作面计算，每个工作面200条，每条9m，循环利用，周转次数30次。
结论：该方案优点：施工安全、解决部分排水问题、周转较为方便，加快工程进度,比较适用该项目施工。