市政管道基坑钢板桩支护方案.docx

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市政管道基坑钢板桩支护方案

市政管道基坑钢板桩支护方案

第一节工程概况

本工程为亚运村裕丰安置区第一标段7~12#楼，市政管道基坑深约4.7m，宽度为2000；根据现场实际情况，与甲方、设计单位及监理单位研究，决定采用22#槽钢板桩进行支护，以达到围护挡土的目的，顺利完成市政管道的施工。

第二节编制依据

一、亚运村裕丰安置区第一标段7~12#楼市政管道工程设计图纸；

二、亚运村裕丰安置区第一标段7~12#楼《地质勘察报告》；

三、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》；

四、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

第三节工程地质条件

根据地形勘察报告，该场地范围内地层自上而下分为：

人工填土层、淤泥层、粉质粘土层。

一、人工填土层：

层厚约3.7m；

二、淤泥层：

层厚约8.9m；

三、粘土层：

层厚约10.5m；

第四节钢板桩支护设计方案

根据本工程场地地质情况特点，本工程钢板桩主要作用是为了支护边坡防止侧土塌方，影响施工，起到支护边坡的作用。

设计要点如下：

一、采用22#槽钢12m钢板桩；

二、钢板桩穿入土层至少7.3m；

三、钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕；

四、为保证基坑安全，钢板桩上间隔5000设置一道连续的22#槽钢围檩以加强钢度及整体性；

五、基坑四角及中间做支撑；

第五节基坑稳定性计算

一、参数信息

开挖深度度：

4.70；

桩嵌入土深度：

7.30；

二、基坑地质参数

基坑外侧土层参数：

序号土名称土厚度坑壁土的重度内摩擦角内聚力饱和容重

（m）（kN/m3）（°）（kPa）（kN/m3）

1填土3.718.5181020

2淤泥8.917.2512.512.521

3粘性土10.518.75252721

基坑以下土层参数：

序号土名称土厚度坑壁土的重度内摩擦角内聚力饱和容重

（m）（kN/m3）（°）（kPa）（kN/m3）

1淤泥7.917.2512.512.521

2粘性土10.518.75252721

三、主动土压力计算

Kai=tan2（450-18.000/2）=0.53；

临界深度计算:

计算得z0=2×10.00/（18.50×0.531/2）-0.50/18.50=1.46；

第1层土计算：

σajk上=0.50kPa；

σajk下=σajk下=0.50+18.50×3.00=56.00kPa；

eak上=0.50×0.53-2×10.00×0.531/2=-14.27kPa；

eak下=56.00×0.53-2×10.00×0.531/2=15.03kPa；

Ea=（0.00+15.03）×（3.00-1.46）/2=11.57kN/m；

第2层土计算：

σajk上=σajk下=56.00kPa；

σajk下=σajk下=56.00+18.50×0.70=68.95kPa；

eak上=56.00×0.53-2×10.00×0.531/2=15.03kPa；

eak下=68.95×0.53-2×10.00×0.531/2=21.87kPa；

Ea=（15.03+21.87）×0.70/2=12.91kN/m；

Kai=tan2（450-12.500/2）=0.64；

第3层土计算：

σajk上=σajk下=68.95kPa；

σajk下=σajk下=68.95+17.25×1.00=86.20kPa；

eak上=68.95×0.64-2×12.50×0.641/2=24.35kPa；

eak下=86.20×0.64-2×12.50×0.641/2=35.46kPa；

Ea=（24.35+35.46）×1.00/2=29.90kN/m；

第4层土计算：

σajk上=σajk下=86.20kPa；

σajk下=σajk下=86.20+17.25×0.00=86.20kPa；

eak上=86.20×0.64-2×12.50×0.641/2=35.46kPa；

eak下=86.20×0.64-2×12.50×0.641/2=35.46kPa；

Ea=（35.46+35.46）×7.30/2=258.86kN/m；

求所有土层总的主动土压力：

∑Eai=313.24kPa;

每一土层合力作用点距支护桩底的距离为hai；

则所有土层总的合力作用点距支护桩底的距离为ha；

根据公式计算得，合力作用点至桩底的距离ha=3.76m。

四、基坑下的被动土压力计算

根据公式计算得Kp1=tan2（450+12.500/2）=1.55；

基坑下土层以上的土层厚度之和与水位深度进行比较∑hi=7.30>hwp=3.00,经比较可知，水位在本土层中；

上层土压力计算：

上层土的计算高度为：

3.00m；

上层土的土压力为:

σp1k上上=0.00kPa;

σp1k上下=0.00+17.25×3.00=51.75kPa；

根据公式计算得ep1k上上=0.00×1.55+2×12.50×1.551/2=31.15kPa；

根据公式计算得ep1k上下=51.75×1.55+2×12.50×1.551/2=111.49kPa；

式中c1----第一层土的粘聚力；

根据公式计算得第1层土上层土总的土压力为Ep1上=（31.15+111.49）×3.00/2=213.96kPa；

本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

Hpi1上=5.52；

下层土压力计算：

下层土的计算高度为：

4.30m；

σp1k下上=σp1k上下=51.75kPa；

σp1k下下=51.75+（7.30-3.00）×21.00=142.05kPa；

下层土的土压力为：

根据公式计算得ep1k下上=51.75×1.55+2×12.50×1.551/2=111.49kPa；

根据公式计算得ep1k下下=142.05×1.55+2×12.50×1.551/2=251.68kPa；

式中c1----第一层土的粘聚力；

所以，第1层土下层土总的土压力为：

根据公式计算得Ea1下=（111.49+251.68）×4.30/2=780.80kPa；

本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

Hpi1下=1.87；

∑Epi=994.76;

每一土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

则所有土层总的合力作用点距支护桩底的距离为hp；

根据公式计算得，合力作用点至桩底的距离hp=2.66。

经过计算得出图如下：

五、验算嵌固深度是否满足要求

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的要求，验证所假设的hd是否满足公式；

2.66×994.76-1.2×1.00×3.76×313.24=1230.00；

满足公式要求！

六、抗渗稳定性验算

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）要求，此时可不进行抗渗稳定性验算！

七、结构计算

1、结构弯矩计算

弯矩图（KN.m）

变形图（m）

悬臂式支护结构弯矩Mc=20.95kN.m；

2、截面弯矩设计值确定：

截面弯矩设计值M=1.25×1.00×20.95=26.18；

γ0----为重要性系数，按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）,表3.1.3可以选定。

八、截面承载力计算

1、材料的强度验算：

γx-----塑性发展系数，对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件，偏于安全考虑，可取为1.0;

Wx-----材料的截面抵抗矩:

233.80cm3

σmax=M/（γx×Wx）=26.18/（1.0×233.80×10-3）=111.99MPa

σmax=111.99Mpa<[fm]=205.00Mpa;

经比较知，材料强度满足要求。

2、支护结构的挠度计算：

根据连续梁计算，最大挠度为:

0.39m。

第六节施工组织计划

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、材料和劳动力的组织及施工，项目管理架构如下：

第七节施工机械及设备

机械参数

机械名称

型号

数量

功率

使用部位

液压振动锤

MIL-2000

1台

安装于挖掘机上打钢板桩

履带式单斗挖掘机

W-1001

1台

1M3

挖槽、配合桩机作业及修路、吊液压振动锤

震动拔桩机

1台

45KW

拨钢板桩

气割机

1套

切割钢板桩

电焊机

XD1-200

2台

2KVA

钢板桩接长

经纬仪

J2

1台

测量放线

水准仪

1台

抄平、沉降观测

第八节钢板桩施工

一、材料选择。

尺寸（mm）

截面积

A单根

（cm2）

重量（kg/m）

惯性矩Ir

截面抵抗矩

宽度b

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）

400

18/0

15.5

10.5

99.14

77.73

193.33

4.025

31.963

343

2043

二、钢板桩检验。

由于本工程为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、端头矩形比、平直度和锁口形状等内容。

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。

三、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，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、钢筋捆扎、专人指挥。

钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到以后的施工方便，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2M。

四、施工工艺流程

基线确定定桩位钢板桩施打围檩、角撑、支撑结构施工

拔桩

五、操做方法

⑴、基线确定：

施工员的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。

⑵、定桩位。

按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。

⑶、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，使桩端透过淤泥层进入粘性土。

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。

⑷、围檩、支撑、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22号槽钢组成，设置两道。

在钢板桩上面每隔5米加设水平支撑一道，采用22号槽钢。

⑸、钢板桩拔除。

市政管道工程施工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粘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。

第九节基坑监测措施

1、基准网的建立

为了科学地预测基坑支护的稳定和周边环境的变化，及时预报和提供准确可靠的变形数据，因此建立基坑支护施工变形与沉降观测网，定期进行变形沉降观测。

2、基坑支护变形观测

（1）基坑支护水平位移观测

在基坑边坡顶上布置基线（每基坑边一条），每条基线上设1～3个变形观测点，同时又作为沉降观测点。

（2）基坑支护沉降观测

利用建设单位提供的高程水准控制点作为沉降观测的起算点，与基坑周边浅埋基础建（构）筑物、基坑边、重要管线监测点一起构成基坑支护沉降观测网。

3、观测方法

（1）水平位移观测

分别在基线点四个角上设站，用J2型经纬仪观测四边网的水平角度（四边形内角），检查基线点是否发生位移，在基线点正确无误的情况下，同时在四角测端上分别以对应的相邻角点定向，并观测定向基线上各预埋点的水平位移量初始读数。

（2）沉降观测

对基坑边上的各点及周边点建立的沉降观测网的测量方法为：

首先自远离基坑的水准控制点开始观测，引测至基坑周围后，按编定的各点观测次序依次观测，最后测至另一水准控制点符合，观测仪器采用S3型水准仪。

4、基坑周围建（构）筑物等的监测措施

本工程对基坑周边30米范围内的所有建（构）筑物进行监测，并特别对临近坑边6轴西侧范围内建（构）筑物，加强监测力度。

具体监测措施是：

（1）对建（构）筑物，定期进行沉降变形观测。

（2）施工前，了解地下管线的分布情况，对整个场地的地下管线进行摸底，并在地面投影其轴线走向，布置变形观测点进行监测；对某些变形要求较高及紧邻基坑开挖边缘的重要管线，预先做好加固处理措施。

第十节施工工期

本工程施工段施工工期计划为4天，具体为：

钢板桩施打2天，围檩、角撑施工2天。

第十一节质量保证措施

1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。

2、根据ISO9001标准要求，推行全面质量管理，建立质量保证体系，提高全员质量意识，确保质量管理惯彻整个施工过程。

坚持质量自检、互检、交接检“三检”制。

3、实行质量管理项目部负责制，配置专职质检员，具体负责质量管理工作。

严格按项目部管理体系进行施工管理。

4、钢板桩施打前必须进行选材，对有变形的进行矫正。

成品保护：

由于市政管道基坑周围都是建筑物，所以必须进行成品保护，采取如下保护措施：

1、

2、在放线测量时，要保证板桩支护与周围桩基的距离，保证不少于500mm。

3、在钢板桩施打或拔桩时，挖掘机行走的路线均用覆土进行保护，机器尽量不要骑在已完成的地下管线进行施工，保证不对已完成的地下管线造成损害。

第十二节安全施工措施

1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

2、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。

3、为切实保证施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。

4、建立安全保证体系，除企业已有的机构外，工地设立安全管理机构，工程项目设立安全小组、班组设安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。

5、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职业病为目的的一切技术措施，如积极改进施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。

6、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。

7、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。

8、凡进入现场的一切人员，均要戴安全帽，正确使用“三宝”。

要配合公司安全月检工作，工程项目部要实行周检，项目点要日检，施工中应抽检，及时消除安全隐患。

9、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。

10、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。

11、现场施工用高低压设备及线路，严禁电线随地走，所有电掣应有门、有锁，有危险标志。

严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，现场采用“三相五线”制供电，执行“一机一闸一漏电保护开关”制度。

所有电器设备及金属构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护，施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理。

12、加强安全教育和监督，坚持经常性的安全交底制度，提高施工人员的安全生产意识，及时消除事故隐患。

13、在施工过程中，对地面沉降、支护位要定期观察测试，加强对支护的监控。

14、所有施工人员均应掌握安全用电基本知识和设备性能，用电人员各自保护好自用设备的负荷、地线和开关箱，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。

15、配电系统分级配电，本电箱、开关箱外观必须完整、牢固，防雨防尘。

16、多机作业用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用，施工现场电缆、电线必须按规定架设，严禁拖地和乱拉乱搭。

17、各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查。

18、使用机械时，操作员要密切注意机上的仪器、仪表、指针是否超出安全范围，机体是否有异常振动及发出异响，出现问题应进行停电关机处理，不得擅离职守，隐瞒不报。

19、设备基础必须平稳、牢固，基本的锚固、支撑措施必须齐全，不得使用临时支撑，高大机械在多风季节前设缆风绳。

第十三节文明施工措施

1、为避免施工现场的混乱现象，现场文明施工划区域派专人负责，落实岗位责任制，搞好环境卫生工作。

2、施工现场必须按施工平面图进行布置，不能随意改变。

3、现场材料进场道路保持畅通无阻，排水畅通，无积水，场地整洁、材料堆放整齐，无施工垃圾。