箱涵拉森钢板桩支护专项施工方案.docx
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箱涵拉森钢板桩支护专项施工方案
箱涵深基坑专项（方案）报审表
工程名称：
偃师市滨河路与310国道相交处箱涵工程施工单位：
洛阳建兴市政工程有限公司
致：
河南新恒丰工程咨询有限公司
我方已根据施工合同的有关规定完成了偃师市滨河路与310国道相交处箱涵工程深基坑专项施工（方案）的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
箱涵深基坑专项施工（方案）
承包单位（章）：
洛阳建兴市政工程有限公司
项目经理：
日期：
2017年11月16日
专业监理工程师审查意见：
□同意
□修改后再报（见附言）
□不同意
专业监理工程师：
日期：
总监理工程师审核意见：
□同意
□修改后再报（见附言）
□不同意
项目监理机构：
总监理工程师：
日期：
附注：
特殊技术、工艺方案要经总监批准，一般由监理工程师审批。
偃师市滨河路与310国道相交处箱涵工程
深基坑施工专项方案
编制：
审核：
审批：
编制单位：
洛阳建兴市政工程有限公司
编制日期：
2017年11月16日
1．钢板桩施工的一般要求2
2．钢板桩施工的顺序2
3．钢板桩的检验、吊装、堆放2
4．钢板桩施打3
5．挖土5
6．钢板桩的拔除5
7．钢板桩土孔处理6
1．项目概况8
2．计算依据9
3．支护布置情况简述9
4．主要材料力学性能9
5．主要计算内容10
6．计算过程及结果10
一、工程概况
工程名称：
偃师市滨河路与310国道相交处箱涵工程
设计单位：
河南省城乡建筑设计院有限公司
建设单位：
偃师市住房和城乡规划建设局
监理单位:
河南新恒丰工程咨询有限公司
施工单位：
洛阳建兴市政工程有限公司
工程地点：
偃师市
偃师市滨河大道新建工程位于偃师城区中部片区，路面宽度40m，路线呈西东走向。
滨河大道（塔庄社区西至迎宾路）为新建城市主干道标准道路红线宽度为40米，道路沿线与G310（商都南路）、槐新路、迎宾路三条现状道路相交，路线所在地南侧为洛河北岸河堤，路线穿塔庄村、西寺村等村庄。
道路红线范围内多为农田，穿越村庄处，需要拆除红线内现状建筑物。
G310至槐新路段，河堤路已经完成修建。
经实地踏勘，道路红线范围内无其他市政管线。
路线在起点处与G310（商都南路）交叉，采用下穿的方式通过。
本部分为桥涵工程。
箱涵设计宽度为：
2*（2.5米人行道+3米非机动车道+0.5米分隔护栏+11.75米机动车道）
箱涵顶部国道310设计宽度：
0.3米人行道护栏+1米人行道+17.4米机动车道+1米人行道+0.3米人行道护栏
桥面横坡：
机动车道与非机动车道坡度为1.5%，人行道坡度为反向1.5%。
涵底下穿道路路面结构与衔接道路路面结构相同，下设C20混凝土调拱层。
二、施工工艺及方法
本工程基槽开挖采用Ⅳ型15m长拉森钢板桩支护。
拉森钢板桩采用履带式液压挖土机KATO-1250的液压振锤的锤机施打，施打前先熟悉地下管线、构筑物的情况，准确放出支护桩中心线，控制打入精度。
1、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，便于管道施工，尤其是井边缘外留有支模、拆模的余地。
（2）基槽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）在整个管道施工期间，挖土、吊运、扎钢筋、支模板、浇筑混凝土、回填等施工作业中，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。
2、钢板桩施工的顺序
（1）钢板桩位置的定位放线
（2）施打钢板桩
（3） 挖土
（4）箱涵施工
（5）拔除钢板桩回填中粗砂
3、钢板桩的检验、吊装、堆放
（1）钢板桩的检验
对钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
①外观检验：
包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
检查中要注意：
a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。
原则上要对全部钢板桩进行外观检查。
②材质检验：
对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。
包括钢材的化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。
每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。
每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。
（2）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。
（3）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：
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、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③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、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）全线采用Ⅳ型15m长密扣拉森钢板桩。
拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）施打。
（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。
（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。
施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高。
钢板桩打设公差标准
项目 允许公差
板桩轴线偏差 土10Cm
桩顶标高 土10Cm
板桩垂直度 土2％
（5）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。
（6）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。
（7）外拉支撑架设
经过计算拉森钢板桩支护采用9道ø28钢丝绳外拉锚。
5、挖土
⑴土方开挖应分段连续施工，开挖至板桩顶以下1m米处，进行拉锚施工。
⑵围囹制做安装：
围囹根据不同的开挖深度按设计要求设置，根据设计位置在钢板桩内壁上焊围囹托架，然后吊装H型钢围檩并焊接加固。
⑶因本工程管道开挖区为粘土，井点降水效果差，采用集水井集水潜水泵排水法，排除基槽渗水，保持基坑内无积水，减小土侧压力对扣板桩影响，便于管道施工。
⑷基坑周边（约一倍桩长）范围内尽量避免堆载。
⑸开挖过程中注意支护体系的变形观察。
⑹基坑内作业时，有专职安全员负责。
在基坑开挖过程中需要注意的问题：
由于本工程在地下水位很高，钢板桩的垂直度及搭接十分重要，当钢板桩未贴靠在围囹上部分，需作加垫处理，使钢板桩的压力传到围囹及支撑上，支撑的材料、制作、焊接必须严格按图施工。
6、钢板桩的拔除
基槽回填压实后，尽早拔除钢板桩，加快扣板桩周转速度。
拔桩后马上用中粗砂将桩孔灌实。
（1）拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩：
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，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
（2）拔桩时应注意事项
①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，必要时也可用跳拔的方法。
拔桩的顺序最好与打桩时相反。
②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。
为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。
③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。
7、钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，及时采用中粗砂灌入密实。
三、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、靠近民房处需要进行观测,
3、开挖前，先进行围檩施工，做好拉结后才能开挖至设计深度。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，每月定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。
11、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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。
16、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。
17、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。
18、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。
19、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。
20、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。
四、拉森扣板桩受力验算：
一、项目概况
因下穿通道南侧距离现状洛河大桥较近，不具备放坡开挖条件，本项目综合通道位置现状条件、开挖深度、施工工期及工程造价等因素确定采用拉森钢板桩（拉锚式）对通道南侧进行基坑支护。
具体见下图：
基坑支护方案及位置示意图
二、计算依据
1.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
2.《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05-2011）；
3.《一般用途钢丝绳》（GB/T20118-2006）；
4.《偃师市下穿G310箱涵工程地质勘察报告》（河南工程水文地质勘察院有限公司）（2017.05）；
5.本项目主体工程施工图图册；
6.现场踏勘所得其他相关资料。
三、支护布置情况简述
1.拉森钢板桩：
采用Ⅳ级拉森钢板桩，基坑深度H=8.0m，钢板桩锚固长度7.0m，钢板桩竖向总长为15.0m，其横向宽度为40.0m。
2.拉锚：
拉锚φ28钢丝绳（6×7类），拉锚间距为4.0m，拉锚根数为10根。
3.锚碇：
采用D530×9mm螺旋管，螺旋管间距为2.0m，螺旋管深度为8.0m，共计16根。
螺旋官顶设置钢横梁，以加强其横向连接。
四、主要材料力学性能
1.拉森钢板桩：
采用Ⅳ级拉森钢板桩，钢板桩力学性能为：
每延米板桩截面面积A（cm2）
198.00
每延米板桩壁惯性矩I（cm4）
18200.00
每延米板桩抗弯模量W（cm3）
1350.00
抗弯f（Mpa）
215
2.拉锚：
拉锚φ28钢丝绳（6×7类），依据《一般用途钢丝绳》（GB/T20118-2006），其公称抗拉强度1570MPa，钢丝绳最小破断拉力442KN。
3.锚碇：
D530×9mm螺旋管，其力学性能如下：
桩材料类型
型钢
钢材牌号
Q235
截面参数
无缝钢管φ530×9.0
抗拉、抗压和抗弯f（Mpa）
215
抗剪fv（Mpa）
215
截面塑性发展系数
1.05
桩间距（m）
2
五、主要计算内容
本次计算依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），采用理正深基坑7.0进行计算。
计算内容主要有：
1.拉森钢板桩自身结构计算（截面验算）、整体稳定性验算、抗倾覆验算、抗隆起验算、抗突涌验算、嵌固深度验算。
2.拉锚自身强度验算。
3.锚碇自身结构验算（截面验算）、整体稳定性验算、抗倾覆验算、嵌固深度验算。
六、计算过程及结果
6.1拉森钢板桩计算
1）计算受力简图：
2）基本信息
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
二级
支护结构重要性系数γ0
1.00
基坑深度h（m）
8.000
嵌固深度（m）
7.000
墙顶标高（m）
0.000
连续墙类型
钢板桩
├每延米板桩截面面积A（cm2）
198.00
├每延米板桩壁惯性矩I（cm4）
18200.00
└每延米板桩抗弯模量W（cm3）
1350.00
└抗弯f（Mpa）
215
有无冠梁
无
防水帷幕
无
放坡级数
0
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
2
2）超载信息
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）
1
20.000
---
---
---
---
---
3）附加水平力
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
（kN）
（m）
倾覆稳定
整体稳定
1
开挖后
-55.000
0.500
√
√
2
开挖后
-49.400
7.000
√
√
4）土层信息
土层数
2
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
10.000
外侧水位深度（m）
10.000
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
内力计算时坑外土压力计算方法
主动
5）土层参数
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
黏聚力
内摩擦角
与锚固体摩
（m）
（kN/m3）
（kN/m3）
（kPa）
（度）
擦阻力（kPa）
1
粉土
8.20
18.2
---
13.00
23.00
35.0
2
粘性土
6.80
19.0
9.0
30.00
12.00
35.0
层号
黏聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
不排水抗剪
水下（kPa）
水下（度）
强度（kPa）
1
---
---
---
m法
9.58
---
2
0.00
33.00
分算
m法
4.68
---
6）土压力模型及系数调整
层号
土类
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值（kPa）
1
粉土
合算
---
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
7）工况信息
工况
工况
深度
支锚
号
类型
（m）
道号
1
开挖
8.000
---
8）设计参数
整体稳定计算方法
瑞典条分法
稳定计算采用应力状态
有效应力法
稳定计算合算地层考虑孔隙水压力
ㄨ
条分法中的土条宽度（m）
0.40
刚度折减系数K
0.850
9）计算结果（结构计算）
各工况
内力位移包络图
地表沉降图：
10）计算结果（截面验算）
截面参数
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
内力取值
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号
计算值
计算值
设计值
实用值
1
基坑内侧最大弯矩（kN.m）
166.95
0.00
177.38
177.38
基坑外侧最大弯矩（kN.m）
126.87
900.94
134.79
134.79
最大剪力（kN）
93.05
194.58
116.32
116.32
截面验算
基坑内侧抗弯验算（不考虑轴力）
σnei=Mn/Wx
=177.384/（1350.000*10-6）
=131.396（MPa）基坑外侧抗弯验算（不考虑轴力）
σwai=Mw/Wx
=134.795/（1350.000*10-6）
=99.848（MPa）式中:
σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力（Mpa）;
σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力（Mpa）;
Mw———基坑外侧最大弯矩设计值（kN.m）;
Mn———基坑内侧最大弯矩设计值（kN.m）;
Wx———钢材对x轴的净截面模量（m3）;
f———钢材的抗弯强度设计值（Mpa）;
11）整体稳定验算
-
计算方法：
瑞典条分法
应力状态：
有效应力法
条分法中的土条宽度:
0.40m
滑裂面数据
圆弧半径（m）R=14.221
圆心坐标X（m）X=-3.753
圆心坐标Y（m）Y=6.602
整体稳定安全系数Ks=1.857>1.30,满足规范要求。
12）抗倾覆稳定性验算
抗倾覆（对支护底取矩）稳定性验算:
Mp——被动土压力、支点力及附加水平力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力和附加水平力对桩底的倾覆弯矩。
工况1：
Kov=1.316>=1.200,满足规范要求。
12）抗隆起验算
从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：
支护底部，验算抗隆起：
Ks=（18.977×7.000×26.092+0.000×38.638）/（18.563×（8.000+7.000）+20.000）=11.614
Ks=11.614≥1.600，抗隆起稳定性满足。
13）突涌稳定性验算
K=Dγ/hwγw
K=2.000*18.920/30.000=1.261>=Kh=1.10基坑底部土抗承压水头稳定!
式中:
γ———承压水含水层顶面至坑底的土层天然重度（kN/m3）;
D———承压水含水层顶面至坑底的土层厚度（m）;
γw———水的重度（kN/m3）;
hw———承压水含水层顶面的压力水头高度（m）;
Kh———突涌稳定安全系数，当前取值1.10，规范要求不应小于1.100;
K———突涌稳定安全系数计算值。
14）嵌固深度构造验算
根据公式:
嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度
=0.800×8.000=6.400m
嵌固深度采用值7.000m>=6.400m,满足构造要求。
15）嵌固段基坑内侧土反力验算
工况1：
Ps=689.396≤Ep=1347.389，土反力满足要求。
式中：
Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；
Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。
6.2拉锚自身强度计算
由钢板桩计算所得，所有锚杆承担总水平力为2400KN，单个锚杆所受水平力为220KN。
依据《一般用途钢丝绳》（GB/T20118-2006），钢丝绳最小破断拉力442KN，满足要求。
6.3锚碇计算
锚碇为8.0m长螺旋管，其间距为2.0m，钢板桩与螺旋管之间距离为10.0m，每根螺旋管管顶所受水平力为150KN。
本次计算偏安全假定钢板桩后破裂面内土体不起所用，等效折算后，螺旋管按排桩计算，其上受水平力137.5KN，基坑深度2.5m，嵌固深度5.5m。
1）计算图式
2）基本信息
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
三级
支护结构重要性系数γ0
0.90
基坑深度h（m）
2.500
嵌固深度（m）
5.500
桩顶标高（m）
0.000
桩材料类型
型钢
├钢材牌号
Q235
└截面参数
无缝钢管φ530×9.0
└抗拉、抗压和抗弯f（Mpa）
215
└抗剪fv（Mpa）
215
└截面塑性发展系数
1.05
桩间距（m）
2.000
有无冠梁
无
防水帷幕
无
放坡级数
0
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
1
3）超载信息
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）
1
10.000
---
---
---
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4）拉锚力
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
（kN）
（m）
倾覆稳定
整体稳定
1
开挖后
137.500
0.500
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