钢板桩围堰Word文档下载推荐.doc
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4.2、支撑型式
支撑的形式应综合考虑下列因素进行选择:
1.基坑平面的形状、尺寸和开挖深度;
2.基坑周围的环境保护要求和邻近地下工程的情况;
3.地下工程的结构布置、地下工程与土方开挖的施工顺序及施工方法;
4.支护结构的型式和传力要求。
本例支撑型式采用角撑、对撑相结合的形式,腰梁采用双拼I32c工字钢,腰梁与每根钢板桩之间空隙须打入楔形块抵紧并进行焊接,转角必须设置专用构件,以确保形成闭合的框架结构。
角撑采用双拼I32c工字钢,对撑采用D300钢管。
具体布置形式如图3支撑平面布置图所示。
4.3支撑设置
本例共设置一道支撑,支撑设置在开挖面以下2.0米处。
图3支撑平面布置图(单位:
五、施工流程
5.1、基坑开挖支护流程
打入钢板桩
基坑开挖
设置支撑
开挖至支撑底0.5m处
水下砼封底
抽水
承台结构施工
底板、墙身结构施工
图4基坑开挖工艺流程图
5.2、钢板桩施工的顺序
板桩准备→围檩支架安装→板桩打设→偏差纠正→拔桩。
5.2.1、板桩的检验
对板桩,一般有材质检验和外观检验,以便对不合要求的板桩进行矫正,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、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
5.2.2、导向架的安装
在板桩施工中,为保证沉桩轴线位置的正确和桩的垂直度,控制桩的打入精度,防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力,一般都需要设置一定刚度的、坚固的导向架。
导向架采用单层双面形式,通常由导梁和围檩桩等组成,围檩桩的间距一般为2.5~3.5米,双面围檩之间的间距不宜过大,一般略比板桩墙厚度大8~15mm。
5.2.3、板桩施打
板桩施打采用屏风式打入法施工。
屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸,打入精度高,易于实现封闭合拢。
施工时,将10~20根板桩成排插入导向架内,使它呈屏风状,然后再施打。
通常将屏风墙两端的一组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。
打入桩后,及时进行桩体的闭水性检查,如在板桩接缝处或转角位置咬合不好,有渗漏现象需进行及时处理,可用木楔或烂布塞缝等辅助措施密封;
如缝隙较大,难以填塞,可采用在钢板桩外侧漏水处施打旋喷桩止水。
5.3.1、基坑开挖
本例采用长臂挖掘进行挖土,长臂挖机臂长16m。
由于钢板桩框架内设置角撑,四个支撑角挖掘无法施工,故采用人工进行清理。
基坑开挖过程中,挖机不要碰撞支撑及钢板桩,要有专人指挥开挖。
在基坑开挖过程中要,注意基坑周边的土体变化情况及支撑变化情况,同时要做好降排水措施。
5.3.2支撑设置
基坑开挖至支撑底50cm处,停止开挖,设置腰梁、角撑及顶撑,腰梁及角撑采用双拼I32c工字钢,顶撑采用D300钢管;
如图5支撑示意图所示:
图5支撑示意图(单位:
5.3.3封底
支撑设置完成后,继续开挖至设计标高底20cm,降水整平,浇注20cm垫层砼,进行承台施工。
5.4、基坑排水措施
基坑的地下水控制方法应根据基坑开挖深度、基坑周围环境、支护结构型式及场地水文地质条件等选取。
本例拟采用截水、降水、止水等施工技术措施来保证基坑开挖的顺利进行。
5.4.1基坑截水措施
沿围堰顶四周距基坑边0.5m处设50×
50cm的截水明沟,水沟内外侧采用M7.5砂浆抹面,钢板桩打设时顶面高出原地面0.25m,防止地表水流向基坑内。
5.4.2降水措施
在基坑外侧四角埋设4个直径1.5m的钢护筒作为降水点,护筒内各设一台潜水泵抽水,降低基坑外侧的地下水位。
基坑内侧埋设两个直径600mm的钢护筒,护筒内放入潜水泵排除基坑内的水。
保证基坑外侧的水位随基坑开挖的深度下降到开挖线以下。
5.4.3止水措施
由于钢板桩在施打过程中,有可能会出现咬合不紧密的现象,接缝或转角处有会有渗漏,根据渗水量的大小,可以采取内堵外止的办法。
一般渗漏不严重可在内侧打木楔、棉絮等封堵。
六、材料与机械设备
表1钢板桩围堰标准化施工投入主要材料工程数量
序号
材料名称
规格
单位
数量
单重(KG)
合重(KG)
备注
1
钢板桩
SP-Ⅳ
m
1980
76.1
150678.0
2
工字钢
I32c
132.2
62.8
8302.2
3
D300钢管
D300
24
92.63
2223.1
合计
161203.3
表2钢板桩围堰标准化施工投入主要机械工程数量
机械名称
型号
长臂挖掘机
16m长臂挖掘机
台
打桩机
250型
吊车
20T
4
水泵
50GW25-10-1.5
七、质量安全保证措施
7.1质量保证措施
7.1.1在拼接钢板桩时,两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊,要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm,断面上的错位不大于2mm,使用新钢板桩时,要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件,并详细丈量尺寸,检验是否符合要求。
7.1.2对组拼的钢板桩两端要平齐,误差不大于3mm,钢板桩组上下一致,误差不大于30mm,全部的锁口均要涂防水混合材料,使锁口嵌缝严密。
7.1.3为保证插桩顺利合拢,要求桩身垂直,并且围堰周边的钢板数要均分,为保证桩身垂直,于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向木,顺导向木下插,使第一组钢板桩桩身垂直,由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致,锁口间隙也不完全一致,桩身仍有可能倾斜,在施工中加强测量工作,发现倾斜,及时调整,使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰,同时为了使围堰周边能为钢板桩数所均分,事先在围堰导梁上按钢板桩组的实际宽度画出各组钢板桩的位置,使宽度误差分散,并在插桩时,据此调整钢板桩的平面位置,使误差不大于±
15mm,当仍有困难时,将合龙口两边各几组钢板桩不插到标高位置,在悬挂状态下进行调整。
在无法顺利合拢时,则根据合拢口的实际尺寸制造异形钢板桩合拢,但要控制异形钢板桩上下宽度之差不超过桩长的2%。
7.2安全保证措施
7.2.1因场地内地质条件较差,土方开挖过程中必须切实保证机械人员施工安全,由专人负责指挥挖机操作,挖掘机上基坑必须保证有足够的安全坡度,挖掘机行走地方土层必须有足够的强度,强度不够的地方,必须采取措施,铺设钢板、碎石、砂袋等。
7.2.2挖土施工安全要求:
1)使用时间较长的临时性挖方,土坡坡度要根据工程地质和土坡高度,结合当地同类土体的稳定坡度值确定。
2)土方开挖宜从上到下分层分段进行,并随时作成一定的坡势以利泄水,且不应在影响边坡稳定的范围内积水。
3)在斜坡上方弃土时,应保证挖方边坡的稳定。
弃土堆应连续设置,其顶面应向外倾斜,以防山坡水流入挖方场地。
但坡度陡于1/5或在软土地区,禁止在挖方上侧弃土。
在挖方下侧弃土时,要将弃土堆表面整平,并向外倾斜,弃土表面要低于挖方场地的设计标高,或在弃土堆与挖方场地间设置排水沟,防止地面水流入挖方场地。
7.2.3搭设临边防护栏时,必须符合下列要求:
1)防护栏杆应有上、下两道横杆及栏杆柱组成,上杆离地面高度为1.0~1.2m,下杆离地面高度为0.5~0.6m。
2)基坑四周固定时,可采用钢管并打入地面50~70cm深。
钢管离边口的距离,不应小于50cm。
当基坑周边采用板桩时,钢管可打在板桩外侧。
3)栏杆柱的固定及其与横杆的连接,其整体构造应使防护栏杆在杆上任何处,能经受任何方向的1000N外力。
当栏杆所处位置有发生人群拥挤、车辆冲击或物件碰撞等可能时,应加大横杆截面或加密柱距。
4)防护栏杆必须自上而下用安全立网封闭,或在栏杆下边设置严密固定的高度不低于18cm的挡脚板或40cm的挡脚笆。
挡脚板与挡脚笆上如有孔眼,不应大于25mm。
板与笆下边距离底面的空隙不应大于10mm。
5)当临边的外侧面村道时,除防护栏杆外,敞口立面必须采用满挂安全网或其他可靠措施作全封闭处理。
7.2.4钢支撑的拆除,应按次序进行。
多层支撑应自下而上逐层拆除,随拆随填。
拆除支撑时,应防止附近建筑物和构筑物等产生下沉和破坏,必要时采取加固措施。
换、移支撑时,应先设新支撑,然后再拆旧支撑。
支撑的拆除应按回填顺序进行。
拆除支护结构时,应密切注视附近建(构)筑物的变形情况,必要时应采取加固措施。
八、钢板桩围堰计算书
8.1钢板桩围堰验算
8.1.1
计算作用于钢板桩上的压力强度
钢板桩计算简图见图6钢板桩计算简图,作用于钢板桩上的土压力强度分布见图7土压力强度分布图。
图6钢板桩计算简图(单位m)
图7土压力强度分布图
1)主动土压力:
A点(h=0)
PaA=0
B点(h=0.5m)
PaB=Ka1γ1h1′
=tan²
(45º
-28º
/2)*17.8*0.5
=3.21kN/m²
C´
点(h=2*tan(45º
/2)=1.202m)
PaC´
上=Ka1(γ1h1′+γsat1h1″)
=tan²
/2)*(17.8*0.5+20.5*0.702)
=8.41kN/m²
下=Ka1(γ1h1′+γsat1h1″+q)
=tan²
/2)*(17.8*0.5+20.5*0.702+30)
=19.24kN/m²
C点(h=1.5m)
PaC上=Ka1(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+q)
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+30)
=21.45kN/m²
PaC下=Ka2(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+q)-2C2
=tan²
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+30)-2*8*tan(45º
-33º
/2)
=8.82kN/m²
D′点(h=6.5*tan(45º
/2)=3.906m):
PaD´
上=Ka2(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+γsat2h2″+q)-2C2
=tan²
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+20.9*2.406+30)-
2*8*tan(45º
=23.65kN/m²
下=Ka2(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+γsat2h2″)-2C2
=tan²
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+20.9*2.406)-
=14.80kN/m²
D点(h=5.5m)
PaD上=Ka2(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+γsat2h2)-2C2
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+20.9*4)-
=24.63kN/m²
PaD下=Ka3(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+γsat2h2)
-30º
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+20.9*4)
=37.67kN/m²
E点(h=6.5m)
PaE=Ka3(γ1h1′+γsat1(h1-h1′)+γsat2h2+γsat3h3′)
=tan²
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+20.9*4+20.2*1)
=44.40kN/m²
G点(h=hd+6.5m)
/2)*(17.8*0.5+20.5*1+20.9*4+20.2*(hd+1))
=6.73hd+44.40kN/m²
2)被动土压力:
E点(h=0)
PpE=0
F点(h=0.5m)
PpF=Kp3γ3h3″
=tan²
+30º
/2)*17.9*0.5
=26.85kN/m²
G点(h=hdm)
PpF=Kp3(γ3h3″+γsat3(h3-h3″)
/2)*(17.9*0.5+20.2*(hd-0.5))
=606.6hd-3.45kN/m²
8.2钢板桩嵌固深度计算
8.2.1支护结构支点力计算
基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离hc1的计算:
Pp1k=Pa1k
式中:
Pp1k——水平荷载标准值(kPa)
Pa1k——水平抗力标准值(kPa)
hc1——基坑底面至设定弯矩零点的距离(m)
则:
60.6hc1-3.45=6.73hc1+44.40
得:
hc1=0.888m
支点水平力Tc1:
Tc1——支点水平力(kN/m)
Mac1——基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和对弯矩零点位置处弯矩(kN•m/m)
Mpc1——基坑内侧各土层水平荷载标准值的合力之和对弯矩零点位置处弯矩(kN•m/m)
Mac1=3.21*0.5/2*(0.888+6+0.5/3)+
(3.21+8.41)*0.702/2*(0.888+5.298)+(2*3.21+8.41)*0.702²
/6+
(19.24+21.45)*0.298/2*(0.888+5)+(2*19.24+21.45)*0.298²
(8.82+23.65)*2.406/2*(0.888+2.594)+(2*9.22+24.05)*2.406²
+
(14.80+24.63)*1.594/2*(0.888+1)+(2*14.80+24.63)*1.594²
(2*37.67+6.73*0.888+44.40)*1.888²
/6
=401.53kN.m
Mpc1=26.85*0.5/2*(0.888-0.5+0.5/3)+
(2*26.86+60.6*0.888-3.45)*0.388²
/6
=6.33kN.m
Tc1=(401.53-6.33)/(6.5+0.888)=53.49kN.m
8.2.2嵌固深度设计值hd计算
嵌固深度设计值hd可按下式确定:
MPG+Tc1(hT+hd)-βγ0MaG≥0
hT——内支撑支点距基坑底距离,hT=4.5m;
β——嵌固深度的安全系数,取β=1.2
γ0——建筑基坑侧壁重要性系数,一级结构取γ0=1.1,二级结构取γ0=1.0,三级结构取γ0=0.9,本例取γ0=1.1。
MaG=3.21*0.5/2*(hd+6+0.5/3)+(3.21+8.41)*0.702/2*(hd+5.298)+
(2*3.21+8.41)*0.702²
/6+(19.24+21.45)*0.298/2*(hd+5)+
(2*19.24+21.45)*0.298²
/6+(8.82+23.65)*2.406/2*(hd+2.594)+
(2*9.22+24.05)*2.406²
/6+(14.80+24.63)*1.594/2*(hd+1)+
(2*14.80+24.63)*1.594²
/6+(2*37.67+6.73*hd+44.40)*(hd+1)²
=1.121666667hd³
+22.2hd²
+122.46605hd+274.4848166kN.m
MpG=26.85*0.5/2*(hd-0.5+0.5/3)+(2*26.85+60.6hd-3.45)*(hd-0.5)²
=10.1hd³
-1.725hd²
+0.8625hd-0.14375kN.m
以上数据代入解方程得:
Hd=6.473m
钢板桩总长L=6.5+6.473=12.973m,实际取L=15m,满足要求!
8.3钢板桩强度检算
设距基底以下xm处钢板桩所受弯矩最大,则
当0≤X≤0.5m时
M(x)=8.95x³
+53.49*(4.5+x)-(1.121666667x³
+22.2x²
+122.46605x+274.485)
令M′(x)=0则:
23.199999x²
-44.4x-68.97605=0
在【0,0.5】范围内无解,故在边界M(x)取得最大值,经计算当x=0.5m时,弯矩最大。
即:
Mmax1=-72.85kN.m
当x>
0.5m时
M(x)=10.1x³
-1.725x²
+0.8625x-0.14375+53.49*(4.5+x)-
(1.121666667x³
+122.46605x+274.4858166)
26.935x³
-47.85x-68.11355=0
在(0.5,+∞)范围内解得:
X2=2.710m
把X2=2.710m代入得:
Mmax=-212.82kN.m
采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2200cm3,则:
f=Mmax/W=212.82*106/2200*103=98.6N/mm2<
【f】=200N/mm2,计算结果表明拉森Ⅳ型钢板桩满足强度要求。
8.4钢板桩围堰内部支撑验算
(1)围檩计算
双拼I32c围檩计算简图如图8围檩强度计算简图所示。
图8围檩强度计算简图(单位m)
Mmax=ql2/8=53.49*52/8=167.16kN.m
双拼I32c的截面抵抗矩W=1520cm3,则:
σ=Mmax/W=167.16*106/1520*103=110.0N/mm2<
【σ】=215N/mm2,计算结果表明采用双拼I32c围檩满足强度要求。
f=5ql4/384EI=5*53.49*50004/384*210*103*2.434*108=8.5mm<
【f】=l/500
=10mm,满足要求。
(2)Φ300mm钢管的稳定性验算
圆管壁厚t=12mm,直径D=300mm。
E=206*103N/mm2,A=1.086*104mm2,I4=1.128*108mm4
圆管的回转半径;
杆的长细比λy=ly/i=12000/101.9=117.76<
【λ】=150
查表得φ=0.4654
圆管在外力N=53.49*5/2=133.73kN作用下,截面应力
σ=N/φA=133.73*103/0.4654*1.086*104=26.5N/mm2<
【σ】=205N/mm2
即采用钢管支撑,稳定性满足要求。
8.5基底的隆起验算
采用Terzaghi(太沙基)公式:
=22.456
=37.163
满足规范要求
综合以上,钢板桩围堰的强度、刚度、稳定性均满足要求。