消防水池基坑围护钢板桩施工方案-secret

1消防水池基坑围护钢板桩施工方案一、工程概况本消防水池位于夏南车辆段中部，控制中心正东方向，距离控制中心6.5m,共计三座消防水池，分别为一座400m3及两座300m3，钢筋混凝土结构，自然地坪标高为8.5m,设计基坑底标高为4.34m,基坑开挖深度为4.16m。三座消防水池距离较近，距离分别3m,地下水位在地面以下3～4米左右，地质情况自自然地坪上而下依次为人工填土层3.48m、淤泥质土8.52m、粉质粘土5.7m等。二、施工措施根据以上情况及夏南车辆段总体工期安排，结合我项目部技术水平以及我单位以前施工类似情况，消防水池开挖及施工基坑围护拟采用钢板桩围护：由于三座消防水池距离较近，距离分别3m,所以我们计划采用整体大开挖形式，施工工艺如下：施工准备平整场地测量放线基坑开挖1.5m打桩基坑开挖坑内集水井排水沟施工主体结构施工填土拔桩验收（一）、钢板桩围护设计钢板桩围护示意图2钢管桩连接采用20槽钢,上下共四道，分别在上下0.5m之间均匀布置；3、2、钢板桩入土深度根据地质情况确定为6米）；说明：1、单位尺寸为厘米；广佛线夏南车辆段消防水池基坑钢板桩围护施工示意图临时道路新建控制中心钢板桩围护1140154010437204120450基坑首先开挖自然地坪下去1.5m后，选用拉森Ⅳ型钢板桩进行悬臂式板桩围护施工，围护尺寸定为：41.2m×15.4m,待钢板桩施工完后再进行下部土方开挖。1、资料数据：根据夏南车辆段地质勘察报告资料，围护拟采用拉森Ⅳ型钢板桩，截面抗弯模量W=2043cm3,长度为10米，顶标高+8.0m，底标高-2.0米。土的物理性质根据地质钻探资料取得。本计算书的编制参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），《土力学与地基基础》等编制。2、参数信息重要性系数：1.00；土坡面上均布荷载值：1.50；荷载边沿至基坑边的距离：2.80；均布荷载的分布宽度：2.00；3开挖深度度：4.34；桩嵌入土深度：6.00；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3.4817.6810212淤泥质土8.5215.437213粘性土5.715.43721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填土0.8617.6810212淤泥质土8.5215.437213粘性土5.719.4711213、主动土压力计算4Kai=tan2(450-8.000/2)=0.76；临界深度计算:计算得z0=2×10.00/(17.60×0.761/2)-0.39/17.60=1.28；第1层土计算：σajk上=0.39kPa；σajk下=σajk下=0.39+17.60×2.00=35.59kPa；eak上=0.39×0.76-2×10.00×0.761/2=-17.09kPa；eak下=35.59×0.76-2×10.00×0.761/2=9.51kPa；Ea=(0.00+9.51)×(2.00-1.28)/2=3.40kN/m；第2层土计算：σajk上=σajk下=35.59kPa；σajk下=σajk下=35.59+17.60×1.48=61.64kPa；eak上=35.59×0.76-2×10.00×0.761/2=9.51kPa；eak下=61.64×0.76-2×10.00×0.761/2=29.20kPa；Ea=(9.51+29.20)×1.48/2=28.64kN/m；Kai=tan2(450-3.000/2)=0.90；第3层土计算：σajk上=σajk下=61.64kPa；σajk下=σajk下=61.64+15.40×0.86=74.89kPa；5eak上=61.64×0.90-2×7.00×0.901/2=42.23kPa；eak下=74.89×0.90-2×7.00×0.901/2=54.15kPa；Ea=(42.23+54.15)×0.86/2=41.44kN/m；第4层土计算：σajk上=σajk下=74.89kPa；σajk下=σajk下=74.89+15.40×0.00=74.89kPa；eak上=74.89×0.90-2×7.00×0.901/2=54.15kPa；eak下=74.89×0.90-2×7.00×0.901/2=54.15kPa；Ea=(54.15+54.15)×6.00/2=324.92kN/m；求所有土层总的主动土压力：∑Eai=398.40kPa;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=3.09m。4、基坑下的被动土压力计算根据公式计算得Kp1=tan2(450+8.000/2)=1.32；6基坑下土层以上的土层厚度之和与水位深度进行比较∑hi=0.86hwp=0.10,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：0.10m；上层土的土压力为:σp1k上上=0.00kPa;σp1k上下=0.00+17.60×0.10=1.76kPa；根据公式计算得ep1k上上=0.00×1.32+2×10.00×1.321/2=23.01kPa；根据公式计算得ep1k上下=1.76×1.32+2×10.00×1.321/2=25.34kPa；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=(23.01+25.34)×0.10/2=2.42kPa；本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；7Hpi1上=5.95；下层土压力计算：下层土的计算高度为：0.76m；σp1k下上=σp1k上下=1.76kPa；σp1k下下=1.76+(0.86-0.10)×21.00=17.72kPa；下层土的土压力为：根据公式计算得ep1k下上=1.76×1.32+2×10.00×1.321/2=25.34kPa；根据公式计算得ep1k下下=17.72×1.32+2×10.00×1.321/2=46.46kPa；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=(25.34+46.46)×0.76/2=27.28kPa；本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；Hpi1下=5.48；8根据公式计算得Kp2=tan2(450+3.000/2)=1.11；由于前一土有水，所以该本土层完全有水，重度按浮容重计算；本层土压力计算：本层土的计算高度为：5.14m;σp2k上=17.72kPa；σp2k下=σp2k上+r'×h2=17.72+21.00×5.14=125.66kPa；本层土的土压力为：根据公式计算得ep2k上=17.72×1.11+2×7.00×1.111/2=34.43kPa；根据公式计算得ep2k下=125.66×1.11+2×7.00×1.111/2=154.29kPa；式中c2----第2层土的粘聚力；所以，第2层土下层土总的土压力为：根据公式计算得Ep2上=(34.43+154.29)×5.14/2=485.02kPa；本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；9Hpi2=6.37；∑Epi=514.72;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=6.32。经过计算得出图如下：5、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；106.32×514.72-1.2×1.00×3.09×398.40=1773.70；满足公式要求！6、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！7、结构计算（1）、结构弯矩计算弯矩图(KN.m)11变形图(m)悬臂式支护结构弯矩Mc=123.44kN.m；（2）、截面弯矩设计值确定：截面弯矩设计值M=1.25×1.00×123.44=154.30；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。8、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:2043cm3σmax=M/(γx×Wx)=154.30/(1.0×2043×10-3)=76MPa12σmax=76Mpa[fm]=200.00Mpa;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:0.10m。（二）、钢板桩围护施工1施工准备：A、插打钢板桩前的准备工作a钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤b、在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。c插打钢板桩的导向设备按照施工方法，一般先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备，因此在施打前必须制作导向架。B、检查振动锤振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达到380－420V，而夹板牙齿不能有太多磨损。2、插打钢板桩A、插打第一片钢板桩13为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。插打在导向架上设置一个限位框架，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将浮吊钩缓慢下放。这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。B、钢板桩的插打作业步骤和技术要点a、在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，根据浮吊起重高度可在桩顶利用拔桩孔系千斤顶，如起重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩1/3以上处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和受力后吊点处锁口变形。b、在钢板桩下端系揽风绳二根，浮吊起吊钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。c、钢板桩就位下插，第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。d、移动浮吊，将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度、位置，认可后进行插打。使钢板桩（第一片或第一组）下沉到河床设计标高，其它钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，利用自重下插，当自重不能迫使下插时，可利用配重或滑车组加压。145.2.3、合拢A、合拢前的准备在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板材如何插打（是增加钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧）。B、合拢时桩的调整处理为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围护有4个面，打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩4－5片），如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。3、连接钢板桩钢板桩合拢后，及时施工临时排水沟及内支撑的设置，槽钢连接件应自上而下设置，连接四道。围护内设集中排水井，采用水泵不间歇抽水，保证基坑内正常施工。5、拔桩待消防水池结构及外墙施工完后，立即拔除钢板桩。拔桩前向围护内先填1m厚土方依次再向上拔第二次，自下而上拆除内连件，先拆除下部，待内外填土稳定相遇后，再拆处上部连件进行拔桩。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2mi