深基坑开挖钢板桩防护施工方案123

DK1188+905钢筋混凝土框架箱涵深基坑开挖施工防护方案1、工程概况1、DK1188+905钢筋混凝土框架箱涵前后两侧均为路基施工回填鱼塘，。填塘时全部采用的建筑垃圾，沿涵洞大里程方向一侧便道全部采用了石块和砖渣填筑。且便道距离基坑开挖边缘只有3m左右。施工场地两侧仍然积水严重，水位比便道低0.5m。2、承台开挖的深度一般都在4.5—5.5m之间。因为便道填筑时全部是石渣，便道下面涌水严重，且回填的土体不密实，遇水后极易坍塌。为承台能顺利开挖和在开挖时便道不会受到损害，我们决定承台开挖采用钢板桩防护施工。2、钢板桩施工方案设计1、根据施工现场地质情况，第1节～第13节沿涵洞两侧采用间距20cm单排钢板桩防护，每2m打一根锚桩，锚桩距防护钢板桩5m。距离后排钢板桩距离4m。2、第14节～第27节沿涵洞两侧采用单排钢板桩防护，相邻两根桩间距不大于5cm。每2m打一根锚桩，锚桩距防护钢板桩5m。距离后排钢板桩距离4m。3、每两节设积水井一个，随时排出渗水和降水。3、工程地质情况涵洞地质情况为：⑴层第一层回填土，灰黄色，中密厚度为1—1.5m；涵洞基坑开挖钢板桩防护平面图⑵层第二层粘土，褐色，硬塑厚度为2—4m。表1基坑中土性参数表层号名称重度r(KN/m3)粘聚力c(KPa)内摩擦角Φ(°)⑴回填土19.0030⑵粘土19.06304、施工工艺考虑到基坑开挖影响施工便道和基坑开挖的深度、材料用量等几方面的问题，我们选用槽钢代替钢板桩施工。采用专用的振动锤进行打桩和拔桩施工。长度为12m，采取一截两半使用，即每根长6m。1）、先根据设计基坑的开挖方法边线进行放线，并在打桩的位置用白灰撒好打桩线。2）、因填筑便道时都采用石渣，钢板桩打不下去，难以施工，采用先将要打钢板桩的位置进行开挖沟槽，沟槽深度要将所有以前填筑的碎石挖干净。分段开挖，及时回填。设计位置全部回填完毕后，用打夯机尽量夯实。放置1—2天后，开始施工钢板桩。3）、施工时要注意钢板桩上下平齐，成直线布置。4）、按设计进行打桩施工时，要注意拐角处的成桩质量，槽钢也要扣紧密。5）、打锚桩。即按照设计打3根锚桩。用做两排钢板桩连接整体时用，以防止因为钢板桩入土深度不足造成倒塌和滑移。在用钢筋连接或其他方式连接时，必须将拉筋埋在地面以下30cm处，拉筋的数量要进行严格计算。防止在车辆通过时给拉筋瞬间的巨大拉力，使拉筋崩断。5、槽钢支护设计5.1槽钢类型考虑所有的水中的承台位置的地质情况有所差别，支护的稳定性是采用基坑开挖深度为4.5m，槽钢长度为6m（入黏土层1.5m）进行验算的。1、结构分析计算按一般经验，桩后土料C=0，Φ=30°（折算），γ=19KN/m3，按破裂角θ=45°+Φ/2=60°计算的有效挡土高度H=6.0m，设计的槽钢打入深度为6m，其中开挖深度为4.5m，入黏土层的深度为1.5m，桩后土体在计算在计算主动土压力和静止土压力时按c=0，按照理想状态下考虑。（1）、28b槽钢0.358KN/m。则槽钢的抗滑稳定系数：ks0SSFKE式中：Fs是槽钢自重和槽钢间土体自重产生的最大静摩擦力（KN）；E0是高度为H1时产生的静止土压力。由公式：Fs=Gf式中：G槽钢自重，计算时采用1m宽度内4根槽钢，f为静摩擦系数,f=tanφ=0.577（φ为土的内摩擦角为30°）；由公式：E0=γh2k0/2计算出槽钢后土体的静止土压力；由以上公式联合得：Fs=0.358×6×4×0.577=8.592×0.577=5.16(KN);E0=19×62×0.5/2=171(KN/m)(横向以1m计算E0=171(KN)；故得出抗滑稳定系数ks=5.16/171=0.03;由以上计算结果得出单层槽钢在开挖过程中是不稳定的，所以要在钢板桩外侧加设锚桩，距离为每3m一个；锚桩对钢板桩的拉力要大于钢板桩后面土体压力，考虑一定的安全系数。拉筋采用φ20的圆钢，容许应力〔δ〕=335Mpa。横向按b=1m宽计算：土压力：P=E0×b=171×1=171KN;每根钢筋能承受的拉力：F=T=〔δ〕S=335×(0.1)2×3.14=106KN;式中T为锚定杆拉力，单位（KN/m）；通过上述计算：要使钢板桩不产生滑移，每米宽度内必须保证2根φ20的圆钢。故得出抗滑稳定系数ks1=（Fs+〔δ〕）/P=（106×2+5.16）/171=1.27≤〔ks〕=1.2;式中〔ks〕为钢板桩支护允许最小抗滑稳定系数；（2）、槽钢抗倾覆稳定性验算：计算土压力采用静止土压力公式得槽钢内土体的静止土压力为：P=E0×b=171×1=171KN;则有对D点的弯矩：MEAd=Pt=171×2=242KN.m;MEBA=T(h+t)=(106×2+5.16)×6=1302.96KN.m;则有抗倾覆系数为：kq=MEBA/MEAd=5.384≥〔kq〕=1.2。由此安全系数可知，结构稳定。式中〔kq〕为钢板桩支护允许最小抗倾覆稳定系数。（3）、槽钢抗弯设计槽钢入土深度：t=2.0m锚定杆拉力：T=（Fs+〔δ〕）=217.16KN/m槽钢最大弯矩：Mmax=Th/2=171×6/2=513KN.m槽钢需要截面模量：Wmax=Mmax／[σ]=513KN.m/217.6KN/m=235mm3≤366.346mm3。选用型号28b型槽钢，板桩需要截面模量W=366.346mm3，其抗弯刚度能满足设计要求。5.2、槽钢安装槽钢由带有夹桩器的振动锤自行夹装就位，就位之前要清除水下的建筑垃圾及其他杂物，整平地基槽，以利于槽钢平稳均衡下沉，使承台四周的施工空间达到均衡。槽钢的下沉，一是靠其自重，二是振动锤施加的振动冲击力，即在槽钢顶上加载，保证槽钢有足够的外力来协助其下沉到位。5.3、基坑支撑结构在确保安全的前提下，基坑支撑的施工与基坑内水位的下降按“先支撑后降水，结合本基坑工程的特点，采用在钢板桩全部按照设计全部插打完毕后，采用钢筋在顶面拉锚的方式稳固。1、基坑防水、排水5.4、基坑放排水基坑开挖成型一段就立即用人工清理到低于设计基底高程0.05m，在两侧沿钢板桩开挖宽度0.4m深度0.3m的排水沟，并于排水沟的最低点设置集水井。以上准备工作完成后立即浇注混凝土，垫层每侧比涵洞宽度加宽0.5m。两侧排水沟用砂浆抹面，将基坑底面全部封住。在集水井处设置专用潜水泵及时抽排积水。6、质量控制1、使用新槽钢时，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，检验其是否符合要求。2、对组拼的槽钢两端要平齐，误差不大于3mm，槽钢组上下一致，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。3、为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的槽钢数要均分，为保证桩身垂直，施工过程中桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组槽钢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槽钢数所均分，事先在围堰导梁上按槽钢组的实际宽度画出各组槽钢的位置，使宽度误差分散，并在插桩时，据此调整槽钢的平面位置，使误差不大于±15mm，当仍有困难时，将合龙口两边各几组槽钢不插到设计标高，在悬挂状态下进行调整。4、在进行槽钢的插打时，当槽钢的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。5、支护使用完毕，拔除槽钢时，然后在基坑内灌水至高出基坑外水，再在其中选择一根较易拔除的槽钢，先略锤击振动后拔高1~2m，然后挨次将所有槽钢均拔高1~2m，使都松动后，再拔除。7、基坑监测7．1、槽钢施工中监测在槽钢施工中，打设的允许误差一般为：桩顶标高偏差±100mm；槽钢轴线偏差±100mm；槽钢垂直度偏差为1%。在打设过程中，应监测是否在允许误差范围内，超出时及时纠正。7．2、支撑系统的监测在槽钢施工完成，就开始支撑的施工。在施工支撑及承台的过程中，应对支撑系统进行监测。主要监测支撑的变形、槽钢的变形、基坑内流动水量及围堰的位移等。在施工过程中可能出现如下的情况：①槽钢弯曲变形严重。及时增加支撑结构；②支撑弯曲。这往往是由于支撑断面不够或受力不均造成。可增加支撑以解决；③围堰整体位移。这主要是槽钢入土深度不够，地质情况有较大的出入等原因造成的。8、槽钢支护的拆除承台浇筑后，根据气温使承台承载力达到承载自重，即可拆卸，拆卸时为减少摩擦力，先用高压泵将围堰内外侧土冲动，再用带有夹桩器的振动锤振动拔出，移出施工现场。9、安全措施为确保施工中的安全，在进行槽钢支护施工时，必须将安全工作放在首位，预防为主。1、对操作人员进行安全思想教育，提高安全意识，实行持证上岗制度，不经培训或无证者不得进行上岗操作。2、设专人负责日常检查和养护工作，3、拔桩时要先震动1~2分钟，再慢慢拔桩。在有松动后再边震边拔，防止蛮干。4、插打钢板桩时专人指挥，其他人员不得进入施工区域。指挥人员必须戴好安全帽。10、施工注意事项1、基坑不能氺，所以钢板桩背后最好是压实的粘土层，对此种淤泥基坑用上述方法开挖十分有力。2、基坑深度超过6m时，不宜采用槽钢，宜采用刚度大的钢板桩，并严格计算其入土深度。3、防护、连接、支撑要及时。4、保证成桩质量，必须接缝严密，竖直。打桩要采用专用设备施工。5、在回填淤泥基坑的承台开挖时，采用两排钢板桩，前后排钢板桩的距离在2.5m左右时，基坑内侧留有适当高度的护角土，护角土的宽度在2.0m以上时，防护效果也是十分有效的（但淤泥的深度不能超过3.5m）。6、如果遇到砂层，要考虑渗流对桩稳定的影响，要经过计算，并及时用砼封底。11、计算参考文献1、工程力学/韩立朝，彭华编著。(武汉大学出版社出版，2006年10月第一版；2、土力学/袭晓南等编著。（中国建筑工业出版社出版，2002年6月）；3、公路路基设计规范，JTGD30—2004。DK1188+905钢筋混凝土框架箱涵深基坑开挖施工防护方案编制人：审核人：批准人:中铁十七局集团公司武汉站项目一工区工程部二〇〇八年六月二十八日