钢板桩施工方案--完

浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-1-钢板桩施工方案一、概述1、工程概况500kV玉环变电所位于台州市玉环县西南角大麦屿附近，建设场地原始地貌为海积平原区，微地貌属于滩涂地。场地浅部地基主要由新近沉积的淤泥土组成，广泛分布在场地上，一般厚度在20~35m，该层土具有含水量大、高压缩性、强度底、透水性差等不良工程地质性质。有一河道，水深约1.0~2.0m，宽约5.0~28.0m，塘泥厚度约0.5~1.0m，雨水泵井、总事故油池坐落于该回填河道区域。雨水泵井（主体）8.2×6.6m，基底标高-5.1m，挖土深度3.93m，北离围墙4.6m,西离220kV设备基础7.4m,南离所区道路A=181.50为3.45m；总事故油池10.1×7.6m，基底标高-5.5m，挖土深度4.43m,北距道路A170.00为2.5m，东距道路B111.50为6.70m。池体四角设桩承台，承台较满堂基础深0.2m。根据地质报告分析，所址地基土主要由浅表部人工回填土、中部全新统海积层、上更新统海积粘性土以及下部的分化基岩组成。在总事故油池及雨水泵井的基坑范围内地基土层性状及分布由上及下分述为：（0）杂填土灰-灰黄色，轻塑性，松散，湿-很湿，表部为0.10-0.15m厚混凝土浇筑层，下部为漂石、块石为骨架，中间填充碎石及少量粘性土。该层在整个所区厚度范围为0.9-4.0m。（1）粉质粘土灰黄色，湿-很湿，可塑-软塑，干强度中等，韧性中等，该层在所区局部分布，一般厚度为0.7-1.0m。（2-1）淤泥青灰色，饱和，流塑，干强度高，韧性中等，切面光滑，该层分布稳定，在整个场地均有分布，层顶标高约-0.8—2.29m。地基土主要物理力学指标：层号地层名称重度粘聚力内摩擦角1杂填土21//2粉质粘土17//浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-2-3淤泥16.51417.3受地质条件影响，结合雨水泵井和总事故油池的结构特征，拟采用钢板桩围护后对内部淤泥进行开挖及混凝土浇注施工。确定钢板桩长9m，承台外围每边留置2m工作面，即雨水泵井围护范围为12.2×10.6+6.9×2；总事故油池为14.1×11.6m。本次设计中采用的钢板桩为国产拉森鞍Ⅳ。其相关参数如下表型号高（cm）厚（cm）宽（cm）抗弯强度（kPa）截面模量（cm³）QBZF2024055.7采用的支撑材料为140a工字钢，截面面积为86.11c㎡,最大抗弯应力N=2144.1kN。2、施工流程施工准备→测量定位→“导向梁”制作安装→打钢板桩→挖土→钢板桩内支撑→排水→垫层→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→钢板桩拆除。3.施工队伍及工期安排针对施工现场地质的复杂性和工期的紧迫性，我部计划由本公司地基与基础加固专业队伍对以上池体进行钢板桩打压工作，以保证工程质量和工期要求。4．机械设备与人员进场计划机械设备计划表：序号机械或设备名称型号数量(台)1钢板桩国产拉森鞍Ⅳ176.99T2履带式起重机13履带式打桩机14电焊机30KVA15钢筋调直机GT16钢筋切断机6-4017钢筋弯曲机GW4018泥浆泵3PN19清水泵Q4PS110全站仪尼康111水准仪博飞1劳动力计划：浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-3-劳动力专业施工员安全员钢筋工混凝土工电焊工架子工木工人数21612246二、钢板桩设计及理论计算1、本工程钢板桩设计总则雨水泵井基坑深度-5.1m(以黄海标高+4.00为基准点)，总事故油池基坑深度-5.5m(以黄海标高+4.00为基准点)。在该段地质情况按地质报告分析为淤泥质粘土，内聚力（C）为14kPa，内摩擦角（φ）为17.3°，土质天然重（r）为16.5kN/m。支护结构所承受的土压力，采用朗金土压力理论进行计算。考虑场地的实际情况，基坑周围卸土深2m，总事故油池北侧、东侧的道路深度为场地标高-3.25m，则卸土宽度为8m；雨水泵井北侧围墙垫层已完毕，卸土1.4m宽，西侧离220kV构架基础5.9m,则卸土宽5.9m，其余为8m宽。钢板桩支护在土层（2-1）淤泥中，按照最不利的情况计算，选取被动土压力作为设计压力。计算公式如下：P=∑rihitan(45°+)+2Citan(45°+)(kPa)Φi2Φi22式中：Ci、φi----当前计算土层的粘聚力和内摩擦角∑rihi------当前计算深度以上各层土的自重应力，为各层土的重度ri和土层厚度hi积累加之和在施工过程中产生施工荷载为51.4KN/㎡2、对总事故油池的土压力计算2.1、总事故油池施工平面图道路A=170.00道路B=111.50XY总事故油池2.2、各轴向被动土压力计算浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-4-经计算垂直与X轴方向的被动土压力垂直与Y轴方向的被动土压力F2=［16.5htan(45°+)+2×14tan(45°+)］×14.1dh=7151.68kN∫3.5017.3°217.3°222.3、道路B=111.50运行引起的垂直于X轴方向的被动土压力F3及计算查《道路桥涵设计基本规范》，特种荷载为120kN/m，道路B=111.50宽度为4m，由道路B=111.50m产生的水平压力及竖向压力公式如下：h-----道路深度u-----活荷载，取0.2竖向荷载引起的侧压力示意图如下：由此得qh=115.5kNe=0.25×115.5=28.875kNπF3=e+-[arctan-arctan--sin(arctan-arctan-)×cos(2arctan)×11.6dh=2376.84kNqh∫h23.10hhhh55F1=［16.5htan(45°+)+2×14tan(45°+)］×11.6dh=5883.65kN∫3.5017.3°217.3°22浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-5-2.4、道路A=170.00运行垂直与Y轴方向的被动土压力F4计算经计算F4=3468.76kN（计算方法同计算F3）2.5、有施工荷载产生的垂直与X轴、Y轴的压力为73.4kN2.6、支撑的布置及计算2.6.1、支撑层数的确定采取等弯矩布置。这种布置是将支撑布置成使钢板桩各跨度的最大弯矩相等，以充分发挥钢板桩的抗弯性能，并使钢板桩材料用量最省。根据允许抵抗弯矩，计算板桩悬臂部分的最大允许跨度h（如下图所示）f---钢板桩的抗弯强度设计；γ---板桩墙后的重度；Ka----主动土压力系数，取1.00得h=1.43mh1=1.58mh2=1.26m总事故油池基坑底标高为场地标高-5.5m,扣除卸土高度2m，在基坑内设支护2层。浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-6-为增加钢板桩支护稳定性，控制基坑底淤泥的涌泥，防止钢板桩的倾覆，考虑总事故油池的结构安全，在基坑底部加一道支撑，合计3层支撑。在基坑顶部每一个转角加斜撑，加强抗基坑倾覆。2.6.2、每一层中工字钢支撑数N的确定垂直与X轴方向支撑数Nx=(F1+F3+73.4)/N=（5883.65+3468.76+73.4）/2144.2=4.4取安全系数为1.2，得N=4.4×1.2=5.3取N=6垂直与Y轴方向支撑数Nx=（F2+F4+73.4）/N=(7151.68+2376.84+73.4)/2144.2=4.6取安全系数为1.2，得N=4.6×1.2=5.4取N=62.7、钢板桩插入土深度的确定采用顿恩法计算。经简化后各层土压力分布图如下图所示假定作用在板桩EB’段上的荷载EGN’B’,一半传至E点，另一半由坑底土压力MB’R’承受，由图6几何关系知：经计算X=4.08取安全系数为1.2，得入土深度t=1.2z=4.896m，实际施工中取5m。3、对雨水泵井的计算：3.1、施工方案平面图浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-7-XY3.2、各轴向被动土压力计算经计算垂直与X轴方向的被动土压力F1=［16.5htan(45°+)+2×14tan(45°+)］×12.2dh=5019.11kN∫3.1017.3°217.3°22垂直与Y轴方向的被动土压力F2=［16.5htan(45°+)+2×14tan(45°+)］×10.6dh=4360.77kN∫3.1017.3°217.3°223.3、垂直于Y轴方向围墙基础及承台对钢板桩的侧压力为F3πF3=[arctanarctan-sin(arctan-arctan)］×cos(2arctan)×12.2dh=2109.73kN2q∫h3.10hhhh1.45.41.45.45.4浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-8-3.5、有施工荷载产生的垂直与X轴、Y轴的压力为82.9kN3.6、支撑的布置及计算3.6.1、支撑层数的确定采取等弯矩布置。这种布置是将支撑布置成使钢板桩各跨度的最大弯矩相等，以充分发挥钢板桩的抗弯性能，并使钢板桩材料用量最省。根据允许抵抗弯矩，计算板桩悬臂部分的最大允许跨度h（如下图所示）f---钢板桩的抗弯强度设计；γ---板桩墙后的重度；取18kN/m³Ka----主动土压力系数，取1.00得h=1.43mh1=1.58mh2=1.26m雨水泵井基坑底标高为场地标高-5.1m,扣除卸土高度2m，在基坑内设支护2层。为增加钢板桩支护稳定性，控制基坑底淤泥的涌泥，防止钢板桩的倾覆，考虑总事故油池的结构安全，在基坑底部加一道支撑，合计3层支撑。在基坑顶部每一个转角加斜撑，加强抗基坑倾覆。3.6.2、每一层中工字钢支撑数N的确定查表的国产拉森鞍Ⅳ钢板的轴向抗压力N=2144.1kN垂直与X轴方向支撑数Nx=（F1+82.9）/N=（5019.11+82.9）/2144.1=2.38取安全系数为1.2得N=2.38×1.2=2.86，取N=3浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-9-垂直与Y轴方向支撑数Ny=（F2+F3+82.9）/N=(4360.77+2109.73+82.9)/2144.1=3.06取取安全系数为1.2得N=3.06×1.2=3.67，取N=43.7、钢板桩插入土深度的确定采用顿恩法计算。经简化后各层土压力分布图如下图所示假定作用在板桩EB’段上的荷载EGN’B’,一半传至E点，另一半由坑底土压力MB’R’承受，由图6几何关系知：经计算X=4.02取安全系数为1.2，得入土深度t=1.2z=4.82m，实际施工中取5m。考虑施工方便以及围护的有效性，桩顶高出基坑顶部50cm，则入土深度为5.4m。通过以上的设计计算，可确保该支护方案满足抗坑底隆起和抗整体失衡的要求。三、钢板桩施工方案1.钢板桩打入浙江八达建设集团有限公司钢板桩施工方案-10-1.1钢板桩的选用本工程选用国产拉森式（U）型钢板桩进行施工，拟采用型号鞍Ⅳ型，该钢板桩为小锁口，宽40cm，重77.73kg/m，考虑到本工程地质情况的需要，拟采用桩长为9米的钢板桩。首先在板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理，选用同种型号的板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要的型号、规格、数量的钢板桩。钢板桩进场前需要检查整理，发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。转角处采用90度的转角桩。1.2钢板桩理论用量计算：（1）雨水泵井钢板桩围堰周长计算：(12.2+10.6+2)×2=49.6m钢板桩根数计算：角桩采用0.2m×0.2m，共8片，（49.6-0.4×8m）/0.4m=116片，116＋8＝124片钢板桩重量计算：124×9×77.73＝86.747t（2）总事故油池钢板桩围护周长计算：(14.1+11.6)×2=51.4m钢板桩根数计算：角桩采用0.2m×0.2m，共4片，（51.4-0.4×4m）/0.4m=125片，125＋4＝129片钢板桩重量计算：129×9×77.73＝90.245t1.3打入1.3.1施工放样与定位将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。1.3.2钢板桩打入总体施工流程按1：1放坡挖表层土