钢板桩施工专项方案
一、工程概况
(一)工程概述
本工程为襄阳市人民路(振华路~大庆路)工程,起于振华路,桩号K0+735.22,止于大庆路,桩号K3+790,全3054.78米,规划红线宽50米。
其中排水设计为:
(1)人民路(振华路~汉江路)
雨水:沿设计道路自东向西新建一排d1500~d1800mm雨水管,收集沿线雨水后,接入人民路振华路以西段已设计d20XXmm雨水管,经乔营泵站系统排入汉江。
污水:保留道路北侧d1000排水管作为污水管。
(2)人民路(汉江路~长虹路)
雨水:沿设计道路自东向西新建一排d600~d1500mm雨水管,收集沿线雨水后,接入人民路下游设计d1500mm雨水管。
污水:沿人民路自东向西新建一排d600污水管道,收集沿线污水后,接入汉江路已设计d800mm污水管。
(3)人民路(长虹路~大庆路)
雨水:沿人民路自西向东新建一排d1500~d20XXmm雨水管,汇集长虹路及沿线雨水后,接入定中街护城河箱涵。
污水:沿人民路自西向东新建一排d800污水管道,收集沿线污水后,接入大庆路污水管道。
本次工程采用明挖法施工,雨水管道基坑开挖深度为1.640~5.675m,坑壁及坑底地层为杂填土、粉质粘土。由于场区商业、居民较密集,尤其在部分路段不能放坡且开挖较深,最大深度为5.675m,故采用钢板桩进行基坑支护。
(二)工程地质和水文地质
(1)工程地质
拟建场地地形较平坦,地貌单元上属汉江一级阶地前沿,场地土部分布第四系冲洪积黏性土,向下依次为砂砾石层。
(2)水文地质
场区位于汉江一级阶地,地下水类型主要分为土层的上层滞水、砂砾石中的空隙承压水。上层滞水主要存在上部局部土层中,含水量较小,其动态受季节性控制,主要接受大气降水和生活用水的渗透补给,勘察期间测得上层滞水埋深0.5~0.7m,水位标高为65.37~67.7m;本次工程勘察测得孔隙承压水水位埋深3.7~6.7m,水位高程60.22~61.62m,根据长期观测资料,场区承压水水位变化幅度约2m。
(三)施工场地条件
本段管线基坑开挖位于城市主干道上,行人及车辆对施工有严重影响,各段施工都需做围蔽和疏导工作。
二、方案编制的原则
1、沟槽安全可靠:满足沟槽支护结构本身强度,稳定性以及变形的要求,确保周围环境的安全。
2、支护施工便利、经济合理及保证工期:在安全可靠的前提下,选择施工工期短、有效的支护方案。
三、施工准备
1.清除挖方区域内所有障碍物,如地上高压、照明、通讯线路,电杆、树木、旧有建筑物及地下给排水、煤气、供热管道,电缆、沟渠、基础、坟墓等,或进行搬迁、改建。
2.制定好现场场地平整、基坑开挖施工方案,绘制施工总平面布置图和基坑士方开挖图,确定开挖路线,基底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置及土方堆放地点。
3.完成测量控制网的设置,包括控制基线、轴线和水准基点。场地平整进行方格网桩的布置和标高测设,计算挖填土方量,对建筑物做好定位轴线的控制测量和校核;进行土方工程的测量定位放线,并经检查复核元误后,作为施工控制的依据。
4.在施工区域内做好临时性排水设施,场地向排水沟方向做成不小0.2%的坡度,使场地不积水,必要时设置截水沟、排洪沟。
5.完成必需的临时设施,包括生产设施及生活设施及机械进出和土方运输道路、临时供水供电线路。
6.机械设备运进现场,进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。
施工中监测内容:
(1)边坡、支护结构内力,变形。
(2)地下水位变化。
(3)周边建构筑物沉降位移。
(4)地下市政设施沉降及位移。
施工记录:挖方,填方情况、边坡顶堆截情况、气象条件。
四、支护结构形式确定
根据基坑开挖深度、周边环境、坑壁地质条件情况,建议周围建筑物较近地段遂采用拉森钢板桩及槽钢钢板桩进行支护,无建筑物地段采用放坡方案,放坡坡比1:25~1:1.50。施工中加强基坑的止排水措施。基坑开挖注意其对附近构筑物的影响,开挖期间应对地面附近构筑物进行地表沉降观测,确保施工安全。
五、拉森钢板桩支护施工
桩号0+739.4~2+398.6、2+577.6~3+113、3+136~3+633、3+673~3+875.4范围采用拉森桩支护,拉森桩采用9.0m长度的拉森钢板桩加1道内支撑进行支护,桩顶标高为现状地面标高土路床顶标高后,间距0.4m,桩顶高以下1.0m处设置一道内支撑。拉森钢板桩与箱涵外壁的距离为0.8m。
拉森钢板桩均采用FSP-TV型,壁厚为15.5mm,横截面积每片为96.99m2,二次力矩每片4670cm4,每米38600cm4,截面模量每片362cm3,每米2270cm3。
内支撑采用ф273*7螺旋焊钢管,间距3.5m。内撑与桩体之间设置一道腰梁,腰梁用I25b普通工字钢。内支撑、腰梁和桩体之间必需要焊接,焊接尺寸为8mm。
(一)拉森钢板桩结构计算
1、设计参数
(1)钢板桩力学性能:
钢板桩采用IV型拉森桩,重量76.1kg/m,每1米宽截面模量W=20XXcm3,允许应力为[σ]=210Mpa。
(2)计算拉森桩入土深度:
根据钢板桩入土的深度,按单锚浅埋板桩计算,假定上端为简支,下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁,作用在桩后为主动土压力,作用在桩前为被动土压力,压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响,考虑基坑深度平均约为5.5m,计算简图如下:(见附图1)
(二)拉森钢板桩支护施工
1、施工准备:
①将新旧钢板桩运到工地后,详细检查、丈量、分类、编号;
②钢板桩的整修。对有弯曲、破损、锁口不合的钢板板桩均进行修整,采用的方法为:冷弯、热敲、焊补、割除。
③钢板桩长度不足时,可用同类型的钢板桩接长。接长采用焊接,先对焊,再焊加固板。
2、钢板桩的打设
①导向安装
准确测量后,以开挖沟槽垂直沟壁作为导向
②钢板桩插打
桩设备:日立长臂挖掘机液压振动锤式打桩机
Ⅱ、插打方法
先逐根插打管沟一侧,后再进行对立侧,分段插打,每段40m。
Ⅲ、垂直度的控制
在钢板桩正面、侧面各站一人采用吊线锥的方法检查垂直度,观察点远离钢板桩插打位置50米~100米为易。
3、施工方法:拉森钢板桩施工、插桩
施工流程如下图所示:(见附图2)
①按设计轴线要求放出拉森桩咬口轴线,轴线与开挖面一致。
②沉桩前检查桩是否平直,完好。
③拉森桩打入后,保证桩顶上口平直,达到设计标高。
④拉森桩垂直度用二台经纬仪垂直控制,若出现偏差,通过吊机调正吊点方位随时修正。发现垂直度超标,必须拔出重新开打。
⑤拉森桩采用单点起吊,吊点由钢丝绳长度确定,起吊垂直后进行喂桩。桩底轻轻落地,桩顶倒向振动锤咬口处,振动锤开口咬合,液压夹紧,起吊提升,吊至打桩位置的导向围檩处。施工人员护桩,插桩,桩翼板相互贴紧,然后开锤起打,控制调整垂直度向下送桩。
⑥桩送到设计标高后,振动锤咬口松开,复位,再移动锁口卡板,继续重复下一根桩的施工。
(三)钢板桩在拆除工作中应注意:
1、钢板桩拔除先管沟施工完毕,先回填后拔出,采用长臂挖掘机液压振动锤式打桩机进行施工。
2、拆除过程必须时刻注意施工安全。
板桩支护施工
桩号2+398.6~2+420、2+572~2+577.6范围的雨、污水管道采用槽钢支护,槽钢采用6.0m~8.0m长度的[28b槽钢或[28b普通槽钢加1道内支撑进行支护,桩顶标高为现状地面标高或土路床顶标高后,间距0.25m,桩顶标高以下0.5m处设置一道内支撑。[28b普通槽钢与管道内壁的距离为0.8m左右。
内支撑采用ф273*7螺旋焊钢管,间距3.5m。内撑与桩体之间设置一道腰梁,腰梁用I25b普通工字钢。内支撑、腰梁和桩体之间必需要焊接,焊接尺寸为8mm。
1、新建雨、污水管道沟槽采用开挖施工,挖深≤3m采用直槽开挖,沟槽两侧采用[28b槽钢密咬排列,单根长6m,打入管道基础以下3m,外露3m,纵向每3m设置一道横撑,横撑采用工28b工字钢;挖深>3m采用混合槽,先放坡开挖至原地面下1.5m,放坡坡比1:1.25,其下采用直槽,沟槽两侧采用[28b槽钢密咬排列,单根长6m,打入管道基础以下3m,外露3m,纵向每3m设置一道横撑,横撑采用工28b工字钢。
2、根据沟槽边线,先开挖钢板桩槽,宽度为0.60m,深度0.50-1.0m左右。采用0.6t的柴油打桩机施打,为保证钢板桩的打入质量,采用夹板定位的沉桩方式。打桩操作严格执行《市政工程安全操作规程》。钢板桩
11的排列根据土质和沟槽深度,采用咬口形式。咬口钢板桩应咬口紧,板桩挺直,不密缝的地方用木板或草包填塞。打桩时钢板桩顶部戴钢帽,打桩时同时要作到横平竖直。当发现板桩入土过慢,桩锤回弹过大,应查明原因,处理后方可继续施打。打桩前应查明地下管线或底下构筑物,必要时将管线外露,采取保护措施后再打设板桩,或者局部不打设板桩,采取其它支护措施。
3、槽钢施工的一般要求
(1)槽钢的设置位置要符合设计要求,便于沟槽施工。
(2)沟槽护壁工字钢的平面布置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准槽钢的利用和支撑设置。
(3)整个沟槽施工作业中,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。
4、槽钢钢施工的顺序
(1)槽钢钢位置的定位放线
(2)挖沟槽
(3)安装导梁
(4)施打槽钢钢
(5)拆除导梁
(6)挖沟槽
(7)设置工字钢横撑
(8)管道施工
(9)回填
(10)拔除槽钢钢
5、施工工艺
①打桩机械选择
槽钢钢可采用锤击打入法、振动打入法、振动锤击打入法等施打方法。本段沟槽施工考虑工程地质,现场作业环境,槽钢形式、重量、长度、数量等具体条件,选用柴油打桩机振动锤击打入法进行施打。
②槽钢及钢板桩的检验及矫正用于沟槽支护的成品槽钢均为新品。第一层开挖的深度一般为1.5m-3m,开挖过程中要根据土质情况放好边坡。为保护现场工作人员和操作人员的安全,沟槽的周围应设置不低于1.2m的硬质防护栏杆并设置安全标识。打桩时应尽量受力均匀,在基坑两侧打完钢板桩时,方可进行沟槽基坑开挖。在钢板桩施工中,打设的允许误差为:桩顶标高偏差±100mm,钢板桩轴线偏差±100mm,钢板桩垂直度偏差为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。
6、钢板桩拔除
管道安装完成后,就可以进行分层回填,先回填至横撑位置,拆除横撑后再继续回填至地面,再拔除钢板桩。拔除钢板桩时要注意对附近建筑物的影响,对拔桩后产生的桩孔,需及时回填砂。拔桩前要考虑拔桩顺序,拔桩时间以及桩空处理方法。沟槽内先用砂回填夯实,浇水沉实;拔桩的顺序一般与打设桩顺序相反。拔除钢板桩宜用振动锤和起重机共同拔除。振动锤产生强大振动破坏拔桩周围土体间的粘结力,依靠附加的起吊力克服拔桩阻力将桩拔除;对较难拔的桩,亦可先用柴油锤先振动,然后再与振动锤交替进行振打和振拔。将钢板桩拔出后,及时用砂子回填孔洞,或者用振动锤震动几分钟,让土孔填实。拔桩的空洞必须及时回填,回填方法有振动法、剂实法及填入法。也可在桩拔时灌水,边振边拔并回填砂子。
七、基坑开挖施工技术措施
1、钢板桩打设完毕后,安装好支撑装置。然后进行基坑开挖施工,基坑采用直槽的形式进行开挖,要求如下:
(1)机械开挖时,快挖至基础底标高,留有300mm厚的土方由人工修挖,以减少钢板桩变形。
(2)机械开挖要注意挖斗等不能碰撞钢板桩及工程桩桩身。
2、基坑排水措施:考虑到降雨等影响,为了更好排水,土方开挖过程中,在沟槽内管基两侧各挖一条排水沟,沟宽0.3m,沟深0.5m,每隔50m挖一个集水井,井直径为1.0m,井底低于排水沟底0.6m。施工中应快速作业并及时抽排,保证沟槽不积水。
八、打钢板桩设技术要求
(一)拉森钢板桩支护施工的质量控制措施
1)拉森桩打入底标高,入土深度必须达到拉森桩桩长2分之1倍长度以上,紧密咬口式呈长方形,弯曲的拉森桩(桩身弯曲矢度大于1‰桩长)不得使用。
2)拉森桩打好后,检查拉森桩的咬口,如发现有脱缝时在开口处补插钢板桩,以减少缝隙中漏水、漏泥现象。
3)在拆除前,必须回填灰土使围护内相平后方可拆除。
4)钢板桩施打过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物,导致钢板桩打入深度不够,可采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
5)钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏
14斜,采取以下措施进行纠偏:在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m~2.0m,再往下锤进,如此上下往复振拔数次,可使大的块石被振碎或使其发生位移,让钢板桩的位置得到纠正,减少钢板桩的倾斜度。
6)钢板桩沿轴线倾斜度较大时,采用异形桩来纠正,异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩,异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工;倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。
7)在基础较软处,有时发生施工当时将邻桩带入现象,采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起,并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。
(二)在使用槽钢进行钢板桩支撑时:
在打桩过程中,为保证钢板桩的垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制,打设桩前,测量定位放线,桩按线插入就位。为防止锁口中心线平面移位,可在打桩进行方向的钢板桩琐口处设卡板,阻止板桩移位。采用自行振动式钢板桩专用机械插打。打桩时,开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度,它可以起样板导向作用,一般每打入1m应测量一次。基坑开挖的同时及时利用槽钢横压和工字钢横撑对钢板桩进行支顶。工字钢为工22a工字钢,固定于钢板桩之上,作横撑支护时应及时在两端烧焊将工字钢固定于槽钢之上。横梁、横撑与钢板桩连接牢固。由于沟槽的宽度较大,钢板桩的间距为0.5m,如遇土质较差的地段,横撑的纵向间距可适当加密,或多设一道横撑。横支撑施工时,由于槽钢的重量太重,施工时可用手动葫芦或吊机配合施工。如因装管或砌筑的需要须将横撑转换,则必须按照先撑后拆的原则逐步转换,并要在有经验的人员指导下进行,同时沟槽支撑要经常检查。在墙转角处双拼工22a工字钢设置钢梁斜撑,斜撑与水平环梁焊接牢固。钢板桩中间每隔5m设置300*300钢梁的水平支撑,与环梁长边焊接牢固;中间水平支撑,可在沟槽至标高,跟着逐根加设焊接。不影响基坑土方开挖。
九、钢板桩施工中特殊情况的处理;
整体滑动破坏,一般因桩的插入深度不够而引起,可临时加横撑加以解决。在沟槽开挖过程中,如出现坑壁涌水、涌砂等现象,可能是由于施工中锁扣未锁好或由于钢板桩变形等原因造成,应设法堵塞。
十、沟槽施工安全措施
1、沟槽上部边缘安装安全栏杆,栏杆上涂刷安全标设。
2、沟槽施工人员上下设置安全梯1-2座,梯双面设扶手栏杆。
3、操作人员施工必须带好安全帽,不允许把安全帽放在旁边操作。
4、沟槽上下运送材料及工具不允许向下抛送,必须传运或机吊运输。
5、机具电源电线经常检查,凡是脱皮、裂缝等电缆线必须修理完整,防止漏电。
6、机械挖基坑土方,挖至槽底标高部位,留余100-200mm厚土方配合人工处理。
7、挖基坑土方时必须有专业施工人员现场直接指挥,配合测量人员,严格控制基坑标高,严禁超挖。
1、编制依据
行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94);
行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-20XX);
基坑工程手册(第二版)中国建筑工业出版社;
云南省****污水处理水池施工图纸。
2、工程概况
本项目污水处理生物池为地下构筑物,顶板面标高2.5m,换填底标高-5.4m,长度尺寸67.77m,宽度尺寸44.35m,底板厚0.8m(局部0.4m),垫层厚0.6m(其中碎石垫层0.5m,C15混凝土垫层0.1m),地下部分池壁厚0.65m,地上部分池壁厚0.4m。由总图可知现场自然土面标高约为+0.6m,则开挖深度为5.7m;开挖平面尺寸在生物池结构尺寸的基础上每边加1.5m,即基坑长度70.77m,基坑宽度47.35m。基坑开挖边线距周边其他拟建构筑物最近距离为7m。
3工程地质水文情况
3.1地质条件
根据钻探揭露深度范围内的地层结构及成因类型表明,该场地内地基土类型中等复杂,地层结构属多层型。除场地地表部分为人类近期活动形成的地层外,其下均为第四系冲湖积相地层并呈现多轮回沉积韵律的特点,将其划分为2、3、4、5等四个亚层。根据上述单元层的划分原则,现将各土层的岩性特征按地层结构及代号顺序从上至下分别描述如下:
1、近期人类活动形成的地层
①植物层(Qpd):褐、褐灰色,含少量碎石及多量植物根系,结构松散,稍湿。层厚0.30~0.80m,平均厚度0.52m,该层仅在ZK3、39控制地段缺失。
①1人工填土(Qmi):为勘察工作前整平场地时堆填的素填土,褐红、褐灰、褐色,由粘性土混含少量碎石及植物根系组成,结构松散,稍湿-湿。层厚2.20~2.60m,平均厚度2.40m。仅在ZK3、39控制地段分布。
2、第四系冲、湖积相(Qal+l)地层
②粉质粘土:褐红、褐灰、褐黄夹灰白色,含少量碎石,局部相变为粘土,偶夹薄层砾砂,以可塑状态为主,局部为硬塑状态,湿。无摇振反应、有光泽、干强度中,韧性中。层顶埋深0.30~5.20m,层厚0.50~2.10m,平均厚度1.14m。仅在ZK3、12、39控制地段缺失。
②1粘土:褐黄、浅黄、灰白、褐黄夹灰白等色,含少量砾砂及少量腐烂植物残体,间夹薄层粉砂,软塑状态,湿。该层灵敏度St=1.11~2.45,平均1.60,多属于不灵敏的土,局部地段分布中灵敏度的土。无摇振反应、有光泽、干强度中,韧性高。层顶埋深0.50~5.40m,揭穿层厚0.30~2.10m,平均厚度0.98m。该层仅在ZK3、32控制地段缺失。
②2砾砂:灰、兰灰、褐黄等色,混粒结构,薄~中厚层状构造,含少量腐烂植物残体,局部地段相变为粉细砂或圆砾,局部地段有胶结层或胶结团块,结构稍密,饱和。层顶埋深1.40~3.20m,层厚0.30~2.70m,平均厚度1.26m,仅在ZK1、2、6、7、12、15~17、20、21、24、25、27、33~36控制地段缺失。
②3粉土:褐黄、褐灰、灰、兰灰色,含少量腐烂植物残体,夹薄层粉砂或砾砂,偶见胶结层或胶结团块。结构稍密,局部松散,很湿。摇振反应迅速、无光泽、干强度低,韧性低。层顶埋深1.90~4.10m,厚度0.30~2.40m,平均厚度1.11m。该层仅在ZK3、4、8~11、13、17~19、24、26、28~30控制地段缺失。
③粉土:褐灰、兰灰、灰色,含少量腐烂植物残体,夹薄层粉砂,局部地段有胶结层或胶结团块。结构稍密~中密,很湿。摇振反应中等、无光泽、干强度低,韧性低。层顶埋深3.30~8.80m,厚度0.30~4.30m,平均厚度1.58m。整个场地均有分布。
③1粘土:褐灰、兰灰、灰色,含少量腐烂植物残体和有机质,夹薄层粉土,可塑状态,湿。无摇振反应、有光泽、干强度高,韧性高。层顶埋深4.30~10.70m,层厚0.50~3.50m,平均厚度1.48m。该层仅在ZK28、33控制地段缺失。
③2粘土:褐灰、兰灰、深灰色,含少量腐烂植物残体和有机质,夹薄层粉土,软塑状态,湿。无摇振反应、有光泽、干强度高,韧性高。层顶埋深5.00~10.10m,层厚0.50~2.30m,平均厚度1.27m。该层仅在ZK4~6、20、22、29~32控制地段缺失。
④粉土:褐灰、兰灰、灰色,含少量腐烂植物残体,夹薄层粉砂或粗砾砂,局部地段有胶结层或胶结团块。结构中密,很湿。摇振反应中等、无光泽、干强度低,韧性低。层顶埋深7.80~20.90m,厚度0.50~4.00m,平均厚度1.43m。整个场地均有分布。
④1粘土:褐灰、深灰、兰灰等色,含少量圆砾及少量腐烂植物残体,可塑或硬塑状态,湿。无摇振反应、有光泽、干强度高,韧性高。层顶埋深8.80~22.60m,厚度0.40~7.80m,平均厚度3.23m。整个场地均有分布。
④2粘土:褐灰、深灰、兰灰等色,含少量腐烂植物残体,可塑状态,湿。无摇振反应、有光泽、干强度高,韧性高。层顶埋深9.20~14.30m,厚度0.80~3.40m,平均厚度2.00m。仅在ZK2、6、7、9、10、12、18、28、31、34、36、38控制地段分布。
⑤粉砂:褐灰、深灰、灰色,石英-长石质,均粒结构,在局部地段夹透镜状或薄层状粉土及中粗砂,含腐烂植物残体,局部地段有薄层胶结层,结构中密,饱和。整个场地均有分布,受勘察钻孔深度的影响,该层仅在ZK2、3、6、8、10、12~18、20、22~26、28、30、31、33、35、37~39中揭露,层顶埋深17.60~29.40m,揭穿层厚0.20~3.80m,平均揭穿厚度1.40m。
⑤1粘土:褐灰、深灰、兰灰等色,含少量圆砾及少量腐烂植物残体,可塑或硬塑状态,湿。无摇振反应、有光泽、干强度高,韧性高。整个场地均有分布,受勘察钻孔深度的影响,该层仅在ZK2、10、12、13、16、18、20、24、28、30、33、35、38、39中揭露,层顶埋深20.30~28.10m,揭穿厚度0.50~4.50m,平均揭穿厚度2.11m。
4、基坑支护结构设计生物池基坑较深,根据地质资料不宜采用自然放坡开挖,且考虑到基坑完成后将对周围建筑物有不利影响,基坑必须采取支护措施,先支护、后开挖。拟采用拉森Ⅳ型悬臂钢板桩作为基坑围护体系,桩长12米,嵌入基坑底土体6.5m。在基坑顶部适当位置设置排水沟,用以拦截地表水,并排出场外,基坑底部沿支护桩侧用砌块砌筑临时排水沟,基坑底部各拐角点设置集水井,用以排除基坑内积水。
5、基坑支护结构的主要技术参数及技术要求
5.1钢板桩
(1)材料要求钢板桩选用拉森Ⅳ型,截面抵抗矩W=2270cm3;进场钢板桩需进行外观检验及桩身缺陷矫正;施打前板桩咬口处宜涂抹黄油以保证施打的顺利和提高防水效果。
(2)打桩作业要求宜选择对周围影响较小的振动锤施打;为保证板桩的垂直度及咬口闭合,选用屏风式打入法;为保证转角处咬口的闭合可通过轴线或板桩块数来调整。
(3)拔桩作业要求宜选用振动锤进行拔桩;为防止拔桩后地面沉降及对其它构筑物的影响,应及时回填。
6、钢板桩支护施工
6.1钢板桩支护施工流程钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成,但整个板桩支护结构需要等地下结构施工和回填完成后,在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此,对于钢板桩的施工应考虑打设、挖土、地下结构施工、回填、板桩的拔除。测量放线→打钢板桩→土方开挖至基坑底设计标高→钢筋砼底板与导墙施工→外壁防水层施工、回填土方→钢筋砼池壁施工至上部施工缝处→外壁防水层施工、回填土方→上部池壁与顶板施工→外壁防水层施工、回填土方→拉森钢板桩拔除
6.2钢板桩吊运及堆放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,注意保护锁口免受损伤。钢板桩应堆放在平坦而坚固的场地上,必要时对场地地基土进行压实处理。在堆放时要注意:
(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、施工部位分别堆放,并在堆放处设置标牌说明;
钢板桩应分别堆放,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3~4m,且上、下层垫木应在同一垂直线上,堆放的总高度不宜超过2m。
6.3钢板桩的打设
施工机械采用40T履带吊车,配合振动锤及200KW专用(三相220V)发电机施工。
(1)打桩围檩支架(导向架)的设置。为保证钢板桩沉桩的垂直度及施打板墙墙面的平整度,在钢板桩打入时应设置打桩围檩支架,围檩支架由围檩及围檩桩组成。
(2)钢板桩打设单桩打入法以一块或两块钢板为一组,从一角开始逐块插打,直至工程结束,这种打入方法施工简便,可不停顿地打,桩机行走路线短,速度快。但单块打入易向一边倾斜,误差积累不易纠正,墙面平直度难控制。
①先用吊车将钢板桩吊至插点处进行插桩,插桩时锁口要对准,每插入一块即套上桩帽,轻轻加以锤击;
②在打桩过程中,为保证钢板桩的垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制;
③为防止锁口中心线平面位移,可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板桩的位置,以便随时检查校正;
④开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精度,以便起到样板导向作用,故每打入1m应测量一次,打至预定深度后应立即用钢筋或钢板与围檩支架焊接固定。
(3)钢板桩的转角和封闭合拢。由于板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整数倍,或板桩墙的轴线较复杂,或钢板桩打入时倾斜且锁口部有空隙,这些都会给板桩墙的最终封闭合拢带来困难,采用轴线修整法解决。轴线修整法通过对板桩墙闭合轴线设计长度和位置的调整,实现封闭合拢,封闭合拢处最好选在短边的角部。具体作法如下:
①沿长边方向打至离转角桩约沿有8块钢板桩时暂时停止,量出至转角桩的总长度和增加的长度;
②在短边方向也照上述办法进行;
③根据长、短两边水平方向增加的长度和转角桩尺寸,将短边方向的围檩与围檩桩分开,用千斤顶向外顶出,进行轴线外移,经核对无误后再将围檩和围檩桩重新焊接固定;
④在长边方向的围檩内插桩,继续打设,插打到转角桩后,再转过来接着沿短边方向插打两块钢板桩;
⑤根据修正后的轴线沿短边方向继续向前插打,最后一块封闭合拢的钢板桩,设在短边方向从端部算起的第三块板桩的位置处。轴线修整法示意图
6.3拔桩
6.3.1拔桩顺序
对于封闭式钢板桩墙,拔桩的开始点离开桩角5根以上,必要时还可间隔拔除。拔桩要点:
(1)拢桩时,可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的阻力,然后边振边拢。对较难拔出的板桩可先用柴油锤将桩振打下100~300mm,再与振动锤交替振打、振拔。为及时回填拔桩后的土孔,在把板桩拔至此基础底板略高时(如500mm)暂停引拔,用振动锤振动几分钟,尽量让土孔填实一部分;
(2)起重机应随振动锤的起动而逐渐加荷,起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限;
(3)供振动锤使用的电源应为振动锤本身电动机额定机功率的1.2~2.0倍;
)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,振动锤连续工作不超过1.5h。
6.3.2桩孔处理钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理,特别是周围有建筑物、构筑物或地下管线的场合,尤其应注意及时回填,否则往往会引起周围土体位移及沉降,并由此造成临近建筑物等的破坏。
7、基坑监测
7.1本基坑监测项目包括支护结构的水平位移、周围建筑物及地下管线的变形、地下水位、桩内力、土体分层位移等。
7.2监测点的位置及数量
1)在基坑顶部各转角处应设置沉降、倾斜及水平位移观测点;
(2)支护板桩的应力及应变观测点应设置在受力较大位置,数量及位置宜结合现场条件确定。
(3)地下水位的观测宜在基坑四周设四个观测井。
(4)基坑底部回弹及隆起观测视现场情况确定。
7.3监测与测试的控制指标
(1)支护桩顶水平位移累计不大于30mm,位移速率不大于3mm/d。
(2)桩身的应力值不大于设计值的80%;
(3)周围建筑物及管线水平位移总量不大于30mm;
(4)地下水位应低于设计指标。
7.4监测要求
1)在围护结构施工前精确测定初始值。
(2)施工中应加强对测试点及测试设备的保护,防止损坏;
(3)应采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好,以确保测试数据的准确性。
(4)应及时向设计人员提供监测数据及最终测试评价成果,以便进行分析及采取相应的防范措施。
7.5监测周期从基坑土方开挖至基坑回填土。在围护施工时,正常情况下,临近监测对象每2天观测1次,当日变化量或累计变化量超警戒值时,监测频率适当加密,每天观测1次。特殊情况如监测数据有异常或突变,变化速率偏大等,适当加密监测频率,直至跟踪监测。在地下结构施工阶段,各监测项目观测频率为2~3次/周。
9、施工注意事项及要求
9.1做好基坑内的排水工作,雨季施工必须准备足够的抽排水设备。
9.2支护板桩施工应采取有效措施控制好桩位、垂直度及保证咬口及转角处的闭合。
9.3钢结构的焊接,必须是持有特种作业上岗证的人员操作,确保安全与质量。
9.4土方开挖期间,应采取有效的管理手段及可靠的保证措施防止挖土机械碰撞支护结构,基坑四周严禁堆土或堆载,地面施工荷载不超过15Kpa。
9.5加强基坑监测,监测数据应及时通知有关人员。
10、打拔拉森钢板桩安全操作规程
10.1安全操作规程
(1)吊车或震锤工作时发现异常,应立即停车检查。
(2)吊车作业点地面应平坦,地面不平应垫平,防止翻车事故。若地面松软,支承脚底部应铺垫板。
(3)吊桩时要用专用的钢丝绳和锁扣扣紧桩身,并轻起轻放。打拔桩前要检查震锤是否夹紧,防止应震锤未夹紧损坏钢板装或造成事故。
(4)不得在架空输电线下面打拔桩。在高压线附近工作,吊臂端应离开高压线2m以上。
(5)作业范围内严禁站人,以防各种突发事件造成事故。
(6)打拔桩严禁超负荷作业,不准超力矩,仰角也不得超过限度,以防“翻车”“折臂”事故。
(7)不得在风力超过6级及大雨、雪、雾等恶劣天气下作业;台风来临,现场吊机应收臂卧放,材料及其它设施采取遮盖、压紧等措施。(8)严禁非司机作业。回转操作要平稳地接触回转离合器,尽量减少钢板装的摆动,起吊时应先鸣笛示警,要稳妥操作。
(9)做支撑要随挖随做,及时做好,不得拖延。支撑要水平直顺,不得倾斜弯曲。烧焊支撑时要注意动火作业安全和深基坑作业安全。(10)随时检查钢板桩和支撑是否完好,发现松动要及时补焊,发现弯曲要及时加撑并采取安全措施。
(11)要统一信号,专人指挥,夜间作业,必须有良好的照明。
11、基坑工程钢板桩支护计算书原始数据:
11.1钢板桩的设计
(1)钢板桩最小长度计算钢板桩实际最小埋深计算假定埋入土内深度为t1,入土深度为a时土应力压强为0,同时已知钢板桩悬臂端长度5.7m,则参照《建筑施工计算手册》(第二版)计算得:
Pa=γ(H+a)Ka-2C√KaPp=γaKp+2C√Kp
其中Ka=tg2(45°-φ/2)=0.438
Kp=tg2(45°+φ/2)=2.283所以有:
γ(H+a)Ka-2C√Ka=γaKp+2C√Kp
将已知条件代入公式内解得:a=0.114m。所以净主动土压力Ea净及相对基底的型心位置均可计算。
Ea净=0.5γH2Ka-2CH√Ka+2C2/γ+0.5(γHKa-2C√Ka)a=72.22KN/m
型心h={(0.5γH2Ka-2CH√Ka+2C2/γ)
(H-h1)/3+[0.5(γHKa-2C√Ka)a2/3]/Ea净=1.03m
其中h1=2C/(γ√Ka)=1.59m
当埋深t1时,桩地净被动土压力压强Pp净为:
Pp净=γt1Kp+2C√Kp-(γ(H+t1)Ka-2C√Ka)
Ep净=0.5Pp净(t1-a)
按《规范》要求,抗倾覆安全系数不得小于2,及净被动土压力Ep净产生的抵抗力矩大于净主动土压力Ea净产生的倾覆力矩的2倍,则有:
(t1-a)Ep净/3=2(t1+h)Ea净
将已知条件代入公式中解得:t1=5.783m,所以实际埋深t=(1+15%)t1=6.65m。
桩长L≥H+t=5.7+6.65=12.35m。
(2)最大弯矩计算
1)最大弯矩位置计算
假设最大弯矩出现在基底以下t2处,即在此处剪力为零。
Pp净=γt2Kp+2C√Kp-(γ(H+t2)Ka-2C√Ka)
Ep净=0.5Pp净(t2-a)
Ea净=0.5γH2Ka-2CH√Ka+2C2/γ+0.5(γHKa-2C√Ka)a=72.22KN/mEp净=Ea净,由此计算得:
t2=2.145m
2)最大弯矩值计算最大弯矩值为净主动土压力和净被动土压力对t2位置处取弯矩之和,即:
Mmax=Ea净×(h+t2)-Ep净×(t2-a)/3=179.68336KN.M
(3)钢板桩截面
1)钢板桩截面的选择Wmin=Mmax/([f]/2)
=179.68336/(235/2)=1529.22cm3
一、工程概况
松白路改造工程光明新区段Ⅱ标范围内污水管埋深在1.7m~7.02m范围内,污水管径有:DN400、DN500、DN600、DN800、DN1000、DN1200等,污水管埋深≤6m时,均采用增强型HDPE中空壁缠绕结构管,电热熔接口;污水管埋深>6m时,采用Ⅱ级承插式钢筋混凝土排水管,接口采用橡胶圈接口。
本标段内有部分污水管道埋深为6m以上,属超深开挖基坑,由于受场地限制,且基坑地层以杂质土、淤泥层和粉质粘土层为主,土的摩擦力较小,透水性大,土质稳定性差,基坑开挖较深,不具备自然放坡条件,为确保开挖时基坑内施工作业的安全和对周围建、构筑物及市政设施的正常使用造成影响及危害,该基坑支护结构选择拉森钢板桩Ⅲ型,它具有强度高,结合紧密,堵水性好,速度快等特点。
二、钢板桩施工方案
(一)施工顺序
沟槽基坑钢板桩支护施工顺序为:
施工准备——开挖换填土层土方——拉森钢板桩支护——基坑边开挖边支撑——管基施工——污水管装——回填——拔除支护钢板桩
(二)、施工准备
1、设计为辅道软基换填段,先挖除需换填的土方;非软基换填段则先按正常放坡开挖2-3m的土方,然后整理场地。
2、根据施工图纸测量放线,确定钢板桩支护段沟槽边线,在边线上每20m设基线桩,然后撒白灰线,作为管沟打支护桩之依据。
3、做好临建设施和安全、文明措施,作为施工时的用水、用电准备工作。
、作好施工机械及设备的调试运转工作。
(二)、打支护桩
1、打桩机械选择
根据工程规模、土质情况、作业能力,作业环境打拉森式钢板桩,采用振动冲击打桩机械,即采用PC200履带式挖土机带油压振动锤打桩。
2、打桩方式的选择
打桩方式采用单桩打入法,施工简便、可不停地打、桩机行走路线短、速度快,但是容易倾斜,对此可在一根桩打入后,把它与前一根焊牢,既防止倾斜又避免被后打的桩带入土中。
3、打桩深度、开挖宽度的确定施工时可根据具体情况对桩长进行调整,拉森钢板桩选用Ⅲ型钢板桩,[32c槽钢做顶部支撑,开挖支护桩断面图如下:
4.基坑支护工程的现场监测
(1)基坑观测的内容
基坑监测是本工程施工中一个必不可少的环节,施工中应观测基坑的稳定性,周围建筑物的变形等。其中基坑的稳定观测包括基坑外围土体位移、沉降的观测。施工中要进行全面观测,施工前在基坑四周设置观测点,按照设计要求,每隔25m设置一个观测点,边施工边观测,保证基坑施工的安全。
(2)基坑观测点的布置
按照设计要求每隔约25m设置一个观测点,观测点成直线布置,观测点的制作要求规范美观,并用水泥砂浆围筑,观测点做好后,施工中不得碰撞并加于保护。
(3)监测频率
基坑监测的频率要随土方开挖进度和基坑变化情况作调整,基坑监测点布设两天后开始读测原始值,且应不少于2次。当基坑开始挖土时,监测次数要增加,当基坑边坡位移出现突变量,增加观测次数,当边坡位移趋于稳定时,测量间隔时间可延长至5~10天。基坑的监测时间为从基坑开挖至污水管道安装完成,观测结果务必全面、真实、整洁,并整理成册。
5、钢板桩允许偏差(见附表1)
6、钢板桩的支撑
(1)支撑安装
开挖支撑施工是决定深基坑工程成败优劣的关键工序,基槽两侧之间设横压梁(围檩)加支撑的方法支护,应边开挖边支撑,围檩应沿挡墙周边连续走通设置,围檩用32c槽钢焊接钢梁,支撑用28c槽钢,拟设置双层围檩支架,上、下层支撑间距为1.5m,每3.0m设一根。
支撑应随挖随撑,并严密顶紧牢固,严禁挖好后一次支撑。支撑的拆除,应按回填顺序依次进行,支撑应自下而上,逐层拆除,拆除一层,经回填夯实后,再拆上层,拆除支撑时,应注意防止附近建筑物或构筑物产生下沉和破坏,必要时采取加固措施。
开挖支撑施工时,应注意以下措施:
⑴要分层开挖,每挖一层及时加好一道支撑;
⑵在每层土开挖中,同时开挖的部分,在位置及深度上,要以保持对称为原则,防止基坑支护结构承受偏载;
⑶在施工管理中,加强对支撑构件的生产及安装质量的保证措施;
⑷规定施工场地、土方、材料、设备的堆放场地及堆放量,限定基坑边的超载。
⑸确保排水、堵水及降水的措施,严防围护墙体发生水土流失而导致基坑失稳。
(2)拆除支撑
为了防止变形,拆除支撑时一般要采取逐层换撑、逐层拆除以及逐层回填土的方法。在设置支撑位置时,就应考虑管道安装施工和换撑的结合。
7、基坑开挖中出现的问题及相应的应变措施
(1)开挖中可能出现的问题
1、支护结构出现渗水、漏泥或开挖面以下出现冒水。
2、开挖土方不均衡,支撑延时导致支护墙壁和支撑的受力变形速率变化过大,基坑回弹和周围土体变位过大。
3、支护结构刚度,强度不足,围护结构变形过大。
4、基坑隆起,变形过大
5、支撑挠曲变形
6、支撑截面不足,有压损迹象
7、围护、支撑,周围地表变形,坑底土体隆起变化速率均急剧加大,基坑有失稳趋势。
(2)安全、稳定应变措施
1、出现渗水,漏泥应及时采取止水堵漏措施;
2、发现止水体在设计施工中的薄弱环节,及时采取加固弥补措施采用调整开挖及支撑的施工部位及参数,使基坑外荷均衡,减少每步开挖的空间尺寸,加快开挖支撑的时间,增加支撑复加预加轴力的次数;
3、增加支撑临时斜撑、角撑;
4、支撑加改预应力;
5、调整支撑的竖向间距;
6、基坑四周卸载或坑内压载;
7、加固支撑杆件,采用临时拉系构件缩短长细比必要时在水平向及竖向增设支撑;
8、地面上对称卸载,坑内压载;
9、对支撑断面加固,在竖向及水平向增设支撑;
10、对基坑进行局部甚至全面回填或放水回灌以得到临时稳定,赢得时间进行地基或支撑加固。
8、污水管道安装
浇注污水管道混凝土管基,并安装钢筋混凝土管道。
9、沟槽回填
管道试压和防腐处理合格后,即可进行管沟槽回填,回填前应先排除槽内积水,清理杂物,回填按30cm一层,分层填筑夯实,并分层按规定做好密实度检测试验。
10、钢板桩的拔除
槽回填后,即可拔除钢板桩,拔除钢板桩采用振动锤,它产生的强迫振动扰动土体,破坏钢板桩与周围土体的粘结力使拔桩阻力减少,在附加起吊力作用下将桩拔除,拔桩的顺序一般与打设的顺序相反。
拔桩时的振动加上拔桩时再带土过多,会引起地面的沉降和土体位移,还可能会给已施工的地下结构带来危害,并影响邻近建(构)筑物,道路和地下管线的安全。拔桩时应尽量设法减少带土,拔除后留下桩孔必须及时用砂子回填,并灌水振实以减少对邻近建筑物等的影响。
拔桩要点
(1)作业开始时的注意事项:
1、作业前必须对土质及拔桩打入情况、基坑开挖深度及支护方法、开挖过程中遇到的问题等作详细调查,依此判断拔桩作业的难易程度,做到事先有充分的准备。
2、基坑内的管道施工结束后,回填必须要有具体要求,尽量使板桩两侧土压平衡,有利于拔桩作业。
3、作业时地面荷载较大,必要时要在拔桩设备下放置路基箱或垫木,确保设备不发生倾斜。
4、作业范围内的高压电线或重要管道要注意观察与保护。
5、作业前,对设备要认真检查,确认无误后方可作业,对操作说明书要充分掌握。
6、有关噪声与振动公害,要征得有关部门认可。
(2)作业中要注意事项
1、作业过程中必须保持机械设备处于良好的工作状态。
2、加强受力钢索等检查,避免突然断裂。
3、为防止邻近板桩同时拔出,可将邻近板桩临时焊死或在其上加配重。
4、板桩拔出时会形成孔隙,必须及时填充,否则极易造成邻近建筑或地表沉降。
(3)作业结束后的注意事项
1、对孔隙填充的情况要及时检查,发现问题随时采取措施弥补。
2、拔出的钢板桩应及时清除土砂,涂以油脂,变形较大的板桩需调直,完整的板桩要及时运出工地,堆置在平整场地。
三、机械设备及劳动力配置(见附表2)
四、安全措施
1、机械司机,在施工操作时要思想集中,服从指挥信号,不得随便离开岗位,并经常注意机械运转情况,发现异常情况及时纠正。
2、挖土应由上而下,逐层进行,严禁先挖坡脚或逆坡挖土。
3、基槽两侧1m以内不得堆土,堆料和停放机具。
4、土方施工操作时应随时观察上方土壤的变动情况,如发现有裂缝或部分塌落,应及时加固。
5、以上下深坑应预先搭设稳固安全的阶梯,避免上下时发生坠落,阶梯用Φ12钢筋焊成宽300mm,长7m,采取防范措施,禁止踩踏支撑上下。
6、基槽两边必须设两道1.2m高牢固的栏杆和悬挂危险标志,并在夜间挂红色标志灯,任何人严禁在深坑下面休息。
7、在雨季挖土方时,必须排水畅通,并应特别注意边坡的稳定,下大雨时应暂停土方施工。
8、施工现场的围蔽墙板统一采用弧形彩色镀锌压型钢板,钢管支撑,并通过C型钢柱固定在地面上,钢柱间距不大于3.3m,遇到软土地面时,应采取防止钢柱倾覆措施。