基坑开挖钢板桩支护专项施工方案(最终).doc
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塘沽南部新城规划次干路一（黄圈村段）等三条道路一期及排水工程基坑开挖钢板桩支护专项施工方案
塘沽南部新城规划次干路一（黄圈村段）等三条道路一期及排水工程
基坑开挖钢板桩支护
专项施工方案
编制：
审核：
审批：
塘沽南部新城规划次干路一（黄圈村段）等
三条道路一期及排水工程项目经理部
2013年11月18日
目录
一、工程概况 1
二、编制依据 4
三、工程地质、气象及水文情况 5
1、工程地质情况 5
2、气象与水文情况 7
四、施工准备 8
1、人员准备 8
2、技术准备 8
3、材料、物资设备准备 8
五、沟槽施工方案 10
1、沟槽开挖形式 10
2、深槽钢板桩支护、开挖方法 12
六、基坑支护工程变形监测 22
1、基坑报警值 22
2、监测频率 22
3、周边环境情况 23
4、监测项目及具体内容 24
5、基准点、监测点的布设 25
6、监测方法 26
7、预警 27
8、风险源 27
9、监测应急措施 27
10、应急组织机构 28
七、沟槽支撑稳定性计算 28
1、钢板桩入土深度计算 28
2、确定支撑位置 30
3、钢板桩稳定性验算 31
八、基坑开挖与支护的技术保证措施 32
九、安全保证措施 33
1、建立安全生产体系，落实安全生产责任制 33
2、施工机械安全防护 35
3、打钢板桩安全事项 35
4、基坑开挖的安全事项 35
5、起重吊装安全措施 36
6、临时用电安全措施 36
7、基坑防坍塌措施 37
十、冬季施工措施 37
十一、深槽应急预案 38
基坑开挖钢板桩支护专项施工方案
一、工程概况
1、工程简述
本项目位于天津市塘沽南部新城范围内,本次施工拟建规划次干路一、规划支路二十一和规划支路二十二3条道路的行车道及地下管线工程。
三条道路地下管线桩号分别为：
规划次干路一起讫桩号为K0+063.238~K1+796.132（1732.894米）、规划支路二十一起讫桩号为K0+000~K0+444.442（444.442米）、规划支路二十二起讫桩号为K0+000~K0+330.763（330.763米）。
同步随路敷设d800~2000雨水主管线2.55公里，d400~1200污水主管线2.65公里。
d400mm~d1200mm管均为钢筋混凝土承插口管、胶圈接口，管道基础为砂石基础。
D1350mm~d2000mm管均为钢筋混凝土柔性企口管、胶圈接口，管道基础为混凝土基础。
总体平面布置图
根据施工图设计深基坑（沟槽深度≥4.0m）全长1298米，施工路段主要位于规划次干路一的雨水、污水管道。
其中：
雨水管道K0+206~K0+789段长583米，检查井号Y18~Y30（13个）；污水管道K1+080~K1+796段长715米，检查井W27~W45（19个）。
深基坑段雨水管道管径分别为1650mm和2000mm；污水管道管径分别为800mm和1000mm。
为了确保施工质量和施工安全，针对该工程雨污水工程的纵断面设计，沟槽最大挖深原地面以下4.6米，当开槽深度大于4米的情况，计划采用工字型钢板桩密排支护加横向支撑的施工方法进行雨污水管道深槽开挖及管道安装施工。
工字型钢板桩在管道深基坑开挖支护、挡土墙以及挡沙墙等工程上发挥重要作用。
工字钢板桩的施工使用不仅绿色环保而且施工速度快、安全性高、施工简单，还具有施工费用低可重复利用等特点。
2、排水系统的走向及管道位置
（1）雨水系统
规划支路二十一和规划支路二十二雨水流向均为自南向北，接入规划次干路一下游拟建雨水管道。
而规划次干路一k0+063~k0+205段（142米）雨水自西向东排放；k0+205~k1+130段（925米）雨水自东向西排放；k1+130~k1+796段（666米）雨水为自西向东排放。
端头砌管堵。
（2）污水系统
规划支路二十一和规划支路二十二污水流向依然均为自南向北，与规划次干路一污水系统汇合；规划次干路一污水流向为西向东排放。
端头砌管堵。
（3）雨污水管道位置
规划次干路一的雨、污水管道中线均设置在道路中线两侧各1.5米。
其中道路中线左侧（即北侧）为雨水管道系统，道路中线右侧（即南侧）为污水管道系统。
而规划支路二十一和规划支路二十二的雨、污水管道中线位置同样均设置在道路中线两侧各1.5米。
但道路中线左侧（即西侧）为污水管道系统，道路中线右侧（即东侧）为雨水管道系统。
雨污水支管埋设位置可详见排水平面图。
下图为：
雨污水管道系统（流向）平面示意图。
3、现状地下管线情况
根据业主提供的“塘沽南部新城规划次干路一（黄圈村段）等三条道路一期及排水工程地下管线现状图”为依据，具体管线情况如下：
（1）规划次干路一：
①原有津沽附二线与规划次干路一重合段地下管线复杂，道路两侧自南向北依次埋设的有：
电信（铜/光，400*200，8孔，埋深不等）、路灯（铜，0.38kV，埋深不等）、路灯（铜，0.38kV，埋深不等）、输配水管（铸铁，D300，埋深不等）。
②K0+300处西侧鑫恒小区附近地下埋制两道过路燃气管道，材质、管径、埋深不祥。
③K1+115—K1+260处地下埋设一道输配水管（铸铁，DN200，埋深不等），自东向西倾斜横向穿过道路。
（2）规划支路二十一：
K0+110处西侧地下埋设一道供电管线（380V，铜，埋深0.44m）。
（3）规划支路二十二：
现状地下无管线。
以上管线位置、埋深、用途、管径等有不明确的，必须首先人工挖探沟，待明确以上内容后，方可机械开挖沟槽。
二、编制依据
1、《塘沽南部新城规划次干路一（黄圈村段）等三条道路一期及排水工程》排水工程施工图纸；
2、天津市地质工程勘察院《中建南部新城市政基础设施一期道路岩土工程勘察报告》；
3、施工招标及相关合同文件；
4、《总体施工组织设计》；
5、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
6、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
7、《建筑基坑工程技术规程》（DB29-202-2010）；
8、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
9、《建筑变形测量规范》（JGJ8-2008）；
10、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
11、《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）；
12、《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006；
13、《城市地下水动态观测规程》（CJJ/T76-2012）；。
三、工程地质、气象及水文情况
1、工程地质情况
（1）本项目场地概况
本场地位于天津市滨海新区塘沽，交通便利，地处平原区，不存在滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等不良地质现象。
该场地地貌单元属第四系海积冲积低平原，几经海陆变迁沉积了巨厚的沉积物。
场地孔口高程介于1.10m~2.20m之间。
（2）地层分布及土质特征
经过地质勘察部门钻孔勘探最大深度为30m，揭露的地层属第四系全新统及上更新统部分地层。
本地区各土层的岩性特征见下表：
各土层的岩性特征表
地层名称
顶板标高（m）
层厚（m）
岩性特征描述
素填土
1.10~2.20
1.0~1.5
灰褐色，湿，软塑，土质不均，以黏性土为主，局部底部夹黑色有机质。
该层土填垫年限少于10年。
黏土
-2.40~0.30
4.7~6.6
黄褐色-灰褐色，可塑，土质不均，夹砂斑，夹锈斑，属高压缩性土。
淤泥质粉质黏土
-7.10~-6.10
4.0~4.8
黄褐色-灰褐色，流塑，土质不均，砂黏混杂，微具层理，局部夹少量粉土薄层，夹少量有机质，属高压缩性土。
粉质黏土
-11.70~-10.40
2.7~3.5
灰褐色，软塑，土质不均，砂黏混杂，砂性稍大，属中压缩性土。
粉质黏土
-14.90~-13.40
2.2~3.3
灰褐色，可塑，土质不均，砂黏混杂，顶部夹杂少量贝壳碎屑和少量深灰色黏土，属中压缩性土。
粉质黏土
-17.90~-15.90
1.5~3.5
灰白色-灰黄色，可塑，土质不均，砂黏混杂，顶部分布少量泥炭层，下部粉料含量高，局部夹粉土薄层，属中压缩性土。
粉质黏土
-19.40~-18.50
1.5~3.3
灰黄色，可塑，土质不均，砂黏混杂，夹锈斑，属中压缩性土。
粉砂
-22.70~-20.90
≥5.7
灰黄色，饱和，密实，土质不均，夹少量粉质黏土薄层，属低压缩性土。
（3）地基土分布特点
根据勘察资料，本项目经过勘察深度30m范围内各土层为第四系全新统及上更新统的沉积物。
由于时代成因类型的不同，造成了该地区地基土在水平及垂直方向均有一定的差异性。
在水平方向上，各土层分布比较稳定，顶底板起伏小，土层性质成分变化不大，就同一土层来讲，各项指标离散性不大，各土层天然含水量和天然孔隙比变异系数均小于0.15；重力密度变异系数小于0.05；液限、塑限、液性指数、塑性指数、压缩系数和压缩模量变异系数均小于0.3，这说明各土层岩性变化不大，属低变异性；在垂直方向上，由于受海、陆相沉积环境影响，不同土层间物理、力学性质变化较大，但规律性明显。
综合判定本项目地基为较均匀地基。
（4）特殊性岩土
本地区分布的对本工程有一定影响的特殊性岩土主要为填土、黏土等，现叙述如下：
①填土：
表层分布的填土成分复杂，以黏土为主，局部底部夹黑色有机质，分布不均匀，密实程度差且不均，易造成不均匀沉降。
厚层填土对基坑开挖及支护也有一定影响。
②黏土：
顶板标高-2.10~0.3m，层厚4.7~6.6m呈黄褐色~灰褐色，可塑状态，土质不均并夹有砂斑、锈斑，属高压缩性土。
（5）物理力学情况
物理力学指标统计表
土层
名称
天然
含水量
（%）
天然
孔隙比
重力
密度
（kN/m3）
液限
（%）
塑限
（%）
液性
指数
塑性
指标
直剪
压缩
系数
（1/Mpa）
压缩
模量（Mpa）
标贯
击数
（击/30cm）
内摩
擦角
（°）
快剪
粘聚力
（Kpa）
快剪
内摩
擦角
（°）
固快
粘聚力
（Kpa）
.固快
黏土
33.1
0.983
18.7
40.1
21.8
0.66
18.3
8.9
24.0
12.2
26.0
0.512
3.98
2.5
淤泥质
粉质黏土
37.3
1.066
18.2
36.2
20.2
1.08
16.0
6.8
5.8
15.9
17.1
0.571
3.56
/
粉质黏土
33.9
0.959
18.6
32.0
19.2
1.16
12.9
15.8
12.7
17.4
15.8
0.489
4.06
/
从以上地质钻探报告上可以看出，本工程场地范围内属于粘性土地层。
黏土是一种含水铝硅酸盐产物，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质的作用而生成的，在自然界中分成广泛，种类繁多，藏量丰富。
黏土具有颗粒细、可塑性强、结合性好，触变性过度，收缩适宜，耐火度高等工艺性能。
根据黏土特性可以看出，针对本工程雨污水管道的深槽施工，现场土质情况有利于深槽工字钢支撑、土方开挖及施工降水。
2、气象与水文情况
（1）气象条件及地下水埋藏条件
区域气候类型为暖温带半湿润大陆季风性气候。
年平均气温为13.1℃，冬季月平均气温为-3.9℃~-5.7℃，7月份最热，夏季月平均气温为25.6℃~26.4℃；多年平均降水量为604mm，多年平均蒸发量为1917mm，风向及风速随季节性变化较大，其中以SE-S风向居多，月平均风速为3.3m/s，累年最大风速28.0m/s。
本地区对工程有直接影响的浅层地下水主要为潜水，地下水的补给以大气降水入渗为主，排泄以蒸发为主。
年降水量变幅一般少于1.0m。
经勘察院报告测得本项目所在地地下水位埋深在0.6~1.5m左右，相应水位标高在0.5~0.8m左右；地下水初见水位埋深在0.9~1.6m左右，相应水位标高在0.2~0.6m左右。
（2）地下水腐蚀性
在有干湿交替作用环境下，本场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性；在无干湿交替作用环境下，本场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性；在长期浸水作用环境下，地下水对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；在干湿交替作用环境下，地下水对混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。
地下水对钢结构具中等腐蚀性。
（3）土壤的季节性冻结深度
本地区标准冻结深度为0.6m。
四、施工准备
1、人员准备
按计划调集有丰富施工经验的施工人员，做好施工前准备，施工前做好动员工作：
（1）选派有经验的项目经理，组织强有力的项目班子。
选择技术强，装备精的专业队伍，操作工人做到持证上岗。
（2）明确工程施工中的质量目标、安全目标、工期要求，确保高速、优质、安全地完成施工任务。
（3）通过动员，达到参加人员明确任务和目标，设备配备齐全，使工程施工有一个良好开端，能按业主的要求按期、优质、安全的完成施工任务。
（4）设置专职安全生产管理人员每天进行安全检查并及时做好记录及更改、必须具备有特种作业人员证的员工执证上岗。
2、技术准备
（1）对施工现场进行彻底的调查，对施工现场的土样进行取样钻探，充分了解施工现场土质情况。
（2）熟悉图纸，掌握本工程的技术规程和质量要求。
（3）熟悉图纸，掌握规范的基础上，做好图纸会审工作，对有关人员做好书面施工安全、技术交底工作，并经签认。
（4）在熟悉图纸，掌握规范，进一步了解现场的基础上制定本施工方案，并经专家审核，通过后作为深槽施工的实施依据。
3、材料、物资设备准备
本工程对材料供应要做好以下准备：
（1）根据批准的施工组织设计和预算编制供货计划，对于深槽施工所需要的沟槽排水设施要准备充足，水泵、水管、电线、发电机须有配用设备。
（2）准备足够的沟槽临边防护设施，并认真布设，做到防护到位。
（3）材料、设备做好认真的检查、检修，不合格产品禁止入场。
主要施工机械设备表
序号
机械或
设备名称
型号
规格
数量
国别
产地
制造
年份
额定
功率（KW）
生产
能力
用于施
工部位
1
发电机
120KW
2
上海
2013.02
120
120KW
发电
2
打桩机
日立350型
1
日本
2010.11
-
-
打钢
板桩
3
装载机
ZL50C
2
徐工集团
2012.09
106
5t
装沟
槽土
4
挖掘机
SK200-6ES
4
日本小松
2009.11
1.2m3
1.2m3
开挖
沟槽
5
洒水车
SZQ5102GSS
2
北京市政汽车厂
2009.04
99
5000L
现场
洒水
6
砂浆搅拌机
HJ-200
1
绍兴肯特
2012.12
261
6m3
管道
砂浆
7
空气压缩机
W-12/7
2
天津工程机械厂
2012.12
484
12m3
障碍
破除
8
卷扬机
慢转
2
天津卷扬机厂
2011.09
8
--
稳管
9
汽车式起重机
25B
2
山东泰安起重机厂
2010.07
169
25T
下管
10
汽车式起重机
QY50K-I
1
徐工集团
2010.04
-
50T
下管
11
泥浆泵
NJB400
4
无锡华南
2011.04
201
4寸
槽底
降水
12
手扶式小型振动压路机
LP852
2
天津工程机械厂
2012.02
96
1.68t
槽底
处理
13
全站仪
宾得R-300X
2
日本
2012.10
-
-
测量
放样
14
经纬仪
J2
1
江苏苏州
2010.08
-
-
测量
放样
15
水准仪
苏光DS3
4
江苏苏州
2012.07
-
-
高程
测量
16
钢卷尺
50m
4
北京
2013.04
-
-
测量
17
五米塔尺
5米
4
江苏苏州
2012.06
-
-
高程
测量
18
灌砂桶
150mm、200mm
2
河北沧州
2012.05
-
-
压实度检测
19
环刀
100mm
10
河北沧州
2012.11
-
-
压实度检测
20
电子天平
KF1002型
2
上海
2011.09
-
-
材料
试验
五、沟槽施工方案
1、沟槽开挖形式
管道工程沟槽开挖方法，应根据现场附近地上地下建筑物和管线的位置，以及构造繁简程度、管道直径与埋深、土质情况与地下水位高低、所使用的周转材料、设备、施工机械及季节影响等因素，综合考虑决定。
沟槽底宽应根据管材直径、管两侧的工作面宽度和沟槽的支撑情况而定。
管道基础断面图：
管道基础参数表
基础类型
角度
（°）
管内径
D（mm）
管壁厚
T（mm）
管基尺寸
备注
A（mm）
B（mm）
C1（mm）
C2（mm）
砂石基础
90
800
80
500
/
150
141
Ⅱ级管
120
400
40
400
/
100
120
Ⅱ级管
800
80
500
/
150
240
Ⅱ级管
1000
100
500
/
200
300
Ⅱ级管
1200
120
600
/
250
360
Ⅱ级管
180
800
80
500
/
150
480
Ⅱ级管
1000
100
500
/
200
600
Ⅱ级管
混凝土基础
120
1500
150
225
2250
225
450
Ⅱ级管
1650
165
248
2476
248
495
Ⅱ级管
2000
200
300
3000
300
600
Ⅱ级管
（1）本工程雨污管埋设，沟槽开挖采用机械大开口挖土、人工修正的并用方法，基底20cm土方人工清理至设计标高，施工时不得扰动原状土，严禁超挖，如发生超挖或扰动，必须按规程要求进行地基处理后，方可进行管道基础浇筑。
沟槽边采用单侧堆土，距槽顶边10米以外，堆土高度不大于2.5米，以免产生塌方。
（2）开槽形式
①当槽深小于4米时，采用明开槽或混合槽开挖形式施工（“排水管道沟槽开挖断面示意图”、“排水管道混合槽开挖断面示意图”见下图）。
本工程挖沟槽当采用混合槽开挖时，视土质实际情况下口可采用木支撑开槽也可采用钢板桩支撑开槽。
②当基坑深度大于4m时，采用密排钢板桩对沟槽支护。
2、深槽钢板桩支护、开挖方法
沟槽开挖前测量人员定出沟槽宽度，根据沟槽宽度进行钢板桩打入，然后开挖沟槽，两边沟槽土对钢板桩施加应力传递给工字钢腰梁，然后由钢环横梁做为支撑，达到沟槽支护的目的。
（1）施工工艺流程
清理场地―→测量放线洒白灰线―→打钢板桩（密排两顺一丁）―→沟槽开挖―→钢桩支撑―→开挖至设计槽底以上20cm―→人工开挖至沟槽底―→挖排水沟、水窝子降水―→管道基础―→管道下管、安管―→砌筑检查井―→管道回填―→拆除钢板桩支撑―→拔出钢板桩―→粗砂回填桩孔。
（2）沟槽开挖
直接从地面密排施打10m长36B工字钢，待土体稳定后开始土方开挖，随着土方开挖深度进行一道横梁支撑。
沟槽宽度参数表
基础类型
角度
（°）
管内径
D（mm）
管壁厚
T（mm）
沟槽宽度尺寸
备注
B（mm）
砂石基础
90
800
80
1960
Ⅱ级管
120
400
40
1280
Ⅱ级管
800
80
1960
Ⅱ级管
1000
100
2200
Ⅱ级管
1200
120
2640
Ⅱ级管
180
800
80
1960
Ⅱ级管
1000
100
2200
Ⅱ级管
混凝土基础
120
1500
150
3450
Ⅱ级管
1650
165
4076
Ⅱ级管
2000
200
4600
Ⅱ级管
注：
参照“深基坑钢板桩支撑断面示意图”
（3）沟槽支护
①钢板桩、腰梁、撑杠的要求：
钢板桩插打分部工程包括钢板桩的制作和钢板桩插打就位。
钢板桩焊接的制作标准为：
钢板桩弯曲度（轴线方向）不大于1.1L/1000=22mm，翘曲（法线方向）不大于2.25L/1000=45mm（L为钢板桩的长度）。
腰梁采用40B工字钢，撑杠采用φ108*10mm。
②钢板桩插打的主要施工技术要求如下：
采用单根打入法插打钢板桩。
相对桩长的垂直度允许偏差一般不得超过2%，桩顶高程允许偏差为+5cm、-10cm。
（4）钢板桩施工
①打钢板桩
单桩逐根打入法施打钢板桩：
先由测量人员定出钢板桩的线位，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。
准备桩帽及送桩：
打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。
单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大，保证打人后的板桩，有足够的钢度，且板柱面平直。
挖掘机在挖沟槽土时，不得碰撞钢板桩、腰梁及横撑等。
②内支撑
本工程基坑支护采用10米钢板桩配合内支撑进行支护，钢板桩施工打桩深度根据排水管基础的不同而变化，钢桩为密排钢板桩，采用一丁两顺法打入。
腰梁设在距桩顶1.0m位置。
⑴支护方法
内支撑的做法首先用10mm厚承梯形钢板的牛腿垂直焊接在两侧已打好的钢板桩上用来支撑上部工字钢腰梁，钢板牛腿水平间距约2米，工字钢腰梁每根长12米，中间用同厚度的钢板焊接。
中间撑杠采用φ600*10mm厚空心钢环横梁支撑，另一端可根据基坑宽度伸缩，横梁使用吊车两端吊起后，水平放至工字钢腰梁中间，两头对准工字钢腰梁，两侧对称采用液压千斤顶顶至需要宽度后，中间用长*宽*厚=500*50*20mm钢板（可增加根数）做插销垂直插入预留孔内，防止横梁滑落。
撑杠横梁间距为5米，根据沟槽地质情况可适当加密。
检查井处同样使用钢板桩配合横向支撑对基坑进行支护。
检查井钢板桩支护的宽度、长度两侧均宽于检查井50cm，同样采用横向支撑。
根据检查井的宽度，横梁可加长，中间用螺栓连接固定。
插销
可加长
工字钢腰梁
钢环横梁
工字钢腰梁
钢板桩
液压千斤顶
钢环横梁
⑵防滑移措施
为了防止工字钢腰梁及钢环横梁滑移、坠落，首先必须保证钢板牛腿与钢板桩的焊接质量，钢板牛腿起着支撑上部工字钢腰梁的重要作用，因此在施焊时，一定高度重视两者之间的焊接质量。
焊接处不能出现气孔，焊缝饱满。
接焊时，采用J502以上焊条。
冬季焊接钢板牛腿时，焊条在施焊前先进行烘干，钢筋焊接处若粘有冰雪应彻底清除，或者用酒精喷灯烘干。
负温焊接时应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却，焊后未冷却的接头应避免碰到冰雪。
当环境温度低于－20℃时，不得进行施焊。
另外还要加强钢环横梁在液压千斤顶拆除前对钢板插销的固定，防止脱落。
横梁安装完成后，用Φ25螺纹钢筋对横梁与腰梁两头进行焊接，并用Φ10圆钢对横梁两头兜底焊接至两侧工字钢腰梁上。
钢板桩支护体系防滑移的检测及周边环境沉降量检测可以有效地确保基坑稳定性及周边环境安全。
自钢板桩体系安装完成后，立即设专人对钢板桩支护体系及周边环境进行监测并详细填写沉降观测
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