基坑支护与土方开挖施工方案.docx
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基坑支护与土方开挖施工方案
基坑支护与土方开挖方案
一、编制依据
l、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
2、《建筑施工手册》（第三版）
3、《地基基础设计规范》（DGJ08-ll-999）
4、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
5、《基坑工程设计规程》（DGJ08-61-97）
6、本工程地质勘察报告
7、工程的设计图纸及相关技术要求
8、公司以往类似工程的施工经验
二、钢板桩支护设计思路及要点
根据本工程场地地质情况特点以及施工场地限制，本工程钢板桩主要作用是为了支护边坡，满足施工工作面的需求。
防止标高为-4.0（-2.41）M的基坑土壁塌方，影响地在与基础工程的施工质量与安全。
设计要点如下：
1、采用U型拉森钢板桩，标高为-2.41米部位支护需要桩长约6.0m，支护基边长约111米；标高为-4.0米部位支护需要桩长约10.0m，支护基边长约219米；（详见基坑支护图）
2、钢板桩穿过淤泥层，嵌入粘土层1米以上；
3、为保证基坑安全，钢板桩帷幕上设置一道连续的工字钢或槽钢围檩以加强钢度及整体性；基坑交接角及中间做支撑；
三、基坑钢板支护桩施工方案
（一）、工程地质条件
根据地形勘察报告，该场地范围内地层自上而下分为：
素填土层、耕土层、淤泥层、粘土层和粉质粘土层。
1、素填土层：
层厚约2.17m；
2、耕土层：
层厚约0.99m；
3、淤泥层：
层厚约3.73m；
4、粘土层：
层厚约5.91m；
5、粉质粘土：
层厚约5.83m。
（二）、设计计算资料
1、桩顶标高：
-0.55M
施工地下水位：
-2.0M
2、自然地面标高：
-0.85M
开挖底面标高：
-2.41（-4.0）M
开挖深度：
1.56（3.15）M
3、土的容重加权平均值：
γ=（15×2.17+17×0.99+15.2×3.73+18.9×1.11）/8
=15.88KN/M³（根据地质报告相关数据显示可知表层土质强度较弱，钢板支护桩应考虑最少嵌入粘土层1.0M以上。
故预设钢板支护桩的总长度为8.0M，即桩嵌入土深度为4.85M）
4、内摩擦角加权平均值：
Ф=（2.17×5+0.99×11+3.73×2.4+1.11×14.1）/8=5.8º
5、均布荷载按：
q=20KN/M²
6、基坑总体开挖面为
（1）～（32）轴×（A）～（V）轴，约长L=120.15M，宽B=98.35M。
地下室标高为-4.0M与部分-2.41M部位，需要采用钢板支护桩做基坑边护壁，分别有
（1）轴×（A）～（V）轴、（A）轴×
（1）～（32）轴、（32）轴×（A）～（G）轴，约共255M。
其它基坑边部位根据现场自然放坡开挖的土质情况，综合考虑处理。
（三）、外力计算
1、作用于钢板桩上的土压力强度
主动土压力系数：
Ka=tg²（45º-Ф/2）=tg²（45º-5.8º/2）=0.82
被动土压力系数：
Kp=tg²（45º+Ф/2）=tg²（45º+5.8º/2）=1.22
钢板桩外侧均布荷载换算土高度：
h=q/γ=20.0/15.88=1.26M
开挖面外侧土压力强度：
Pa1=γ（h+3.15）Ka
=15.88×（1.26+4.0-0.85）×0.82
=57.43KN/M²
开挖面的内外两侧临界深度计算
开挖面外侧土压力实际强度：
Ea=57.43×（3.15+0.8）/2=114.29KN/M
桩底面内侧土压力强度：
Pa2=γ（8.0-3.15）Kp
=15.88×（8.0-3.15）×1.22
=93.96KN/M²
桩底面内侧土压力实际强度
Ep´=93.96×（8-3.15-0.8）/2=190.27KN/M
为了确保钢板桩的稳定性，应考虑钢板桩嵌入土深度增加15%，即
=（8-3.15）×1.15=5.58M
故钢板桩的总长度L=3.15+5.58=8.7M
Ep=93.96×（8.7-3.15-0.8）/2=223.16KN/M
最大弯矩M=223.16×1.188-114.29×0.988=152.2KN.M
悬臂式排桩嵌固深度计算简图
（四）、内力计算
采用U型拉森钢板桩，W=2043×103mm，折减系数取
，侧：
满足施工要求。
四、施工方法
（一）、基坑支护施工
l、当挖土面标高为-4.0M的基坑采用钢板桩护壁。
采用U型拉森钢板桩，规格为9m长的小止口拉森钢板桩进行施工，钢板桩施工中心线沿基坑边线与地下室墙（柱）之间距3.85m布设压桩（详见附图《钢板桩基坑支护布置图》）。
打桩机械采用15T履带式吊车和45千瓦振动锤，用经纬仪控制其重直度，逐根振压沉桩，一般桩顶留地面500。
2、当挖土面标高为-3.4M的基坑，侧采用1:
1放坡，坡面需作喷（抹）浆护土硬化散水处理。
放坡施工中心线沿基坑边线与地下室墙（柱）之间距3.85m布设压桩（详见附图《钢板桩基坑支护布置图》）。
3、基坑底部周边设置一道截面为0.35×0.5M排水沟，沿钢板支护桩外沿线以外1.0M处设置；若是放坡部位，侧沿坡脚以外0.5M处设置。
整体基坑的集水井布置，沿着排水沟的走向，按基坑四角、坑边中部各设置一道，规格为1.0×1.0×1.0M。
（详见附图《钢板桩基坑支护布置图》）
4、基坑顶部周边再设置一道截面为0.35×0.5M砖砌排水沟，沿钢板支护桩外沿线以外2.0M处设置；若是放坡部位，侧沿坡顶以外2.0M处设置。
（详见附图《钢板桩基坑支护布置图》）
5、基坑四周用钢管设置栏杆作为防护栏，立杆间距不大于2.0m，拦杆高度为1.2M，设置工人上下钢管梯子。
（详见附图《钢板桩基坑支护布置图》）
（二）、土方开挖
l、根据地质勘测报告资料显示，地下室基坑开挖深度内的地层为素填土、耕土、淤泥、粘土等。
由于场地地质强度较弱，直接进车到土方开挖中央部位进行运土比较困难。
只能采取用反铲挖掘机挖土转调土堆，再用推土机把土堆从中部推至可行车的通道边，再用反铲挖掘机装土上车外运。
2、地下室基坑开挖施工顺序：
开挖顺序从第
（一）区、第
（二）区、第（三）区、第（四）区依次分部开挖，详见附图“地下室土方开挖分区平面图”。
开挖工序为：
定位、放线
压钢板支护桩
基坑土方开挖至坑底标高
基坑临边防护栏杆搭设
边坡与护壁加固处理
排水沟与集水井砌筑
基础基坑/槽开挖
基面垫层浇筑
3、基坑监测措施
1）、基准网的建立
为了科学地预测基坑支护的稳定和周边环境的变化，及时预报和提供准确可靠的变形数据，因此建立基坑支护施工变形与沉降观测网，定期进行变形沉降观测。
2）、基坑支护变形观测
A、基坑支护水平位移观测
在基坑边坡顶上布置基线（每基坑边一条），每条基线上设1～3个变形观测点，同时又作为沉降观测点。
B、基坑支护沉降观测
利用邻近已建建筑物的高程水准控制点作为沉降观测的起算点，与基坑周边浅埋基础建（构）筑物、基坑边、重要管线监测点一起构成基坑支护沉降观测网。
3）、观测方法
A、水平位移观测
分别在基线点四个角上设站，用J2型经纬仪观测四边网的水平角度（四边形内角），检查基线点是否发生位移，在基线点正确无误的情况下，同时在四角测端上分别以对应的相邻角点定向，并观测定向基线上各预埋点的水平位移量初始读数。
B、沉降观测
对基坑边上的各点及周边点建立的沉降观测网的测量方法为：
首先自远离基坑的水准控制点开始观测，引测至基坑周围后，按编定的各点观测次序依次观测，最后测至另一水准控制点符合，观测仪器采用S3型水准仪。
4）、基坑周围建（构）筑物等的监测措施
本工程对基坑邻近的所有建（构）筑物进行监测。
具体监测措施是：
A、对建（构）筑物，定期进行沉降变形观测。
B、施工前，了解地下管线的分布情况，对整个场地的地下管线进行摸底，并在地面投影其轴线走向，布置变形观测点进行监测；对某些变形要求较高及紧邻基坑开挖边缘的重要管线，预先做好加固处理措施。
4、保证质量技术措施
1）、挖土前，技术部门会同施工部门对挖机操作人员、施工班组进行必要的图纸学习，进行详细的书面交底。
2）、基坑开挖时，对基坑周围的钢柱、设备基础进行定时观察，是否沉降、移位。
3）、机械开挖标高达到离设计标高，100～200时，必须采用人工修土，并对坑底标高进行控制。
4）、严格控制挖土标高及不同标高交界的位置尺寸，开挖前用红漆先做好轴线及不同标高交界的边界位置标志，严禁超挖，严禁虚土回填，如发现局部挖深，须用砂石料回填。
5）、在转角适当位置固定标高引测点（绝对标高3.65米=设计标高±0.00）。
6）、混凝土垫层应做到“随挖随浇”，控制坑底土暴露的时间，应不得大于24小时，以免天气或人员的走动使坑底土变泥泞或受扰动。
5、保证安全技术措施
1）、根据业主提供资料，基坑开挖范围内地下管线、障碍物等异物，应及时报告，不得擅自处理。
2）、人工配合机械扦土，人工操作必须在挖机操作回转半径以外，夜间作业，必须有足够的照明，工人及挖机驾驶员不得一班到底，疲劳作业。
3）、机械作业前，应每次做检查，确保机械无故障方可投入施工。
4）、挖机作业，在操作中不要进铲过深，提升不应过猛。
5）、挖机向土方车装土时，应待车停稳以后，且不得将挖斗从汽车驾驶室上方越过。
6）、走道板路线应随开挖进度及时调整，确保车辆行走安全。
6、挖土机械设备一览表
序号
名称
型号
数量
备注
1
挖土机
1立方
3台
备1台
2
土方车
10立方
9台
备2台
3
潜水泵
8台
备2台
4
泥浆泵
1台
备1台
5
铁楸
20把
备5把
（三）、标高与平面控制
l、根据本工程建筑物控制网，进行基坑定位放线，测定基坑开挖的上边线、中间平台边线、底边线及标高。
2、为防止超挖机械开挖的基坑应预留200～300mm厚的土层，采用入工清底找平，并修整边坡。
3、基底高程测设采用基坑水平桩（基底上0.3～0.5m）。
人工清底时，测量组应配合抄出基底+500mm平线，以控制基底标高；修坡时，应将定位轴线或中心线投入坑底，以控制基坑位置及平面尺寸。
（四）、钢板桩施工
基坑开挖采用U型9.0米长拉森钢板桩支护，基本参数详见钢板桩参数表与附图。
拉森钢板桩用升降机就位后采用履带式液压挖土机：
KATO-1250或KAl-1430带VH-2000或VH-3000的液压振锤的锤机施打，施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。
钢板桩参数表
尺寸（mm）
截面积
A单根
（cm2）
重量（kg/m）
惯性矩Ir
截面抵抗矩w
宽度b
高度h
腹板厚t1
翼缘厚t2
单根
每米宽
单根（cm4）
每米宽（cm4/m）
单根（cm3）
每米宽（cm3/m）
400
180
15.5
10.5
99.14
77.73
193.33
4.025
31.963
343
2270
拉森钢板桩截面大样图
考感到钢板桩较长，在施打中，钢板桩容易向一边倾斜，由于倾斜误差积累不易纠正，难以控制钢板桩墙的平直度，所以钢板桩施工拟采用屏风式打入法。
屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。
施工时，将10～20根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。
1、钢板桩施工的一般要求
（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，应满足排水以及便于基础施工工作面。
（2）基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。
各周边尺寸尽量符合板桩模数。
（3）整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，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。
2、钢板桩施工工艺流程
基线确定
定桩位
钢板桩施打
围檩、角撑、支撑
地基与基础施工完成
拔桩
3、钢板桩的检验、吊装、堆放
（1）钢板桩的检验
对钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
①外观检验：
包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
检查中要注意：
a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；
b）割孔、断面缺损的应予以补强；
c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。
原则上要对全部钢板桩进行外观检查。
②材质检验：
对钢板桩母材的化学成分及机械性能要提供厂家检验报告。
（2）钢板桩吊运
装卸钢板桩宜采用两点吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。
吊运方式有成捆起吊和单根起吊。
成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
（3）钢板桩堆放：
钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。
堆放时应注意：
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、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③钢板桩应分层堆放，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3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
4、操做方法
⑴、基线确定：
施工员的在基坑边龙门架上定出轴线，留出以后施工需要的工作面，确定钢板桩施工位置。
⑵、定桩位。
按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。
⑶、钢板桩施打。
采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中，使桩端透过粘土层进入淤泥层。
吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩完成。
钢板桩施打时，由于钢板桩制作本身的误差、打桩时的偏差、施工条件的限制，使帷幕的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍，故此钢板桩帷幕最终封闭合拢有相当难度。
调整的办法，一般有采用异形钢板桩来闭合或通过调整帷幕轴线用标准桩实现闭合。
由于本工程钢板桩墙精度要求不高，故采用后一方法来实现转角的闭合，即在转角处两侧各以10根钢板桩的宽度来调整轴线实现闭合。
如出现部分钢板桩长度不足，可采用焊接接长，一般用鱼尾板焊接法。
接长时避免相邻两桩接头在同一深度，接头位置应错开1M以上，且宜间隔放置打桩。
⑷、围檩、支撑、角撑
为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用槽钢或角钢组成，在池横断面用槽钢连接相对侧钢板桩作为支撑。
为稳妥起见，在钢板桩墙四个转角上另用槽钢或角钢做角撑。
如右图所示。
5、导架的安装
在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。
导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2.5～3.5米，双面围擦之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或l/2板桩高度打入。
屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。
施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。
因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。
其选择原则是：
当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。
总之，施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高，一次打入的深度一般为0.5米-3.0米。
6、钢板桩的拔除
待地下室结构施工完成后，要拔除钢板桩。
拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。
否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物或底下管线的安全。
设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。
（1）拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩：
利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
（2）拔桩时应注意事项
①拔桩起点和顺序：
对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。
可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。
拔桩的顺序最好与打桩时相反。
②振打与振拔：
拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。
对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100—300mm，再与振动锤交替振打、振拔。
有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。
③起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。
④供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2-2.0倍。
⑤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，振动锤连续不超过1.5h。
7、钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。
回填的方法采用挤密法或填入法。
填入法所用材料为中砂。
8、施工工期
钢板桩施工工期计划为6天，具体为：
钢板桩施打4天，围檩、角撑施工2天。
四、施工组织机构
本工程采用项目经理负责制管理，由项目经理全权负责本项目的机械、材料和劳动力的组织及施工，项目管理架构如下：
五、施工机械及设备
机械参数
机械名称
型号
数量
功率
使用部位
液压振动锤
MIL-2000
1台
安装于挖掘机上打钢板桩
履带式单斗挖掘机
W-1001
1台
1M3
挖槽、配合桩机作业及修路、吊液压振动锤
震动拔桩机
1台
45KW
拨钢板桩
气割机
1套
切割钢板桩
电焊机
XD1-200
2台
2KVA
钢板桩接长
全站仪
1台
测量放线、座标定位
经纬仪
J2
1台
测量放线
水准仪
1台
抄平、沉降观测
六、质量保证措施
1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。
2、根据ISO9001标准要求，推行全面质量管理，建立质量保证体系，提高全员质量意识，确保质量管理惯彻整个施工过程。
坚持质量自检、互检、交接检“三检”制。
3、实行质量管理项目部负责制，配置专职质检员，具体负责质量管理工作。
严格按项目部管理体系进行施工管理。
4、钢板桩施打前必须进行选材，对有变形的进行矫正。
5、桩端必须透过淤泥层，进入不透水的粘土层。
七、安全施工措施
1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。
2、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。
3、为切实保证施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。
4、建立安全保证体系，除企业已有的机构外，工地设立安全管理机构，工程项目设立安全小组、班组设安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。
5、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职业病为目的的一切技术措施，如积极改进施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。
6、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。
7、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。
8、凡进入现场的一切人员，均要戴安全帽，正确使用“三宝”。
要配合公司安全月检工作，工程项目部要实行周检，项目点要日检，施工中应抽检，及时消除安全隐患。
9、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。
10、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。
11、现场施工用高低压设备及线路，严禁电线随地走，所有电掣应有门、有锁，有危险标志。
严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，现场采用“三相五线”制供电，执行“一机一闸一漏电保护开关”制度。
所有电器设备及金属构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护，施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理。
12、加强安全教育和监督，坚持经常性的安全交底制度，提高施工人员的安全生产意识，及时消除事故隐患。
13、在施工过程中，对地面沉降、支护位要定期观察测试，加强对支护的监控。
14、所有施工人员均应掌握安全用电基本知识和设备性能，用电人员各自保护好自用设备的负荷、地线和开关箱，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。
15、配电系统分级配电，本电箱、开关箱外观必须完整、牢固，防雨防尘。
16、多机作业用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用，施工现场电缆、电线必须按规定架设，严禁拖地和乱拉乱搭。
17、各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查。
18、使用机械时，操作员要密切注意机上的仪器、仪表、指针是否超出安全范围，机体是否有异常振动及发出异响，出现问题应进行停电关机处理，不得擅离职守，隐瞒不报。
19、设备基础必须平稳、牢固，基本的锚固、支撑措施必须齐全，不得使用临时支撑，高大机械在多风季节前设缆风绳。
八、文明施工措施
1、为避免施工现场的混乱现象，现场文明施工划区域派专人负责，落实岗位责任制，搞好环境卫生工作。
2、施工现场必须按施工平面图进行布置，不能随意改变。
3、现场材料进场道路保持畅通无阻，排水畅通，无积水，场地整洁、材料堆放整齐，无施工垃圾。
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