基坑支护施工组织设计钢板桩方案.docx
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基坑支护施工组织设计钢板桩方案
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附件：
1、泵站支护计算书10A4
2、管道支护计算书9A4
3、基坑内支撑计算书3A3
4、图纸7A3
第一章综述说明
1、编制说明
1.1编制依据
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ）
《建筑基坑工程技术规程》（DB）
《建筑基坑工程检测技术规范》（GB）
《建筑地基基础设计规范》（GB）
《建筑桩基技术规范》（JGJ）
《建筑边坡工程技术规范》（GB）
《混凝土结构设计规范》（GB）
《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB）
《钢结构设计规范》（GB）
《天津滨海新区中部新城城南起步区市政基础设施工程一期岩土工程报告》（K）（中间版）。
1.2编制范围
泵站主体工程深基坑施工
1.3编制原则
方案优化原则
勘察现场、会审图纸，优化施工方案，科学组织、合理安排、做到施工技术的先进性、科学性、合理性。
安全第一的原则
施工组织设计始终技术可靠、措施得力、确保安全的原则编制，在安全措施落实到位，确保万无一失的前提下组织施工。
优质高效的原则
积极推广“四新”技术，确保创优规划和质量目标的实现。
施工中强化标准化管理，控制成本，降低工程造价。
确保工期的原则
根据业主对本工程的工期要求，编制科学、合理、周密的施工方案，合理安排施工进度，实行网络控制、进度监控，确保实现工期目标，满足业主的要求。
科学配置的原则
根据各项管理目标的要求，施工组织实行科学配置；选派有丰富施工经验的管理人员；上场专业的施工队伍；投入高效的先进的施工设备；选择优质的材料；确保人力、财力、物力、设备的科学合理配置。
合理布局的原则
从节省临时占地、搞好环境保护、防止水土流失、认真实施文明施工等多角度出发式，合理安排生产及生活临时设施。
第二章工程概况
2.1工程简介
本工程为天津滨海新区中部新城南起步区市政基础设施工程一期污水泵站基坑工程，工程内容主要为泵站基坑工程及进水管道基槽工程，泵站及管道位置详见下图。
工程现状场地主要为盐池，场地现状地表高程不一。
拟建泵站用地位于盐池内，地块距现状轻纺大道机动车道北边线67m，地表均位于水下，地表高程约为2.59m。
根据设计单位施工招标图，泵站为现浇全地下钢筋混凝土结构，泵站集水池与出水阀室为分体结构。
规划地表高程为5.000m，泵站站址平均填垫高度为2.41m。
集水池长19.60m,进水管侧宽3.80m,水泵室侧宽7.30m,集水池总高度11.27m，自现状地表挖深8.56m；阀室及压力池长4.500m,宽7.300m,池体高度3.45m，挖深0.71m；进水管道管径d1000，采用Ⅲ级混凝土承插口管，混凝土基础，最大埋深8.815m，最大挖深6.705m，管线总长度为39m。
本次基坑工程开挖方案主要针对泵站集水池支护设计及进水管道基槽支护设计，阀室及压力出水池开挖深度较小，不在本次设计范围内。
泵站前池结构图如下：
本图中所注标高均为绝对标高（大沽高程），图中标高均以米计，其余未特别说明的均以毫米计。
2.2基坑周边环境概况：
本工程场地现址为盐池，水尚未排空。
站址处水面相当开阔，四周无明显建筑物，距场地南侧67m处为现状轻纺大道。
根据地形图，场地内及周边无地下管线分布。
2.3水文地质等自然条件
2.3.1场地地层分布规律及土质特征
根据建设单位提供的本工程地质勘察资料，设计单位在泵站站址处共布置钻孔4个，其中3个紧贴泵站前池，即Z1～Z3孔。
在埋深约30.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为以下5层，按力学性质可进一步划分为7个亚层，现自上而下分述之：
1、坑底新近淤积层（Q43Nsi）
厚度0.50～0.70m，底板标高为1.88～1.78m，主要由淤泥（地层编号②）组成，呈黑色，流塑状态，无层理，含有机质、腐植物，属高压缩性土。
本层土土质软，强度低，位于现有盐池底部。
2、全新统上组陆相冲积层（Q43al）
厚度1.60～1.90m，顶板标高为1.88～1.78m，主要由粉质粘土（地层编号④）组成，呈黄褐色，软塑状态为主，无层理，含铁质，属中（偏高）压缩性土。
局部夹淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土透镜体。
本层土水平方向上土质总体较均匀，局部软硬有变化，总体分布较稳定。
3、全新统中组海相沉积层（Q42m）
厚度15.80～16.50m，顶板标高为0.18～-0.02m，该层从上而下可分为2个亚层。
第一亚层，淤泥质粘土（地层编号⑥1）：
厚度一般为11.50～11.70m，呈灰色，流塑状态，无层理，含贝壳，属高压缩性土。
局部夹粉质粘土、淤泥、淤泥质粉质粘土透镜体。
第二亚层，粉质粘土（地层编号⑥2）：
厚度一般为4.30～4.80m，呈灰色，流塑～软塑状态，有层理，含贝壳，属中（偏高）压缩性土。
局部夹淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土透镜体。
本成因层中上部淤泥质粘土（地层编号⑥1）土质不甚均匀，分布尚稳定；下部粉质粘土（地层编号⑥2）土质软硬有变化，分布尚稳定。
4、全新统下组陆相冲积层（Q41al）
厚度6.70～7.70m，顶板标高为-15.72～-16.32m，该层从上而下可分为2个亚层。
第一亚层，粉质粘土（地层编号⑧1）：
厚度一般为3.00～3.70m，呈灰黄～黄灰色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。
局部夹粘土透镜体。
第二亚层，（地层编号⑧2）：
厚度一般为3.40～4.20m，呈灰黄～黄灰色，密实状态，无层理，含铁质，属中（偏低）压缩性土。
夹粉质粘土透镜体。
本成因层粉质粘土层（粉土地层编号⑧1）水平方向上土质较均匀，分布较稳定；粉土（地层编号⑧2）水平方向上土质砂粘有变化，分布尚稳定。
5、上更新统第五组陆相冲积层（Q3eal）
本次勘察钻至最低标高-27.62m，未穿透此层，揭露最大厚度4.60m，顶板标高为-22.82～-23.62m，主要由粉质粘土（地层编号⑨）组成，呈黄褐色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。
本层土水平方向上土质较均匀，顶板局部有起伏。
2.3.2物理力学指标统计
一般物理力学指标分层统计表
地层编号
统计项目
ω（%）
r（kNm3）
e
Ip
IL
a1-2（1MPa）
Es1-2（MPa）
②
最大值最小值
94.480.0
14.914.5
2.662.38
26.620.1
2.722.21
2.041.46
1.81.7
平均值
86.8
14.7
2.49
23.5
2.40
1.75
1.8
标准差
5.61
0.14
0.10
1.89
0.18
变异系数
0.065
0.010
0.042
0.081
0.073
子样数
9
9
9
10
10
2
2
④
最大值最小值
29.326.8
19.619.1
0.840.75
12.011.2
1.080.74
0.430.32
5.44.2
平均值
28.2
19.3
0.80
11.7
0.94
0.40
4.6
标准差
0.93
0.19
0.03
0.30
0.13
0.04
0.44
变异系数
0.033
0.010
0.038
0.026
0.137
0.095
0.096
子样数
8
8
8
8
8
8
8
⑥1
最大值最小值
49.239.7
18.217.1
1.361.10
22.217.8
1.330.88
0.920.63
3.42.6
平均值
44.1
17.5
1.26
19.4
1.11
0.79
2.9
标准差
2.69
0.24
0.07
1.14
0.11
0.09
0.25
变异系数
0.061
0.014
0.054
0.059
0.102
0.113
0.086
子样数
37
37
37
37
37
36
36
⑥2
最大值最小值
35.526.8
19.618.5
0.990.76
14.810.7
1.230.81
0.490.38
4.74.0
平均值
29.7
19.2
0.84
12.6
1.01
0.43
4.3
标准差
2.80
0.36
0.08
1.43
0.17
0.04
0.24
变异系数
0.094
0.019
0.092
0.114
0.167
0.091
0.056
子样数
11
11
11
11
11
10
10
⑧1
最大值最小值
28.723.0
20.219.4
0.790.65
11.310.6
1.250.63
0.330.24
6.95.2
平均值
25.4
19.9
0.70
10.9
0.93
0.29
5.8
标准差
1.70
0.25
0.04
0.23
0.22
0.03
0.54
变异系数
0.067
0.013
0.062
0.021
0.241
0.099
0.093
子样数
12
12
12
12
12
10
10
⑧2
最大值最小值
24.019.4
20.719.8
0.690.55
10.610.4
1.060.79
0.220.17
9.77.5
平均值
22.5
20.2
0.63
10.5
0.93
0.19
8.5
标准差
1.59
0.31
0.04
0.10
0.12
0.02
0.89
变异系数
0.071
0.015
0.070
0.010
0.123
0.128
0.105
子样数
11
11
11
8
8
9
9
⑨
最大值最小值
33.228.7
19.318.6
0.930.82
16.411.2
1.290.75
0.420.24
7.44.5
平均值
31.1
19.0
0.87
13.8
0.94
0.34
5.6
标准差
1.50
0.23
0.04
2.04
0.18
0.06
0.95
变异系数
0.048
0.012
0.042
0.148
0.194
0.177
0.171
子样数
15
15
15
15
15
13
13
2.3.3基坑设计抗剪强度指标建议值
本工程岩土勘察报告给出的基坑设计计算时各土层剪切试验建议采用值如下：
基坑设计计算参数表
地层编号
主要岩性
重度γ
（kNm3）
直剪固结快剪
直剪快剪
c（kPa）
（）
c（kPa）
（）
④
粉质粘土
19.3
16.66
12.34
15.48
11.42
⑥1
淤泥质粘土为主
17.5
7.97
8.51
6.92
4.34
⑥2
粉质粘土为主
19.2
15.03
17.81
15.23
10.82
⑧1
粉质粘土
19.9
15.00
22.30
12.00
16.00
⑧2
粉土
20.2
10.88
29.06
5.90
24.00
注：
表中c、值为标准值，重度γ为平均值。
2.3.4地基承载力特征值
地基承载力特征值表
时代成因
地层编号
岩性
fak（kPa）
Q43al
④
粉质粘土
95
Q42m
⑥1
淤泥质粘土为主
70
⑥2
粉质粘土为主
100
Q41al
⑧1
粉质粘土
150
⑧2
粉土
180
Q3eal
粉质粘土
160
2.3.5地下水位及类型
本次勘察孔均在晒盐池内，勘察时水深1.20～1.30m。
根据本场地
期道路报告，区域场地浅部的第四系孔隙型潜水水位如下。
初见水位埋深0.50m左右，相当于标高2.21～2.08m。
静止水位埋深0.10～0.20m，相当于标高2.51～2.44m。
表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。
一般年变幅在0.50～1.00m左右。
2.3.6地下水、地表水的腐蚀性
1、地下水腐蚀性评价
根据《岩土工程勘察规范》（GB）（2009年版），本场地环境类别为
类，对地下水腐蚀性综合评价如下：
A、本场地地下水在无干湿交替作用时，本场地地下水对混凝土结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为SO42-；本场地地下水在长期浸水情况下，由于Cl-含量大于20000mgl，因缺乏工程经验，应专门研究。
参考《岩土工程勘察规范》（GB）（2002年版），本场地地下水在长期浸水情况下，对混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性，腐蚀介质为Cl-＋SO42-。
B、在干湿交替的情况下，对混凝土结构有强腐蚀性，腐蚀介质为SO42-；对钢筋混凝土结构中的钢筋有强腐蚀性，腐蚀介质为Cl-。
C、按地层渗透性场地地下水对混凝土结构有微腐蚀性，腐蚀性介质为PH值。
D、参考《岩土工程勘察规范》（GB）（2002年版），本场地地下水对钢结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为Cl-＋SO42-。
2、地表水腐蚀性评价
A、本场地地表水在无干湿交替作用时，本场地地表水对混凝土结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为SO42-；本场地地表水在长期浸水情况下，由于Cl-含量大于20000mgl，因缺乏工程经验，应专门研究。
参考《岩土工程勘察规范》（GB）（2002年版），本场地地表水在长期浸水情况下，对混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性，腐蚀介质为Cl-＋SO42-。
B、在干湿交替的情况下，对混凝土结构有强腐蚀性，腐蚀介质为SO42-；对钢筋混凝土结构中的钢筋有强腐蚀性，腐蚀介质为Cl-。
C、参考《岩土工程勘察规范》（GB）（2002年版），本场地地表水对钢结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为Cl-＋SO42-。
2.3.7浅层地基土渗透性
根据岩土勘察报告，各层土渗透系数及渗透性如下表：
渗透系数及渗透性统计表
地层编号
岩性
垂直渗透系数
KV（cms）
水平渗透系数
KH（cms）
渗透性
④
粉质粘土
2.50×10-6
4.00×10-6
微透水
⑥1
淤泥质粘土为主
1.01×10-7
1.98×10-7
不透水
⑥2
粉质粘土为主
1.27×10-6
7.95×10-6
微透水
⑧1
粉质粘土
1.10×10-6
5.03×10-6
微透水
⑧2
粉土
6.80×10-5
1.00×10-4
弱透水
粉质粘土
1.01×10-7
4.00×10-6
微透水
第三章泵站深基坑施工方案及方法
1、基坑支护方案设计
本基坑工程平面为酒杯形，开挖深度最深为8.56m。
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ确定支护结构安全等级为二级。
基坑开挖完成后将进行泵站主体及管道安装施工作业，支护结构和支撑体系不应阻碍设备的组装和施工。
场地现状为盐池，池底部存在0.5～0.7m厚淤泥，含水量86.1%，承载力低，无法形成施工设备作业时的工作面。
为便于施工设备进场，同时减小支护桩侧向土压力，本次基坑开挖时，应现对场地处地表进行清淤，清除至④粉质粘土层后进行挖土作业。
根据本工程基坑规模及周边环境特点，泵站采用放坡+一丁一顺工字钢桩支护，管槽开挖采用放坡+一丁一顺钢板桩支护。
开挖方案分别如下：
泵站基坑
原地面试开挖放坡清淤1.0m后至硬土层，留6m宽平台，1：
3.33放坡下挖3m，坡宽10m，二次留6.5m宽平台，竖向支护桩采用15m长I45b工字钢桩，45b工字钢间插12m长40b工字钢挡土，桩顶均位于地面以下与二级平台高程齐平。
桩顶以下0.8m采用三拼Ⅰ45b工字钢作为腰梁，采用φ602×14型钢管作为支撑，钢管撑预加轴力60KNm。
进水管道基槽
原地面清淤1.0m留6m宽平台，1：
3放坡下挖3m，坡宽9m，二次留5.0m宽平台，竖向支护桩采用I40b工字钢桩，一丁一顺布置，桩顶位于地面以下3.0m，桩长12m，桩顶以下0.5m采用双拼Ⅰ45b工字钢作为腰梁，采用φ402×14型钢管作为支撑。
2、施工程序
2.1泵站前池基坑施工
地表清淤修筑施工辅道——放坡开挖减载3m——铺拆房土形成施工机械作业面6.5m——钢板桩施工——挖基槽至水平支撑以下0.8m（-3.31m）——施工腰梁及对撑并预加轴力——开挖至基底——按设计单位要求进行抛石挤淤换填处理——施工泵站主体至顶板高程——施工完毕后进行闭水试验——试验合格后分层回填土石硝——回填至水平支撑时切断第一道支撑并处理池壁管头。
2.1.1清淤及放坡减载
清淤及放坡减载拟采用3台挖掘机施工，施工时按本方案要求比例放坡，并修筑施工辅道将土方外运至指定弃土点存放。
2.1.2钢板桩及支撑
钢板桩施工完毕后，采用挖掘机将基坑挖至钢板桩支撑下0.8米，进行腰梁及对撑、预加轴力施工。
挖土施工时，采用三台挖掘机，一台负责均匀挖土，两台台负责将土方转运及装车，外运至指定弃土点，施工时机械下方铺设钢板。
2.1.3开挖至基底
钢板桩支撑完工后，基坑开挖拟采用两台长臂挖掘机施工，一台负责均匀挖土，一台负责将土方转运并装车外运。
机械挖土至基坑底30cm时，采用人工挖土至设计基坑高程。
2.1.4回填
闭水试验合格后分层回填土石硝，回填时应逐层夯实并检测，保证回填土密实。
2.2进水管道基槽施工
地表清淤修筑施工辅道——放坡开挖减载3m——铺拆房土形成施工机械作业面6.5m——钢板桩施工——挖基槽至第一道支撑以下0.5m（-2.61m）——施工腰梁及对撑——开挖至基底——施工管道混凝土基础——管道安装——对称分层回填素土——拆除支撑。
2.2.1清淤及放坡减载
清淤及放坡减载拟采用3台挖掘机施工，施工时按本方案要求比例放坡，并修筑施工辅道将土方外运至指定弃土点存放。
降水满足施工要求时（通过观测，当地下水位低于开挖面以下-1米以下时）进行土体开挖。
基坑开挖应按照“由上而下，先撑后挖，分层开挖”的原则进行作业。
挖土作业应坚持随挖随运到卸土地点，禁止在基坑周围堆放弃土或施加其他堆载。
施工用吊车必须坐落于基坑边缘10米外进行吊装作业，吊装时采用专人指挥的方式进行作业。
材料堆放位置也需距基坑10米以外，不影响作业区域。
首先进行原地面清淤，为保证机械设备不被陷入，清淤工作采用挖机从四边向中间进行开挖，并用挖机倒运到边缘硬地由运土车倒运到指定场地。
如地基承载力不足采用下铺20mm钢板或采用50cm工程土铺垫，以满足地基承载力。
清淤后采取晾晒的方式待土质板结能够承受设备重量后进行施工，开挖四边每边保留一条马道，以方便施工车辆通过。
放坡与减载时，首先在基坑四周修建施工便道，挖机从中间向四边边退边挖，待达到设计放坡线后，进行工字钢支护，工字钢打入完成后进行基坑开挖。
采用机械长臂挖掘机（臂长15.38米）与普通挖掘机组合并配合人工挖土。
挖掘机座于基坑边缘最外侧进行土方开挖。
为使开挖更加安全。
挖机下方采用2块2米×8米×2厘米钢板铺垫，移动时采用另外两块备用钢板铺垫，用以散挖机重量，保证基坑安全。
人工清除基底暂留土层，在挖到距槽底300mm以内时，人工挖土并用手推车把土方运到机械挖到的地方，以便及时挖走。
清淤示意图
分部倒土示意图
基坑开挖示意图
2.2.2钢板桩及支撑
钢板桩施工完毕后，采用挖掘机一次将基坑挖至钢板桩支撑下0.5米，进行腰梁及对撑施工。
对撑施工时根据结构位置适当调整对撑点，采用φ602×14型钢管作为支撑，钢管撑预加轴力60KNm。
支撑间距见后附图纸。
挖土施工时，采用两台挖掘机，一台负责均匀挖土（挖机坐落于支撑之间），一台负责将土方转运及装车，外运至指定弃土点。
基坑最大深度（含回填挤淤量）为4米，长臂挖机最大开挖深度为11.34米，因此可以待支撑施工完后，二次开挖至基底。
直撑采用地面预拼，在条件允许的情况下，采用整体吊装就位的方法。
各节钢管（中间节、调整节、端头节）连成整体后，便可由吊整体起吊安装，将钢支撑管吊放到位，搁在牛腿钢板上，两段支撑管之间通过法兰盘以及螺栓连接，法兰盘螺栓应全数拧紧。
现场拼装支撑两头中心线的偏心度要控制在2cm以内，安装时注意偏心向下。
钢支撑吊装就位后，先不松开吊钩，在圆管上焊接后背铁，给予圆管轴力，使腰梁与工字钢桩紧密贴合。
支撑安装完毕后，其端面与围护面与围檩侧面应平行，且应及时检查各节点的连接情况，经确认符合要求后方可进行下一步工序。
2.2.3开挖至基底
钢板桩支撑完工后，基坑开挖拟采用长臂挖掘机施工，均匀挖土，并装车外运，运输车辆采用小型运输车。
机械挖土至基坑底30cm时，采用人工开挖至设计基坑高程。
2.2.4回填
闭水试验合格后对称分层回填素土，回填时应逐层夯实并检测，保证回填土密实。
3、施工降水
该工程开挖范围内土质主要为淤泥质粘土及粉质粘土，渗透系数小，一般均认为其属于不透水层，降水困难。
但支护桩后淤泥质粘土含水量高，抗剪能力差，为提高支护桩后土体抗剪强度，同时也为避免换撑后底板上浮，施工前在基坑外设置10口管井对坑外地下水进行疏干。
管井井径800mm，采用Φ400mm无砂水泥管，管壁、管底包多层土工布及等粒径碎石，其透水直径不小于800mm。
井深从现状地面算起至坑底以下5m，大口井降水15天后方可进行基坑开挖。
基坑内采用大口井降水，坑内清淤坡脚线及二级放坡坡脚处均设400mm×400mm盲沟明排水，排水沟应随挖随填碎石。
降水井布置图
4、挖土流程
本次基坑支护土方开挖分四次施做，每步流程如下：
⑴第一次开挖：
清淤、施工进场辅道及加工区
施工进场辅道设置于规划纺六路西侧。
⑵第二次开挖：
对泵站前池基坑进行3m深放坡减载：
⑶第三次开挖：
施工支护钢板桩后下挖取土。
⑷第四次开挖
待泵站池壁施工至进水管道以上时进行进水管道基槽开挖。
第四章基坑监测
1监测项目
支护结构水平位移及地表沉降监报警值详见表格。
基坑位置
围护桩水平位移报警值
地表沉降报警值
累计值
（mm）
变化速
率（mmd）
累计值
（mm）
变化速
率（mmd）
泵站支护桩
24.6
3
20.4
4
管道钢板桩
29.1
3
38.5
4
2、监测注意事项
基坑开挖前应作出系统的开挖监控实施方案。
位移观测基准点数量不应少于两点且应设在两倍基坑深度以外。
密切注意开挖过程中支撑轴力及结构水平位移变化情况，出现异常立即停止挖土采取有效处理措施。
监测项目在基坑开挖前应测得初始值且不应少于两次。
各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。
当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数。
当有事故征兆时，应连续监测。
主要施工监测方法与措施
本工程监测范围为明挖基坑围护结构受力、位移量测
通过对基槽围护结构受力的量测，掌握开挖施工过程中基槽围护结构的受力情况，量测选择冠梁（腰梁）为对象，用电阻应变仪和频率接受仪进行量测。
在基槽两侧每5米布置两个监测控制点，槽钢上安装测点。
通过以上量测结果判断围护结构的稳定性，从而更好地指导施工，必要时加强基槽围护结构。
1、建立巡视制度
建立一套行之有效的巡视制度，做到按频率
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