管槽基坑钢板桩支护方案DOC.docx
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管槽基坑钢板桩支护方案DOC
湛江鉴江供水工程
管槽基坑钢板桩支护方案
广东水电二局鉴江供水枢纽工程盾构项目部
二〇一六年五月
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批准:
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目 录
1.工程概况1
2.编制依据2
3.工程地质条件2
4.施工组织计划3
4.1项目管理架构3
4.2劳动力组织3
4.3施工进度安排4
5.施工机械及设备4
6.钢板桩施工4
6.1钢板桩施工的一般要求4
6.2钢板桩检验5
6.3钢板桩吊运及堆放5
6.4施工工艺流程5
6.5操作方法5
6.6钢板桩支护施工用电负荷7
7.基坑监测措施7
7.1基准网的建立7
7.2基坑支护变形观测8
7.3观测要求8
7.4观测方法8
8.质量保证措施8
9.安全文明施工9
9.1组织机构9
9.2安全施工措施9
10.相关的强制性条文11
附表：
钢板桩支护主要材料表12
1.工程概况
湛江市鉴江供水枢纽工程东海岛段输水管线（D5+799～D7+481）段为钢铁基地～红星水库输水管线工程的一部分，位于东海岛湛江钢铁基地附近，输水管线采用陆地埋钢管断面形式，管道安装分为A管、B管两条，依次布置在输水管路中心线的左、右两侧，且平行于管路中心线，两管中心高程与管路中心高程相等。
主管管材采用钢管（SP），钢管管材为Q235-B型直缝钢管，输水主管内径为1900mm，钢管壁厚为20mm，钢管之间连接采用焊接。
本段管线北接宝钢基地1#门鉴江供水一期已安装完管道，南至东海岛铁路宝钢工厂站南侧，全线长约1.68Km。
管线平行于宝钢进厂主干道疏港公路布置（距疏港公路中心线35m），管道沿线设置有附属设施如排气阀井室2座，压盖松套限位补偿接头6处，连通阀井室1座，阀室内安装有相关阀门。
根据湛江市开发区重点项目建设协调小组的统一安排，按照先地下，后地面的施工顺序，鉴江供水东海岛（D5+799～D7+481）段管线必须在东海岛铁路宝钢工厂站施工前完成埋设施工。
本工程初步设计概算时管线工程基槽土方开挖原地面高程控制在11.00m以下，后经湛江市重点项目建设协调小组统一安排，调整到以疏港公路路面高程为准。
以此为基础计算，本段管线基槽土方开挖平均挖深约6m～9m不等,槽底挖宽为6.78m，原设计边坡比例为1:
2，施工开挖拟采取每100m逐段开挖，运用反铲挖掘机配合自卸汽车水平运输方式进行分段开挖。
管道开挖深度分布表
管线桩号
D5+812
D6+500
D7+461
疏港公路高程（m）
11.5
14.25
12.5
管线沟槽底高程（m）
5.5
5.1
4.7
沟槽深度（m）
6
9.15
7.8
由上表可知，鉴江供水管槽开挖深度深，按照原设计边坡比例开挖势必导致开口线进入疏港大道。
为确保管槽土方开挖安全，以及为减少对疏港公路的破坏，施工期间拟采取垂直开挖，每段基槽双侧边坡采用扶壁式钢板桩支撑断面形式进行支护施工。
扶壁式基坑钢板桩支护布置见下图，基坑钢板桩采用Ⅲ型9m和Ⅳ型12m拉森式（U型）钢板桩，实行二面围护，钢板桩内侧为型钢围檩，围檩间设钢管支撑。
扶壁式基坑钢板桩支护布置图
2.编制依据
（1）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002
（2）《建筑基坑支护技术规范》JGJ120－99
（3）《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194—93
（4）《水利水电工程施工组织设计规范》SL303—2004
（5）《工程建设标准强制性条文》
（6）《工程测量规范》GB50026-93
（7）《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300－2013
3.工程地质条件
根据以往管线土方开挖时探明的地下地质情况，本段管线浅层地基土主要为淤泥质粘土，该场地范围内地层剩余土方自上而下分为：
粉土、淤泥质粉质粘土层、淤泥质粘土。
（1）粉土层：
黄灰色，湿，松散、局部稍密，含少量云母及粘性土，摇振反应中等，干强度韧性低，平均层厚约1.4m，该层土自厂区到灌河逐渐变薄，至河岸附近尖灭消缺失，该层土的重度为20.1kN/m3,粘聚力为7.8kN/m2,内摩擦角为25°；
（2）淤泥质粉质粘土层：
灰黄、浅灰色，软塑，稍有光泽，干强度韧性中等，含云母腐蚀质，具水平层理，上部含氧化铁结核。
平均层厚约4.5m左右，该层在局部地段会消失，该层土的重度为18.2kN/m3,粘聚力为13.7kN/m2,内摩擦角为12.5°；
（3）淤泥质粘土层：
浅灰、灰色，流塑，具水平层理，偶含有机质，夹薄层粉土或粉砂，干强度韧性中等，局部含腐殖质，层底含贝壳，该层土工程场地内普遍分布，平均层厚约10m，该层土的重度为17.4kN/m3,粘聚力为14kN/m2,内摩擦角为11°。
4.施工组织计划
4.1项目管理架构
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：
4.2劳动力组织
根据工程工期要求，合理安排施工现场的劳动力。
在施工过程中，施工人员要根据设计图要求与本工程的施工顺序，科学地安排各工种的劳动力人数，做到统一安排、服从指挥、各司其职、严格施工纪律。
施工劳动组织安排如表所示。
表中数据按一个工作面一班制考虑。
基坑支护施工劳动力组织（一工作班）
工种
人数
职责
工程技术人员
1
负责全面指导现场施工
施工员
1
负责放线并控制板桩轴线、垂直度
吊车司机
1
负责开吊车、吊桩、振动锤桩工作
打桩技术工
2
负责控制油泵、电开关、桩准确就位
气割、电焊工
1
负责现场钢材切割、电焊工作
电工、机修工
1
保证施工生产用电及用电安全及现场机械设备正常运转工作
辅助工
1
负责现场机械设备正常运转
合计
9
4.3施工进度安排
基坑支护每100m为1个施工段，本段管线基坑支护共需17次完成。
工程施工计划安排与管道安装工程同步平行施工，其具体的钢板桩支护施工计划为施工准备1天，打H型钢桩2天，H型钢围檩安装1天，基坑支护工程各道工序与管道安装工程各工序均进行搭接施工。
5.施工机械及设备
本工程施工所配备的工程机械及设备的型号、数量等情况计划见下表。
参数
名称
型号
数量
功率
使用部位
履带式机械手
55t
2台
打拔钢板桩
履带式单斗挖掘机
现代200
1台
1M3
土方开挖回填
吊车
1台
8t
围檩、支撑吊装
电焊机
XD1-200
2台
2KVA
围檩、支撑焊接
全站仪
苏一光OTS632
1台
测量放线
经纬仪
J2
1台
测量放线
水准仪
苏一光S3
1台
抄平、沉降观测
运输车
1辆
设备材料运输
6.钢板桩施工
根据本工程场地地质情况特点，本工程钢板桩主要作用是为了隔绝地下水流入基坑，同时支护起到挡土作用，减少土方开挖工程量和避免边坡失稳，缩短工期。
设计要点如下：
（1）采用Ⅲ型9m和Ⅳ型12m拉森式（U型）钢板桩；
（2）钢板桩穿过淤泥质粉质粘土层、粉土，进入淤泥质粘土层；
（3）钢板桩沿管槽两侧连续设置，
（4）经初步计算，钢板桩帷幕上需要设置二道连续的三拼I45a型工字钢围檩,围檩间设二道Φ609*14mm螺旋钢管支撑，水平间距2m，垂直间距3m，以加强钢度及整体性。
第一道围檩和钢管支撑位于11.0m高程，第二道围檩和钢管支撑位于管顶0.50m高程。
拉森钢板桩采用履带式液压挖土机KATO-1250的液压振锤的锤机施打，施打前先准确放出支护桩中心线，控制打入精度。
6.1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，既便于沟槽基础土方开挖施工，又要在沟槽内留有余地，便于钢管焊接、涂装施工。
2、基坑沟槽钢板桩的支护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。
各周边尺寸尽量复合板装模数。
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。
6.2钢板桩检验
由于本工程为钢板桩用于基坑的临时支护和止水，故不需进行材质检验而只对其做外观检验，以便对不符合形状要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、端头矩形比、平直度和锁口形状等内容。
检查中要注意：
①、对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；②、有割孔、断面缺损的应予以补强；③、若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。
原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。
6.3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，并应注意保护锁口免受损伤。
吊运方式有成捆起吊和单捆起吊、钢筋捆扎、专人指挥。
钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到以后的施工方便，并按型号、规格、长度施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2m。
6.4施工工艺流程
基线确定→定桩位→钢板桩施打→围檩、支撑→土建施工→拔桩
6.5操作方法
（1）基线确定：
施工员的在基坑边定出轴线，留出以后施工需要的工作面，确定钢板桩施工位置。
（2）定桩位：
按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。
（3）钢板桩施打：
拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工要求：
a）全线采用Ⅲ型9．0米及Ⅳ型12m长密扣拉森钢板桩。
拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）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。
吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩帷幕完成。
b）打桩前，对钢板桩逐根进行检查，剔除连接锁扣处的锈蚀、变形严重的钢板桩，待修整合合格后才可使用，整修后还不合格的禁用。
c）打桩前，可在钢板桩的锁口内涂抹油脂，以方便钢板桩的打入、拔出。
d）在钢板桩插打过程中，随着测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，必须拔起重打。
e）密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；特别是检查井位的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封好，避免由于漏水带走泥沙，造成地面塌陷。
f）为了避免沟槽土方开挖后，侧向土压力将钢板桩挤倒，钢板桩施打完毕后，用H200*200*11*19mm的工字钢将明渠两侧的拉森钢板桩分别连成整体，位置在桩顶以下约1.5m左右的地方，用电焊条将其焊牢，然后每隔5米用空心圆形钢材（200*12mm），加以特制的活动节将两侧的钢板桩对称支撑。
支撑时活动节的螺母必须拧紧，保证拉森钢板桩的垂直度及沟槽开挖工作面。
g）在基础沟槽开挖过程中，随时观察钢板桩的变化情况，若有明显的倾覆或隆起状态，立即在倾覆或隆起的部位增加对称支撑。
（4）、挖土
a）土方开挖应分段连续施工，开挖至板桩顶以下1.5米处，进行第1道支撑施工，开挖至板桩顶以下3.5米处，进行第2道支撑施工。
b）因本工程管道开挖区为粘土，井点降水效果差，一般采用集水井集水潜水泵排水法，排除基槽渗水，保持基坑内无积水，减小土侧压力对扣板桩影响，便于管道施工。
c）基坑周边（约一倍桩长）范围内尽量避免堆载。
d）开挖过程中注意支护体系的变形观察。
e）基坑内作业时，有专职安全员负责。
在基坑开挖过程中需要注意的问题：
a）由于本工程在地下水位很高，钢板桩的垂直度及搭接十分重要，当钢板桩未贴靠在围囹上部分，需作加垫处理，使钢板桩的压力传到围囹及支撑上，支撑的材料、制作、焊接必须严格按图施工。
b）其次是挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须能较快地产生整体刚度或预紧力，两者配合就能较好地利用软土施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。
施工中切不可超挖和不及时施加支撑，土方施工要求分层均匀高效，以使支护结构处于正常的受力状态。
（4）钢板桩拔除：
钢管焊接工程完毕后回填至管顶时即进行钢板桩的拔除。
由于基坑较小，故须采用履带式机械手来进行钢板桩的拔除，即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，依靠机械手的作用将桩拔除。
钢板桩拔除后留下的桩孔，必须即时做回填处理，回填一般用挤密法或填入法，所用材料为中砂。
拔桩时应注意事项：
a.拔桩起点和顺序：
对封闭式拉森钢板桩墙，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。
b.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。
c.对引拔阻力较大的拉森钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。
6.6钢板桩支护施工用电负荷
一个作业班组打钢板桩的组合用电的机械为DZ45A型振动沉拔锤、高压油泵、Bx3-500-2或Bx3-500电焊机一台，这些机械的用电功率分别为45（60）KW、4KW、17KW。
振动沉拔锤与高压油泵同时工作，电焊机与振动沉拔锤、高压油泵不同时工作。
一个作业班组打钢板桩的最大用电量为49（64）KW。
7.基坑监测措施
7.1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，因此要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。
7.2基坑支护变形观测
（1）桩顶垂直及水平位移监测：
监测桩顶的垂直及水平位移，监测点按均匀、对称、预测位移较大、重要性等因素设置。
根据测量结果掌握围护桩顶的垂直及水平位移变化情况。
（2）桩身及坑外土体的监测：
监测围护桩随基坑开挖深度的增加，桩身水平位移的变化速率及最大位移值，及时预警，确保基坑稳定及其周围环境的安全。
测量时每0.5m往返测试1次，在挖土前读取初始读数，以后至少每天测读1次。
7.3观测要求
（1）在围护结构施工前，须测得初读数。
（2）在基坑降水及开挖期间，须做到一日一测。
在基坑施工期间的观测间隔，可视测得的位移及内力变化情况加长或减短。
（3）报警值：
围护结构水平、垂直位移报警值大于3mm/日或累计大于30mm。
坑外地表土体位移报警值为日变化量为2mm或累计变化量30mm。
7.4观测方法
（1）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），并与厂区的大地控制网三角点联测水平夹角，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。
（2）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型精密水准仪。
8.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）钢板桩统一为拉森式（U型），施工时，每块之间必须扣好企口，防止漏水。
9.安全文明施工
9.1组织机构
安全施工组织机构如下图：
9.2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，每月定期进行安全教育，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。
20）、根据施工需要，计划配备如下特殊工种，实际施工时，可根据实际情况予以增减，施工特种作业人员情况见下表。
序号
姓名
工种
证件编号
发证日期
所属单位
1
林广德
焊工
TS6JZHA00198
2013.5.8
湛江市质量技术监督局
2
林超
焊工
TS6JZHA00443
2014.7.19
湛江市质量技术监督局
3
张君利
电工
T3210921198407098399
2009.06.01
广东源天
4
潘华贵
电工
51110119000413
2008.07.02
广东源天
5
袁远
安全员
苏建安C（2008）0602583
2005.5.13
广东源天
6
黄民
安全员
水建安C（2007）0004983
2007.07.09
广东源天
10.相关的强制性条文
（1）《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
建筑钢结构用钢材及焊接填充材料的选用应符合设计图的要求，并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告；其化学成分、力学性能和其他质量要求必须符合国家现行标准规定。
当采用其他钢材和焊接材料替代设计选用的材料时，必须经原设计单位同意。
（2）焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。
（3）钢管的尺寸和表面质量应符合下列规定：
钢管上严禁打孔。
（4）六级以上台风，现场禁止高空、吊装作业。
附表：
钢板桩支护主要材料表
项目
单位
围檩（三拼45a工型钢）
支撑（Φ609*14mm厚钢管）
拉森Ⅳ型钢板桩
长度
m
200
700
6000
单位重量
kg/m
80.4
205.43
77.73
重量
t
16.08
143.801
466.38
根数
根
34
100
500
计算说明:
按每100m为1个单元，循环重复使用主要材料
1.围檩：
所需长度为100×2=200m，型钢单根长度按6m计，需要200÷6=33.33，取34根，长度为200m。
2.钢板桩：
钢板桩宽度为0.4m，单根长度为12m，所需钢板桩的根数为100×2÷0.4=500根，总长度为500×12=6000m。
3.支撑：
支撑水平平均间距2m，垂直间距3m；
单根长度7.00m的支撑，基坑需要100÷2×2=100根，总数量为100根，总长度为7.0×100=700m；
注；本施工方案仅供参考，具体实施以设计图纸为准。
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