塔吊基坑钢板桩支护施工方案.docx
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塔吊基坑钢板桩支护施工方案
第一节工程概况……………………………………………………………2
第二节编制依据……………………………………………………………4
第三节工程地质条件………………………………………………………5
第四节钢板桩支护设计思路及要点………………………………………6
第五节钢板桩稳定性计算…………………………………………………7
第六节施工组织计划………………………………………………………12
第七节施工机械及设备……………………………………………………13
第八节钢板桩施工………………………………………………………13
第九节基坑监测措施………………………………………………………16
第一十节施工工期………………………………………………………17
第一十一节质量保证措施…………………………………………………17
第一十二节安全施工措施…………………………………………………17
第一十三节文明施工措施……………………………………………………20
塔吊基础基坑钢板桩支护方案
第一节工程概况
1、一般概况
拟本工程地下四层，地上25层，建筑高度99.9m，机房最高点109.49m。
本单体总建筑面积178903.00㎡；其中地下46325.0㎡；地上132578.0㎡。
建筑基底面积7583.0㎡。
地下室按后浇带划分为三纵三横9个施工区段。
工程±0.000相当于绝对标高20.000m；基坑底标高：
-18.800m；结构底板顶标高-18.000m。
基坑顶标高：
15.6～20.5m。
开挖深度：
19.3m。
基坑支护采用：
Φ1000@1200支护桩，支护桩间∅600@1200双管旋喷桩。
基础边至护坡桩内侧设计间距1500～2000mm。
本工程地上部分南侧为7层门诊楼,东、西、北三面均为25层塔楼。
程“U”字型连成整体。
本工程西侧紧邻为一标三层地下车库，目前基本已施工完成。
2、设计概况
1、根据施工现场材料转运需要先安装基坑北面3#塔吊投入使用，由于基坑北面3#塔吊的位置在临时施工道路旁不能进行大面积放坡开挖，所以现场采取打钢板桩把塔吊基础基坑位置围护起来，进行塔吊基础土方开挖。
2、钢板桩平面位置图、定位图、剖面图：
第二节编制依据
一、祈福医院门诊、住院楼及连廊工程设计图纸；
二、祈福医院门诊、住院楼及连廊工程《岩土工程勘察报告》；
三、祈福医院门诊、住院楼及连廊工程超前钻记录；
四、祈福医院门诊、住院楼及连廊工程冲孔桩施工记录；
五、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
六、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
工程地质条件
1、基坑北面3#塔吊的地质情况：
根据地形勘察报告，该场地范围内地层自上而下分为：
杂填土层、淤泥土层、粉细矿层、强（中）风化砂岩层和微风化岩层。
一、杂填土层：
层厚约9.0m；
二、淤泥质土层：
层厚约2.3m；
三、粉质粘土层：
层厚约7.4m；
四、砂质粘土层：
层厚约13.2m；
五、全风化岩层：
层厚约6.9m；
六、强风化岩层：
层厚约6.4m
七、中、微风化岩层。
2、塔吊基础土方开挖段处于砂质粘土层至全风化岩层。
第四节钢板桩支护设计思路及要点
根据基坑北面3#塔吊基础地质情况特点，本工程钢板桩主要作用是为了围护基础外土方，同时防止地下水及基坑内的水流入，起到支护边坡的作用。
设计要点如下：
一、采用拉森式（U）型钢板桩，桩长8～10m；
二、钢板桩穿过砂质粘土层，进入全风化岩面；
三、钢板桩沿基坑连续设置成封闭的帷幕周长为35.8M；
四、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。
第五节钢板桩稳定性计算计算书
一、编制依据
本计算书的编制参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），《土力学与地基基础》（清华大学出版社出版）等编制。
二、参数信息
重要性系数：
1.00；开挖深度度h：
5.70m；
基坑外侧水位深度hwa：
4m；基坑内侧水位深度hwp：
3.00m；
桩嵌入土深度hd：
2.3m；基坑边缘外荷载形式：
荷载局部布置
均布荷载的分布宽度b0：
0m；荷载边沿至基坑边的距离b1：
1.50m；
土坡面上均布荷载值q0：
1.00kN/m；
悬臂板桩材料：
40a号槽钢；弹性模量E：
206000N/mm2；
强度设计值[fm]：
205N/mm2；桩间距bs：
0.50m；
截面抵抗矩Wx：
878.9cm3；截面惯性矩Ix：
17577.90cm4；
基坑土层参数：
序号土名称土厚度坑壁土的重度内摩擦角内聚力浮容重
（m）（kN/m3）（°）（kPa）（kN/m3）
1粘性土319161020
2风化岩6.921.532.53021
三、土压力计算
1、水平荷载
（1）、主动土压力系数：
Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-16/2）=0.568；
Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan2（45-16/2）=0.568；
Ka3=tan2（45°-φ3/2）=tan2（45-32.5/2）=0.301；
Ka4=tan2（45°-φ4/2）=tan2（45-32.5/2）=0.301；
Ka5=tan2（45°-φ5/2）=tan2（45-32.5/2）=0.301；
（2）、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载：
第1层土：
0~1.5米；
σa1上=P1Ka1-2C1Ka10.5=0×0.568-2×10×0.5680.5=-15.071kN/m；
σa1下=（γ1h1+P1）Ka1-2C1Ka10.5=[19×1.5+0]×0.568-2×10×0.5680.5=1.112kN/m；
第2层土：
1.5~3米；
H2'=∑γihi/γ2=28.5/19=1.5；
σa2上=[γ2H2'+P1+P2a2/（a2+2l2）]Ka2-2C2Ka20.5=[19×1.5+0+0.333]×0.568-2×10×0.5680.5=1.302kN/m2；
σa2下=[γ2（H2'+h2）+P1+P2a2/（a2+2l2）]Ka2-2C2Ka20.5=[19×（1.5+1.5）+0+0.333]×0.568-2×10×0.5680.5=17.485kN/m2；
第3层土：
3~4米；
H3'=∑γihi/γ3=57/21.5=2.651；
σa3上=[γ3H3'+P1+P2a2/（a2+2l2）]Ka3-2C3Ka30.5=[21.5×2.651+0+0.333]×0.301-2×30×0.3010.5=-15.661kN/m2；
σa3下=[γ3（H3'+h3）+P1+P2a2/（a2+2l2）]Ka3-2C3Ka30.5=[21.5×（2.651+1）+0+0.333]×0.301-2×30×0.3010.5=-9.19kN/m2；
第4层土：
4~6米；
H4'=∑γihi/γ4=78.5/21.5=3.651；
σa4上=[γ4H4'+P1+P2a2/（a2+2l2）]Ka4-2C4Ka40.5=[21.5×3.651+0+0.333]×0.301-2×30×0.3010.5=-9.19kN/m2；
σa4下=[γ4H4'+P1+P2a2/（a2+2l2）]Ka4-2C4Ka40.5+γ'h4Ka4+0.5γwh42=[21.5×3.651+0+0.333]×0.301-2×30×0.3010.5+21×2×0.301+0.5×10×22=23.452kN/m2；
第5层土：
6~8米；
H5'=H4'=3.651；
σa5上=[γ5H5'+P1]Ka5-2C5Ka50.5+γ'h5Ka5+0.5γwh52=[21.5×3.651+0]×0.301-2×30×0.3010.5+21×2×0.301+0.5×10×22=23.351kN/m2；
σa5下=[γ5H5'+P1]Ka5-2C5Ka50.5+γ'h5Ka5+0.5γwh52=[21.5×3.651+0]×0.301-2×30×0.3010.5+21×4×0.301+0.5×10×42=95.993kN/m2；
（3）、水平荷载：
Z0=（σa1下×h1）/（σa1上+σa1下）=（1.112×1.5）/（15.071×1.112）=0.103m；
第1层土：
Ea1=0.5×Z0×σa1下=0.5×0.103×1.112=0.057kN/m；
作用位置：
ha1=Z0/3+∑hi=0.103/3+6.5=6.534m；
第2层土：
Ea2=h2×（σa2上+σa2下）/2=1.5×（1.302+17.485）/2=14.09kN/m；
作用位置：
ha2=h2（2σa2上+σa2下）/（3σa2上+3σa2下）+∑hi=1.5×（2×1.302+17.485）/（3×1.302+3×17.485）+5=5.535m；
第3层土：
Ea3=h3×（σa3上+σa3下）/2=1×（-15.661+-9.19）/2=-12.425kN/m；
作用位置：
ha3=h3（2σa3上+σa3下）/（3σa3上+3σa3下）+∑hi=1×（2×-15.661+-9.19）/（3×-15.661+3×-9.19）+4=4.543m；
第4层土：
Ea4=h4×（σa4上+σa4下）/2=2×（-9.19+23.452）/2=14.262kN/m；
作用位置：
ha4=h4（2σa4上+σa4下）/（3σa4上+3σa4下）+∑hi=2×（2×-9.19+23.452）/（3×-9.19+3×23.452）+2=2.237m；
第5层土：
Ea5=h5×（σa5上+σa5下）/2=2×（23.351+95.993）/2=119.344kN/m；
作用位置：
ha5=h5（2σa5上+σa5下）/（3σa5上+3σa5下）+∑hi=2×（2×23.351+95.993）/（3×23.351+3×95.993）+0=0.797m；
土压力合力：
Ea=ΣEai=0.057+14.09+-12.425+14.262+119.344=135.328kN/m；
合力作用点：
ha=ΣhiEai/Ea=（0.057×6.534+14.09×5.535+-12.425×4.543+14.262×2.237+119.344×0.797）/135.328=1.101m；
2、水平抗力计算
（1）、被动土压力系数：
Kp1=tan2（45°+φ1/2）=tan2（45+32.5/2）=3.322；
（2）、土压力、地下水产生的水平荷载：
第1层土：
5.7~8米；
σp1上=2C1Kp10.5=2×30×3.3220.5=109.366kN/m；
σp1下=γ1h1Kp1+2C1Kp10.5=21.5×2.3×3.322+2×30×3.3220.5=273.661kN/m；
（3）、水平荷载：
第1层土：
Ep1=h1×（σp1上+σp1下）/2=2.3×（109.366+273.661）/2=440.48kN/m；
作用位置：
hp1=h1（2σp1上+σp1下）/（3σp1上+3σp1下）+∑hi=2.3×（2×109.366+273.661）/（3×109.366+3×273.661）+0=0.986m；
土压力合力：
Ep=ΣEpi=440.48=440.48kN/m；
合力作用点：
hp=ΣhiEpi/Ep=（440.48×0.986）/440.48=0.986m；
四、验算嵌固深度是否满足要求
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的要求，验证所假设的hd是否满足公式；
hp∑Epj-1.2γ0haEai≥0
0.99×440.48-1.2×1.00×1.10×135.33=255.40；
满足公式要求！
五、抗渗稳定性验算
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）要求，此时可不进行抗渗稳定性验算！
六、结构计算
1、结构弯矩计算
弯矩图（kN·m）
变形图（m）
悬臂式支护结构弯矩Mc=42.68kN·m；
最大挠度为:
0.02m；
2、截面弯矩设计值确定：
M=1.25γ0Mc
截面弯矩设计值M=1.25×1.00×42.68=53.35；
γ0----为重要性系数，按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）,表3.1.3可以选定。
七、截面承载力计算
1、材料的强度计算：
σmax=M/（γxWx）
γx-----塑性发展系数，对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件，偏于安全考虑，可取为1.0;
Wx-----材料的截面抵抗矩:
878.90cm3
σmax=M/（γx×Wx）=53.35/（1.0×878.90×10-3）=60.70MPa
σmax=60.70MPa<[fm]=205.00MPa;
经比较知，材料强度满足要求。
第六节施工组织计划
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：
第七节施工机械及设备
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
吊液压振动锤
汽车式起重机
1台
30t
用于拨钢板桩
震动拔桩机
1台
45KW
拨钢板桩
履带式单斗挖掘机
W-1001
1台
1M3
挖槽、配合桩机作业及修路
气割机
1套
切割钢板桩
电焊机
XD1-200
2台
2KVA
钢板桩接长
经纬仪
J2
1台
测量放线
水准仪
S3-d
1台
抄平、沉降观测
空压机
V-6/8
1台
37KW
协助打管桩压力灌浆
潜孔冲击器
YQ80
1台
1.99KW
打管锚
砂浆搅拌机
250L
1台
4KW
锚杆注浆
泥浆泵
BW-150/15
1台
5.5KW
锚杆压力灌浆
第八节钢板桩施工
一、材料选择。
采用拉森式（U型）钢板桩。
型号
尺寸（mm）
截面积
A单根
（cm2）
重量（kg/m）
惯性矩Ir
截面抵抗矩
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）
鞍IV型
400
18/0
15.5
10.5
99.14
77.73
193.33
4.025
31.963
343
2043
二、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。
三、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。
四、施工工艺流程
基线确定定桩位钢板桩施打围檩、拉杆、角撑土建施工
拔桩
五、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，使桩端透过砂层进入不透水的强（中）风化岩层。
吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩帷幕完成。
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、拉杆、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，通过拉杆固定于原已打好的钢管锚杆上，拉杆由两根Φ25钢筋组成，焊接于钢管锚杆上。
为稳妥起见，
在钢板桩墙五个转角上另用槽
钢或角钢做角撑。
如右图所示。
⑸、钢板桩拔除。
土建工程完毕后即进行钢
板桩的拔除。
由于基坑较大，且周边街头公园及B1～B4栋的位置影响，无法太靠近基坑操作，故须采用较大型的吊车与振动锤配合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，依靠附加起吊车的作用将桩拔除。
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。
第九节基坑监测措施
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
（1）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。
（2）基坑支护沉降观测
利用远离场区的城市高程系水准控制点或独立水准点作为沉降观测的起算点，与以上点联测，构成基坑支护沉降观测网。
四面围墙周边附近各布置四个沉降观测点，与基坑周边浅埋基础建（构）筑物、重要管线监测点一起构成监测周边环境的沉降观测网。
3、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），并与城市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：
首先自远离基坑的城市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。
4、基坑周围建（构）筑物等的监测措施
本工程对基坑周边50米范围内的所有建（构）筑物进行监测，并特别对临近坑边1.5H～2.0H范围内建（构）筑物，包括道路、市政管道、电力电缆、电信管网等加强监测力度。
具体监测措施是：
（1）对建（构）筑物，定期进行沉降变形观测。
（2）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。
第十节施工工期
本工程施工工期计划为30天，钢板桩施打2天，围檩、角撑施工2天。
第十一节质量保证措施
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，每支之间必须扣好企口，防止漏水。
6、桩端必须透过砂层，进入不透水的强（中）风化岩面。
第十二节安全施工措施
1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。
2、靠近基坑边的东面排栅增加多一道卸荷措施。
3、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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。
16、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。
17、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。
18、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。
19、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
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