钢板桩井点降水箱涵施工方案.docx
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钢板桩井点降水箱涵施工方案
目录
1、简略施工方案……………………………………………………………………01
2、钢板桩围护计算资料……………………………………………………………05
3、井点降水计算资料………………………………………………………………10
4、基坑开挖计算资料………………………………………………………………16
5、围堰计算资料……………………………………………………………………18
6、河道排水计算资料………………………………………………………………19
7、级配碎石换填计算资料…………………………………………………………19
箱涵简略施工方案
《XX枢纽变更设计图》中我部共增加箱涵5座（K0+630箱涵、FDK0+063.7箱涵、FDK0+275箱涵、ZK1+308箱涵、YK1+023.5箱涵），为保证施工安全，特编制本箱涵简略施工方案，用于指导实施性施工方案编制及施工预算，故本简略施工方案仅对箱涵施工将面临的关键困难问题进行规划指导，常规问题不进行阐述，实施性施工方案可在本方案基础上进行编制。
一、工程简介
箱涵统计表
序号
箱涵桩号
长度（m）
开挖深度（m）
涵底处理
地质情况
备注
1
K0+630
39.2
6.67
搅拌桩
淤泥
2
FDK0+063.7
14.72
6.35
搅拌桩
淤泥
3
FDK0+275
7.54
5
搅拌桩
淤泥
位于原有河道上
4
ZK1+308.8
170
6.45
管桩
淤泥
位于原有河道上，无改河条件
5
YK1+023.5
24.6
6.95
管桩
淤泥
位于原有河道上
合计
256.06
二、施工方案
1、施工工艺
1）、K0+630箱涵：
测量放样→井点降水→钢板桩围护→上部基坑开挖（2.67m左右）→涵底搅拌桩施工→二层围囹施工→下部基坑开挖→搅拌桩验收→箱涵施工
2）、FDK0+063.7箱涵：
测量放样→井点降水→钢板桩围护→上部基坑开挖（2.67m左右）→涵底搅拌桩施工→二层围囹施工→下部基坑开挖→搅拌桩验收→箱涵施工
3）、FDK0+275箱涵：
测量放样→井点降水→围堰→钢板桩围护→换填0.8m级配碎石→搅拌桩施工→上部基坑开挖→二层围囹施工→下部基坑开挖→搅拌桩验收→箱涵施工
4）、ZK1+308箱涵：
测量放样→井点降水→围堰→布设管道，安装水泵，排除河道水，确保河道水畅通→钢板桩围护→换填0.8m级配碎石→管桩施工→上部基坑开挖→二层围囹施工→下部基坑开挖→管桩桩帽施工→箱涵施工
5）、YK1+023.5箱涵：
测量放样→井点降水→围堰→钢板桩围护→换填0.8m级配碎石→管桩施工→上部基坑开挖→二层围囹施工→下部基坑开挖→管桩桩帽施工→箱涵施工
2、基坑开挖及涵底处理
本合同段增加的5座箱涵，均为深基坑开挖，开挖深度均超过5m，箱涵位于淤泥层范围，涵底采用搅拌桩或管桩处理，施工周期长，为保证施工安全，特对基坑开挖设计相关方案：
1）、井点降水
涵底采用搅拌桩或管桩处理，搅拌桩及管桩施工机械庞大，基础淤泥层无法满足承载力要求，故施工前应采取方式将涵底水位下降，基础淤泥层水位下降后，淤泥层板结，承载力提高对，涵底处理及今后涵洞基础施工提供较大的安全保证，故我部计划在采用井点降水的方法降低地下水位：
井点降水设置在基坑周边，距开挖线外侧0.8m，井管与总管相连，地下水通过总管排入附近河道，施工周期平均90天。
相关计算资料后附。
2）、围堰
FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5等箱涵，位于现有河道，施工前先进行围堰施工，围堰采用麻袋围堰的方式，围堰高度比洪水位高0.5m，相关计算后附。
3）、级配碎石换填
FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5等箱涵，位于现有河道，淤泥层较厚，且开挖受周边地形限制，为保证施工安全，计划先换填0.8m级配碎石，具备承载力后进行涵底搅拌桩或管桩施工，涵底处理施工完毕后在进行基坑开挖。
4）、河道水排除
ZK1+308箱涵位于现有河道，现场受厂房及公路限制，不具备改河施工条件，为保证河道内水流畅通，施工前在开挖线外侧布设管道，在河道上游围堰处增设大功率水泵抽水，河道上游河水通过水泵及岸上布设的管道流入下游河道，确保河道流水畅通，水位不因堵塞无限上升，影响箱涵施工安全。
5）、搅拌桩及管桩施工
搅拌桩及管桩施工采用空钻及送桩法施工，确保施工安全。
6）、基坑围护
K0+630箱涵、FDK0+063.7箱涵、FDK0+275箱涵、ZK1+308箱涵、YK1+023.5箱涵均为深基坑开挖，地质条件为淤泥，为保证施工安全，计划采用拉森钢板桩基坑防护。
钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV型（新）钢板桩参数。
围囹布设两层，相关计算资料后附。
箱涵深基坑围护计算
K0+630箱涵、FDK0+063.7箱涵、FDK0+275箱涵、ZK1+308箱涵、YK1+023.5箱涵均为深基坑开挖，地质条件为淤泥，为保证施工安全，计划采用拉森钢板桩基坑防护，受基坑深度及箱涵施工影响，钢板桩按单錨浅埋板桩计算：
一、设计资料
1、基坑开挖深度
K0+630箱涵开挖深度6.67m；FDK0+063.7箱涵开挖深度6.36m；FDK0+275箱涵开挖深度6.03m；ZK1+308箱涵开挖深度7.05m；YK1+023.5箱涵开挖深度7.25m。
2、基坑内外土层物理性质（见图1）
则：
γ平均=（（1.2+1.4）*18.2
+4.07*16.1）/6.67
=16.92KN/m3
C平均=（（1.2+1.4）*16.3
+4.07*9.1）/6.67
=11.9KPa
φ平均=（（1.2+1.4）*14.8
+4.07*11.8）/6.67
=13.0°
3、地面超载q：
按70吨考虑，换算后为10KN/m2。
4、钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV型（新）钢板桩参数A=98.70cm2，W=2043cm3，[δ]=200Mpa。
二、计算资料
1、确定支撑层数及间距
=2840mm≈2.8m
h1=1.1*2.8=3.1
h2=0.88*2.8=2.8
根据施工的具体情况进行调整，见下图（图2）布置
图2，多层支撑分布图
2、钢板桩入土深度
主动土压力系数Ka=tg2（45°－
）=tg2（45°－
）=0.633
被动土压力系数Kp=tg2（45°+
）=tg2（45°+
）=1.581
采用盾恩近似法计算，因采用井点降水，可不考虑坑底以下浮力影响
钢板桩DB’段上的荷载GDB’N’一半传至D点上，另一半由坑底土压力MR’B’承受，根据图3，可得：
考虑基坑稳定性，安全系数取1.2，所以
则钢板桩长度=6.67+7.72=14.39m。
3、安全验算
1）、整体滑动失稳验算
对于单支撑支护结构如果锚固长度或支护足够，可认为不会发生整体滑动失稳，故这里不再进行验算。
2）、基坑底的隆起验算
假定坑壁在重力的作用下，其下部软土地基随圆柱面产生滑动和破坏，失去稳定的地基绕圆柱面中心轴转动，则：
转动力矩Md=WX/2=（q+rh）x2/2
当土为均质土时，则：
稳定力矩Mr=π×ζ×x2
地基稳定力矩和转动力矩之比称为抗隆起安全系数，即：
K=Md/Mr=2πζ/（q+rh）=2×3.14×（7.4+16.3×7×tg13°）/5+16.3×7=1.65大于1.2
即基底抗隆起满足要求。
3）管涌验算
基坑开挖后地下水形成水头差，是地下水从高处向低处渗流，坑底下的土浸入水中，其有效重度为浮重力密度r’。
当地下水的向上渗流力（动水压力）j时，土粒则处于浮动状态，于是坑底产生管涌现象。
要避免产生管涌，则：
r’>=Kj（k为抗管涌安全系数，k=1.5~2.0）。
其中j=h’rw/（h’+2t）.即:
t>kh’rw-r’h’/2r’=1.5×5×10-6.3×5/2×6.3=3.45m
其中钢板桩入土深度为7.6m大于3.45m,即基坑不会发生管涌。
三、各箱涵钢板桩配置计算
钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV型（新）钢板桩参数A=98.70cm2，W=2043cm3，[δ]=200Mpa,b=0.4m
1、K0+630箱涵（385527Kg）
1）竖向钢板桩
=2*（51.2+16）/0.4*14.39*76.96=372105Kg
2）围囹
=2*（51.2+16+5*4）*76.96=13422Kg
3）合计：
372105+13422=385527Kg
2、FDK0+063.7箱涵（247800Kg）
1）竖向钢板桩
=2*（27+16）/0.4*14.39*76.96=238103Kg
2）围囹
=2*（27+16+5*4）*76.96=9697Kg
3）合计：
238103+9697=247800Kg
三、FDK0+275箱涵（242108Kg）
1）竖向钢板桩
=2*（26+16）/0.4*14.39*76.96=232565Kg
2）围囹
=2*（26+16+5*4）*76.96=9543Kg
3）合计：
232565+9543=242108Kg
四、ZK0+308箱涵（1078713Kg）
1）竖向钢板桩
=2*（172+17）/0.4*14.39*76.96=1046544Kg
2）围囹
=2*（172+17+5*4）*76.96=32169Kg
3）合计：
1046544+32169=1078713Kg
五、YK1+023.5箱涵（291053Kg）
1）竖向钢板桩
=2*（34.6+16）/0.4*14.39*76.96=280186Kg
2）围囹
=2*（34.6+16+5*4）*76.96=10867Kg
3）合计：
280186+10867=291053Kg
井点降水工程数量计算表
一、K0+630箱涵（43根）
1、井点系统布置
基坑平面尺寸51.5m*16m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。
顶层1.2m为杂填土，基坑开挖深度6.67m，要求降水深度s=6.67-1.2+1=6.47m。
轻型井点降水基本满足要求。
总管和井点布置在同一水平面上。
设井管长度=1.2+6.47+1.2=8.87m
2、基坑用水量计算：
含水层厚度：
H=8.87-1.2=7.67m
降水深度：
s=6.67-1.2+1=6.47m
基坑假想半径：
由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：
x0=√F/π=√（16+0.8*2）*（51.2+0.8*2）/3.14=17.2m
抽水影响半径：
R=1.95s√（H*K）=1.95*6.47*√（7.67*5）=78.131m
基坑总涌水量：
Q=1.366K（2H-s）s/（lgR-lgx0）
=1.366*5*（2*7.67-6.47）*6.47/（lg78.131-lg17.4）=600.922m^3/d
3、计算井点管数量和间距
单井出水量：
q=65πdl∛K=65*3.14*0.05*1.2*∛5=20.9m3/d
井点管数量：
n=1.1*601/20.9=32根
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为32+8=40根。
井点管间距平均为：
D=2*（51.2+16）/（40-1）=3.45，取3m
井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：
n=2*（51.2+16）/3-2=42.8根，用43根
二、FDK0+063.7箱涵（33根）
1、井点系统布置
基坑平面尺寸27m*16m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。
基坑开挖深度6.35m，要求降水深度s=6.35-1.2+1=6.15m。
轻型井点降水基本满足要求。
总管和井点布置在同一水平面上。
设井管长度=1.2+6.15+1.2=8.55m
2、基坑用水量计算：
含水层厚度：
H=8.55-1.2=7.43m
降水深度：
s=6.35-1.2+1=6.15m。
基坑假想半径：
由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：
x0=√F/π=√（16+0.8*2）*（27+0.8*2）/3.14=12.66m
抽水影响半径：
R=1.95s√（H*K）=1.95*6.15*√（7.43*5）=73.09m
基坑总涌水量：
Q=1.366K（2H-s）s/（lgR-lgx0）
=1.366*5*（2*7.43-6.15）*6.15/（lg73.09-lg12.66）=480.5m^3/d
3、计算井点管数量和间距
单井出水量：
q=65πdl∛K=65*3.14*0.05*1.2*∛5=20.9m3/d
井点管数量：
n=1.1*480.5/20.9≈25根
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为25+8=33根。
井点管间距平均为：
D=2*（27+16）/（33-1）=2.68，取2.5m
井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：
n=2*（27+16）/2.5-2=32.4根，用33根
三、FDK0+275箱涵（26根）
1、井点系统布置
基坑平面尺寸26m*16m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。
基坑开挖深度5m，要求降水深度s=5-0.6+1=5.4m。
轻型井点降水基本满足要求。
总管和井点布置在同一水平面上。
设井管长度=0.6+5.4+1.2=7.2m
2、基坑用水量计算：
含水层厚度：
H=7.2-1.2=7.0m
降水深度：
s=5-0.6+1=5.4m。
基坑假想半径：
由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：
x0=√F/π=√（16+0.8*2）*（26+0.8*2）/3.14=12m
抽水影响半径：
R=1.95s√（H*K）=1.95*5.4*√（7.0*5）=62.3m
基坑总涌水量：
Q=1.366K（2H-s）s/（lgR-lgx0）
=1.366*5*（2*7-5.4）*5.4/（lg62.3-lg12）=443m3/d
3、计算井点管数量和间距
单井出水量：
q=65πdl∛K=65*3.14*0.05*1.2*∛5=20.9m3/d
井点管数量：
n=1.1*443/20.9≈23根，
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为23+8=31根。
井点管间距平均为：
D=2*（26+16）/（31-1）=3.36，取3m
井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：
n=2*（26+16）/3-2=26根，用26根
四、ZK0+308箱涵（106根）
1、井点系统布置
基坑平面尺寸172m*17m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。
基坑开挖深度6.45m，要求降水深度s=6.45-1.2+1=6.25m。
轻型井点降水基本满足要求。
总管和井点布置在同一水平面上。
设井管长度=1.2+6.25+1.2=8.65m
2、基坑用水量计算：
含水层厚度：
H=8.65-1.2=7.53m
降水深度：
s=6.45-1.2+1=6.25m。
基坑假想半径：
基坑分两部分计算，则长宽比不大5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：
x0=√F/π=√（17+0.8*2）*（57.3+0.8*2）/3.14=18.7m
抽水影响半径：
R=1.95s√（H*K）=1.95*6.25*√（7.53*5）=74.8m
基坑总涌水量：
Q=1.366K（2H-s）s/（lgR-lgx0）
=1.366*5*（2*7.53-6.25）*6.25/（lg74.8-lg18.7）
=624.7m3/d
3、计算井点管数量和间距
单井出水量：
q=65πdl∛K=65*3.14*0.05*1.2*∛5=20.9m3/d
井点管数量：
n=1.1*624.7/20.9≈33根
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为33+8=41根。
井点管间距平均为：
D=2*（57.3+17）/（41-1）=3.72，取3.5m
井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井点管距离），因此，该箱涵整体实际需要井点管数量为：
n=2*（172+17）/3.5-2=106根，用106根
五、YK1+023.5箱涵（34根）
1、井点系统布置
基坑平面尺寸34.6m*16m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。
顶层1.2m为杂填土，基坑开挖深度5.6m，要求降水深度s=5.6-1.2+1=5.4m。
轻型井点降水基本满足要求。
总管和井点布置在同一水平面上。
设井管长度=1.2+5.6+1.2=8.0m
2、基坑用水量计算：
含水层厚度：
H=8.0-1.2=6.8m
降水深度：
s=5.6-1.2+1=5.4m
基坑假想半径：
由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：
x0=√F/π=√（16+0.8*2）*（34.6+0.8*2）/3.14=14.2m
抽水影响半径：
R=1.95s√（H*K）=1.95*5.4*√（6.8*5）=61.4m
基坑总涌水量：
Q=1.366K（2H-s）s/（lgR-lgx0）
=1.366*5*（2*6.8-5.4）*5.4/（lg61.4-lg14.2）=475.6m3/d
3、计算井点管数量和间距
单井出水量：
q=65πdl∛K=65*3.14*0.05*1.2*∛5=20.9m3/d
井点管数量：
n=1.1*475.6/20.9=25根
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，采用的井点管数量为25+8=33根。
井点管间距平均为：
D=2*（34.6+16）/（33-1）=3.16，取3m
井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：
n=2*（34.6+16）/3-2=33.7根，用34根
基坑开挖工程量计算表
一、K0+630箱涵（涵底搅拌桩处理）
设计尺寸（含洞口）49.2m*13.96m，
1、不支护，自然放坡
内摩擦角11.8度，开挖深度6.67m，为淤泥层，采用1:
2坡度放坡，下口宽度为设计宽度四周各加1m工作宽度=51.2m*16m，上口开挖宽度=6.67*2*2+16=42.48m，上口开挖长度=6.67*2*2+51.2=77.88m
则，挖方量=（51.2*16+42.48*77.88）/2*6.67=13765.4m3
2、钢板桩或其他支护
开挖深度6.67m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1m工作宽度=51.2m*16m。
则，挖方量=51.2*16*6.67=5464m3
二、FDK0+063.7箱涵（涵底搅拌桩处理）
设计尺寸（含洞口）24.72m*13.96m，
1、不支护，自然放坡
内摩擦角11.8度，开挖深度6.35m，为淤泥层，采用1:
2坡度放坡，下口宽度为设计宽度四周各加1m工作宽度=27m*16m，上口开挖宽度=6.35*2*2+16=41.4m，上口开挖长度=6.35*2*2+27=52.4m
则，挖方量=（27*16+41.4*52.4）/2*6.35=8259.3m3
2、钢板桩或其他支护
开挖深度6.35m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1m工作宽度=27m*16m。
则，挖方量=27*16*6.35=2743.2m3
三、FDK0+275箱涵（涵底搅拌桩处理）
设计尺寸（含洞口）7.54m*13.96m，设计平面尺寸无法进行涵底搅拌桩施工（搅拌桩机械尺寸4.5*12.5m），开挖则基底最小设计尺寸为26*13.96m。
1、不支护，自然放坡
内摩擦角11.8度，开挖深度5m，为淤泥层，采用1:
2坡度放坡，下口宽度满足搅拌桩施工最小宽度=26m*16m，上口开挖宽度=5*2*2+16=36m，上口开挖长度=5*2*2+26=46m
则，挖方量=（26*16+36*46）/2*5=5180m3
2、钢板桩或其他支护
开挖深度5m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，满足涵底搅拌桩施工的最小工作宽度=26m*16m。
则，挖方量=26*16*5=2080m3
四、ZK0+308箱涵（涵底管桩处理）
设计尺寸（无洞口）170m*13.96m，
1、不支护，自然放坡
内摩擦角11.8度，开挖深度6.45m，为淤泥层，采用1:
2坡度放坡，下口宽度为设计宽度四周各加1m左右工作宽度=172m*17m（现场无改河条件，故开挖时宽度加宽1m，采用17m宽），上口开挖宽度=6.45*2*2+17=43m，上口开挖长度=6.45*2*2+172=198m
则，挖方量=（172*17+198*43）/2*6.45=36888m3
2、钢板桩或其他支护
开挖深度6.45m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1-2m工作宽度=172m*17m（现场无改河条件，故开挖时宽度加宽1m，采用17m宽）。
则，挖方量=172*17*6.45=18860m3
五、YK1+023.5箱涵（涵底管桩处理）
设计尺寸（含洞口）34.6m*13.96m，
1、不支护，自然放坡
内摩擦角11.8度，开挖深度6.95m，为淤泥层，采用1:
2坡度放坡，下口宽度为设计宽度四周各加1m左右工作宽度=36.6m*16m，上口开挖宽度=6.95*2*2+16=43.8m，上口开挖长度=6.95*2*2+36.6=64.4m
则，挖方量=（34.6*16+64.4*43.8）/2*6.95=11726m3
2、钢板桩或其他支护
开挖深度6.95m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1m工作宽度=34.6m*16m。
则，挖方量=34.6*16*6.95=3848m3
围堰工程量
我部共有箱涵5座，其中FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5等三座箱涵均位于河道内，施工时需围堰隔水，围堰采用麻袋围堰。
1、FDK0+275箱涵，围堰长度19m*2=38m，围堰高度2.5m，见下图
2、ZK1+308箱涵，施工前对丰门河两段进行围堰，该箱涵长度170m分3段进行施工，围堰需3次，围堰长度19m*2+19*3=95m，围堰高度2.5m，见下图
3、YK1+023.5箱涵，围堰长度19m*2+37=75m，围堰高度3.0m，见下图
河道水排除（抽水）
ZK0+308箱涵，现场无改河条件，但箱涵施工周期较长，施工时未避免河道阻断，沿河道方向布设管道，采用抽水机抽水，确施工时河道内流水畅通。
工程量：
排水管180m，管径1.5m，预计施工天数：
150天。
换填土方（级配碎石）
FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5等三座箱涵均位于河道内，其中FDK0+275箱涵涵底为搅拌桩处理、ZK1+308箱涵、YK1+023.5箱涵涵底为管桩处理，已其他段落施工情况来看，直接开挖后地基承载力无法满足施工机械要求，施工安全无法保证，为确保施工能顺利进行，需对涵底部分淤泥挖除，换填0.8m级
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