向外绕圆弧X3,X3/d=N设
5、合拢桩的处理
为了便于合拢,合拢处的两片桩应一高一低,合拢时往往出现“上小下大”或“上大下小”的情况,此时可用两个滑轮组向两边拉开或拉拢,直到合拢桩两边的桩顶距离等于d(钢板桩宽度),并且接近平行,将合拢桩插入,起动振动锤,将合拢桩打入到设计标高。
方形围堰有四个面,打完的每一片都要保证钢板桩沿导向架的法线和切线方向竖直,合拢应选择在角桩附近(一般离角桩4~5片),如果距离有差距,可通过调整相邻一边离导向的间距,直到合拢边的距离X=X设(仍然是以钢板桩底部为基准),为了防止合拢处两片桩成异面直线,角桩一定要调整好方向,让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行,合拢时若两片桩不在一条直线上,可拔除几根,进行调整。
2.5设置井点降水
在基坑四周设置8个¢300降水井,顺着基坑边沿均匀布置。
1、井点安装程序
井点放线定位→安装高压水泵→凿孔安装埋设井点管→布置安装总管→井点管与总管连接→安装抽水设备→试抽与检查→正式投入降水程序。
2、井点管埋设
根据测量控制点,测量放线确定井点位置,然后在井位先挖一个小土坑,深大约500mm,以便于冲击孔时集水、埋管时灌砂,并用水沟将小坑与集水坑连接,以便排泄多余水。
用绞车将简易井架移到井点位置,将套管水枪对准井点位置,启动高压水泵,水压控制在0.4~0.8MPa,在水枪高压水射流冲击下套管开始下沉,并不断地升降套管与水枪。
一般含砂的粘土,按经验,套管落距在1000mm之内,在射水与套管冲切作用下,大约在10~15min时间之内,井点管可下沉10m左右,若遇到较厚的纯粘土时,沉管时间要延长,此时可增加高压水泵的压力,以达到加速沉管的速度。
冲击孔的成孔直径应达到300~350mm,保证管壁与井点管之间有一定间隙,以便于填充砂石,冲孔深度应比滤管设计安置深度低500mm以上,以防止冲击套管提升拔出时部分土塌落,并使滤管底部存有足够的砂石。
凿孔冲击管上下移动时应保持垂直,这样才能使井点降水井壁保持垂直,若在凿孔时遇到较大的石块和砖块,会出现倾斜现象,此时成孔的直径也应尽量保持上下一致。
井孔冲击成型后,应拔出冲击管,通过单滑轮,用绳索提起井点管插人井孔,井点管的上端应用木塞塞住,以防砂石或其他杂物进入,井在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层。
该砂石滤层的填充质量直接影响轻型井点降水的效果,应注意以下几点:
⑴、砂石必须采用粗砂,以防止堵塞滤管的网眼。
⑵、滤管应放置在井孔的中间,砂石滤层的厚度应在60~100mm之间,以提高透水性,并防止土粒渗入滤管堵塞滤管的网眼。
填砂厚度要均匀,速度要快,填砂中途不得中断,以防孔壁塌土。
⑶、砂石滤层的填充高度,至少要超过滤管顶以上1000~1800mm厂-般应填至原地下水位线以上,以保证土层水流上下畅通。
⑷、井点填砂后,井口以下1.0~1.5m用粘土封口压实,防止漏气而降低降水效果。
3、冲洗井点管
将φ15~30mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗,直到流出清水为止。
应逐根进行清洗,避免出现“死井”。
4、管路安装
首先沿井点管线外侧,铺设集水毛管,并用胶垫螺栓把干管连接起来,主干管连接水箱水泵,然后拔掉井点管上端的木塞,用胶管与主管连接好,再用10#铅丝绑好,防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。
主管路的流水坡度按坡向泵房5‰的坡度并用砖将主干管垫好。
5、检查管路
检查集水-下管与井点管连接的胶管的各个接头在试抽水时是否有漏气现象,发现这种情况应重新连接或用油腻子堵塞,重新拧紧法兰盘螺栓和胶管的铅丝,直至不漏气为止。
在正式运转抽水之前必须进行试抽,以检查抽水设备运转是否正常,管路是否存在漏气现象。
在水泵进水管上安装一个真空表,在水泵的出水管上安装一个压力表。
为了观测降水深度,是否达到施工组织设计所要求的降水深度,在基坑中心设置一个观测井点,以便于通过观测井点测量水位,并描绘出降水曲线。
在试抽时,应检查整个管网的真空度,应达到550mmHg(73.33kPa),方可正式投入抽水。
6、抽水
轻型井点管网全部安装完毕后进行试抽。
当抽水设备运转一切正常后,整个抽水管路无漏气现象,可以投入正常抽水作业。
开机7d后将形成地下降水漏斗,井趋向稳定,土方工程可在降水10d后开挖。
2.6深基坑土方(粉煤灰)开挖
由于该工程位于戴家湖中粉煤灰开挖量大,同时在开挖粉煤灰的过程中需和支护施工密切配合。
粉煤灰开挖采用二步开挖,第一部土开挖到2.7米设置内支撑,第二部土开挖至7.7米再设置内支撑,开挖时用吸泥泵配合高压水枪吸去基坑外。
由于粉煤灰开挖为逐层开挖到底(预留30cm人工清槽),开挖过程中用水准仪随时控制标高,以防超挖。
2.7抽水堵漏
钢板桩围堰的防渗能力好,但有锁口不密,个别桩入土不够及桩失打裂、打卷情况下,仍有渗漏。
锁口不密的漏水在抽水发现后以板条棉条等,在板桩内嵌塞。
堰脚漏水时,查明漏水位置,采用水下混凝土封底及水下压浆办法防渗。
抽水前还应将钢板桩导框之间空隙用垫塞紧,以保证导框受力均匀。
抽水时,还应当对钢板桩和内导环进行观察,嵌缝和堵漏工作,每一层导环出水面后,必须即使进行清洗和检查受力情况,并进行补楔工作。
为了防止在抽水过程中发生以外事故,保证围堰安全,还必须配备从围堰外向内倒灌的水泵。
一旦发生异常情况,立即开动倒灌水泵,恢复堰内水位,检查处理后再抽水。
2.8基坑监测
1、钢板桩施工中监测
在钢板桩施工中,打设的允许误差一般为:
桩顶标高偏差±100mm;钢板桩轴线偏差±100mm;钢板桩垂直度偏差为1%。
在打设过程中,应监测是否在允许误差范围内,超出时及时纠正。
2、支撑系统的监测
在钢板桩施工完成、封底以后,就开始支撑的施工。
在施工支撑及承台的过程中,应对支撑系统进行监测。
主要监测支撑的变形、钢板桩的变形、基坑内流动水量及围堰的位移等。
在施工过程中可能出现如下的情况:
(1)钢板桩弯曲变形严重。
这主要是钢板桩断面选用偏小,土压力计算偏低,基坑超挖或支撑间距过大等原因造成的。
(2)基坑底部涌水严重。
主要是基坑封底时混凝土浇注质量不好,出现开裂、夹泥等情况引起的。
严重时可以致使封底混凝土不能发挥其作用,而须要进行二次封底。
(3)支撑弯曲。
这往往是由于支撑断面不够或受力不均造成。
可增加支撑以解决。
(4)围堰整体位移。
这主要是钢板桩入土深度不够,地质情况有较大的出入等原因-造成的
2.9钢板桩施工注意事项
1、钢板桩制作注意事项
钢板桩的机械性能和尺寸应符合规定要求。
经过整修或焊接后的钢板桩,应用同类型的钢板进行锁口试验、检查。
钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修,按具体情况,分别用冷弯热敲(温度不超过800—1000c)焊补、铆补、割除接长等。
锁口、弯曲、扭曲、等曲陷经检查整修的必须达到技术要求。
板桩长度不够时可用同类型的钢板桩同强度焊接。
焊接时先对焊成将接口补焊合缝,再焊加板,相邻板桩接长缝应错开。
2、钢板桩插打注意事项
当钢板桩久打不下时,应停下来分析原因,看一看是否锁口变形,桩身变形,或钢板桩底脚有铁件等,不能一味蛮干,磨损了钢板桩。
定期检查振动锤,以防在振动锤长期振动下因松动而掉落,确保施工安全。
振动锤的夹板采用液压控制,必须经常检查液压设备,杜绝液压泵失灵,引起钢板桩掉落。
振动锤的电动机在长期超负荷运转时,容易发热烧毁,尤其在硬塑性粘土上打拔钢板桩时更应注意休息。
3钢板桩围堰布置
由于地质条件限制,拟采用新包IV型拉森桩进行钢板桩围堰施工;对基坑采取周边围护,确保开挖基坑顺利完成。
钢板桩每片宽40cm,钢板桩长度为18m,深入持力层6米,重量75kg/m,截面模量W=2410cm3,允许应力为[σ]=200Mpa,围堰尺寸10.6m×7.4m。
布置图如下:
平面图
立面图
附注:
1、图中尺寸以mm计,标高以m计。
2、支撑采用间距离2.7m+5m+4m三层布置,采用纵向支撑400*400H型钢,斜腿支撑和内导框采用400×400H型钢。
3.1钢板桩围堰计算
采用“支撑荷载的1/2分担法”
已知:
φ=200,γ=19KN/m3,
基坑深度H=11.7m,长*宽*深=10.6*7.4*11.7m。
主动土压力系数:
Ka=tg2(450-φ/2)=0.49
被动土压力系数:
Kp=tg2(450+φ/2)=2.04
最大土压力强度Pa=0.8*γ*H*Ka
=0.8*19*0.49*11.7=87.15kPa。
支撑采用间距离2.7+5+4m二层布置,对各层的计算如下:
计算支撑荷载
对B1取矩
A*5=(87.15*2.34*1/2)*(5.36+2.34/3)+87.15*5.36*(5.36/2)=1877.96KN/m。
A=375.59KN/m
B1=87.15*0.5*2.34+87.15*5.36-375.59=193.50KN/m
对基底取弯矩平衡:
B2*4=87.15*(4-2.34)*(2.34+1.66/2)+(87.15*2.34*1/2)*(2/3*2.34)=617.07KN/m。
B2=154.42KN/m。
C=87.15*1.66+87.15*2.34*0.5-154.42=92.21KN/m
则各支撑点的受力为
A=375.59KN/m
B=193.50+154.42=347.91KN/m
C=92.21KN/m
在7.4m方向设两道支撑,在10.6m方向设两道支撑。
最大支撑间距为:
10.6/2=5.3m。
轴向最大支撑力:
A=5.3*375.59=1990.63KN
B=5.3*347.91=1843.92KN
C=5.3*92.22=488.77KN
最大支撑荷载为1990.63KN。
支撑采用200*200H型钢,其截面系数为Wx=63.53cm3
截面强度为:
f=1990.63*1000/(63.53*100)=31.33MPa<215MPa
2、计算钢板桩弯矩
A点弯矩:
Ma=-(87.15*2.34*(2.34/3+0.36)+87.15*0.36*0.36/2)
=-238.13KN.m。
AB间最大弯矩位置距离应力变化点的距离x为:
Qx=2.34*87.15*1/2+87.15*x-375.59=0
x=3.14m
AB间的最大弯矩为:
Mab=-375.59*(3.14-0.36)+87.15*2.34*0.5*(2.34/3+3.14)+87.15*3.14*3.14/2=-214.81KN.m
BC间的最大弯矩为:
距离C位置y,按照Qy=0,进行计算,则:
Qy=87.15*y*0.5-92.22=0
y=2.12m
则Mcd=92.22*2.12-87.15*0.5*2.12*2.12/3=130.22KN.m
综上最大控制弯矩为:
238.13KN.m
采用IV型拉森桩,截面模量,W=2410cm3,允许应力为[σ]=200Mpa。
σ=M/W=238.13*1000*1000/(2410*10*10*10)
=98.81m2<200N/mm2(满足要求)
3、采用连续梁法计算钢板桩土压力零点位置(距离坑底深度)
u=(19*0.49*11.7)/(19*(2.04-0.49))=3.70m
即钢板桩要埋入粘土层底以下>1.2*3.70=4.44m。
4、防止管涌、流砂现象,钢板控制入土深度为:
当钢板桩埋深为4.44m时,钢板桩底位于亚粘土层。
该层厚5.7m,建议穿透该层使之进入亚粘土夹碎石,延长渗流路径,防止出现流砂、管涌等现象。
故取钢板桩延长至基础底面以下6.3m。
则:
钢板桩长为:
11.7+6.3=18m
5、基础隆起稳定性计算
安全系数:
Fsb=(Nb*τu)/(γ*h+q)=(7.2*95.9)/(19*11.7+0)=3.1
安全性得到保证。
式中:
11.7/10.7=1.094查表得Nb=7.2
τu=c+σtga=15+19*11.7tg200=95.9KN
故可以抵抗地基隆起
6、降水
设地面下4.0m处进入潜水层。
管井深度18m。
管井直径0.3m。
总涌水量:
Q=1.366k*(2H-S)*S/(log(1+R/r0))
=1.366*15*(2*14-8.7)*8.7/(log(1+252.15/5.22))=2033.37m3
式中:
k为渗透系数,H为潜水含水层厚度,S为基坑水位降深;R为降水影响半径;r0为基坑等效半径。
其中:
r0=0.29*(10.6+7.4),R=2*S*(k*H)^(1/2)
单口井出水量:
q=120*π*rs*l*k^(1/3)
=120*3.14*0.15*2*15^(1/3)=278.78m3
rs过滤器半径,l进水部分长度;
降水井的数量为:
n=1.1*Q/q=1.1*2032.31/278.92=8.02
取降水井为8个,顺着基坑边沿均匀布置。
布置井距离基坑距离0.3~0.5m。
能使地基中的水面降至基础底下1.0m.处。
4施工总体安排
1、开挖由项目经理直接负责,控制好人员、机械,确保开挖工序的稳步进行,施工员做好测量放线,控制好基坑的稳定,由专职安全员组织人员及时检查安全情况,基坑稳定情况由精测队负责,并及时上报检测数据。
㈡、现场协调由调度长负责,主要协调土方开挖和井点降水及边坡围护桩的施工。
5投入的主要机械设备
序号
机械设备名称
规格、型号
数量
备注
合计
自有
租赁
新购
1
汽车起重机
QY25E
1
1
2
真空泵
SZ-2
8
8
3
挖掘机
PC300-6
2
2
4
电焊机
BX3-120
2
2
5
自卸汽车
QDZ3320S
6
6
6
履带式液压挖土机
KATO-1250
1
1
7
液压振动锤
VH-3000
1
1
6安全保证措施
㈠、为提高深基坑围护的安全可靠性对拉森桩的入土深度,进行理论数据的计算,并对围护桩的强度及稳定性进行验证,确保深基坑施工的可靠性。
㈡、沉设围护桩的施工中,严格按照沉桩规范施工,基坑四角必需采用角桩,最大程度的提高钢板桩防漏性能,保证下道工序顺利进行。
㈢、采用40号H型钢实施围护桩,周边围令加固,并根据具体情况增设对角斜撑距离及数量,实现钢板桩围护各项技术参数达到规范要求。
㈣、严格按照基坑施工规范实施每道工艺的施工,开挖坑土堆放至10m~15m(1倍桩长)以外,坑土堆放要平整,最大程度的减小堆土对围护桩的侧压力,增强围护的安全系数,即时对坑内积水进行抽排。
在对基层实施挖土时,挖土机械严格按照规范操作,最大程度的减小挖土机械单位受力面积,杜绝冲击荷载,对围护桩的破坏,确保基坑安全。
㈤、建立严格的工序交接程序,制`定科学、严谨、可行的施工计划,最大程度的调动施工群体的主观能动性,坚持以人为本,安全第一的原则,加强协作意识,高度重视施工质量,如期完成施工任务。
7文明施工措施
㈠、施工场地进出口设置专门车辆冲洗及沉淀系统,派专人冲洗,严禁出场车辆带泥及污染物上市政道路。
㈡、努力降低施工噪音对周边环境的影响。
㈢、根据施工图的内容和建设单位工期质量要求,通过实地调查工程施工环境和施工条件,结合本公司现有的施工机械设备和技术管理水平,拟定采取本工程平行施工“全面展开”的施工方案。
4结束语
钢板桩施工组织设计编制合理,技术控制到位是保证深基坑承台顺利施工的必要前提。
实践证明武汉天兴洲大桥深基坑采用18米拉森Ⅳ型钢板桩施工深基坑是可行的,能满足基坑施工的需要,钢板桩具有可重复性,满足基坑支护的同时还能为施工赢得时间,确保了施工工期。
对于软弱地层深基坑施工是一种较合理的支护方式。