基坑钢板桩支护施工方案设计.docx
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基坑钢板桩支护施工方案设计
第一节 工程概况
市瑞海机械设备船用配套设备生产项目厂房、办公楼位于麻涌镇漳澎村新沙工业园,其中厂房建筑面积：
6904.088m2，框架结构，地下1层，地上2层，建筑高度：
12m，办公楼建筑面积：
906.579m2，框架结构，地上3层，建筑高度：
16.5m。
基坑开挖深度为2.3米，采用放坡进行开挖，局部1-2/A-C轴开挖深度为4.8m，开挖至槽底的土质大部分为淤泥，因此该部位决定采用钢板桩进行支护，已达到止水挡土的目的。
第二节 编制依据
1、市瑞海机械设备船用配套设备生产项目厂房、办公楼设计图纸；
2、市瑞海机械设备船用配套设备生产项目厂房、办公楼《岩土工程勘察报告》；
3、《建筑地基基础工程施工质量验收规》（GB50202-2002）；
4、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
第三节工程地质条件
根据地形勘察报告，该场地围地层自上而下分为：
素填土、粘土层、粘土层、粉质粘土层、粉土层、粉质粘土层、粉质粘土层、粘土层、粉质粘土层。
一、素填土：
层厚约1.20～1.80M；
二、淤泥：
层厚约4.7～6.4M；
三、粉质粘土：
层厚约1.5～11M；
第四节基坑排水、降水方法
一、土方开挖过程中，当开挖底面标高低于地下水位的基坑（或沟槽）时，由于土的含水层被切断，地下水会不断渗入坑。
地下水的存在，非但土方开挖困难，费工费时，边坡易于塌方，而且会导致地基被水浸泡，扰动地基土，造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降，使建筑物开裂或破坏。
因此，基坑槽开挖施工中，应根据工程地质和地下水文情况，采取有效地降低地下水位措施，使基坑开挖和施工达到无水状态，以保证工程质量和工程的顺利进行。
二、基坑、沟槽开挖时设置排水沟用来降低地下水位。
三、基坑排水采用真空动力水泵抽取基坑水。
第五节基坑支护体系的选型
1、本基坑，悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求，因此使用打钢板桩的形式支护，防止塌方。
第六节 钢板桩支护设计思路及要点
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-1.70m～-7.1M淤泥及砂层地下水流入基坑，同时支护边坡防止流砂涌动，起到支护边坡的作用。
设计要点如下：
一、采用工字型钢板桩，型号：
I50b，钢材强度：
Q235B,桩长9m，采用一顺一丁的布置方法；
二、钢板桩穿过淤泥层，进入粉质粘土层；
第七节 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：
项目部经理
汤达中
项目技术负责人
李云峰
安全部
质量部
工程部
第八节 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
全站仪
1台
测量放线
第九节 钢板桩施工
一、材料选择。
采用工字型钢板桩，型号：
I50b型。
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：
测量人员在基坑边上定出轴线，留出以后施工需要的工作面1.3m，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，使桩端透过淤泥层进入不透水的强（中）粘土层。
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。
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，在钢板桩墙四个转角上另用槽钢或角钢做角撑。
⑸、钢板桩拔除。
土建工程完毕后即进行钢板桩的拔除。
由于基坑较小，但考虑到周边位置影响，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。
第十节 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），同时又作为沉降观测点。
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。
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、钢板桩统一为工字型钢，施工时，每支之间必须扣好企口，防止漏水。
6、桩端必须进入不透水面。
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、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》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。
第十三节 文明施工措施
1、为避免施工现场的混乱现象，现场文明施工划区域派专人负责，落实岗位责任制，搞好环境卫生工作。
2、施工现场必须按施工平面图进行布置，不能随意改变。
3、工地现场入口设置现场标志牌，明确各区域负责围，不定期检查和督促。
4、现场材料进场道路保持畅通无阻，排水畅通，无积水，场地整洁、材料堆放整齐，无施工垃圾。
第十四节钢板桩支护稳定性计算书
计算依据：
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》建民编著
5、《土力学与地基基础》
一、参数信息
重要性系数：
0.90；开挖深度度h：
4.80m；
基坑外侧水位深度hwa：
1m；基坑侧水位深度hwp：
0.50m；
桩嵌入土深度hd：
3.21m；基坑边缘外荷载形式：
无荷载
悬臂板桩材料：
50b号工字钢；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：
1940cm3；截面惯性矩Ix：
48560.00cm4；
基坑土层参数：
序号土名称土厚度坑壁土的重度摩擦角聚力浮容重
（m）（kN/m3）（°）（kPa）（kN/m3）
1填土1.6119.5231520
2淤泥6.41718015
二、土压力计算
悬臂式板桩荷载示意图
1、水平荷载
（1）、主动土压力系数：
Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-23/2）=0.44；
Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan2（45-23/2）=0.44；
Ka3=tan2（45°-φ3/2）=tan2（45-18/2）=0.53；
（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米；
σa1上=P1Ka1-2C1Ka10.5=0×0.44-2×15×0.440.5=-19.86kN/m；
σa1下=（γ1h1+P1）Ka1-2C1Ka10.5=[19.5×1+0]×0.44-2×15×0.440.5=-11.31kN/m；
第2层土：
1~1.61米；
H2'=∑γihi/γ2=19.5/20=0.98；
σa2上=[γ2H2'+P1]Ka2-2C2Ka20.5=[20×0.98+0]×0.44-2×15×0.440.5=-11.31kN/m2；
σa2下=[γ2H2'+P1]Ka2-2C2Ka20.5+γ2h2Ka2+γwh2=[20×0.98+0]×0.44-2×15×0.440.5+20×0.61×0.44+10×0.61=0.13kN/m2；
第3层土：
1.61~8.01米；
H3'=∑γihi/γ3=31.7/15=2.11；
σa3上=[γ3H3'+P1]Ka3-2C3Ka30.5+γwh3=[15×2.11+0]×0.53-2×0×0.530.5+10×0.61=27.66kN/m2；
σa3下=[γ3H3'+P1]Ka3-2C3Ka30.5+γ3h3Ka3+γwh3=[15×2.11+0]×0.53-2×0×0.530.5+15×6.4×0.53+10×7.01=137.51kN/m2；
（3）、水平荷载：
Z0=（σa2下×h2）/（σa2上+σa2下）=（0.13×0.61）/（11.31+0.13）=0.01m；
第1层土：
Ea1=0kN/m；
第2层土：
Ea2=0.5×Z0×σa2下=0.5×0.01×0.13=0kN/m；
作用位置：
ha2=Z0/3+∑hi=0.01/3+6.4=6.4m；
第3层土：
Ea3=h3×（σa3上+σa3下）/2=6.4×（27.66+137.51）/2=528.55kN/m；
作用位置：
ha3=h3（2σa3上+σa3下）/（3σa3上+3σa3下）+∑hi=6.4×（2×27.66+137.51）/（3×27.66+3×137.51）+0=2.49m；
土压力合力：
Ea=ΣEai=0+528.55=528.55kN/m；
合力作用点：
ha=Σ（haiEai）/Ea=（0×6.4+528.55×2.49）/528.55=2.49m；
2、水平抗力计算
（1）、被动土压力系数：
Kp1=tan2（45°+φ1/2）=tan2（45+18/2）=1.89；
Kp2=tan2（45°+φ2/2）=tan2（45+18/2）=1.89；
Kp3=tan2（45°+φ3/2）=tan2（45+18/2）=1.89；
（2）、土压力、地下水产生的水平荷载：
第1层土：
4.8~7.99米；
σp1上=2C1Kp10.5=2×0×1.890.5=0kN/m；
σp1下=γ1h1Kp1+2C1Kp10.5=17×3.19×1.89+2×0×1.890.5=102.73kN/m；
第2层土：
7.99~8.49米；
H2'=∑γihi/γ2=47.85/15=3.19；
σp2上=[γ2H2']Kp2+2C2Kp20.5+γwh2=[15×3.19]×1.89+2×0×1.890.5+10×2.69=117.55kN/m；
σp2下=[γ2H2']Kp2+2C2Kp20.5+γ'h2Kp2+γwh2=[15×3.19]×1.89+2×0×1.890.5+15×0.5×1.89+10×3.19=136.76kN/m；
第3层土：
8.49~11.2米；
H3'=∑γihi/γ3=55.35/15=3.69；
σp3上=γ3H3'Kp3+2C3Kp30.5+γwh3=15×3.69×1.89+2×0×1.890.5+10×3.19=136.76kN/m；
σp3下=γ3H3'Kp3+2C3Kp30.5+γ'h3Kp3+γwh3=15×3.69×1.89+2×0×1.890.5+15×2.71×1.89+10×5.9=240.87kN/m；
（3）、水平荷载：
第1层土：
Ep1=h1×（σp1上+σp1下）/2=3.19×（0+102.73）/2=163.86kN/m；
作用位置：
hp1=h1（2σp1上+σp1下）/（3σp1上+3σp1下）+∑hi=3.19×（2×0+102.73）/（3×0+3×102.73）+3.21=4.27m；
第2层土：
Ep2=h2×（σp2上+σp2下）/2=0.5×（117.55+136.76）/2=63.58kN/m；
作用位置：
hp2=h2（2σp2上+σp2下）/（3σp2上+3σp2下）+∑hi=0.5×（2×117.55+136.76）/（3×117.55+3×136.76）+2.71=2.95m；
第3层土：
Ep3=h3×（σp3上+σp3下）/2=2.71×（136.76+240.87）/2=511.68kN/m；
作用位置：
hp3=h3（2σp3上+σp3下）/（3σp3上+3σp3下）+∑hi=2.71×（2×136.76+240.87）/（3×136.76+3×240.87）+0=1.23m；
土压力合力：
Ep=ΣEpi=163.86+63.58+511.68=739.12kN/m；
合力作用点：
hp=Σ（haiEpi）/Ep=（163.86×4.27+63.58×2.95+511.68×1.23）/739.12=2.05m；
三、验算嵌固深度是否满足要求
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012的要求，验证所假设的hd是否满足公式；
hpEp-1.2γ0haEa≥0
2.05×739.12-1.2×0.90×2.49×528.55=95.89；
四、抗渗稳定性验算
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求，此时可不进行抗渗稳定性验算！
五、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=349.85kN·m；
最大挠度为:
0.04m；
2、截面弯矩设计值确定：
M=1.25γ0Mc
截面弯矩设计值M=1.25×0.90×349.85=393.58；
γ0----为重要性系数，按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012,表3.1.3可以选定。
六、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:
1940.00cm3
σmax=M/（γx×Wx）=393.58/（1.0×1940.00×10-3）=202.88MPa
σmax=202.88MPa<[fm]=205.00MPa;
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