闸站钢管桩施工围堰专项方案.docx

1、闸站钢管桩施工围堰专项方案XXXX闸站及河道整治工程围堰专项施工方案编制：_审核：_审批：_第一章、工程概况1、工程概述XXX河位于XXX老城区南片区，河道为东西走向，西起新闸北路，东至盐河。XXX闸站为规划排涝泵站之一，拟建于XXX与盐河交叉口处，主要功能为排除京杭大运河与盐河之间、振兴东路一线以南区域的涝水，并挡里下河高水位，同时考虑与城市道路、景观要求等相结合，对XXX文游南路以东河道进行疏浚整治，对河道两岸红线范围内约0.806km2 （包括水面积）进行景观打造，并新建XXX市城市排水泵站管理与控制中心，逐步实现市区范围内主要排水泵站的总调度控制。XXX闸站位于XXX与盐河交叉口，采用

2、闸站结合的布置形式。中孔为排水孔，闸孔净宽6.0m，闸门为6m2m平板直升式钢闸门。两侧为泵室，每侧各设置一台水泵，泵室每孔净宽3.5m。泵站顶部布置净宽8.0m的防汛道路，路面高程5.1m（中心处）。闸室顺水流方向长19m，垂直水流向宽16.2m。XXX闸站抽排流量总计为6.0m3/s，两侧每个泵室各布置1台1000QZ-160潜水轴流泵，单泵设计流量3.0m3/s，出口断流方式采用拍门断流。闸站内河侧河底高程为-0.5m，外河侧河底高程为-2.5m，河道两岸新建翼墙与现状驳岸和河道衔接。闸站内河侧（XXX侧）河底设钢筋砼铺盖长6.5m，其后接15cm厚砼护底长10.0m，设直径5100冒水

3、孔；闸站外河侧（盐河侧）河底设10m长消力池，后接15cm厚砼护底长10m。2、工程地质据地基土的组成、特性及埋藏条件，并结合工程特点，地基土体自上而下分描述如下：第1层（Q4ml）：人工堆土，为灰黄色重粉质壤土杂砂壤土，杂碎砖瓦、垃圾和植物根茎等杂物，土质不均，场地普遍分布，层厚0.35.1m，平均层厚1.7m，容许承载力R=70kPa。第1-1层（Q4al+pl）：壤土，局部分布，层厚1.53.0m，平均层厚2.3m，R=70kPa。第2层（Q3al）：灰黄色重粉质壤土、粉质粘土，层厚4.67.8m，平均层厚6.3m，仅在孔D001处缺失，R=220kPa。第3层（Q3al）：灰黄色重粉质

4、壤土，层厚1.23.8m，平均层厚1.9m，场地普遍分布，R=160kPa。第4层（Q3al）：灰黄色粉土、粉砂夹重粉质砂壤土，含云母，层厚2.84.3m，平均层厚3.5m，场地普遍分布，R=180kPa。第5层（Q3al）：灰黄杂灰白色重粉质壤土、粉质粘土，含铁锰质结核，砂礓，场地仅部分孔揭示该层，层厚7.5m，R=240kPa。第6层（Q3al）：灰黄杂灰白色重粉质壤土，仅孔D001揭示该层，层厚6.6m，R=160kPa。第7层（Q3al）：灰黄杂灰白色壤土，含铁锰质结核，本次勘察未穿透该层，最大揭示厚度3.4m，R=200kPa。第二章 围堰方案1、围堰设计的原则1）围堰顶宜高出施工期

5、间最高水位5070cm；2）围堰内要适应基础施工的尺寸要求，堰身尺寸断面要保证有足够的强度和稳定性，保证基坑开挖后，围堰不发生破裂、滑动或倾覆；3）采取措施防止或减少渗漏，减少排水工作，对围堰外围边坡的冲刷和筑围堰后引河道冲刷必须进行防护。2、围堰型式设计盐河XXX段具有输水及通航等多重需要，施工期5年一遇水位1.5m，,根据水利水电施工组织设计规范（SL303-2004）要求，围堰设计顶高程不低于2.0m，考虑到XXX闸站建设位于盐河口，因航道限制，故盐河侧围堰型式采用双排钢围堰（XXX侧为直径500钢管桩，壁厚d=9mm。盐河侧为I400a工字钢，宽度B=0.15m，高度h=400mm，厚

6、度d=10.5mm）内侧填土型式，钢管桩顶高程2.0m，河床高程-3.0m，桩底高程-8.0m，堰体用粘土填筑，水上部分压实度0.90，顶高程2.0m，内宽8.0m,中间粘土回填。围堰形成后XXX侧采用1：2覆土回填，土方压实度0.91，顶高程为2.0m，底高程为-3.0m。安全起见，围堰顶不考虑施工期交通要求。围 堰 平 面 图围 堰 断 面 图3、围堰受力计算分钢管桩围堰及工字钢围堰两种型式分别计算。围堰为双排结构，两排之间通过连接钢筋联系，计算采用单排桩基坑支护受力计算，并考虑两排桩之间的钢筋连接（简化为锚杆）3.1钢管支护围堰受力计算 基本信息 规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ

7、120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级二级支护结构重要性系数01.00基坑深度H(m)5.000嵌固深度(m)4.000桩顶标高(m)0.000桩材料类型型钢 钢材牌号Q235 截面参数无缝钢管5009.0 抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)215 抗剪fv(Mpa)215 截面塑性发展系数1.05桩间距(m)0.900有无冠梁 无放坡级数 0超载个数 0支护结构上的水平集中力0 土层信息 土层数 1坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)5.000外侧水位深度(m)2.500内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法基坑外侧土压力计算方

8、法主动 支锚信息 支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长道号 (m)(m)()(m)1锚杆0.9000.5000.008.0 土压力模型及系数调整 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型: 设计结果 各工况：内力位移包络图：地表沉降图： 截面计算 截面参数 弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25 内力取值 段内力类型弹性法经典法内力内力号 计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)43.2514.1545.9545.951基坑外侧最大弯矩(kN.m)3.572.723.793.79最大剪力(kN)24.3022.9230.3830.38 截面验算 基坑内侧抗弯验算

9、(不考虑轴力) nei = Mn/(* Wx) = 45.951/(1.050*1674.420*10-6) = 26.136(MPa) 满足 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) wai = Mw/(* Wx) = 3.791/(1.050*1674.420*10-6) = 2.156(MPa) 满足 式中: wai基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); nei基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa); Mw 基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m); Mn 基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m); Wx 钢材对x轴的净截面模量(m3); f 钢材的抗弯强度设计值(Mpa); 型钢截面塑性发展系数; 锚杆计算

10、锚杆轴向内力 支锚道号最大内力最大内力内力内力 弹性法(kN)经典法(kN)标准值(kN)设计值(kN)113.695.2113.6917.11支锚道号支锚类型钢筋或自由段长度锚固段长度实配计算面积锚杆刚度 钢绞线配筋实用值(m)实用值(m)(mm2)(MN/m)1锚杆1E85.56.050481.37 整体稳定验算 计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法条分法中的土条宽度: 1.00m滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 3.466圆弧半径(m) R = 10.223圆心坐标X(m) X = -0.657圆心坐标Y(m) Y = 6.157 抗倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数: Mp被动土压

11、力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 锚杆 0.000 0.000 Ks = 20.458 = 1.200, 满足规范要求。 工况2： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 锚杆 22.340 25.133 Ks = 20.873 = 1.200, 满足规范要求。 工况3： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

12、 1 锚杆 22.340 25.133 Ks = 3.310 = 1.200, 满足规范要求。 安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Ks = 3.310 = 1.200, 满足规范要求。 抗隆起验算 1) 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下： 支护底部，验算抗隆起： Ks = 4.847 1.600，抗隆起稳定性满足。2) 坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下： Ks = 3.919 1.900，坑底抗隆起稳定性满足。 流土稳定性验算 其中: K流土稳定性计算安全系数； Kf流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的基坑支护，流土稳定性 安全系数分别不

13、应小于1.6、1.5、1.4； ld截水帷幕在基坑底面以下的长度(m)； D1潜水水面或承压水含水层顶面至基坑底面的垂直距离(m)； 土的浮重度(kN/m3)； h基坑内外的水头差(m)； w地下水重度(kN/m3)； K = (2.00*2.00 + 0.80*2.50)*9.70/2.50*10.00 K = 2.328 = 1.5, 满足规范要求。 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数：是否考虑坑底隆起稳定性是否考虑最下层支点为轴心的圆弧稳定性嵌固深度计算过程： 当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度(最多延伸100m)得到的结果。1) 嵌固深度构造要求： 依据建筑基坑支护技术规程 JGJ

14、120-2012, 嵌固深度对于单支点支护结构ld不宜小于0.3h。 嵌固深度构造长度ld：1.500m。2) 嵌固深度满足抗倾覆要求： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012单支点结构计算嵌固深度ld： 1) ld按公式： 符合要求 嵌固段基坑内侧土反力验算 工况1： Ps = 239.145 Ep = 2153.673，土反力满足要求。工况2： Ps = 239.145 Ep = 2153.673，土反力满足要求。工况3： Ps = 100.324 Ep = 587.777，土反力满足要求。 式中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）； Ep为作用在挡土构件

15、嵌固段上的被动土压力合力（kN）。3.2工字钢支护围堰受力计算 基本信息 规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级二级支护结构重要性系数01.00基坑深度H(m)5.000嵌固深度(m)4.000桩顶标高(m)0.000桩材料类型型钢 钢材牌号Q235 截面参数普通工字钢I40a 抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)215 抗剪fv(Mpa)215 截面塑性发展系数1.05桩间距(m)0.500有无冠梁 无放坡级数 0超载个数 0支护结构上的水平集中力0水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号 (kN)(m)倾覆稳定整体稳定土层数 1坑内加固

16、土 否内侧降水最终深度(m)5.000外侧水位深度(m)2.500内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)-弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法基坑外侧土压力计算方法主动 设计结果 各工况：内力位移包络图：地表沉降图： 截面参数 弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25 内力取值 段内力类型弹性法经典法内力内力号 计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)23.717.8625.1925.191基坑外侧最大弯矩(kN.m)2.151.512.292.29最大剪力(kN)13.5412.7316.9216.92 截面验算 基坑内侧抗弯验算(不考虑轴

17、力) nei = Mn/(* Wx) = 25.190/(1.050*1090.000*10-6) = 22.010(MPa) f = 215.000(MPa) 满足 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) wai = Mw/(* Wx) = 2.288/(1.050*1090.000*10-6) = 1.999(MPa) f = 215.000(MPa) 满足 抗剪验算 = V * Sx / (I * tw ) = 16.919*0.631*10-3/(21699.999*10-8*1.050*10-2) = 4.687(MPa) = 1.200, 满足规范要求。 工况2： 序号 支锚类型 材料抗力

18、(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 锚杆 22.619 45.239 Ks = 20.879 = 1.200, 满足规范要求。 工况3： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 锚杆 22.619 45.239 Ks = 3.315 = 1.200, 满足规范要求。 安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Ks = 3.315 = 1.200, 满足规范要求。 抗隆起验算 1) 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下： 支护底部，验算抗隆起： Ks = 4.847 1.600，抗隆起稳定性满足。2) 坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下：

19、 Ks = 3.929 1.900，坑底抗隆起稳定性满足。 流土稳定性验算 其中: K流土稳定性计算安全系数； Kf流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的基坑支护，流土稳定性 安全系数分别不应小于1.6、1.5、1.4； ld截水帷幕在基坑底面以下的长度(m)； D1潜水水面或承压水含水层顶面至基坑底面的垂直距离(m)； 土的浮重度(kN/m3)； h基坑内外的水头差(m)； w地下水重度(kN/m3)； K = (2.00*2.00 + 0.80*2.50)*9.70/2.50*10.00 K = 2.328 = 1.5, 满足规范要求。 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数：是否考虑坑底隆

20、起稳定性是否考虑最下层支点为轴心的圆弧稳定性嵌固深度计算过程： 当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度(最多延伸100m)得到的结果。1) 嵌固深度构造要求： 依据建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012, 嵌固深度对于单支点支护结构ld不宜小于0.3h。 嵌固深度构造长度ld：1.500m。2) 嵌固深度满足抗倾覆要求： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012单支点结构计算嵌固深度ld： 1) ld按公式： 嵌固深度符合要求。 嵌固段基坑内侧土反力验算 工况1： Ps = 73.810 Ep = 1196.485，土反力满足要求。工况2： Ps = 73.810 Ep =

21、1196.485，土反力满足要求。工况3： Ps = 46.681 Ep = 326.543，土反力满足要求。式中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。4、围堰施工4.1 围堰施工流程放线定位 岸坡、底部清杂 钢管桩施打 钢板铺设 围囹施工 内侧土填筑 围堰内侧覆土加固。4.2 打钢管桩施工4.2.1、首先工程测放组测放围堰填筑的位置，做出明显的标志，挖掘清除堤坡及基础中的杂物等，以利于钢管桩的施打。4.2.2、施工设备 设备名称型号数量工作内容产权备注打桩船400t、90kw1打桩、拔桩租赁运输船300t1运输钢管

22、、工字钢、钢板等租赁警戒船1航道安全租赁交通艇2人员调动租赁挖机小松2002翻运、回填、压实土方租赁全站仪2定位自购水准仪1测高程自购4.2.3、钢管桩施工方法4.2.3.1钢管桩打入总体施工流程钢管桩从围堰内侧中心开始打入第一片钢管桩，然后逐步向两边插打，在河下游合龙，最初的一、二块钢管桩的打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。每根钢管桩施打完毕后，即与I400a工字钢焊接牢固。根据起吊能力确定逐根插打到稳定的深度，一般为2-3m，待全部插打完毕后再依次打到设计标高。4.2.3.2钢管桩打入施工工艺（1）打桩船停在离打桩点就近的水面，侧向施工，

23、便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。（2）锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。（3）待钢管桩尖离开水面30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。上升锤与桩，至打桩地点。（4）对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。（5） 试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。（6） 板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。（7） 松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。4.2.4、钢板铺设施工用打桩船吊放钢板，从-3.0至+2.0，桩内侧满铺高5.0m,宽1.5m，厚1cm的钢板。4.2.5、围囹、对拉连接杆施工围囹施工步骤为：在支撑位置施焊三角限位钢板（牛腿）安装围框、支撑设上限位钢板围囹与钢管桩加焊。在水面以上部分高程为1.5米处设围囹一道。围囹采用I400a工字钢顺围堰轴线方向，连接各钢管桩形成一个整体、内外侧钢管桩采用18的钢筋连接杆件焊接。按设计高程预先焊好槽钢牛腿作为临时支撑，待各围囹安