基坑钢板桩支护土方开挖方案.docx

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基坑钢板桩支护土方开挖方案

基坑钢板桩支护

土方开挖方案

第一节工程概况

建设单位：

xx船厂（xx）有限公司

施工单位：

xx省xx建筑工程有限公司

设计单位：

xx省航运规划设计院

监理单位：

xx经济特区建设监理有限公司

监测单位：

中国科学院xx岩力学研究所岩土工程检测中心

勘探单位：

xx核力工程勘察院xx分院

xx船厂位于xx省xx市xx镇xx工业村，地处xx市西南部，位于xx出海口xx水道东岸，东临xx，南接xx镇，距xx市拱北30公里，西及xx一桥相连，北临xx镇，距xx城区20公里。

xx基坑深-9.2m，局部-11.2m，根据现场实际情况，及建设单位、设计单位及监理单位研究，决定采用上三米放坡开挖下六至九米用钢板桩进行支护，，以达到围护挡土的目的，提高xx施工的安全系数；其支护图纸由设计院进行设计完成。

第二节编制依据

xx市xx镇xx船厂工程船坞施工图（xx省航运规划设计院）

xx船厂船坞xx工程地质钻探说明（xx核力工程勘探院）

xx船厂厂区岩土工程勘察报告（xx工程勘察研究院）

xx船厂船坞xx钢板桩围堰设计图（xx省航运规划设计院）

《水运工程工程质量检验标准》JTS257-2008

xx船厂现场平面布置情况

第三节工程地质条件

xx公司在xx开挖前聘请了xx核力工程勘察院xx分院对xx进行了地质钻探,以了解xx的地质状况；对xx的支护和土方开挖进行指导，共钻探ZK1、ZK2、ZK3、ZK3、ZK4、ZK5六个点，（见图）其地质分布情况如下表：

分层名称

钻探点数据

ZK1

ZK2

ZK3

ZK4

ZK5

ZK6

素填土层

2.80

1.70

4.90

1.90

2.80

2.50

淤泥层

11.90

12.90

10.80

11.90

11.10

11.40

粘土层

1.90

1.70

0

0

0

0

强风化层

22.20

22.60

15.10

15.20

17.10

21.80

钻探布置图：

勘探点主要数据一览表

编号

勘探点类型

坐标

地面标高

（m）

钻孔深度

（m）

X

Y

1

鉴别孔

2465212.33

498430.183

1.42

42.05

2

鉴别孔

2465211.07

498452.548

1.89

39.9

3

鉴别孔

2465194.22

498429.166

1.66

31.9

4

鉴别孔

2465192.96

498451.53

1.42

29.9

5

鉴别孔

2465176.05

498428.145

2.21

31.7

6

鉴别孔

2465174.79

498450.509

1.65

36.8

第四节、基坑降水排水方案的设计

一、基坑降水排水方案总体技术思路

场地内对基坑施工有影响的地下水水位标高大概为-1.0～-1.20m以下。

（1）根据该场地地下水埋藏条件、基坑开挖深度、本工程实际情况以及场地附近地区已有的施工经验，利用放坡坡脚至-1.00设置渗水管排出明沟进行降低地下水位，即在基坑坑内南北向各布设一个集水井，从而满足基坑施工对降水、排水的要求。

（2）在基坑四周及时设置b=400mm，h=500mm的砖砌排水明沟，将沟中水引至集水井中。

（3）设自动排水装置4台50潜水泵抽水，将水抽出外河。

抽水期自挖土至基

础回填土施工完停止。

二、地面防渗措施

1、基坑四周作好排水坡面，修筑排水沟，防止大潮汐水或雨水流入坑内。

2、临时施工道路面、基坑坡面用100～150厚C20素砼浇筑。

施工现场实行硬地化施工。

三、基坑四周地面沉降观测及其预防措施

因降水有可能造成地面附加沉降，但其附加沉降量不大，对周围建筑物、构筑物影响较小。

为安全起见，基坑四周地面设置观测点如图所示布置，以对地面沉降进行监测。

若地面沉降量较大，对相关建筑物造成影响时，需及时采取有效的保护措施。

第五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支护xx四周土方防止土方塌方，影响土方开挖，起到支护土方的作用。

设计要点如下：

一、采用长12m拉森Ⅳ型钢板桩；

二、钢板桩穿过淤泥层，桩尖进入粉质粘土层1米；

三、钢板桩外围沿基坑四周连续设置三道直径500水泥搅拌桩成封闭的止水帷幕；

四、为保证基坑安全，钢板桩内设置二道连续的双45C工字钢围檩以加强钢度及整体性；

五、基坑四角及中间做支撑。

第六节基坑稳定性换算

xx船厂基坑开挖深度为地面下9.2m，局部11.2m。

设计采用钢板桩支护结合放坡开挖措施。

放坡高度为3.2m，坡脚距坑边1.6m&5.4，坡度为45度&22度。

9.2m深基坑设两道支撑，11.2m深度坑设三道支撑。

计算水位为放坡底部（高程-1.5m），施工过程中，可配合浅层降水至-1.5m。

设计超载为15kPa。

11.2米和9.2米基坑均采用的钢板桩为15m长的SX18，其参数为：

宽600，惯性矩32400cm4/m，截面模量1800cm3/m，钢号为SY295（屈服强度为295MPa）。

以下对两种深度坑分别进行计算。

二、11.2m深度设计计算

1、设计参数

计算简图如下：

共设3道支撑，标高分别为-2.0，-5.0，-7.0。

场地地质条件和计算参数见表1。

表1CK74探孔地质条件和计算参数

土层

层底标高（m）

层厚（m）

重度（kN/m3）

（）

c（kPa）

填土

-0.3

2.5

17

10

5

淤泥

-14.1

13.8

16

16

4

砂质粘土

-16.9

2.8

18.8

19.8

17.1

砂岩

-31.9

15

20

25

50

2、计算结果

内力位移包络图

计算结果如下：

最大位移变形：

S=27.4mm

最大标准弯矩：

M＝230.5kN*m/m

第一道支撑最大轴力：

F=69.4kN/m

第二道支撑最大轴力：

F=245.6kN/m

第三道支撑最大轴力：

F=227.4kN/m

整体稳定性及坑底隆起等满足要求。

3、钢板桩强度检验：

SX18钢板桩，长度15米，惯性矩32400cm4/m,截面弹性模量1800cm3/m,

钢材材质SY295，则：

其最大抗弯能力：

M’＝1800*295/1000=531kN*m/m

安全系数:

K=M’/M=2.30>1.5（满足）。

三、9.2m深度设计计算

1、设计参数

计算简图如下：

共设2道支撑，标高分别为-2.0，-5.0。

场地工程地质情况见表2（CK76）

表2CK76探孔地质条件和计算参数

土层

层底标高（m）

层厚（m）

重度（kN/m3）

（）

c（kPa）

填土

-0.8

3

17

10

5

淤泥

-13.1

12.3

16

16

4

砂质粘土

-16.6

3.5

18.8

19.8

17.1

砂岩

-31.6

15

20

25

50

2、计算结果

内力位移包络图

计算结果如下：

最大位移变形：

S=54.6mm

最大标准弯矩：

M＝273.5kN*m/m

第一道支撑最大轴力：

F=164.7kN/m

第二道支撑最大轴力：

F=249.3kN/m

整体稳定性及坑底隆起等满足要求。

3、钢板桩强度检验：

SX18钢板桩，长度15米，惯性矩32400cm4/m,截面弹性模量1800cm3/m,

钢材材质SY295，则：

其最大抗弯能力：

M’＝1800*295/1000=531kN*m/m

安全系数:

K=M’/M=1.94>1.5（满足）。

四、备注

本次计算根据最新的地质勘探资料和设计资料进行的计算，选择了两个最不利的断面进行检验SX18型钢板桩均满足工程需要。

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：

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

45kw

安装于挖掘机上打钢板桩

履带式单斗挖掘机

W-1001

2台

1M3

挖槽、配合桩机作业及修路、吊液压振动锤

震动拔桩机

1台

45KW

拨钢板桩

气割机

4套

切割钢板桩

千斤顶

2台

100t

支撑顶管加压

电焊机

XD1-200

5台

2KVA

钢板桩接长

全站仪

NTS-312R

1台

测量放线

水准仪

1台

抄平、沉降观测

第九节钢板桩施工

一、材料选择。

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）

400

170

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，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土方开挖围檩、角撑、支撑土方开挖

拔桩

五、操做方法

⑴、基线确定：

施工员用全站仪定出轴线，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，用20#槽钢固定钢板桩脚直线。

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，使桩端透过粘土层进入淤泥层。

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。

围檩、支撑、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45C工字钢组成侧钢板桩作为支撑。

为稳妥起见，在钢板桩墙四个转角上工字刚或角钢做角撑。

如右图所示。

第十节深基坑土方开挖施工方案

1施工准备

1、清除挖方区域内所有障碍物,如地上高压、照明、改建重力式护岸墙。

2、制定好现场场地平整、基坑开挖施工方案,绘制施工总平面布置图和基坑士方开挖图,确定开挖路线,基底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置及土方堆放地点。

3、场地平整进行标高测设,计算挖填土方量,对建筑物做好定位轴线的控制测量和校核；进行土方工程的测量定位放线,并经检查复核核误后,作为施工控制的依据。

4、完成必需的临时设施,包括生产设施及生活设施及机械进出和土方运输道路、临时供水供电线路。

5、机械设备运进现场,进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。

2深基坑土方开挖方案

xx位于xx河道边，在开挖前xx项目部在河边修建了临时围堰，在围堰外围施打松木桩，用砂袋堆砌成梯田状，再在xx外边线沿防汛墙走向施打三道搅拌桩构成防洪防潮体系，在河边用砖混结构修建标高为3.7m防汛墙。

基坑开挖施工方案原则“分层、分块、对称、快挖快撑、保持基坑围护体受力均衡结构完整”。

本工程开挖土方的总工程量为9200立方，其中-2.50以上面层用挖掘机开挖土方为5100立方，-2.50以下用高压水枪冲洗减少机械扰动淤泥原土层及保护桩头完整，土方为4100立方。

1、工期计划为从xx年xx月20日开工，于xx年xx月30日完成，共计40天，钢板桩施打后开挖土方、围檩支撑、角撑的工序轮回进行。

2、工程开挖采用分步（层）开挖法，把握“测量复核、开挖放坡、防超挖”的原则,在现有+1.5m地面放坡一次用挖掘机开挖到-1.00m，土方量为3850立方；放线打12米拉森Ⅳ型钢板桩，在钢板桩围堰内，用长臂挖掘机挖到-2.50m地面，土方量为1250立方；进行第一层管顶支撑加固，然后转用高压水枪冲洗淤泥层，用高扬程泥浆泵抽排到船坞北面的泥浆沉淀池沉淀，清洗至-5.50m地面，土方量为2500立方；再进行第二道管顶支撑加固，沿中轴线以北放坡继续开挖到设计底标高-7.00m，土方量为650立方，即封500mm厚C25砼垫层，完成后再转向，中轴线南面放坡开挖水泵房基础至-7.5m后进行第三道斜支撑，土方量为800立方；再继续开挖到-9.00m，土方量为3850立方；封500mm厚C25砼底板垫层。

3、xx土方开挖顺序图如下所示:

第十一节基坑开挖应急措施

1、在深基坑开挖期间遇台风加暴潮水位达到3.0m时采取戒备状态，在xx两侧准备不少于1000袋抢险沙包，4米松木桩1000条，彩条布1000平方，当外潮水洪水位达到3.5m时停止一切施工作业面。

已开挖的基坑应灌水到-1.00以减少内外水位高差。

在外潮水洪水位退落至3.00以下方可继续施工。

2、

在深基坑开挖期间遇地面隆起、支护、支撑出现变形大于监测报警值时应立即停止一切施工，所有现场施工人员包括机械应立即撤离施工现场，上报有关单位及设计院到施工现场勘查工程事故原因，待制定解决方案后方可继续施工。

第十二节基坑监测措施

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，xx船厂（xx）有限公司委托中国科学院xx岩力学研究所岩土工程检测中心进行基坑的监测，对基坑支护施工变形及沉降观测网，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

利用船坞北侧的高程水准控制点作为沉降观测的起算点，及基坑周边浅埋坞墙、基坑边、船台监测点一起构成基坑支护沉降观测网。

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NTS-312R全站仪观测四边网的水平角度（四边形内角），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NTS-312R型全站仪。

4、基坑周围坞墙、船台等的监测措施

本工程对基坑周边20米范围内的所有建（构）筑物进行监测，并特别对临近坑边的已完工的船坞坞墙、船台建筑物包括龙门吊轨道梁，加强监测力度。

具体监测措施是：

（1）对船坞坞墙、船台建筑物包括龙门吊轨道梁，定期进行沉降变形观测。

（2）施工前，了解已知观测点的分布情况，对整个场地的观测点进行摸底，并在地面投影其轴线走向，补充变形观测点进行监测。

5、钢板桩拔除。

xx结构施工完成后在满足达到挡土强度后即进行钢板桩的拔除。

采用振动锤等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。

第十三节质量保证措施

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、桩端必须透过淤泥层，进入不透水的粘土层。

第十四节安全施工措施

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，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。

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、指针是否超出安全范围，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。

第十五节文明施工措施

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、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。