拉森钢板桩施工方案.docx

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拉森钢板桩施工方案

肇庆新区政文组团市政道路（一期）项目

S01标段—金花路

沟槽拉森钢板桩施工方案

编制：

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复核：

____________

审核：

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肇庆新区政文组团市政道路一期（BT）工程

（1标段）项目经理部

二〇一四年十一月

一、工程概况

1、地理位置

本工程位于肇庆新区，本合同段主路采用城市主干路标准，双向六车道，设计速度为60Km/h，本工程设计起点桩号K0+057.026，终点桩号K1+089.284，道路沿东西走向，西接站前大道，东接新区环路，道路总长1.1公里。

2、工程地质特征

2.1工程地质

本场地地貌属于珠江三角洲冲淤积平原，附近不存在泥石流、水库坍塌等不良地质条件，地下未发现采空区，未发现地面塌陷等不良地质条件，区域地质构造资料与历史地震活动记录表明本区为地震活动相对较弱，活动频率较低地区。

2.2水文地质

（1）地表水

本项目地表水主要有鱼塘、河流、涌沟的溪水，流量较小，水位及水量受大气降水量的影响较大。

（2）地下水

本项目地下水主要由大气降水和河流涌沟水渗透补给。

地下水主要赋存于砂层之中，属孔隙微承压水，为强透水层，含水量丰富。

除砂层孔隙水外，下伏基岩也有一定的裂隙水，主要赋存于基岩孔裂隙中，水量一般较小。

3、设计概况

（1）雨水管道布置

雨水管道布置于南侧道路绿化带下，雨水管道中心距道路中心线14m，管径d500—d1200；

雨水管道采用明挖施工。

（2）污水管道布置

污水管道布置于道路南侧绿化带下，污水管道中心距道路中心线16m，管径DN400—DN800；

污水管道采用明挖施工。

（3）管材及管道基础

雨水口连管采用内肋增强聚乙烯PE螺旋波纹管，环刚度8KN/㎡，承插电热熔连接

雨水管道覆土≤3.5m时采用Ⅰ级钢筋混凝土管，承插口连接，橡胶圈密封。

雨水管道覆土＞3.5m时采用Ⅱ级钢筋混凝土管，承插口连接，橡胶圈密封。

污水管道采用内肋增强聚乙烯PE螺旋波纹管，当管道覆土≤4.0m时采用管道环刚度8KN/m2，当覆土＞4.0m时采用管道环刚度12.5KN/㎡，电热熔连接。

塑料管道均采用砂碎石垫层基础，下层20cm厚碎石夹砂垫层，上层10cm厚中粗砂基础。

钢筋混凝土管排水管道采用120°带型混凝土基础。

管道垫层基础表面应平整，其密实度应大于93%。

雨水渠箱采用15cm厚混凝土基础。

本次针对开挖深度大于3m的沟槽支护，拟采用拉森钢板桩支护，同时对其必要性、可行性、经济性做出分析，并提出具体施工措施。

二、支护方案分析

1、必要性

（1）开挖范围内地质情况为淤A泥，对于开挖深度大于3m的沟槽，放坡开挖极易造成边坡不稳定，存在安全隐患。

（2）开挖范围内地下水丰富，随着沟槽深度的增加，因渗水及涌水等造成沟槽病害的可能将会大大增加。

（3）根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）表4.3.3中，采用放坡开挖，坡度应大于1：

1.25（坡顶无荷载时为1:

1.25，现场施工情况为坡顶有荷载），且沟槽深度大于3m时，应分层开挖，且应留台阶，这样，挖深为3米时，边坡宽度为4米以上，这样挖机很难施工。

（4）对于雨水管道，如采用放坡开挖，将会对已整平压实的路基造成破坏，如CFG桩已施工，将会对已施工的CFG桩造成破坏。

2、可行性

拉森钢板桩具有如下特点

（1）高质量（高强度，轻型，隔水性良好）；

（2）施工简单，工期缩短、耐久性良好，；

（3）建设费用便宜、互换性良好，可重复使用；

（4）施工具有显著的环保效果，大量减少了取土量和混凝土的使用量，有效地保护了土地资源；

（5）处理并解决挖掘过程中的一系列问题；

（6）对于建设任务而言，能够降低对空间的要求；

（7）使用钢板桩可以不受天气条件的制约；

（8）使用钢板桩材料，能够简化检查性材料和系统材料的复杂性；

基于以上特点，钢板桩具有极适用于本工程的可行性。

3、经济性

基坑沟槽常见的开挖及支护形式除放坡开挖+排降水外，主要包括下列几种：

其中板桩式中的钢筋混凝土板桩及主桩横挡板、柱列式、地下连续墙、自力式水泥土挡墙、组合式、沉井法因施工费用和成本较高、施工周期较长，因而明显不能用于本工程的沟槽支护。

钢管桩及钢板桩中的H型钢钢板桩虽然具有施工简便、周期短的特点，但其止水性较差，对于本项目地下水较丰富的情况不适用，因而不宜用于本工程。

现以2.5×1.5m渠箱开挖深度为3.5m为例，就放坡开挖+排降水与拉森钢板桩+排降水做经济型对比分析:

（1）拉森钢板桩

拉森钢板桩设置形式：

按照6m拉森钢板桩+钢围檩、钢支撑设置，如下图：

a、钢板桩采用Ⅲ型拉森钢板桩（IX≥16800cm4/m，WX≥1360cm3/m）,

对于6m拉森钢板桩而言，沟槽每延米钢板桩用量为1.86t；

b、围檩采用HW300×300×12×12工字钢，沟槽每延米围檩用量为0.3301t；支撑采用φ299×10钢管，沟槽每延米刚支撑用量为0.1425t；每延米钢围檩+钢支撑总用量为：

0.473t；

c、沟槽每延米C20素混凝土填充用量：

0.8m3

（2）沟槽开挖与拉森钢板桩对比

施工示意图如下：

图中，阴影部分，为沟槽开挖较钢板桩需增加开挖及回填部分，空白部分是施工中沟槽开挖与钢板桩支护均需要开挖及回填部分，经济比较仅对二者差异部分做比较，相同部分发生的金额相同，不予对比。

另外，沟槽开挖的放坡坡率按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）表4.3.3中的软土“坡顶无荷载”（1:

1.25）计算，实际施工时，由于坡顶存在机械施工、材料运入等，应按照“坡顶有荷载”计算（规范未给出，拟按1:

1.5计算）；采用机械开挖沟槽，槽深超过3m时，应分层开挖，并留台阶，台阶宽度按照0.5m计算。

因而，当挖深为3.5m时，采用分两层开挖，底层深度为2m，坡率为1：

1.5，上层深度为1.5m，坡率为1:

1.25。

下面，对每延米费用进行计算，单价采用暂定的清单价格（设计单位组价计算的清单价）进行对比。

沟槽开挖与拉森钢板桩支护成本对比分析表

分项名称

清单编码

项目名称

工程量

综合单价（元）

合价（元）

备注

沟槽开挖

040101002003

挖沟槽土方（弃运）

9.7+9.7=19.4m3

36.67

711.4

040103001001

中粗砂

19.4m3

120

2328

新图中为回填石屑

合计

3039.4

拉森钢板桩支护

040101002001

拉森钢板桩

1.86t

863.04

1605.3

040101002002

钢围檩、钢支撑

0.473t

635.88

300.8

040303002001

C20素混凝土

0.8m3

472.89

378.3

合计

2284.40

说明：

清单中无石屑回填项，中粗砂清单价为167.47元/m3，石屑回填暂按照120元/m3计算。

经上述分析，拉森钢板桩比沟槽开挖每延米成本低755元，因而，从经济性出发，优先考虑拉森钢板桩方案。

综上所述，拉森钢板桩支护方案较放坡开挖及其它支护形式，从必要性、可行性、经济性方面，都有无可替代的优越性，应当优先选用。

三、拉森钢板桩的施工方法

1、拉森钢板桩的设置方案

拟按照如下原则设置：

[1]开槽埋管管道基坑支护均采用以下支护原则：

（1）管道沟槽深度＜3.0m，采用放坡开挖+排降水。

（2）3.0m≤管道沟槽深度＜3.5m，采用6m长拉森钢板桩支护，围檩采用HW300×300×12×12工字钢，支撑采用φ299×10钢管，平面间距≤4.0m，竖向间距见管道沟槽开槽基坑支护示意图。

（3）3.5m≤管道沟槽深度＜5m，采用9m长拉森钢板桩支护，围檩采用HW300×300×12×12工字钢，支撑采用φ299×10钢管，平面间距≤4.0m，竖向间距见管道沟槽开槽基坑支护示意图。

[2]开槽埋管渠箱基坑支护均采用以下支护原则：

（1）渠箱沟槽深度＜3.0m，采用放坡开挖+排降水。

（2）3.0m≤渠箱沟槽深度＜3.5m，采用6m长拉森钢板桩支护，围檩采用HW300×300×12×12工字钢，支撑采用φ299×10钢管，平面间距≤3.5m，竖向间距见渠箱沟槽开槽基坑支护示意图。

（3）3.5m≤渠箱沟槽深度＜5m，采用9m长拉森钢板桩支护，围檩采用HW300×300×12×12工字钢，支撑采用φ299×10钢管，平面间距≤3.5m，竖向间距见渠箱沟槽开槽基坑支护示意图。

管道基坑支护及渠箱基坑支护详见附图《管道开槽基坑支护示意图

（一）》、《管道开槽基坑支护示意图

（二）》、《渠箱开槽基坑支护示意图》。

2、拉森钢板桩的施工方法

本工程拉森钢板桩主要用于管道覆土≥3.0m的雨污水管道及渠箱的基坑基槽止水及支护结构，具体施工操作如下：

基坑开挖采用Ⅲ型6.0米、9.0米、12.0米长拉森钢板桩支护（Ix≥16800cm4/m，Wx≥1360cm4/m）。

拉森钢板桩用升降机就位后采用履带式液压挖土机KATO-1250和KATO-1430带VH-2000和VH-3000的液压振锤的锤机施打，施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。

1、钢板桩施工的一般要求

（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于管渠基础施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。

（2）基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。

各周边尺寸尽量符合板桩模数。

（3）整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。

2、钢板桩施工的顺序

（1）钢板桩位置的定位放线

（2）钢板桩施打

（3）沟槽开挖

（4）围檩、拉杆、角撑

（5）管渠施工

（6）拔桩

3、钢板桩的检验、吊装、堆放

（1）钢板桩的检验

对钢板桩，主要进行外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。

①外观检验：

包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。

检查中要注意：

a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。

原则上要对全部钢板桩进行外观检查。

（2）钢板桩吊运

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根起吊。

成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。

（3）钢板桩堆放：

钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。

堆放时应注意：

①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；

②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

③钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木；垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。

3、钢板桩施打

拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工有关要求：

（1）全线采用Ⅲ型密扣拉森钢板桩。

拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）施打，施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。

（2）打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。

（3）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。

（4）在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。

（5）钢板桩施打采用屏风式打入法施工。

屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。

施工时，将10-20根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。

通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。

屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。

施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。

因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。

其选择原则是：

当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。

总之，施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高，一次打入的深度一般为0.5-3.0米。

（6）密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；特别是工作井的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封。

（7）打入桩后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补，每天派专人进行检查桩体。

4、土方的开挖及基底的处理

沟槽挖土采用机械和人工相结合的形式，机械挖土要严格控制标高，防止超挖和扰动基底面。

在槽底标高30cm以上，预留底层土，再用人工开挖，修整槽底，边挖边修，并立即进行基础施工。

挖土必须与支撑配合，及时施工围檩，围檩采用HW300×300×12×12工字钢，挖掘机挖土后必须及时支撑，支撑采用φ299×10钢管。

具体施工流程为：

测绘放线、根据桩位开挖沟槽、标出围檩及支撑水平标高→按实际尺寸拼装围檩、钢支撑→吊装围檩、钢支撑→拼装活络接头→焊接钢支撑节点→第一根支撑安装完毕，接连安装下一根支撑→每根支撑方法类同。

5、钢板桩的拔除

基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。

拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。

否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。

设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌砂措施。

（1）拔桩方法

本工程拔桩采用振动锤拔桩：

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，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

（2）拔桩时应注意事项

①拔桩起点和顺序：

对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。

可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。

拔桩的顺序最好与打桩时相反。

②振打与振拔：

拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。

对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100－300mm，再与振动锤交替振打、振拔。

有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。

③起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。

④供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1．2-2.0倍。

⑤对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1．5h。

四、质量保证措施

1、开挖，安装过程中要密切注意土壤的移位变化。

值得注意的是由于钢板桩在插打过程中受各种因素影响，整个沟槽的侧面顺直度会出现一定的偏差，H型钢围檩安装后与钢板桩之间会留有一定的间隙。

为保持钢板桩均匀受力，应将H型钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接，围堰的四角应加强处理。

钢板桩围堰施工的质量控制措施

2、钢板桩堵漏

钢板桩在插打不当或水压作用下会使锁口发生变形、胀缝，出现渗水的情况。

锁口不密封漏水时，应用木条、棉絮、麻绒等在板桩内侧嵌塞，或在漏缝外侧水中撒下大量的炉渣、木屑或谷糠等随水夹带至漏缝处，通过水流渗透自行填塞。

3、钢板桩沟槽施工的质量控制措施

1）拉森桩打入底标高，入土深度必须达到拉森桩桩长2分之1倍长度以上，紧密咬口式呈长方形，弯曲的拉森桩（桩身弯曲矢度大于1‰桩长）不得使用。

2）围护拉森桩打好后，首先检查拉森桩的咬口，如发现有脱缝时在开口处补插钢板桩，以减少缝隙中漏水、漏泥现象。

其次检查水平联系围檩和支撑的安装情况是否符合设计要求，待全部检查及准备工作完成之后，方可进行沟槽内开挖。

3）在拔除钢板桩前，必须回沙及回土使钢板桩内相平后方可拆除钢板桩。

4）钢板桩施打过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

5）钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：

在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

6）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

7）在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。

8）在完成沟槽内结构物施工后，沟槽内回填土及时回填,根据施工现场情况拔除钢板桩，拔出的钢板桩清刷、修补整理，并堆放在地面，及时运离下一作业区域。

五、安全保证措施

1、安全目标

本工程的安全目标，是在整个项目施工期间坚决杜绝各类重大责任事故、人身伤亡事故、消防事故、交通事故、扰民事故等。

2、安全组织措施

2.1现场成立安全生产工作小组，设置专职安全员全面负责施工期间的安全工作，现场建立安全生产保证体系。

2.2坚持执行施工前的安全技术交底会议制度和开工前的安全教育制度，明确本工程的安全目标，落实各个岗位的安全职责。

2.3认真执行安全规程和操作要求，施工人员必须戴安全帽，严禁违章作业，杜绝各类事故发生。

3、用电措施

3.1开工前，专业电工和技术负责人应指导现场施工用电。

3.2所用配电箱采用国家建筑施工统一的配电箱，实行一机一闸一漏电保护装置。

主要配电箱均作接地，以防止感应电伤人。

3.3照明线路不能与动力线路混用，吊机、振动锤等使用的拖缆，必须严格检查，不能使用绝缘性能差的或有破损的电缆。

3.4机械设备（如振动锤、电焊机等）移位、电器检修时必须断电操作，严禁带电操作，并挂上警示牌。

移位时，须有专人指挥，专人照看电缆，防止电缆压坏损伤。

4、消防安全措施

4.1健全消防制度，施工现场安排专人、专职负责，一旦发现隐患，立即进行消除。

4.2吊机、食堂、宿舍及材料仓库四周按照规定设置足够的灭火器，并由安全员检查落实到位。

4.3场区或生活区，禁止私接电线，私接违章电器；严禁使用煤油炉、电炉烧煮。

4.4现场电焊、气割作业必须符合防火要求，严格执行“十不烧”规章制度。

5、交通措施

5.1施工现场特别是材料出入口周围，应有一块比较大的空地，以利于材料运输车辆转弯、调头、进出。

5.2型钢运输车辆进入现场后，必须先观察好行进路线，将影响通行的物品搬开，确保畅通。

6、夜间施工措施

6.1在现场四周设置各类机台照明灯具，使任何一个操作和人行角度都有足够的亮度。

6.2在夜间施工期间，注意降低噪音，避免机具猛烈撞击，严禁大喊大叫等。

六、施工机械配备

序号

名称

规格

数量

1

挖掘机

200型

1台

2

液压挖掘机

KATO-1250

2台

4

履带吊

QUY50A

1台

5

振动锤

DZ---45

2套

7

水平仪

AF-32

2台

8

电焊机

BX-300/500

2台

9

高压水泵离心式

4DA

6台

七、劳动力组织

序号

工种

人数

工作范围

1

挖掘机司机

1人

开挖桩位沟槽、平整桩机作业面、材料短驳

专职指挥

2人

指挥施工机械，把握施工流程

2

起重工

3人

打拔桩

3

电焊工

2人

安、拆钢支撑

4

专职安全员

1人

负责工地的安全工作