钢板桩施工方案完Word格式.docx
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层号
地层名称
重度
粘聚力
内摩擦角
1
杂填土
21
/
2
粉质粘土
17
3
淤泥
16.5
14
17.3
受地质条件影响,结合雨水泵井和总事故油池的结构特征,拟采用钢板桩围护后对内部淤泥进行开挖及混凝土浇注施工。
确定钢板桩长9m,承台外围每边留置2m工作面,即雨水泵井围护范围为12.2×
10.6+6.9×
2;
总事故油池为14.1×
11.6m。
本次设计中采用的钢板桩为国产拉森鞍Ⅳ。
其相关参数如下表
型号
高(cm)
厚(cm)
宽(cm)
抗弯强度(kPa)
截面模量(cm³
)
QBZF
20
40
55.7
采用的支撑材料为140a工字钢,截面面积为86.11c㎡,最大抗弯应力N=2144.1kN。
2、施工流程
施工准备→测量定位→“导向梁”制作安装→打钢板桩→挖土→钢板桩内支撑→排水→垫层→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→钢板桩拆除。
3.施工队伍及工期安排
针对施工现场地质的复杂性和工期的紧迫性,我部计划由本公司地基与基础加固专业队伍对以上池体进行钢板桩打压工作,以保证工程质量和工期要求。
4.机械设备与人员进场计划
机械设备计划表:
序号
机械或设备名称
数量(台)
钢板桩
国产拉森鞍Ⅳ
176.99T
履带式起重机
履带式打桩机
4
电焊机
30KVA
5
钢筋调直机
GT
6
钢筋切断机
6-40
7
钢筋弯曲机
GW40
8
泥浆泵
3PN
9
清水泵
Q4PS
10
全站仪
尼康
11
水准仪
博飞
劳动力计划:
劳动力
专业施工员
安全员
钢筋工
混凝土工
电焊工
架子工
木工
人数
12
二、钢板桩设计及理论计算
1、本工程钢板桩设计总则
雨水泵井基坑深度-5.1m(以黄海标高+4.00为基准点),总事故油池基坑深度-5.5m(以黄海标高+4.00为基准点)。
在该段地质情况按地质报告分析为淤泥质粘土,内聚力(C)为14kPa,内摩擦角(φ)为17.3°
,土质天然重(r)为16.5kN/m。
支护结构所承受的土压力,采用朗金土压力理论进行计算。
考虑场地的实际情况,基坑周围卸土深2m,总事故油池北侧、东侧的道路深度为场地标高-3.25m,则卸土宽度为8m;
雨水泵井北侧围墙垫层已完毕,卸土1.4m宽,西侧离220kV构架基础5.9m,则卸土宽5.9m,其余为8m宽。
钢板桩支护在土层(2-1)淤泥中,按照最不利的情况计算,选取被动土压力作为设计压力。
计算公式如下:
式中:
Ci、φi----当前计算土层的粘聚力和内摩擦角
∑rihi------当前计算深度以上各层土的自重应力,为各层土的重度ri和土层厚度hi积累加之和
在施工过程中产生施工荷载为51.4KN/㎡
2、对总事故油池的土压力计算
2.1、总事故油池施工平面图
2.2、各轴向被动土压力计算
经计算垂直与X轴方向的被动土压力
垂直与Y轴方向的被动土压力
2.3、道路B=111.50运行引起的垂直于X轴方向的被动土压力F3及计算
查《道路桥涵设计基本规范》,特种荷载为120kN/m,道路B=111.50宽度为4m,
由道路B=111.50m产生的水平压力及竖向压力公式如下:
h-----道路深度
u-----活荷载,取0.2
竖向荷载引起的侧压力示意图如下:
由此得qh=115.5kN
e=0.25×
115.5=28.875kN
π
2.4、道路A=170.00运行垂直与Y轴方向的被动土压力F4计算
经计算F4=3468.76kN(计算方法同计算F3)
2.5、有施工荷载产生的垂直与X轴、Y轴的压力为73.4kN
2.6、支撑的布置及计算
2.6.1、支撑层数的确定
采取等弯矩布置。
这种布置是将支撑布置成使钢板桩各跨度的最大弯矩相等,以充分发挥钢板桩的抗弯性能,并使钢板桩材料用量最省。
根据允许抵抗弯矩,计算板桩悬臂部分的最大允许跨度h(如下图所示)
f---钢板桩的抗弯强度设计;
γ---板桩墙后的重度;
Ka----主动土压力系数,取1.00
得h=1.43mh1=1.58mh2=1.26m
总事故油池基坑底标高为场地标高-5.5m,扣除卸土高度2m,在基坑内设支护2层。
为增加钢板桩支护稳定性,控制基坑底淤泥的涌泥,防止钢板桩的倾覆,考虑总事故油池的结构安全,在基坑底部加一道支撑,合计3层支撑。
在基坑顶部每一个转角加斜撑,加强抗基坑倾覆。
2.6.2、每一层中工字钢支撑数N的确定
垂直与X轴方向支撑数Nx=(F1+F3+73.4)/N=(5883.65+3468.76+73.4)/2144.2=4.4
取安全系数为1.2,得N=4.4×
1.2=5.3取N=6
垂直与Y轴方向支撑数Nx=(F2+F4+73.4)/N=(7151.68+2376.84+73.4)/2144.2=4.6
取安全系数为1.2,得N=4.6×
1.2=5.4取N=6
2.7、钢板桩插入土深度的确定
采用顿恩法计算。
经简化后各层土压力分布图如下图所示
假定作用在板桩EB’段上的荷载EGN’B’,一半传至E点,另一半由坑底土压力MB’R’承受,由图6几何关系知:
经计算X=4.08
取安全系数为1.2,得入土深度t=1.2z=4.896m,实际施工中取5m。
3、对雨水泵井的计算:
3.1、施工方案平面图
3.2、各轴向被动土压力计算
垂直与Y轴方向的被动土压力
3.3、垂直于Y轴方向围墙基础及承台对钢板桩的侧压力为F3
π
3.5、有施工荷载产生的垂直与X轴、Y轴的压力为82.9kN
3.6、支撑的布置及计算
3.6.1、支撑层数的确定
取18kN/m³
雨水泵井基坑底标高为场地标高-5.1m,扣除卸土高度2m,在基坑内设支护2层。
3.6.2、每一层中工字钢支撑数N的确定
查表的国产拉森鞍Ⅳ钢板的轴向抗压力N=2144.1kN
垂直与X轴方向支撑数Nx=(F1+82.9)/N=(5019.11+82.9)/2144.1=2.38
取安全系数为1.2得N=2.38×
1.2=2.86,取N=3
垂直与Y轴方向支撑数Ny=(F2+F3+82.9)/N=(4360.77+2109.73+82.9)/2144.1=3.06取取安全系数为1.2得N=3.06×
1.2=3.67,取N=4
3.7、钢板桩插入土深度的确定
经计算X=4.02
取安全系数为1.2,得入土深度t=1.2z=4.82m,实际施工中取5m。
考虑施工方便以及围护的有效性,桩顶高出基坑顶部50cm,则入土深度为5.4m。
通过以上的设计计算,可确保该支护方案满足抗坑底隆起和抗整体失衡的要求。
三、钢板桩施工方案
1.钢板桩打入
1.1钢板桩的选用
本工程选用国产拉森式(U)型钢板桩进行施工,拟采用型号鞍Ⅳ型,该钢板桩为小锁口,宽40cm,重77.73kg/m,考虑到本工程地质情况的需要,拟采用桩长为9米的钢板桩。
首先在板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理,选用同种型号的板桩,进行弯曲整形、修正、切割、焊接,整理出施工需要的型号、规格、数量的钢板桩。
钢板桩进场前需要检查整理,发现缺陷随时调整,整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形,避免碰撞,尤其不能将连锁口碰坏。
桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭,避免泥土挤入,锁口宜涂以黄油或其它油脂,对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩,整修矫正。
转角处采用90度的转角桩。
1.2钢板桩理论用量计算:
(1)雨水泵井钢板桩围堰周长计算:
(12.2+10.6+2)×
2=49.6m
钢板桩根数计算:
角桩采用0.2m×
0.2m,共8片,
(49.6-0.4×
8m)/0.4m=116片,116+8=124片
钢板桩重量计算:
124×
9×
77.73=86.747t
(2)总事故油池钢板桩围护周长计算:
(14.1+11.6)×
2=51.4m
0.2m,共4片,
(51.4-0.4×
4m)/0.4m=125片,125+4=129片
129×
77.73=90.245t
1.3打入
1.3.1施工放样与定位
将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。
1.3.2钢板桩打入总体施工流程
按1:
1放坡挖表层土至淤泥层顶。
在淤泥层上,环钢板桩定位线内侧用I20a型工字钢围成封闭“导向梁”,电焊连接。
雨水泵井从(A194.4,B133.4)沿工字钢外侧打入第一片钢板角桩,然后逐步向两边插打,在(A184.2,B111.4)合龙;
总事故油池从(
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