箱涵拉森钢板桩支护专项施工方案Word格式.docx
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3.支护布置情况简述9
4.主要材料力学性能9
5.主要计算内容10
6.计算过程及结果10
、工程概况
偃师市滨河路与310国道相交处箱涵工程设计单位:
河南省城乡建筑设计院有限公司建设单位:
偃师市住房和城乡规划建设局监理单位:
河南新恒丰工程咨询有限公司施工单位:
洛阳建兴市政工程有限公司工程地点:
偃师市
偃师市滨河大道新建工程位于偃师城区中部片区,路面宽度40m路线
呈西东走向。
滨河大道(塔庄社区西至迎宾路)为新建城市主干道标准道路红线宽度为40米,道路沿线与G310(商都南路)、槐新路、迎宾路三条现状道路相交,路线所在地南侧为洛河北岸河堤,路线穿塔庄村、西寺村等村庄。
道路红线范围内多为农田,穿越村庄处,需要拆除红线内现状建筑物。
G310至槐新路段,河堤路已经完成修建。
经实地踏勘,道路红线范围内无其他市政管线。
路线在起点处与G310(商都南路)交叉,采用下穿的方式通过。
本部分为桥涵工程。
箱涵设计宽度为:
2*(2.5米人行道+3米非机动车道+0.5米分隔护栏+11.75米机动车道)
箱涵顶部国道310设计宽度:
0.3米人行道护栏+1米人行道+17.4米机动车道+1米人行道+0.3米人行道护栏
桥面横坡:
机动车道与非机动车道坡度为1.5%,人行道坡度为反向1.5%。
涵底下穿道路路面结构与衔接道路路面结构相同,下设C20混凝土调拱
二、施工工艺及方法
本工程基槽开挖采用W型15m长拉森钢板桩支护。
拉森钢板桩采用履带式液压挖土机KATO-1250的液压振锤的锤机施打,施打前先熟悉地下管线、构筑物的情况,准确放出支护桩中心线,控制打入精度。
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,便于管道施工,尤其是井边缘外留有支模、拆模的余地。
(2)基槽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)在整个管道施工期间,挖土、吊运、扎钢筋、支模板、浇筑混凝土、回填等施工作业中,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)施打钢板桩
(3)挖土
(4)箱涵施工
(5)拔除钢板桩回填中粗砂
3、钢板桩的检验、吊装、堆放
(1)钢板桩的检验
对钢板桩,一般有材质检验和外观检验,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材质检验:
对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。
包括钢材的化学成分分析,构件的拉伸、弯曲试验,锁口强度试验和延伸率试验等项内容。
每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。
每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。
(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。
4、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W型15m长密扣拉森钢板桩。
拉森钢板桩采用履带式挖土机(带震动锤机)施打。
(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。
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。
钢板桩打设公差标准
项目
允许公差
板桩轴线偏差
土10Cm
桩顶标高
板桩垂直度
土2%
(5)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。
(6)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。
(7)外拉支撑架设
经过计算拉森钢板桩支护采用9道?
28钢丝绳外拉锚。
5、挖土
⑴土方开挖应分段连续施工,开挖至板桩顶以下1m米处,进行拉锚施工
⑵围囹制做安装:
围囹根据不同的开挖深度按设计要求设置,根据设计位置在钢板桩内壁上焊围囹托架,然后吊装H型钢围檩并焊接加固。
⑶因本工程管道开挖区为粘土,井点降水效果差,采用集水井集水潜水泵排水法,排除基槽渗水,保持基坑内无积水,减小土侧压力对扣板桩影响,便于管道施工。
⑷基坑周边(约一倍桩长)范围内尽量避免堆载。
⑸开挖过程中注意支护体系的变形观察。
⑹基坑内作业时,有专职安全员负责。
在基坑开挖过程中需要注意的问题:
由于本工程在地下水位很高,钢板桩的垂直度及搭接十分重要,当钢板桩未贴靠在围囹上部分,需作加垫处理,使钢板桩的压力传到围囹及支撑上,支撑的材料、制作、焊接必须严格按图施工。
6、钢板桩的拔除
基槽回填压实后,尽早拔除钢板桩,加快扣板桩周转速度。
拔桩后马上用中粗砂将桩孔灌实。
(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。
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。
7、钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔,及时采用中粗砂灌入密实。
三、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、靠近民房处需要进行观测,
3、开挖前,先进行围檩施工,做好拉结后才能开挖至设计深度。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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。
16、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。
17、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。
18、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。
19、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。
20、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。
四、拉森扣板桩受力验算:
一、项目概况
因下穿通道南侧距离现状洛河大桥较近,不具备放坡开挖条件,本项目综合通道位置现状条件、开挖深度、施工工期及工程造价等因素确定采用拉森钢板桩(拉锚式)对通道南侧进行基坑支护。
具体见下图:
基坑支护方案及位置示意图
二、计算依据
1.《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);
2•《深圳市基坑支护技术规范》(SJG05-2011);
3.《一般用途钢丝绳》(GB/T20118-2006);
4.《偃师市下穿G310箱涵工程地质勘察报告》(河南工程水文地质勘察院有限公司)(2017.05);
5.本项目主体工程施工图图册;
6.现场踏勘所得其他相关资料。
三、支护布置情况简述
1.拉森钢板桩:
采用W级拉森钢板桩,基坑深度H=8.0m钢板桩锚固长
度7.0m,钢板桩竖向总长为15.0m,其横向宽度为40.0m。
2.拉锚:
拉锚©
28钢丝绳(6X7类),拉锚间距为4.0m,拉锚根数为10根。
3.锚碇:
采用D530X9mm螺旋管,螺旋管间距为2.0m,螺旋管深度为8.0m,共计16根。
螺旋官顶设置钢横梁,以加强其横向连接。
四、主要材料力学性能
采用W级拉森钢板桩,钢板桩力学性能为:
每延米板桩截面面积
198.00
A(cm)
每延米板桩壁惯性矩
4l(cm)
18200.00
每延米板桩抗弯模量
3
W(crr)
1350.00
抗弯f(Mpa)
215
28钢丝绳(6X7类),依据《一般用途钢丝绳》(GB/T
20118-2006),其公称抗拉强度1570MPa钢丝绳最小破断拉力442KN。
D530X9mn螺旋管,其力学性能如下:
桩材料类型
型钢
钢材牌号
Q235
截面参数
无缝钢管©
530X9.0
抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)
抗剪fv(Mpa)
截面塑性发展系数
1.05
桩间距(m)
2
五、主要计算内容
本次计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012),采用理正深基坑7.0进行计算。
计算内容主要有:
1.拉森钢板桩自身结构计算(截面验算)、整体稳定性验算、抗倾覆验算、抗隆起验算、抗突涌验算、嵌固深度验算。
2.拉锚自身强度验算。
3.锚碇自身结构验算(截面验算)、整体稳定性验算、抗倾覆验算、嵌固深度验算。
六、计算过程及结果
6.1拉森钢板桩计算
1)计算受力简图:
2)基本信息
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
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丫0
1.00
基坑深度h(m)
8.000
嵌固深度(m)
7.000
墙顶标高(m)
0.000
连续墙类型
钢板桩
卜每延米板桩截面面积A(cm2)
卜每延米板桩壁惯性矩I(cm4)
匚每延米板桩抗弯模量W(cm3)
匚抗弯f(Mpa)
有无冠梁
无
防水帷幕
放坡级数
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
2)超载信息
超载
类型
超载值
作用深
作用宽
距坑边
形式
长度
度
距
序号
(kPa,kN/m
)
(m)
20.000
—
3)附加水平力
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
(kN)
倾覆稳定
整体稳疋
开挖后
-55.000
0.500
V
-49.400
4)土层信息
土层数
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
10.000
外侧水位深度(m)
弹性计算方法按土层指定
X
弹性法计算方法
m法
内力计算时坑外土压力计算
方法
主动
5)土层参数
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
黏聚力
内摩擦
角
与锚固体摩
(kN/m3)
(kPa)
(度)
擦阻力
粉土
8.20
18.2
13.00
23.00
35.0
粘性土6.8019.09.030.0012.0035.0
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
不排水抗剪
水下(kPa)
水下(度)
强度(kPa)
9.58
0.00
33.00
分算
4.68
6)土压力模型及系数调整
土类
水压力
外侧土压
力
内侧土
压力
内侧土压
名称
调整系
数
调整系数
最大值
合算
1.000
10000.000
粘性土
7)工况信息
工况
深度
支锚
号
道号
开挖
8)设计参数
整体稳定计算方法
瑞典条分法
稳定计算采用应力状态
有效应力法
稳定计算合算地层考虑孔隙水压力
条分法中的土条宽度(m)
0.40
刚度折减系数K
0.850
9)计算结果(结构计算)
各工况
内力位移包络图
地表沉降图:
10)计算结果(截面验算)
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
何载分项系数
1.25
内力取值
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
计算值
设计值
实用值
基坑内侧最大弯矩(kN.m)
166.95
177.38
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
126.87
900.94
134.79
最大剪力(kN)
93.05
194.58
116.32
截面验算
基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)
(Tnei=Mn/Wx
=177.384/(1350.000*10-6)
=131.396(MPa)<
f=215.000(MPa)满足
基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)
(Twai=Mw/Wx
-6
=134.795/(1350.000*106)
=99.848(MPa)<
式中:
(Twai基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa);
(Tnei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);
11)整体稳定验算
计算方法:
应力状态:
条分法中的土条宽度:
0.40m
滑裂面数据
圆弧半径(m)R=14.221
圆心坐标X(m)X=-3.753
圆心坐标Y(m)Y二6.602
整体稳定安全系数Ks=1.857>
1.30,满足规范要求。
12)抗倾覆稳定性验算
抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:
Mp——被动土压力、支点力及附加水平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主动土压力和附加水平力对桩底的倾覆弯矩。
工况1:
Kov=1.316>
=1.200,满足规范要求。
12)抗隆起验算
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=(18.977X7.000X26.092+0.000X38.638)/(18.563X
(8.000+7.000)+20.000)=11.614
Ks=11.614>
1.600,抗隆起稳定性满足。
13)突涌稳定性验算
K=D丫/hw丫w
K=2.000*18.920/30.000=1.261>
=Kh=1.10基坑底部土抗承压水头
稳定!
式中:
丫承压水含水层顶面至坑底的土层天然重度(kN/m3);
D———承压水含水层顶面至坑底的土层厚度(m);
丫w水的重度(kN/m3);
hw———承压水含水层顶面的压力水头高度(m);
Kh———突涌稳定安全系数,当前取值1.10,规范要求不应小于
1.100;
K———突涌稳定安全系数计算值。
14)嵌固深度构造验算
根据公式:
嵌固构造深度二嵌固构造深度系数X基坑深度
=0.800X8.000=6.400m
嵌固深度采用值7.000m>
=6.400m,满足构造要求。
15)嵌固段基坑内侧土反力验算
工况1:
Ps=689.396<
Ep=1347.389,土反力满足要求。
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)。
6.2拉锚自身强度计算
由钢板桩计算所得,所有锚杆承担总水平力为2400KN单个锚杆所受水平力为220KN依据《一般用途钢丝绳》(GB/T20118-2006),钢丝绳最小破断拉力442KN满足要求。
6.3锚碇计算
锚碇为8.0m长螺旋管,其间距为2.0m,钢板桩与螺旋管之间距离为10.0m,每根螺旋管管顶所受水平力为150KN本次计算偏安全假定钢板桩后破裂面内土体不起所用,等效折算后,螺旋管按排桩计算,其上受水平力137.5KN,基坑深度2.5m,嵌固深度5.5m。
1)计算图式
2)基本信息
三级
0.90
2.500
5.500
桩顶标高(m)
卜钢材牌号
匚截面参数
匚抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)
匚抗剪fv(Mpa)
匚截面塑性发展系数
2.000
3)超载信息
4)拉锚力
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