管槽支护方案.docx
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管槽支护方案
排水管道钢板桩支护方案
本工程1#楼商铺北侧拟敷设2条污水与1条雨水管道,管道最大挖深3米。
由于电力管井、高压电缆线均已施工完成并占据了我方污水主管道的敷设位置,经甲方、设计、监理和我方人员一起对图纸及施工场地进行查看后决定将污水主管道向南面移至距电力管井2米外进行施工,并将雨水主管道标高进行调整后从电力管道下方穿过接入市政道路。
为避免在污水主管道开挖施工时电缆线、电力管井发生垮塌等事故,决定对电力管线采取支护措施。
一、支护结构选型
经查看本地块地质勘察报告得知施工场地地地质条件为:
1、地下水位
上层滞水稳定水位埋深在现地表下0.4-2.7米,绝对高程为18.59-20.38之间。
上层滞水水位埋深浅,水量丰富,受季节气候影响较大,对建筑物的施工有一定的影响。
2、场地地层分布
(1)人工填土层顶埋深为现地面,层厚0.2-0.4米,主要有建筑垃圾、生活垃圾、碎石、黏性土组成,为近期回填。
(1a)淤泥层顶埋深0.7-4米,层厚0.4-1.8米,状态为流塑。
(2-1)黏土层顶埋深0.7-4.6米,层厚0.4-16.1米,状态为软塑。
3、基槽开挖深度
根据设计图纸,拟施工污水管底高程为18.3-18.6,根据场地土层分布情况确定管道地基需换填土,开挖深度约为3米。
4、拟建污水主管道上方1.2米处为已完成电力电缆和管井。
综合参考现场施工条件和地质情况,参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012可选用悬臂式槽钢桩支护。
二、悬臂式槽钢桩稳定性计算书
计算依据:
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《土力学与地基基础》
(一)、参数信息
重要性系数:
1.00;开挖深度度h:
2.48m;
基坑外侧水位深度hwa:
1.5m;基坑内侧水位深度hwp:
3.00m;
桩嵌入土深度hd:
2.02m;基坑边缘外荷载形式:
荷载满布
土坡面上均布荷载值q0:
2.00kN/m2;
悬臂板桩材料:
25c号槽钢;弹性模量E:
206000N/mm2;
强度设计值[fm]:
205N/mm2;桩间距bs:
0.05m;
截面抵抗矩Wx:
295.24cm3;截面惯性矩Ix:
3690.45cm4;
基坑土层参数:
序号土名称土厚度坑壁土的重度内摩擦角内聚力浮容重
(m)(kN/m3)(°)(kPa)(kN/m3)
1填土0.41812520
2淤泥1.81718921
3粘性土1618181521
(二)、土压力计算
悬臂式板桩荷载示意图
1、水平荷载
(1)、主动土压力系数:
Ka1=tan2(45°-φ1/2)=tan2(45-12/2)=0.66;
Ka2=tan2(45°-φ2/2)=tan2(45-18/2)=0.53;
Ka3=tan2(45°-φ3/2)=tan2(45-18/2)=0.53;
Ka4=tan2(45°-φ4/2)=tan2(45-18/2)=0.53;
(2)、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载:
第1层土:
0~0.4米;
σa1上=P1Ka1-2C1Ka10.5=2×0.66-2×5×0.660.5=-6.79kN/m;
σa1下=(γ1h1+P1)Ka1-2C1Ka10.5=[18×0.4+2]×0.66-2×5×0.660.5=-2.06kN/m;
第2层土:
0.4~1.5米;
H2'=∑γihi/γ2=7.2/17=0.42;
σa2上=[γ2H2'+P1]Ka2-2C2Ka20.5=[17×0.42+2]×0.53-2×9×0.530.5=-8.22kN/m2;
σa2下=[γ2(H2'+h2)+P1]Ka2-2C2Ka20.5=[17×(0.42+1.1)+2]×0.53-2×9×0.530.5=1.65kN/m2;
第3层土:
1.5~2.2米;
H3'=∑γihi/γ3=25.9/21=1.23;
σa3上=[γ3H3'+P1]Ka3-2C3Ka30.5=[21×1.23+2]×0.53-2×9×0.530.5=1.65kN/m2;
σa3下=[γ3H3'+P1]Ka3-2C3Ka30.5+γ3h3Ka3+γwh3=[21×1.23+2]×0.53-2×9×0.530.5+21×0.7×0.53+10×0.7=16.41kN/m2;
第4层土:
2.2~4.5米;
H4'=∑γihi/γ4=40.6/21=1.93;
σa4上=[γ4H4'+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka4-2C4Ka40.5+γwh4=[21×1.93+2+0]×0.53-2×15×0.530.5+10×0.7=7.69kN/m2;
σa4下=[γ4H4'+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka4-2C4Ka40.5+γ4h4Ka4+γwh4=[21×1.93+2+0]×0.53-2×15×0.530.5+21×2.3×0.53+10×3=56.19kN/m2;
(3)、水平荷载:
Z0=(σa2下×h2)/(σa2上+σa2下)=(1.65×1.1)/(8.22+1.65)=0.18m;
第1层土:
Ea1=0kN/m;
第2层土:
Ea2=0.5×Z0×σa2下=0.5×0.18×1.65=0.15kN/m;
作用位置:
ha2=Z0/3+∑hi=0.18/3+3=3.06m;
第3层土:
Ea3=h3×(σa3上+σa3下)/2=0.7×(1.65+16.41)/2=6.32kN/m;
作用位置:
ha3=h3(2σa3上+σa3下)/(3σa3上+3σa3下)+∑hi=0.7×(2×1.65+16.41)/(3×1.65+3×16.41)+2.3=2.55m;
第4层土:
Ea4=h4×(σa4上+σa4下)/2=2.3×(7.69+56.19)/2=73.46kN/m;
作用位置:
ha4=h4(2σa4上+σa4下)/(3σa4上+3σa4下)+∑hi=2.3×(2×7.69+56.19)/(3×7.69+3×56.19)+0=0.86m;
土压力合力:
Ea=ΣEai=0.15+6.32+73.46=79.93kN/m;
合力作用点:
ha=Σ(haiEai)/Ea=(0.15×3.06+6.32×2.55+73.46×0.86)/79.93=1m;
2、水平抗力计算
(1)、被动土压力系数:
Kp1=tan2(45°+φ1/2)=tan2(45+18/2)=1.89;
Kp2=tan2(45°+φ2/2)=tan2(45+18/2)=1.89;
(2)、土压力、地下水产生的水平荷载:
第1层土:
2.48~2.76米;
σp1上=2C1Kp10.5=2×15×1.890.5=41.29kN/m;
σp1下=γ1h1Kp1+2C1Kp10.5=18×0.28×1.89+2×15×1.890.5=50.84kN/m;
第2层土:
2.76~4.78米;
H2'=∑γihi/γ2=5.04/18=0.28;
σp2上=γ2H2'Kp2+2C2Kp20.5=18×0.28×1.89+2×15×1.890.5=50.84kN/m;
σp2下=γ2(H2'+h2)Kp2+2C2Kp20.5=18×(0.28+2.02)×1.89+2×15×1.890.5=119.72kN/m;
(3)、水平荷载:
第1层土:
Ep1=h1×(σp1上+σp1下)/2=0.28×(41.29+50.84)/2=12.9kN/m;
作用位置:
hp1=h1(2σp1上+σp1下)/(3σp1上+3σp1下)+∑hi=0.28×(2×41.29+50.84)/(3×41.29+3×50.84)+2.02=2.16m;
第2层土:
Ep2=h2×(σp2上+σp2下)/2=2.02×(50.84+119.72)/2=172.27kN/m;
作用位置:
hp2=h2(2σp2上+σp2下)/(3σp2上+3σp2下)+∑hi=2.02×(2×50.84+119.72)/(3×50.84+3×119.72)+0=0.87m;
土压力合力:
Ep=ΣEpi=12.9+172.27=185.16kN/m;
合力作用点:
hp=Σ(haiEpi)/Ep=(12.9×2.16+172.27×0.87)/185.16=0.96m;
(三)、验算嵌固深度是否满足要求
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012的要求,验证所假设的hd是否满足公式;
hpEp-1.2γ0haEa≥0
0.96×185.16-1.2×1.00×1.00×79.93=82.71;
满足公式要求!
(四)、抗渗稳定性验算
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求,此时可不进行抗渗稳定性验算!
(五)、结构计算
1、结构弯矩计算
弯矩图(kN·m)
变形图(m)
悬臂式支护结构弯矩Mc=0.17kN·m;
最大挠度为:
0.00m;
2、截面弯矩设计值确定:
M=1.25γ0Mc
截面弯矩设计值M=1.25×1.00×0.17=0.22;
γ0----为重要性系数,按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012,表3.1.3可以选定。
(六)、截面承载力计算
1、材料的强度计算:
σmax=M/(γxWx)
γx-----塑性发展系数,对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件,偏于安全考虑,可取为1.0;
Wx-----材料的截面抵抗矩:
295.24cm3
σmax=M/(γx×Wx)=0.22/(1.0×295.24×10-3)=0.73MPa
σmax=0.73MPa<[fm]=205.00MPa;
经比较知,材料强度满足要求。
三、场地清理
因施工场地范围内废渣土较多,应甲方委托,我方需将这些废渣土清理外运至高程20.65米后再进行管道施工,以降低管槽开挖深度。
四、测量放样
施工前严格按图纸进行放样,根据甲方提供的控制点及我公司测定出管道中心线,直线段10M一点,曲线段5M一点,并测定出检查井的平面位置及原地面高程。
开挖时根据图纸设计高程,计算出开挖深度,按规定坡度放坡,并用石灰撒出开挖坡顶上口两边的边线,开挖时,进行跟踪测量,沟底每隔5M测定出一个平面位置及垫层面高程控制桩(垫层面的高程等于图纸设计管内底高程减去承插口管壁厚度),严格控制好沟槽底的平面位置及高程,垫层浇筑完毕及时在垫层面上测出管道定中心的平面位置并弹出墨线及检查井的平面位置和大小。
管道安装时进行跟踪检查测量,复测管内底高程是否与图纸对应,管道施工完毕,应进行竣工测量。
各道工序的测量资料需认真做好记录。
五、沟槽开挖支护
开挖沟槽采取先压钢板桩支撑,其工艺顺序及施工方法如下:
按沟槽宽度放开挖线→槽钢定位→打入槽钢桩→挖掘机开挖沟槽→管道施工→级配砂石回填→拔出槽钢桩→槽孔回填砂。
1、槽钢桩支护
本段污水主管道为DN500钢筋混泥土管,挖深为-2.55~-3米,污水管北侧为电力管井,采用钢板桩支护,南侧采用放坡开挖的方式施工。
钢板桩采用4.5米长的25#C槽钢,槽钢桩施工中到中距离30cm。
2、支护施工方法
由沟槽底部宽度及开挖时所考虑的最小开挖边坡确定管道轴线偏移位置,固定出打桩位置后,用挖掘机垂直吊立槽钢桩放入导向架内,并用人工配合固定,然后挖掘机慢慢的把槽钢桩压入沟槽。
要边压边调整槽钢桩的垂直度,桩插入土中位置要准确,垂直度偏差不得超过0.5%。
开始落距应小,待入土达一定深度且桩稳定后,方可将落距提高到规定的高度施压,压桩落距不要超过1.5m,要边挖深边压入。
在压桩的过程中,为保证槽钢桩的垂直度,用两根垂线球在两个方向加以控制。
开始压设的第一根、第二根槽钢桩的位置和方向确保精确,以便起到样板作用,每压入1m应测量一次,压至预定的深度。
压桩完成后,并用砂砾石填塞沟槽壁与土之间的空隙,防止槽壁土垮塌。
3、支护期间的检查工作
沟槽支撑完成经检查符合要求,即可按正常施工方法进行管道施工。
管道施工期间应经常检查沟槽支撑情况,发现槽钢桩变形弯曲现象应立即采取加固和增加支撑杆等措施,确保施工安全。
管道吊放时如出现支撑杆遮挡致使管道吊放不到位需拆除支撑时,应先在要拆除的支撑旁边做好新的支撑才能拆除。
4、支护拆除
管道施工完成后要尽快回填沟槽,避免土层压力变化使沟槽支撑出现险情。
边回填边拆除,沟槽回填至距槽顶1m以内时,即可利用吊车进行拔除槽钢支撑(在拆除前要求吊车操作人员对机械性能进行认真检查,同时在指挥吊车拆除的人员时时对钢绳等进行检查,以防安全事故的发生),避免土层挤压力增大导致拔桩困难,对部分难以拔除的槽钢,采用切割工艺进行切除。
5、管槽开挖
管道沟槽底部的开挖宽度为1.56米,管沟槽北侧采用钢板桩支护垂直开挖,南侧采用自然放坡。
开挖采用一台挖掘机进行开挖,在沟槽开挖过程中,确保沟槽边坡及底宽一次成型,避免重复施工;开挖时按要求对沟槽边坡进行控制,以确保边坡及沟槽整体的稳定性。
为防止机械扰动槽底原始土层结构,采用人工刷底,在槽底标高以上留出10cm左右的土层,待机械开挖后,用人工清挖至槽度设计高程。
为了减少出槽土对沟槽壁的荷载,沟槽土方将跟随施工进度随出槽随清运至甲方指定场地。
开挖中若遇到软弱、淤泥地基时,采用换填方式处理。
若遇有地下水时,沿坑底两边基础范围外挖集水沟和和集水坑,使坑壁渗水沿两边集水沟汇合于集水坑,然后用水泵排出坑外,使中间挖土部分处于干处,以提高挖土效率,集水坑的大小,主要根据渗水量大小而定,深度一般大于0.7m,或大于进水笼的高度,集水坑可用荆笆,竹篾编筐或木笼围护,以防泥砂堵塞吸水龙头。
抽水时应有专人负责维护集水沟和集水坑,使其不淤、不堵,能不停地将水排出。
四、管道安装
1.吊装下管
机械下管需采用16#钢丝绳。
吊装时应找出管体重心,做出标志以满足管体吊装要求。
下管时应使管节承口迎向流水方向。
下管、安管不得扰动管道基础。
2.稳管
管道按照测量工程师在垫层上弹出的管道中心线就位后,为防止滚管,应在管两侧适当加两组四个楔形混凝土垫块。
管道安装时应将管道流水面中心、高程逐节调整,确保管道纵断面高程及平面位置准确。
每节管应位后,应进行固定,以防止管子发生位移。
稳管时,先进入管内检查对口,减少错口现象。
管内底高程偏差在±10mm内,中心偏差不超过10mm,相邻管内底错口不大于3mm。
3.管道接口
本工程承插式钢筋混凝土排水管所有管道接口均采用橡胶圈接口,胶圈应采用耐酸碱腐蚀,耐老化的专用橡胶材料制成。
密封圈使用时必须逐个检查,不得有割裂、破损、气泡、飞边等缺陷。
其硬度、压缩率、抗拉力,几何尺寸等均应符合有关规范及设计规定。
密封胶圈应有出厂检验质量合格的检验报告。
管节对口时,应将承插口内的所有杂物予以清除,并擦洗干净,然后在承口内均匀涂抹非油质润滑剂。
并将橡胶圈上的粘接物清擦干净,且均匀涂抹非油质润滑剂。
插口上套的密封圈应平顺,无扭曲。
安管时应均匀滚动到位,放松外力后,回弹不得大于10mm,把胶圈弯成心形或花形(大口径)装入承口槽内,并用手沿整个胶圈按压一遍,确保胶圈各个部分不翅不扭,均匀一致卡在槽内。
特别注意安装顶、拉速度应缓慢,并应有专人查胶圈滚入情况,如发现滚入不均匀,应停止顶、拉,用凿子调整胶圈位置,均匀后再继续顶、拉,使胶圈达到承口的预定位置。
密封圈不得出现“麻花”、“闷鼻”、“凹兜”、“跳井”、“外露”等现象。
5、管座
管道安装,管道接口经自检及甲方、监理工程师检验合格且鉴定后,应及时进行管座砼浇筑。
管道混凝土基础的做法按给排水标准图集04S516施工(C15砼、120度混凝土条形基础),管座砼均采用商品混凝土。
首先管道两侧同时立模,模板内部可用枋木临时支撑,外侧用支撑支牢,支设高度略高于设计管座基础。
浇筑前,清除模板中的尘渣、异物,核实模板尺寸,管座平基需凿毛冲净,并将管座平基与管材相接触的三角部位,用同强度等级的混凝土砂浆填满、捣实后,再浇筑管座混凝土。
浇筑砼时,必须两侧同时浇筑,保持两侧混凝土高度一致,然后再用D50插入式振捣器从两侧同时严密振捣,杜绝蜂窝、麻面,做到内实外光,并且抹平管座两肩。
振捣时应保护管道不被移动。
砼浇筑完毕,达到一定强度后应及时派专人浇水养生,且经自检及甲方、监理工程师等有关部门验收合格后方可进行下道工序施工。
管道接口安装质量应符合下列规定:
(1)承插式甲型接口,套环口,企口应平直,环向间隙应均匀,填料密实,饱满,表面平整,不得有裂缝现象;
(2)橡胶圈应位于插口小台内,并应无扭曲现象。
管道基础及安装的允许偏差应符合下表规定:
管道基础及安装的允许偏差
项目
允许偏差
无压力管道
压力管道
垫层
中线每侧宽度
不小于设计规定
高程
0-15(mm)
管
道
基
础
混
凝
土
管座平基
中线每侧宽度
0±10(mm)
高程
0-15(mm)
厚度
不小于设计规定
管座
肩宽
±10(mm)-5(mm)
肩高
±20(mm)
抗压强度
不低于设计规定
蜂窝麻面面积
两井之间每侧≤1.0%
土弧、砂或砂砾
厚度
不小于设计规定
支承角侧边高程
不小于设计规定
管
道
安
装
(mm)
轴线位置
15
30
管道内底高程
D≤1000
±10
±20
D>1000
±15
±30
刚性接口相邻管内底错口
D≤1000
3
3
D>1000
5
5
注:
表中D为管道内径(mm)
五、沟槽开挖安全措施
(一)、人工开挖土方安全措施
1、施工区采用封闭管理,基坑四周应设置固定防护栏。
2、开挖土方的操作人员之间必须保持足够的安全距离:
横向间距不小于2m,纵向间距不小于5m。
基坑开挖施工前,项目部应对各施工班组进行安全、技术两方面的交底,交底记录应由双方参加人员签字。
3、在危险处和通道处及行人过路处开挖的沟槽、基坑,必须采取有效措施防止人员坠落,夜间应设红色标志灯。
4、机械挖土时应用专人指挥,开挖工作应与土方吊运作业面相互错开,严禁上、下同步作业。
5、施工中如遇土体不稳,发生坍塌、水位上升等情况,应立即停工,人、机撤至安全地点。
当施工段发生交通堵塞,地面出现陷车,进行运行道路发生打滑,防护设施毁坏失效,或工作面不足以保证安全作业时,也应暂停施工,待恢复正常后方可继续施工。
6、土方开挖必须自上而下顺序进行,严禁采用挖空底脚的操作方法。
7、在靠近建筑物、设备基础、电杆及各种支护架子附近挖土时,必须做好安全防护措施再挖土。
并进行沉降观测,做好记录存档。
8、开挖工作中如遇地下水涌出,应先排水,后开挖;对坡面上松动的土、石块必须及时清除,严禁在危石下方作业、休息和存放工具。
9、对地下及周围的现有管线应随土方施工对其进行有效保护,并设立明显标志,加强现场巡查。
(二)、机械土方开挖安全要求
1、清洗施工机械、设备及工具的废水、废油等不得直接排放,应集中处理以防污染水质和土壤。
2、在城市和居民区施工时应有防噪声措施,并应遵守当地关于防噪声的有关规定。
3、现场的施工道路应设专人清扫洒水,堆土应有防尘措施,并应遵守当地防尘的有关规定。
4、运土车辆应有人清扫,工地出口应有清洗池,防止车辆带出泥土污染道路。
运土车辆须覆盖,防止遗洒。
5、操作人员应经体检合格,并经过专业培训,考试合格并取得行政主管部门颁发的操作证后,方可持证上岗。
6、作业前应查明施工现场明、暗设置物(架空电线、地下电缆、管道、坑道等)地点及走向,并采用明显标记表示,严禁在电线1m距离以内作业。
7、挖土作业时应注意使施工机械和架空输电线间保持安全距离,施工机械的任何部分与架空输电线的安全距离,应符合下表规定:
施工机械与架空输电导线的安全距离
压
电
电压(V)
安全距离(m)
1~15
20~40
60~110
220
>220
沿水平方向
1.0
2
4
4
6
沿垂直方向
1.5
3
5
5
6
8、挖沟槽时应按安全技术交底要求放坡、堆土,严禁在机械下方掏挖,履带或轮胎应与沟槽边保持1.5m以上的安全距离。
不准用铲斗吊运物料。
9、装车作业时,应待运输车辆停稳后进行,铲斗应尽量放低,并不得砸撞车辆,严禁车箱有人的情况下装车。
在铲斗需从驾驶室顶上越过时,驾驶室内严禁有人。
10、土方运输作业要遵守交通规则,不得超载和超速。
车辆在工地倒车时,应设专人指挥,再鸣笛倒车。
11、挖土装卸作业必须设专人指挥车辆。
12、现场照明线路、设备要符合安全用电的有关规定。
13、配合机械作业的清底、修坡人员,应在机械回转半径以外工作。
当必须在回转半径以内工作时,应停机并制动好后方可作业。
14、施工中遇到下列情况之一时应立即停工,待符合安全条件后方可继续施工:
(1)挖土区土体不稳定,有发生坍塌危险时;
(2)气候突变,发生暴雨、水位暴涨时;
(3)地面翻浆冒泥,出现陷车或因雨发生坡道打滑时;
(4)工作面净空不足以保证安全作业时;
(5)施工标志、防护设施损坏失效时。
(三)观测措施
1、所有边坡在压桩过程中应加强观察,如有异常变化(开裂、滑动等),必须及时进行加固处理。
2、开挖完成后,由专人时时进行观察,如有变化,及时提醒在沟槽内的施作人员,并采取支护加强工作。
3、对已开挖沟槽设置移位、沉降观测点,进行不定时观测,如有变化,及时采取加强支护措施
六、施工安全措施
1、所有进入施工现场的人员必须穿戴齐全,戴好安全帽。
2、明确施工区域划分,组织全体施工人员每日进行班前安全技术交底工作,施工班组长为现场作业安全第一责任人。
3、沟槽内作业要拉好警戒线,设专人监护,以防坠物伤人。
小物品上下沟槽必须用麻绳运送,严禁投掷。
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