道路沟槽钢板桩支护方案.docx
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道路沟槽钢板桩支护方案
沟槽钢板桩支护方案
一、工程简介
其中北路桩号0+000-0+324、0+000-0+280段主线全长604m,采用D=400钢筋砼管明挖铺设;支线全长137m,采用D=400钢筋砼管明挖铺设;共有28座钢筋砼检查井;北路为现况道路,路面结构为沥青混凝土面层及二灰碎石基层;管道埋深为5.5m。
经过现场物探,在北路污水管道两侧沿线有一条D=600现况雨水管线及一条14孔电力管线与污水管线平行铺设,间距2-5m不等,雨水管线埋深约3m,电力管线埋深约1.3m。
现况雨水管线内存水较多,且沿线有多条不明管线向雨水管内排水。
二、沟槽坍塌过程及原因分析
北路于2018年5月2日开始进行施工,自东向西逐步施工,至2018年5月5日下午开挖完成29#-30#井段50m,此段沟槽北侧坍塌约30m,未造成人员伤亡,其余部位沟槽也存在坍塌隐患,为确保安全,暂停施工,讨论合理的支护方案。
经现场调查分析,造成沟槽坍塌的主要原因是现况雨水管线接头长期漏水,造成周边土体长期受水浸泡松软,开槽后此部分土层承载力差,造成边坡失稳。
雨水管线内有多处不明管线进水,全部排出困难;且管线周围的土层经长期漏水浸泡,已经形成滞水、松软土层,此部分存水无法有效排除。
沟槽边坡坍塌现场照片如下:
三、计划采用拉森钢板桩支护措施
根据2018年1月22日针对本工程的沟槽明挖施工专项方案,及以往施工经验,计划西二路十字路口以东的北路污水管线全部采用拉森钢板桩垂直支护明挖施工,全长约280m。
北路29#-30#井段沟槽坍塌部位沟槽先进行回填,在回填土顶面施打拉森钢板桩,在打桩完成后再重新进行开挖。
采用Ⅵ新型拉森钢板桩垂直支护,尺寸规格为400×170mm,桩长12m,桩顶高程低于地面0.5m,钢板桩支护形式如下图。
根据本工程岩土工程勘察报告确定支护稳定性计算参数,经整体稳定性、抗倾覆、抗隆起验算,稳定安全系数均大于1.2,符合《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求。
沟槽支护稳定计算书附后。
四、钢板桩支护施工方法
拉森钢板桩支护沟槽,先打入拉森钢板桩支护,再采用机械人工配合开挖沟槽,管道铺设完成并回填完成后,将拉森钢板桩拔出,以下主要叙述拉森钢板桩打拔施工。
1、打桩设备
采用1台打拔机进行打拔钢板桩施工。
2、钢板桩支护施工方法
①单桩逐根打入法施打钢板桩
先由测量人员定出钢板桩的轴线,可每隔一定距离设置导向桩,然后挂绳线作为导线,打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。
打桩机吊起钢板桩,人工扶正就位。
单桩逐根连续施打,注意桩顶高程不宜相差太大。
②拔桩
在管道及检查井全部施工完成并回填完成后,进行钢板桩拔除,管道两侧钢板桩同时拔除。
本工程拔桩采用振动拔桩:
利用打拔机产生的强迫振动,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。
先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min~2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化”,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。
拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,先振动1min~2min后再往下锤0.5m~1.0m再往上振拔,如此反复可将桩拔出来。
对拔桩后留下的桩孔,必须及时回填处理。
桩每拔高1m后暂停引拔,振动几分钟让土孔填实。
钢板拔出桩孔后,剩余的空隙应及时用1:
1水泥砂浆填实。
③拔桩时应注意事项
拔桩起点和顺序:
拔桩起点应离开角桩5根以上。
可根据打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。
振打与振拔:
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。
3、钢板桩的施工中遇到的问题及处理
由于地质结构复杂,钢板桩打拔施工中常遇到一些难题,常采用如下几点办法解决:
打桩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。
钢板桩杂填土地段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。
根据地勘报告显示,基坑下部为细砂层,可能会出现“铁板砂”情况,钢板桩打不下去,对此情况可采用长螺旋钻机进行下钻引孔,之后再打入钢板桩。
4、钢板桩质量要求
钢板桩施打前必须进行选材,对有变形的进行矫正。
桩的垂直度控制在1%以内;
桩的平面位移控制在15cm以内(根据本工程特点,钢板桩可适当向两侧偏,不得向内侧偏移,必须保证管沟宽度要求)。
5、打拔钢板桩安全施工措施
打拔机工作时发现异常,应立即停车检查。
打拔机作业点地面应平坦,地面不平应垫平,防止翻车事故。
不得在架空输电线下面打拔桩。
在高压线附近工作,吊臂端应离开高压线2m以上。
作业范围内严禁站人,以防各种突发事件造成事故。
打拔桩严禁超负荷作业,不准超力矩,仰角也不得超过限度,以防“翻车”“折臂”事故。
不得在风力超过6级及大雨、雪、雾等恶劣天气下作业。
严禁非司机作业,回转操作要平稳地接触回转离合器,尽量减少钢板桩的摆动,起吊时应先鸣笛示警,要稳妥操作。
要统一信号,专人指挥,夜间作业,必须有良好的照明。
6、安全防护
在沟槽上口外侧0.5m位置设置位移监测点,开挖过程中对基坑随时进行监测。
在沟槽上口外侧1m位置设置防护围栏及0.3m高挡水砖垛,防止雨季外部水流入。
防护栏由上、下两道横杆及栏杆柱组成,上横杆离地面高度1.2m,下横杆离地面高度0.6m,并加挂安全立网或设立施工围档,横杆长度大于2m时必须加设栏杆柱。
栏杆柱可采用钢管打入地面50cm~70cm深。
现场安全员对现场进行监护和巡回检查,发现问题及时处理,满足安全施工条件后方可进行施工。
五、沟槽监测措施
1、监测目的
通过监测,可以及时掌握沟槽开挖及施工过程中沟槽边坡的实际状态及周边环境的变化情况,做到及时预报,为沟槽边坡和周边的安全和稳定提供监控数据,防患于未然。
通过监测数据与设计参数的对比,可以分析的正确性和合理性,科学合理地安排下一步工序,必要时及时修改设计,使设计更加合理,施工更加安全。
2、水平位移监测
(1)水平位移监测原理
水平位移监测是沟槽监测中最基本的一项。
水平位移的观测可提供沟槽边坡的水平变形量、变形速率和变形分布信息,进而可分析沟槽边坡的稳定性。
水平位移采用经纬仪按照视准线法进行测量。
本工程沟槽水平位移预警值设为坑深的3‰,控制值设为4‰,水平位移变化速率控制值均设为沟槽深度未变化时连续三天位移率超过3mm/天。
(2)监测仪器
采用经纬仪、全站仪。
(3)监测点的布置
在沟槽上口两侧每15m布置一个水平位移及沉降监测点。
在沟槽上口外约50cm位置定桩,桩中间砸钉制作水平位移观测点。
(4)测定方法
观测方法采用视准线法,观测时使每段观测点与两端工作基点布成一条准直线,将仪器设于一端工作基点上,后视另一工作基点,确定各观测点相对于准直线的偏移量。
工作基点应视现场情况布置在变形区以外的稳定地点,以保证测值准确可靠。
观测时,各观测点必须至少测一测回,以保证观测精度。
如现场基准端点布置困难,也可采用全站仪测定法,在开挖前测定监测点坐标,施工中复测监测点坐标,以求得偏差值。
(5)监测频率
土方开挖期间,测量频率为1次/1日。
土方开挖完成及中大雨雪后均需测量。
当前后两天位移量大于3mm或总变形量达15mm时,应缩短观测周期至2次/1日。
沟槽开挖完毕后,观测周期延长至1次/1周,直至沟槽回填完毕后停止观测。
3、变形信息分析处理
凡在当天监测到的数据,必须当天处理完毕。
并绘制支护结构的变形曲线,实测与设计情况基本吻合的用绿色表示,当天数据超过规范要求的或有一定异常的,用黄色表示,有倾向性偏离,而且偏离值比较大的,用红色表示,并加上不安全的警示标记。
监测人员必须在当天向施工单位技术主管人员进行口头提醒,如有需要应向其主管部门进行通报。
每周将本周的报表进行整理上报。
深沟槽拉森钢板桩垂直支护稳定性计算书
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[支护方案]
----------------------------------------------------------------------
排桩支护
----------------------------------------------------------------------
[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γ0
1.00
基坑深度H(m)
5.500
嵌固深度(m)
7.000
桩顶标高(m)
-0.500
桩材料类型
钢板桩
├每延米截面面积A(cm2)
236.00
├每延米惯性矩I(cm4)
39600.00
└每延米抗弯模量W(cm3)
2200.00
└抗弯f(Mpa)
215
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
0
----------------------------------------------------------------------
[超载信息]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号
(kPa,kN/m)
(m)
(m)
(m)
(m)
1
10.000
---
---
---
---
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
(kN)
(m)
倾覆稳定
整体稳定
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
7
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
10.000
外侧水位深度(m)
10.000
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
基坑外侧土压力计算方法
主动
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
素填土
1.60
20.1
---
29.90
15.60
2
粘性土
1.50
18.8
---
28.00
5.17
3
粘性土
0.90
19.9
---
42.00
23.39
4
粘性土
2.30
18.8
---
28.00
5.17
5
粘性土
4.90
19.3
8.0
24.10
6.20
6
粘性土
2.00
20.1
8.0
---
---
7
细砂
10.00
21.0
8.0
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度
擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)
(kPa)
1
100.0
---
---
---
m法
6.30
---
2
100.0
---
---
---
m法
2.82
---
3
100.0
---
---
---
m法
12.80
---
4
100.0
---
---
---
m法
2.82
---
5
100.0
10.00
10.00
分算
m法
2.56
---
6
100.0
10.00
10.00
分算
m法
4.23
---
7
100.0
10.00
10.00
分算
m法
7.48
---
----------------------------------------------------------------------
[土压力模型及系数调整]
----------------------------------------------------------------------
弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值(kPa)
1
素填土
合算
1.000
1.000
0.000
1.000
10000.000
2
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
5
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
6
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
7
细砂
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
----------------------------------------------------------------------
[工况信息]
----------------------------------------------------------------------
工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
5.500
---
----------------------------------------------------------------------
[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[结构计算]
----------------------------------------------------------------------
各工况:
内力位移包络图:
地表沉降图:
----------------------------------------------------------------------
[截面计算]
----------------------------------------------------------------------
[截面参数]
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
[内力取值]
段
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
号
计算值
计算值
设计值
实用值
基坑内侧最大弯矩(kN.m)
0.00
0.00
0.00
0.00
1
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
152.69
123.39
162.24
162.24
最大剪力(kN)
70.21
53.32
87.76
87.76
[截面验算]
基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)
σnei=Mn/Wx
=0.000/(2200.000*10-6)
=0.000(MPa) 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai=Mw/Wx =162.237/(2200.000*10-6) =73.744(MPa) 式中: σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———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); ---------------------------------------------------------------------- [整体稳定验算] ---------------------------------------------------------------------- 计算方法: 瑞典条分法 应力状态: 总应力法 条分法中的土条宽度: 0.40m 滑裂面数据 整体稳定安全系数Ks=1.610 圆弧半径(m)R=15.010 圆心坐标X(m)X=-1.817 圆心坐标Y(m)Y=7.900 ---------------------------------------------------------------------- [抗倾覆稳定性验算] ---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆安全系数: Mp——被动土压力及支点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——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。 注意: 锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1: Ks=1.211>1.200,满足规范要求! ---------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [抗隆起验算] ---------------------------------------------------------------------- 1)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=1.647≥1.600,抗隆起稳定性满足。 深度13.200处,验算抗隆起: Ks=1.687≥1.600,抗隆起稳定性满足。 ---------------------------------------------------------------------- [嵌固深度计算] ---------------------------------------------------------------------- 嵌固深度计算参数: 是否考虑坑底隆起稳定性 √ 嵌固深度计算过程: 当地层不够时,软件是自动加深最后地层厚度(最多延伸100m)得到的结果。 1)嵌固深度构造要求: 依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012, 嵌固深度对于悬臂式支护结构ld不宜小于0.8h。 嵌固深度构造长度ld: 4.400m。 2)嵌固深度满足抗倾覆要求: 按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012悬臂式支护结构计算嵌固深度ld值,规范公式如下: 得到ld=18.550m。 3)嵌固深度满足坑底抗隆起要求: 符合坑底抗隆起的嵌固深度ld=6.300m 满足以上要求的嵌固深度ld计算值=18.550m,ld采用值=7.000m。 ============================================================================= ---------------------------------------------------------------------- [嵌固段基坑内侧土反力验算] ---------------------------------------------------------------------- 工况1: Ps=766.079≤Ep=890.281,土反力满足要求。 式中: 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)。
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- 道路 沟槽 钢板 支护 方案