电梯井钢板桩支护方案之欧阳化创编.docx

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电梯井钢板桩支护方案之欧阳化创编

增城经济技术开发区拆迁安置保障房项目

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化

钢

板

桩

支

护

方

案

2014年7月

一、工程概况

工程名称：

增城经济技术开发区拆迁安置保障房项目

建设地点：

增城市经济技术开发区永宁大道南侧、新惠路西侧

建设单位：

增城市新塘工业加工区开发总公司

设计单位：

广州市建工设计院有限公司

监理单位：

广州建筑工程监理有限公司

施工单位：

广州建筑股份有限公司

增城经济技术开发区拆迁安置保障房项目（增城经济技术开发区首期拆迁安置新社区项目）是增城市新塘工业加工区开发总公司开发的拆迁安置居住小区项目，项目位于广州增城市经济技术开发区永宁大道南侧、新惠路西侧，南临雅瑶河，属新开发项目。

项目总用地为157642.7m2，约236.464亩，总建筑面积544031m2，分为安置房区与小学、幼儿园用地两大块。

建筑结构类型为钢筋混凝土框架剪力墙结构。

二、编制说明及依据

（一）、编制说明及目标

本工程地下室基坑目前已经大面积开挖至板底，在进行工程管桩施工，已做有基坑边坡支护体系。

本施工方案主要为底板承台（电梯井承台）基槽土方开挖编制。

本工程地下室底板厚度500mm，电梯井承台底深度为地下室底板面下3600mm（B栋）、3300mm（C栋），C/D型集水井底深度为地下室底板面下3400mm。

本工程地质情况较为复杂，从地质报告可以发现，本工程承台深度位于中粗砂层<3-2>处，该层为透水层，稍密～中密状。

根据现已开挖的地质情况发现，深度超过3m的坑槽，含水砂层容易滑落坍塌，为确保工程能够安全、优质、高效完成，采取下列支护措施：

1.电梯井核心筒承台基槽及C/D型集水井基槽采用6m长Ⅲ型拉森钢板桩支护，平土面设置钢围檩，加一道支撑，转角处加斜对撑。

见附详图第18、19、20页；

2.其他承台按放坡开挖到承台底部，砌砖胎模。

开挖承台土方时，人工配合小勾机挖土，基槽内工程桩两侧不能有超过0.5米高差的土。

因机械挖土没办法挖距工程桩50cm的土方，须人工配合及时清理。

外露桩要及时锯截，防止土方压断工程桩。

（二）、编制依据

1、本工程设计图纸；

2、增城经济技术开发区拆迁安置保障房项目《岩土工程详细勘察报告》；

3、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2013）；

三、地质情况

现有的场地已开挖并换填碎砖渣，标高为-9.8m～-9.9m（B栋）、-9.3～-9.4m（C栋），地下室底板面设计标高为-8.8～-9.3m，底板厚度500ｍｍ，因此现地面标高在底板底（本工程地下室±0.00m标高对应高程为18.30m）。

根据《岩土工程详细勘察报告》可知，由于地下水位较高，施工部位位于砂层范围内。

场地范围内地层自上而下分为：

人工填土层、冲积层、冲-洪积层、残积层砂质黏性土，其下部为花岗岩的风化带。

由地勘报告资料提供详细资料描述，地质情况为；

1．第四系人工填土层（Q4ml）：

层厚0.60～6.00m，平均厚度为3.57m。

2．第四系冲洪积层（Q4al+pl）：

（1）粉细砂：

层厚0.60～7.30m，平均厚度为2.31m；

（2）中粗砂：

层厚0.50～10.90m，平均厚度为3.84m；

（3）粉质粘土：

层厚0.50～13.00m，平均厚度为3.20m；

3.残积土层（Qel）：

层厚0.70～14.60m，平均厚度5.06m。

4.奥陶纪花岗岩风化带（O1N）：

（1）全风化花岗岩：

层厚1.70～20.40m，平均厚度7.65m；

（2）强风化花岗岩：

层厚0.45～19.60m，平均厚度6.66m；

（3）中风化花岗岩：

层厚0.30～4.00m，平均厚度1.60m；

（4）微风化花岗岩：

该层在ZK090、ZK098等123个钻孔中有揭露，均未钻穿。

四、钢板桩支护施工

1、钢板桩施工要求

（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于基础施工，即在基础最突出的边缘外留有施工工作面（1m宽工作面）。

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

各周边尺寸应符合板桩模数。

（3）整个基础垫层及砖胎模施工期间，在挖土、吊运材料、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。

（4）在砖胎模施工完毕后，待砖墙达到强度要求后，四周按设计要求分层回填石粉并夯实，密实度不少于94%。

（5）承台四周回填稳定后，拔除回收钢板桩，施工中严禁碰损砖胎模。

（6）采用拉森Ⅲ型钢板桩，钢板桩施工前应查明并避开施打位置中需要保护的已有工程桩。

（7）钢板桩锁口不合格的应修整，检查合格后涂黄油。

（8）为使H钢围檩受力均匀，在钢板桩和H钢之间的孔隙采用钢板、钢筋填满。

（9）H钢围檩、工字钢支撑和钢板采用Q235钢，焊条E43。

电梯井承台基槽钢板桩采用Q345，焊条采用E50。

（10）所有的焊接点要求按照《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）进行焊接。

拉森钢板桩支护基槽施工参考图片：

2、电梯井承台基槽钢板桩支护施工的顺序

（1）钢板桩位置的定位放线，验线（按钢板桩平面布置图测放），内设500内径的砖砌降水井；

（2）施打电梯井钢板桩，桩顶标高平底板底；

（3）钢板桩基槽内土方挖至檩条处、按要求安装支撑围檩（工字钢25a：

250*110*8）；

（4）按要求搭设工字钢内支撑、转角处斜对撑（工字钢25a：

250*110*8）；

（5）基槽土方开挖、锯桩，降水井开挖至承台底下500mm；

（6）砼垫层、砌筑砖胎模（490mm）；

（7）承台与钢板桩间分层回填石粉；

（8）待回填土稳定后，拔除钢板桩，边拔边往桩孔内灌石粉；

（9）夯实承台周边土层。

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。

（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）采用Ⅲ型6.0米长密扣拉森钢板桩。

拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）施打，施打前一定要熟悉地下工程桩的情况，准确放出钢板桩位置线。

（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黄油，以方便打入拔出。

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

（5）钢板桩施打的公差标准如下表所示。

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

土10Cm

板桩垂直度

土2％

（6）密扣且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，对漏水处进行修堵，每天派专人进行检查桩体。

（8）内支撑施工技术要求

基槽应分段分层开挖，分层开挖厚度不得大于0.5m。

开挖至围檩及支撑位置后，安装围檩，然后施工安装内支撑。

待支撑安装施工完成后，再进行下一层土方开挖。

内撑做法，焊接一段工字钢垫挡。

内撑的位置和高度按施工方案图设置。

电梯井基槽设置一道支撑。

5、钢板桩的拔除

基槽回填后，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，会给已施工的地下结构带来危害，并影响临近原有承台或工程桩的安全。

设法减少拔桩带土，应及时采取灌石粉措施。

（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）拔桩时应注意的事项

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。

6、钢板桩土孔处理

对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。

回填的方法采用填入法。

填入法所用材料为石粉。

五、基础土方开挖施工

（一）、施工部署

根据现场地质情况，分层开挖土方，每层厚度不大于500mm。

采用PC120型挖土机开挖承台土方，人机配合，严禁挖土机碰伤桩体，靠近桩体边的土体由人工清理，用轻型车辆运输土方。

（二）、施工准备

1、土方开挖前应做好已挖土面标高测量确认工作。

2、施工设备及工具的准备，如挖掘机、手推车、板式锄及园口锹、潜水泵等。

3、开挖前应进行测量放线，设置控制定位轴线桩、龙门板和水平桩，放出挖土边线，经检查并办理预检手续。

4、地面有积水或有地下水时，要做好相应的排水和降低地下水位的措施。

积水或地下水均排至原有边坡支护排水系统中抽排。

5、夜间施工时，应设置充足照明设施。

在危险区域设置警戒标志。

（三）、电梯井承台施工流程

测量放线，验线→施打拉森钢板桩支护→基槽上层土方开挖→安装围檩→架设内支撑、转角斜对撑→基槽下层土方开挖（人机挖土配合）→复测基槽底标高，开挖到位→锯桩→承台垫层砼施工→基底放线，验线→砖胎模→承台边回填石粉→钢板桩拔除回收→回灌石粉、周边板底土层夯实。

（四）、施工方法及要点

土方开挖的顺序、方法必须与施工方案相一致。

1、开挖前应做好施工技术安全交底，把工程桩桩位做好标记，以防止勾机及车辆碰损工程桩。

2、在基槽开挖过程中，严格按分层开挖，每层厚小于0.5M，人工及时清理桩间高差土方，保证开挖深度均匀，以免造成土方横向挤压工程桩。

并加强坑壁的位移观察，一旦出现位移量较大或位移加速，应立即停止施工，加强观测并及时采取补救措施。

3、基槽土方开挖过程中，挖土机不可紧贴工程桩挖土，工程桩周边土体采用人工挖，以保证工程桩不受碰撞。

4、本工程土方开挖采用机械与人工辅助开挖的方法。

5、基槽开挖施工中，应经常测量和校核其平面位置、水平标高是否符合设计要求。

平面控制桩和水准点也应定期复测是否正确。

6、基槽开挖注意不扰动基层土，以免土体变动。

（五）、地下水排水措施

1、为保证开挖后的基层质量，避免开挖后的表层土随雨水下渗等情况发生，应根据需要设置降水井。

2、地下水及雨水的排水：

深基槽内采用坑内设集水坑用水泵降水方式排水。

底板排水采用明沟及集水坑用水泵降水方式排水。

（六）、土方回填施工顺序与方法

1、本工程回填土方采用石粉回填。

2、已施工的电梯井承台在拔除钢板桩前，必须在砖胎模强度达到一定的要求后才能回填，回填时必须分层夯实。

3、钢板桩拔除时，采用石粉回灌空洞并夯实周边板底土层。

（七）、承台施工与要求

为保证支撑结构安全有效，承台施工应分步施工：

先行施工支撑以下部分的承台，然后在已完成施工承台与基槽支护之间回填土方夯实，再拆除支撑，待整个承台施工完成后，再拔除钢板桩并即时用石粉对钢板桩桩位进行回填。

六、异常情况与应急措施

1、基槽开挖

（1）施工前应对周边工程桩等进行巡查摸底，施工过程中应经常对坑中坑周围地表裂缝、坑底部回填和隆起、渗漏水状况进行巡查，发现情况及时采取措施。

（2）若坑顶水平位移或沉降超过警戒值，应立即停止开挖，并回填至上一级开挖深度，并采取措施加固。

（3）在坑中坑支护过程中，挖土机操作人员应保证随叫随到，挖掘设备应保证不少于两台在现场，以备不时之需。

（4）在现场应配备一定数量的沙包和工人，保证在出现异常情况时，可及时进行抢险工作。

（5）在分层开挖土方过程中，测量坑底部隆起量，如坑底面向上移位的情况，马上停止开挖，并及时通知技术人员，以便及时采取对策。

2、渗水

（1）开挖过程中若坑壁出现少量渗水，要进行疏导或堵漏。

（2）若在开挖过程中出现大量渗砂漏水现象，应立即停止施工，并回填土方，及时采取其他措施，严禁不顾安全野蛮施工。

（3）降水量较大时，要合理组织地表水排放，并安排足够的排水设备对汇集的地表水进行抽排。

同时在坑内四周，应对地表水进行疏导，避免大量的地表水集中涌入坑内。

（4）对较严重的渗水现象应增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下0.5~1.0m以下。

七、其它注意事项

1、坑周边不能堆放土方，挖出土方及时运走。

2、基槽顶应设置安全防护警示或安排专职安全员监督安全。

3、电梯井承台支护钢板桩施工中遇其他承台工程桩时，按现场桩位往承台外避开工程桩。

4、电梯井承台设置一道支撑，按实际地质情况如需加设二道支撑，在承台底部设置，第二道支撑可在浇筑承台垫层砼并达一定强度后拆除。

八、电梯井承台钢板桩支护布置图

电梯井承台钢板桩支护平面图

电梯井承台钢板桩支护剖面1

电梯井承台钢板桩支护剖面2

九、电梯井钢板桩支护计算书

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、《地基与基础》第三版

本工程电梯井基坑采用连续垂直铺设挡板基坑土壁。

挡板铺设的挡土板、背楞、横撑杆的强度及稳定性按以下方法计算。

（一）、参数信息

1、基本参数

挡板铺设方式

垂直铺设

挡土板间距l1（mm）

400

水平方向横撑间距l2（mm）

2000

基坑开挖深度h（m）

3

基坑开挖宽度l（m）

6.5

结构重要性系数γ0

1

综合分项系数γF

1.25

竖直方向背楞根数

2

支撑设计

支撑道数

背楞距沟底距离D（mm）

第1道

3000

第2道

1500

基坑和管沟支撑【垂直】

2、土层参数

序号

土名称

土厚度h（m）

坑壁土的重度γ（kN/m3）

坑壁土的内摩擦角φ（°）

黏聚力c（kpa）

饱和土重度γsat（kN/m3）

1

中砂

2

18

18

0.001

19

2

粘性土

2

18

18

20

19

3

风化岩

6

21

25

16

22

（二）、主动土压力强度计算

Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-18/2）=0.528；

Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan2（45-18/2）=0.528；

第1层土：

0-2m

H1'=[∑γ0h0]/γ1=0/18=0m

Pak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=18×0×0.528-2×0.001×0.5280.5=-0.001kN/m2

Pak1下=γ1（hi+H1'）Ka1-2c1Ka10.5=18×（2+0）×0.528-2×0.001×0.5280.5=19.007kN/m2

第2层土：

2-3m

H2'=[∑γ1h1]/γ2=36/18=2m

Pak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=18×2×0.528-2×20×0.5280.5=-10.057kN/m2

Pak2下=γ2（hi+H2'）Ka2-2c2Ka20.5=18×（1+2）×0.528-2×20×0.5280.5=-0.553kN/m2

（三）、挡土板计算

1、材料参数

材料名称

槽钢

材料类型

40a号槽钢

抗弯强度（N/mm2）

205

抗剪强度（N/mm2）

120

抗压强度（N/mm2）

205

弹性模量（N/mm2）

206000

2、强度计算

临界土层的计算

临界深度：

Z0=Pak1上h1/（Pak1上+Pak1下）+Σhi-1=0.001×2/（0.001+19.007）+0=0m；

q1上=γ0γFPak1上l1=1×1.25×-0.001×0.4=0kN/m

q1下=γ0γFPak1下l1=1×1.25×19.007×0.4=9.504kN/m

q2上=γ0γFPak2上l1=1×1.25×-10.057×0.4=-5.029kN/m

q2下=γ0γFPak2下l1=1×1.25×-0.553×0.4=-0.276kN/m

计算简图

剪力图（kN）

Mk=9.823kN.m

Rmax=22.631kN

弯矩图（kN·m）

Vk=12.474kN

σ=M/W=9.823×106/78830=124.61N/mm2≤f=205N/mm2,

满足要求！

τmax＝Vmax/（8Izδ）[bh02-（b-δ）h2]=12.474×1000×[100×4002-（100-10.5）×3642]/（8×175779000×10.5）=3.499N/mm2≤[τ]=120N/mm2

满足要求！

（四）、背楞计算

1、材料参数

材料名称

工字钢

材料类型

25a号工字钢

抗弯强度（N/mm2）

205

抗剪强度（N/mm2）

120

抗压强度（N/mm2）

205

弹性模量（N/mm2）

206000

2、荷载计算

各背楞对挡土板作用的最大支座反力Rmax=22.631kN。

所以背楞的线荷载按以下公式计算：

q=Rmax/l1

q=Rmax/l1=22.631/0.4=56.578kN/m

3、背楞按照三跨连续梁计算最大弯矩，计算公式如下：

Mmax=0.1×q×l22=0.1×56.578×22=22.631kN·m

σ=M/W=22.631×106/401880=56.313N/mm2≤f=205N/mm2,

满足要求！

4、最大支座反力按以下公式计算：

R=1.1×q×l2=1.1×56.578×2=124.472kN

（五）、横撑杆计算

1、材料参数

材料名称

工字钢

材料类型

25a号工字钢

抗弯强度（N/mm2）

205

抗剪强度（N/mm2）

120

抗压强度（N/mm2）

205

弹性模量（N/mm2）

206000

2、强度计算

l0=l-b1×2-h1×2=6500-250×2-100×2=5800mm

λ=l0/i=5800/24.03=241.365

查《钢结构设计规范》（GB50017-2003），得φ=0.132

N/（φA）=124.472×103/（0.132×4850）=194.427N/mm2≤[fc]=205N/mm2

满足要求！

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化