扶壁挡土墙基坑钢板桩支护方案.docx

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扶壁挡土墙基坑钢板桩支护方案

扶壁式挡土墙基坑钢板桩支护

专项施工方案

**********工程项目经理部

1、编制依据及规范……………………………………………………？

2、工程施工概况………………………………………………………？

3、基坑支护设计………………………………………………………？

4、基坑支护施工方案…………………………………………………？

5、基坑监测……………………………………………………………？

6、施工质量保证措施…………………………………………………？

7、安全文明施工措施…………………………………………………？

附：

基坑支护计算结果

一、编制依据及规范

1、相关设计施工图纸

2、《岩土工程勘察报告》

3、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）

4、《建筑地基基础设计规程》（GB50007—2002）

5、《建筑地基处理技术设计规程》（JGJ79-2002、J220—2002）

6、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）

7、《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）

二、工程施工概况

1、工程概况

在桩号K2+720～K2+980路段，道路右侧为泄洪通道，泄洪道外侧为厂房，本次改造工程实施后需占用泄洪渠，为避免占用泄洪通道，道路右侧设置薄壁式挡土墙，沿线道路右侧边缘设计高程位置距泄洪道床底约为7.1米，考虑挡土墙基础埋深不小于1米，挡土墙高度取为8.5米，为满足结构抗滑移稳定性要求，基底下设置有高0.4米的榫块。

此段扶壁挡土墙处在现有泄洪沟中间，泄洪沟左侧为老路路基，目前加之基坑开挖较深，属于深基坑开挖，开挖且不能扰动原路路基，拟采用钢板桩+桩锚杆支护基坑方案。

2、周边环境概况

1、支护范围内无重要的建筑物和构筑物。

2、本次方案拟定路面以下2.5m开始打入锚杆，经管线单位确认和现场实际调查，2.5m以下无管线。

3、工程地质概况

该建筑场地位于位于中山大道（原206国道），呈东低西高，黄海高程在12.5~15.5米之间，地貌单元属长江II级阶地。

根据岩土工程勘察资料揭示，在基坑支护范围内地层共分3层，对各层结构及特征描述如下表：

层

号

岩土名称

承载力

特征值

fak（KPa）

天然容重

γ（KN/m3）

粘聚力

c（kpa）

内摩擦角

φ（度）

压缩模量

Es（MPa）

变形模量

[Eo（MPa）]

基底摩

擦系数

μ

渗透系数

k（cm/s）

①2

填土

70

18.4*

7.0*

10.0*

3.0

/

/

②

粉质粘土

260

20.3

37.6

13.1

7.57

0.30

7.5*×10-6

③

砾石

350

21.5

/

/

[36.0]

0.35

1.8*×10-1

4、场地水文地质条件概况

拟建场地在勘察期间测得地下水位埋深1.0~1.2米，高程在11.10~12.10米之间。

第①1层填土和第①2层填土含少量上层滞水，主要接受大气降水补给为主，水量较小。

承压水主要赋存于第③层砾石中，埋深11.80~12.30米，高程0.40~1.10米，补给方式以大气降水和地下迳流为主，该层透水性强，富水性中等，水量中等。

根据临近场取地表水水样水质资料分析测试报告，该场地地下水和土对建筑材料微腐蚀性，水位年变化幅度为0.50~1.00米左右。

三、基坑支护设计

1、设计原则

（1）、满足基坑安全使用功能的要求。

（2）、可操作性强，切实能指导施工。

（3）、确保周边环境（地下管线、周边建筑物）的安全。

（4）、施工速度快，节约工期，降低造价。

2、基坑支护设计方案施工主要材料及设计技术参数

本工程设计方案采用钢板桩排桩+锚杆支护形式，主要施工材料及设计技术参数如下：

（1）、拉森式钢板桩：

规格为400x360x14.8x10㎜，每延米板桩截面面积为236cm2，为每延米板桩壁惯性矩39600cm4，每延米板桩抗弯模量2200cm3，桩长10.5m，打桩全线长度为260m。

（2）、锚杆：

锚杆直径ф150㎜，锚杆体钢绞线强度为1860级，直径Φ15.20㎜，预应力钢筋弹性模量2.0x105MPa，土与锚固体粘结强度分项系数1.3，锚索材料弹性模量为1.95x105MPa，灌浆砼为C30,灌浆砼的弹性模量3.0x104MPa。

锚杆设置表如下：

锚杆编号

水平距离（m）

竖向间距（m）

入射角（°）

总长（m）

锚固段长（m）

1

2.0

2.5

15

14.5

8.0

2

2.0

2.5

15

18.0

12.0

（3）、锚杆腰梁：

2根I16#工字钢。

（4）、横檩支撑钢板：

规格为槽钢30a，水平布置两排。

3、结构计算内容

（1）、整体稳定计算

（2）、锚杆锚固长度计算

（3）、抗倾覆稳定计算

（4）、抗隆起稳定计算

（5）、嵌固及桩长计算

计算简图如下：

4、结构计算软件及施工工况

（1）、计算软件采用理正深基坑7.0版本。

（2）、本次计算采用5种施工工况，工况表如下：

工况名称

工况内容

工况1

从路面标高开始，向下开挖2.5m。

工况2

加横檩支撑1、加锚杆1。

工况3

继续向下开挖2.5m。

工况4

加横檩支撑2、加锚杆2。

工况5

继续向下开挖3.5m，至基坑底部。

四、基坑支护施工方案

1、钢板桩施工技术质量保证措施

（1）、场地平整，清除障碍物

进入施工现场，首先配备钩机将场地平整，在施工范围内清除地下及地上障碍物；

（2）、放线定位

按设计要求，基坑开挖边线，以确保点位准确。

（3）、拉森式钢板桩施工

1）、施工准备完成以后，机械液压振动打拔桩机（设备型号：

坤行350）进入现场，按预先定好的桩位将钢板桩振动压入,保证钢板桩垂直度。

2）、打桩前，在钢板桩的锁口涂抹油脂，以方便打入拔出。

3）、打桩时，严格控制支护桩打入的垂直度在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用两台水准仪在两个方向上进行控制；为防止锁口中心线平面位移。

4）、水平位置的控制，采用双向控制，施工前将支护桩位置撒灰线，然后每间隔10米左右打1根支护桩，在支护桩上挂线，确保支护桩前后位移不超过5㎝。

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。

5）、钢板桩施打采用屏风式打入法施工。

屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高。

施工时，将10～20根钢板桩成排插入导架内，使他呈屏风状，然后再施打。

通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度。

屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。

施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。

因此施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。

其选择原则是：

当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。

总之，现场应根据实际情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高。

6）、打完桩后，按设计工况开挖地面，逐一施加横檩支撑钢板，采用角铁焊接在拉森钢板桩钢板上，要保证焊接长度。

7）、基坑回填后，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，拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，并影响路基、地下管线的安全。

1）、拔桩方法

本工程采用振动锤拔桩：

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已克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

2）、拔桩注意事项：

①根据情况确定拔桩起点，必要时用跳拔的方法，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少土的粘附，然后边振边拔。

③供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2-2倍。

④对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15分钟，振动锤连续不超过1.5小时。

8）、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，材料为石屑。

2、钢板桩质量控制措施

（1）、原材料具有出厂合格证

（2）、钢板桩的质量检验标准应符合下表规定

钢板桩施工质量检测标准单位:

mm

项目

序号

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

主

控

方

法

1

钢板桩间距

±50

用尺量

2

长度

±100

用尺量

一

般

项

目

1

钢板桩材质检验

抽样送检

2

垂直度

L%

用尺量

3、锚杆施工技术质量保证措施

（1）、施工工艺

锚头制作→钢绞线下料→锚杆体制作→钻机就位准备→钻进注浆锚杆体跟进→反循环注浆退出钻杆→腰梁安装→锁定张拉。

（2）、施工技术措施

1）、锚头制作

锚头采用钢板焊接制作，锚头长350㎜，直径Φ150锚杆，锚头叶片展开直径不小于120㎜

2）、钢绞线下料

根据施工设计进行下料，钢绞线长度L=L0+1.0m-0.35m,

L---钢绞线下料长度；L0---施工设计长度

施工时钢绞线外漏1.0米；下料如下图：

锚杆设计长度

锚杆1：

14.5m；锚杆2：

18.0m

锚杆下料长度

锚杆1：

15.15m；锚杆2：

18.65m

3）、锚杆体制作、组装

待锚头制作、钢绞线下料完成后，钢绞线穿过锚盘，锚头用冷挤压对锚盘进行固定，锚杆体制作、组装完成。

4）、钻机就位，施工准备

①、施工作业前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。

②、作业面场地要平坦、坚实、有排水沟，场地宽度大于4m。

③、钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上，锚杆倾角应为150。

④、钻进用的钻具，采用地质部门使用的普通岩芯钻探的钻头和管材系列。

为了配合跟管钻进，应配备足够数量的长度为0.5-1.0m的短套管。

5）、钻进注浆锚杆体跟进

锚杆的施工应采取钻进、注浆、搅拌锚杆体跟进一次完成的方法。

送浆泵的压力应为1.5MPA；注浆材料选用P.O32.5R水泥,水灰比为0.7水泥浆液应搅拌均匀,并在出凝前注浆完毕，为加快施工速度，加入早强减水剂（HSM），掺量为水泥用量2%。

使强度3天达70%。

施工时使锚杆体跟进，并保证钢绞线不缠绕在钻杆上，防止反循环退出钻杆时带出钢绞线。

边退出钻杆边注浆，直至水泥浆从孔口溢出，退出钻杆，锚杆施工完成。

6）、腰梁安装

施工锚杆时现场制作腰梁，采用2根I16#工字钢钢焊接为一体如下图：

7）、锁定张拉

①、锚头台座的承压面应平整,并与锚杆轴线方向垂直;

②、锚杆张拉前应对张拉设备进行标定;

③、锚杆张拉时应有序进行,张拉顺序应考虑临近锚杆的相互影响,所以在砼桩侧应从一端开始隔根张拉后再返回重新在隔根张拉.

④、锚杆正式张拉前,应取0.1-0.2轴向拉力设计值NT对锚杆预张拉1-2次,使杆体完全平直,各部位接触紧密.

⑤、锚杆张拉至1.0设计值NT保持2min,然后卸荷至锁定设计值0.8NT,张拉荷载和位移观测时间见下表:

锚杆张拉荷载分级和位移观测时间

设计长度

张拉荷载设计值（KN）

张拉荷载锁定值（KN）

荷载分级

位移观测时间（min）

荷载加速率（KN/min）

锚杆1为14.5m

120

96

0.1-0.2Nt

2

不大于100

0.8Nt

2

不大于100

1.1Nt

2

不大于50

锚杆2为18m

170

136

0.1-0.2Nt

2

不大于100

0.8Nt

2

不大于100

1.1Nt

2

不大于50

4、施工质量控制措施

1）、原材料具有出厂合格证

2）、材料现场抽检试验报告满足要求

3）、施工完成后，应做锚杆拉拔实验，不同锚杆设计值各抽检一根。

4）、锚杆的质量检验标准应符合下表规定

锚杆工程质量检验标准：

项目

序号

检查项目

允许偏差或允许值

检验方法

主

控

项

目

1

锚杆杆体长度（㎜）

+100

-30

用钢尺量

2

锚杆拉力设计值

设计要求

现场抗拉实验

一

般

项

目

1

锚杆位置（㎜）

±100

用钢尺量

2

钻孔倾角（0）

±1

测斜仪等

3

浆体强度

设计要求

检测

4

注浆量

大于理论计算浆量

检查设计数量

5

锚杆体插入长度

不小于设计长度98%

用钢尺量

五、基坑监测

（1）、本基坑监测项目

包括支护结构的水平位移、周围地下管线的变形、地下水位、桩内力、支撑轴力、土体分层位移等。

（2）、监测点的位置及数量

①、在基坑顶部各转角处应设置沉降、倾斜及水平位移观测点；

②、地下水位的观测宜在基坑四周设四个观测井。

③、基坑底部回弹及隆起观测视现场情况确定。

（3）、监测与测试的控制指标

①、支护桩顶水平位移累计不大于30mm，位移速率不大于3mm/d。

②、周围道路及管线水平位移总量不大于30mm；

③、地下水位应低于设计指标。

（4）、监测要求

①、在围护结构施工前精确测定初始值。

②、施工中应加强对测试点及测试设备的保护，防止损坏；

③、应采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好，以确保测试数据的准确性。

④、应及时向设计人员提供监测数据及最终测试评价成果，以便进行分析及采取相应的防范措施。

（5）、监测周期

从基坑土方开挖至基坑回填土。

①、在围护施工时，正常情况下，临近监测对象每2天观测1次，当日变化量或累计变化量超警戒值时，监测频率适当加密，每天观测1次。

特殊情况如监测数据有异常或突变，变化速率偏大等，适当加密监测频率，直至跟踪监测。

②、在地下结构施工阶段，各监测项目观测频率为2～3次/周，支撑拆除阶段1次/天。

六、施工质量保证措施

1、严格遵守和执行有关施工质量规范。

2、严格执行公司质量管理体系，实行“三检制”。

3、配专业质检员，具体负责质量管理工作，严格按照公司质量管理体系进行施工管理。

4、使用拼接接长的钢板桩时，拼接接头不能在同一断面上，相邻的两根桩要错开至少2米。

七、安全文明施工措施

1、机械设备操作人员和指挥人员必须严格遵守安全技术操作规程，不擅离职守。

2、机械设备发生故障后及时抢修，绝不带故障运行，不违规操作，杜绝一切机械事故。

3、进入施工场地必须佩带安全帽。

4、在基坑周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

5、在主要路口设置醒目的安全警示标志。

基坑支护计算结果

1、各施工工况内力及位移结果：

2、地表沉降量结果：

3、锚杆内力计算结果

锚杆名称

锚杆最大内力

锚杆最大内力

锚杆内力

锚杆内力

弹性法（kN）

经典法（kN）

设计值（kN）

实用值（kN）

锚杆1

78.33

56.54

107.70

107.70

锚杆2

120.06

36.11

165.09

165.09

锚杆名称

钢绞线计算面积（mm）2

钢绞线选用型号

钢绞线使用面积（mm）2

是否满足

锚杆1

360

3根1x7Φ15.2

420

满足

锚杆2

551

4根1x7Φ15.2

560

满足

4、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=1.270

圆弧半径（m）R=15.305

圆心坐标X（m）X=0.096

圆心坐标Y（m）Y=8.702

5、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：

注意：

锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）

1锚杆0.0000.000

2锚杆0.0000.000

Ks=12.156>=1.200,满足规范要求。

工况2：

注意：

锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）

1锚杆152.053150.796

2锚杆0.0000.000

Ks=15.006>=1.200,满足规范要求。

工况3：

注意：

锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）

1锚杆152.053150.796

2锚杆0.0000.000

Ks=6.664>=1.200,满足规范要求。

工况4：

注意：

锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）

1锚杆152.053150.796

2锚杆246.301226.195

Ks=8.959>=1.200,满足规范要求。

工况5：

注意：

锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）

1锚杆152.053150.796

2锚杆246.301226.195

Ks=3.016>=1.200,满足规范要求。

安全系数最小的工况号：

工况5。

最小安全Ks=3.016>=1.200,满足规范要求。

6、抗隆起验算

Prandtl（普朗德尔）公式（Ks>=1.1～1.2），注：

安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97（冶金部）:

Ks=1.343>=1.1,满足规范要求。

Terzaghi（太沙基）公式（Ks>=1.15～1.25），注：

安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97（冶金部）:

Ks=1.515>=1.15,满足规范要求。

式中δ———基坑底面向上位移（mm）;

n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;

ri———第i层土的重度（kN/m3）；

地下水位以上取土的天然重度（kN/m3）；地下水位以下取土的饱和重度（kN/m3）;

hi———第i层土的厚度（m）;

q———基坑顶面的地面超载（kPa）;

D———桩（墙）的嵌入长度（m）;

H———基坑的开挖深度（m）;

c———桩（墙）底面处土层的粘聚力（kPa）;

φ———桩（墙）底面处土层的内摩擦角（度）;

r———桩（墙）顶面到底处各土层的加权平均重度（kN/m3）;

δ=51（mm）

7、嵌固深度及桩长计算

按《建筑基坑支护技术规程》圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度：

圆心（-1.161，4.887），半径=5.511m，对应的安全系数Ks=1.685≥1.3

嵌固深度计算值h0=0.5m

嵌固深度设计值hd=αγ0h0

=1.1×1.1×0.5

=0.605m

当前嵌固深度为：

0.605m。

依据《建筑基坑支护技术规程》,

多点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取hd=0.2h=1.7m。

本次设计嵌固深度取为：

2.0m。

开挖高度为8.5m，因此桩长为10.5m。