承台钢管桩支护.docx
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承台钢管桩支护.docx
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承台钢管桩支护
承台开挖基坑钢管桩支护计算书
1工程概况
秦淮河特大桥56#墩位于原芦苇塘中,实测地面标高+5.889m,承台底标高+2.024m,开挖深度为3.865m。
实际开挖地层以流塑淤泥为主,地下水位高度以地面以下1m考虑。
如图1所示。
图1秦淮河特大桥56#墩基坑及土层分布图
考虑到承台施工的作业空间,钢管桩围堰尺寸每边比承台大1.5m左右,同时考虑钢管桩施工。
承台平面尺寸为8.9m×13.4m,则钢管桩围堰平面尺寸为12m×16.5m。
2受力计算
2.1计算模型
因基坑开挖深度近4m,在顶部设一道支撑,按单桩浅埋板建模计算。
计算模型如图2所示。
图2计算图示
按单锚浅埋板进行验算,假定上端为简支,下端为自由支撑,相当于支护钢管桩为单跨简支梁,力学模型如图3所示:
图3力学计算模型
基坑深度3.865m,上层淤泥质粘土层厚1m,
地下水面以下为淤泥质粘土层,则
选用Φ530mmδ10mm钢管桩
2.2管桩入土深度计算
根据已知条件,计算结果如下:
主动土压力和被动土压力对A点的力矩为:
即钢管桩入土深度大于1.165m时即可维持稳定,为保证安全,取安全系数为2,即钢管桩入土深度为2.33m,选钢管桩长6.5m。
2.3管桩截面验算
将钢管桩视为上端简支,下端自由支撑的单跨简支梁,根据以上计算结果建模如下:
图4建模图
图5剪力图
图6弯矩图
可知:
最大弯矩Mmax=101.88kN·m,最大剪力为71.4kN。
因此需要截面为
故满足使用要求。
2.4围囹支撑计算
因开挖深度不大,故只在顶部设一道支撑。
支撑平面图和立面图如图7、图8所示。
图7钢管桩支护立面图(单位:
m)
图8钢管桩支护平面图(单位:
m)
支撑反力
则围囹和对撑计算建模如图9
图9对撑及围囹计算模型示意图
计算结果如图10、图11、图12所示
图10轴力图(kN)
图11剪力图(kN)
图12弯矩图(kN·m)
由上述可知,围囹最大轴力Nmax=316.26kN,最大弯矩Mmax=253.24kN·m,最大剪力为Vmax=209.46kN。
斜撑最大轴力Nmax=214.19kN,最大弯矩Mmax=65.55kN·m,对撑最大轴力Nmax=173.3kN·m。
2.4.1围囹计算
2.4.2斜撑计算
2.4.3对撑计算
经过检算,采用选用WRS9型冷弯钢管桩,单块宽度75cm,单根长度6.5m,入基坑底深度不少于2.4m即能保持稳定。
顶部设一道双I36a工字钢围囹,四角设一道斜撑,斜撑采用单I32a工字钢,与围囹焊接连接。
对撑两道,采用Φ530mmδ10mm螺旋钢管桩。
钢管桩与围囹工字钢卡接。
南京南站站前及相关工程
NJZQ-1
(仙西联络线秦淮河特大桥)
跨秦淮河特大桥
软弱地层段承台基坑开挖支护方案
文件编号:
NJZQ-5-01
版本号:
修改状态:
编制:
审核:
批准:
有效状态:
中铁四局南京南站站前工程
项目经理部五队
二00八年九月五日
跨秦淮河特大桥软弱地质段承台开挖支护方案
1编制依据及说明
1.1编制依据
⑴《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)
⑵《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160号)
⑶《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》;
⑷《客运专线铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210-2005);
⑸南京南站秦淮河特大桥设计图纸和施工现场实际情况。
1.2编制说明
本方案是针对秦淮河特大桥56#承台基坑开挖编制的支护方案。
适用于地质条件类似的承台开挖支护。
2工程概况
秦淮河特大桥为仙西联络线的重要组成部分,为双线桥。
红线宽度20.6m。
其中56#墩承台尺寸为8.9m×13.4m×3m,整个承台10根钻孔桩,钻孔桩从2008年7月6日(56#-10)开始施工,2008年8月22日(56#-7)结束,拟定2008年8月28日开挖。
地面实测高程+5.5m,回填厚度约为1.3m。
3方案拟定
根据实地调查,承台处地质以淤泥质粉质粘土为主,饱和流塑,直接开挖不能成型。
加之距红线只有3.6m的距离,为保证基坑开挖以及承台施工安全,和不侵占红线外土地,采取支护开挖的方式。
支护用管桩材料考虑的是槽钢与钢板桩,因槽钢桩刚度较差,施工时垂直度难控制,容易出现扭曲变形的情况,故采用钢板桩支护材料。
后因钢板桩材料一次性投入较大,故采用既有材料螺旋钢管桩支护。
支护尺寸每边比承台大1.55m。
经过检算,选用6.5m长钢管桩进行基坑支护,入基坑底深度不小于2.4m,顶部设一道双I36a工字钢围囹,围囹与钢管桩围堰采用托架放置。
围囹之间采用搭接焊连接。
四角设一道I36a工字钢斜撑,与围囹焊接连接。
中间设两道Φ529mmδ10mm螺旋钢管桩。
钢管桩与围囹工字钢卡接,此种方式能满足施工需要。
结合实际螺旋钢管桩长度为12m的情况,实际采用长度为8m,入土深度约4m。
基坑支护如图1,图2示意。
图1钢管桩支护立面图(单位:
m)
图2钢管桩支护平面图(单位:
m)
4方案实施
4.1施工准备工作
4.1.1场地清理
为减小土对钢管桩的侧压力,基坑开挖之前,清除原回填杂填土平台土,露出原地面,并做好地面排水沟,防止积水。
4.1.2测量定位
根据拟定的方案,放出支护轮廓,定位四个拐角。
考虑到基坑内模板安装空间需要以及钢管桩尺寸,56#承台支护尺寸为12m(顺桥向)×16.5m(横桥向)。
如图3所示。
图3基坑轮廓线放样示意图
4.1.3施工材料
基坑支护用材料含钢管桩,围囹工字钢、斜撑工字钢以及对撑螺旋钢管桩。
所用材料数量如表1所示:
表156#墩承台基坑支护用材料数量表
序号
材料
名称
材料规格
数量
单位
备注
1
钢管桩
Φ529mmδ10mm,L=8m
根
73
横桥向每边21根,顺桥向每边14根,便道另一侧3根
2
工字钢
I36a工字钢,L=15.86m
根
4
围囹横桥向用,两根焊接在一起
3
工字钢
I36a工字钢,L=10.64m
根
6
围囹顺桥向用,两根焊接在一起
4
工字钢
I36a工字钢,L=5.13m
根
4
斜撑用
5
工字钢
I36a工字钢,L=0.4m
根
10
围囹托架用,横桥向每边3个,顺桥向每边2个
6
钢管桩
Φ529mmδ10mm,L=15.66m
根
2
对撑用
7
钢丝绳
Φ30mm
m
30
便道侧钢管桩对拉防护
8
井点降水
轻型,L=6m
组
3
每组降水距离50m
4.1.4施工机具
钢管桩下沉采用振动锤沉入,利用现场既有的50t履带吊和DZ60柴油振动锤沉入,电焊机2台。
4.2钢管桩支护
4.2.1钢管桩沉入
为保证钢管桩打设精度,在平整好的地面上用白灰线撒出基坑支护轮廓线,标出桩位,然后逐根打入。
因本处地质软弱,可先插入3m左右,调直,回过头重新打入,一次压到设计标高。
4.2.3便道侧加固
因红线宽度窄,基坑开挖时便道不采取支护只能中断。
因此在便道另一侧打设3根钢管桩,深度与支护钢管桩相同,焊接双I36a工字钢将便道两侧的钢管桩各自连成整体,然后采用钢丝绳对拉锁定。
钢管桩与工字钢之间的空隙采用钢板填塞,确保力的传递。
5井点降水
本地段地下水丰富,地质为淤泥和淤泥质粉质粘土,遇水即液化,流动性强,易从钢管桩之间到空隙涌入基坑,故采取轻型井点降水阻挡外部水进入基坑。
轻型井点降水布设2圈,外圈布设在距钢管桩支护3m处的外围,起阻挡水流的作用,内圈布设在钢管桩之间,起降低基坑底水流的作用。
降水管长6m,埋入基坑底约2m。
采用射水法埋设,降水管底部采用木塞封堵,顶部采用透明塑料管与主管连接,做好密封,接至真空泵处,真空压力-0.6MPa。
降水起效果的时间不定,可多次试开挖确定能否开挖成功。
6基坑开挖
支护完毕,进行基坑开挖。
用长臂挖掘机开挖,基坑拐角不便于机械操作的,人工清理。
基坑底拐角设置积水坑,及时抽排积水。
7封底
基坑开挖完毕,为防止涌砂和便于操作,视基底的土层情况,施作0.5~1m的C20混凝土封底。
8安全保护措施
基坑开挖涉及到机械吊装、电焊作业、氧焊作业、基底清理等,必须遵守相应的操作规程以及安全防护措施。
如机械吊装必须有专人指挥;电焊机用电作业,必须做到一机一闸一漏保,并且做到机身接地,规范佩戴劳保用品,作业人员持证上岗;氧焊作业保证氧气乙炔瓶的安全距离大于5m,并配备有效的压力表及回火装置,氧气瓶斜放45°,乙炔瓶立放,并都有覆盖防止阳光暴晒,作业人员持证上岗;基底清理人员必须规范佩戴安全帽,并在基坑内至少设置两处稳固的爬梯,爬梯采用刚度较大的方木或者Φ20以上的粗钢筋制作,便于意外情况发生时逃生。
基坑开挖之后,在基坑四周用钢管进行维护,立杆高出地面1.2m,挂密目安全网,并挂醒目的安全警示标志。
非基坑作业人员不要靠近。
基坑挖土方及时运至距离基坑边5m以外,防止坍方。
基坑开挖后严禁泡水,在基坑底设集水坑及时抽排。
对容易出现问题的钢管桩稳定性进行观测,在钢管桩外侧相对稳定的地方设置观测桩,采用相对距离法观测位移情况,每天测定一次。
发现钢管桩有较大变形时及时通知现场管理人员,采取加固处理措施。
9环保措施
由于承台位于国家农田保护区,基坑开挖最大的环保问题就是开挖弃土以及机械油品渗漏。
严禁就地弃土,应及时用封闭车将土方运至弃土场。
机械注意保养,避免油品渗漏事故发生。
10附件《承台开挖基坑钢管桩支护计算书》
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