34承台深基坑开挖专项施工方案

承台深基坑开挖专项施工方案一、工程概况我局管段新建兰新铁路甘青段二标，陆地承台开挖深度4M以上时采取钢板桩支护；水中墩先设草袋围堰施工桩基础，承台开挖时再设钢板桩支护。二、施工方案1、钢板桩支护1）钢板桩的选用采用拉森III型钢板桩（B＝400mm，H=125mm，t＝13mm）。考虑地质情况和开挖深度的需要，先用不同长度的钢板桩。钢板桩示意图及钢板桩围堰示意图见下图。钢板桩锁口2）钢板桩的插打总体施工流程：施工准备→测量定位→打钢板桩→钢板桩内支撑→清淤→封底→垫层→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→钢板桩围堰拆除钢板桩采用逐片插打逐渐纠偏直至合拢，插打时利用挖掘机或吊车附带钢丝绳吊起后，液压振动捶夹板夹住钢板桩到位，按要求沿承台四周每边外放1.25米要求,振动锤边振动边插打。为了确保插打位置准确，第一片钢板桩要从两个互相垂直的方向同时控制，确保其垂直度在1%内，然后以此为基础向两边插打。考虑到水位高的因素，转交处使用特制角桩插打，整个承台钢板桩形成一个整体，达到安全止水的最佳效果。3）钢支撑结构形式为了确保基坑开挖及钢板桩安全可靠，钢板桩围堰支撑尤为重要。具体支撑及安装位置见附图，支撑结构材料如下：⑴、承台四周钢支撑采用GB/T11263-1998HW宽翼缘H型钢350mm×350mm型钢材，每个对角采用三块300mm×300mm×10mm钢板连接；对角斜撑采用Φ400mm壁厚10mm的钢管，对角处用四块250mm×250mm×10mm钢板连接；承台中间水平方向沿承台宽度方向采用Φ400mm壁厚10mm顶管1根支护用钢板连接。⑵、钢支撑安装，在钢板桩竖向放出横梁安装标高位置，焊接牛腿12个，四周每边3个，确保四根安装围囹位于同一平面，四个角用钢板连接；其次，将四个对角斜撑分别防在型钢四个角上，保证其与型钢呈等边三角形，斜撑两侧用钢板与型钢连接；最后将宽度方向顶管两根放置焊接在型钢中间，整个结构均用钢板连接，形成整体。4）、基坑开挖基坑开挖前将圈梁与钢板桩连接牢固，以防圈梁下沉。开挖采用长臂挖掘机，开挖过程中，严禁挖掘机齿斗碰、挂钢板桩和内撑，挖掘不到位的采用人工配合。基地开挖到位后，及时测量坑底标高，如达到设计底标高，机械开挖不到位的地方，用人工清除剩余土体。人工在基底四周平整横坡，基坑底四周设20厘米深,30厘米宽的排水沟,并在对角设积水坑,利用潜水泵及时将积水排除。当基坑开挖达到要求后，进行封底施工。封底时在钢板桩内侧支模，封底混凝土强度等级采用C20，厚度为0.2m。见图片：5）、钢板桩的拔除基坑由于开挖深，危险系数高，承台边回填，钢板桩边拔除的方法，待承台施工完毕全部回填杂土后，挖掘机或吊车利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围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。三、承台钢板桩设计计算书按承台开挖深度7.33m为例说明计算方法。（一）已知条件：1、施工水位：+17.50m2、平台土围堰标高：+19.00m；承台底面标高：+11.67m；承台厚4.8m。3、土的重度为：18.8KN/m3，内摩擦角Ф=20.1°4、距板桩外1.5m均布荷载按20KN/m2计。5、围堰内50cm厚C20封底砼。6、拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3，[f]=200MPa（二）钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图ka=tgа（45°-φ/2）=tgа（45°-20.1/2）=0.49Kp=tgа（45°+Ф/2）=tgа（45°+20.1/2）=2.05板桩外侧均布荷载换算填土高度h1，h1=q/r=20/18.8=1.06m+17.50m以上土压力强度Pa1：Pa1=r*(h1+1.5)Ka=18.8*(1.06+1.5)*0.49=23.6KN/m2+17.50m以下土压力强度Pa2：Pa2=[r*(h1+1.5)+（r-rw）*（17.5-11.67）]*Ka=[18.8*(1.06+1.5)+()18.8-10*5.83]*0.49=48.7KN/m2水压力(围堰抽水后)Pa3：Pa3=rw*(17.5-11.67)=10*5.83=58.3KN/m2184289260733钢板桩内支撑封底砼11.6717.5019.0015050最大开挖线10.8750～80q=20KN/㎡17.50钢板桩土压力分布图q=20KN/㎡211628130.62KN/㎡则总的主动压力(土体及水压力)Ea：Ea=(23.6*2.56)/2+23.6*(2.56+5.83)+(48.72-23.6)*5.83/2+58.3*5.83/2=471.4KN/m2合力Ea距承台底的距离y：471.4*y=23.6*2.56*5.83+2.56/3+23.6*5.83*5.83/2+(48.72-23.6)/2*5.83*5.83/3+58.3*5.83/2*5.83/3=2.28m(2)确定内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据拉森Ⅳ型钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:h=6[f]wrka3=6*200*2037*10518.8*103*0.493=298cm=2.98mh1=1.11h=1.11*2.98=3.3mh2=0.88H=0.88*2.98=2.62mh3=0.77h=0.77*2.98=2.3m根据具体情况，确定采用的布置如右图所示：（3）各内支撑反力采用简支梁法近似计算各内支撑反力P1=23.6×2.56/2+23.6×(0.34+2.89/2)+31.22×0.34/2+31.22×2.89/2+(95.97-31.22)/2×2.89/2=146.15KN/mP2=95.97×（2.6/2+2.89/2）+（130.62-95.97）/2×2.6/2-（95.97-31.22）/2×2.89/2=227.11KN/m（4）钢板桩入土深度：土的重度考虑浮力影响后，取r=8.8KN/m2ABCD184289260733钢板桩内支撑封底砼DLBRGQN＇B＇OR＇Knxr（Kp-Ka）xKn=r(Kp-Ka)=8.8*(2.05-0.49)=13.73KN/m3则r*(Kp-Ka)*X*X*X*2/3*1/2=2.28*471.4得X=6.12取安全系数K=1.1X=1.1*6.12=6.73m所以钢板桩的总长度L为：L=6.73+1.06+7.33=14.76m选用钢板桩长度16.0m，7号墩考虑为18.m。(5)基坑底部的隆起验算考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其土体力学指标如下:r=18.8KN/m3，c=21.1Kpa，q=20KN/m2由抗隆起安全系数K=2πC/（q+rh）≥1.2则：h≤(2πC-1.2q)/1.2r≤(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8≤4.8m即钢板桩周围土体不超过4.8m时，地基土稳定，不会发生隆起。实际施工中，尽量减小坑沿活载，同时适当降低板桩侧土体高度，以避免基坑底部的隆起。（6）基坑底管涌验算根据不发生管涌条件：K=（h＇+2t）r＇/h＇rw≥1.5r＇=rs-rw=18.8-10.0=8.8KN/m3,t=5.0mh＇=7.0mrw=10.0KN/m3则K=(7+2*5)*8.8/7*10=2.13＞1.5即当钢板桩入土深度超过5m时，不会发生管涌。（7）坑底渗水量计算：ttABC基坑底部隆起验算简图qGDOxQ=K*A*ι=K*A*h＇/(h＇+2t)根据设计地质资料，土的综合渗透系数取0.08m/d则Q=(0.08*26*20*7)/(7+2*5)=17.12m3根据其渗水量的大小，为到达较好的降水效果利于承台施工，在承台外侧与钢板桩之间设置8个降水井。（8）整体抗浮稳定性检算：当停止降水或抽干基坑内积水时，封底层底面因受到静水压力作用，则要求K=Pk/Pf=(0.9Ph+λ*L*∑fι*h)/Pf≥1.05=（0.9×842.8+0.6×（26+20）×14×21.1）/20×26×（17.5-11.67-0.8）=0.6＜1.05但由于在施工中，将在基坑内封底砼中设置降水井，降水工作不停止，降水后水位比封底砼底面要低，静水压力较小，从而不会发生整体上浮。（9）封底砼强度验算将封底砼近似简化为简支单向板计算，封底砼抗拉强度：f=1/8*Qι2/W=3ι2/4d[rw（h+d）-rc*d]=3*20/4*0.5[10*5.03-22*0.5]=1260＜[f]=1500Kpa（10）围囹受力计算(26m):1、支承力：P1=P/4=498.3/4=124.575t=124575kg2、支承布置见右图。3、围囹采用Ⅰ36a，同时腹板每隔1米两侧加焊一道，翼板间焊接2米通长钢板，加焊缀板后形成封闭箱型结构。4、弯矩Mma3.25m6.5m3.25m19.165t/mR=P1=124.575tRR=P1=124.575t6.5m3.25m19.165t/m3.25mR钢板桩支承力R围囹Ⅰ36ax=1/8q(l2-4a2)=1/8*19.165*(6.52-4*3.252)=05、剪力Q=R/2=62287.5kgτ=Q*Sx/Ix*d=62287.5*514.7/15800*1.58=1284.2kg/cm2＜1300kg/cm26、围囹分2段，每段12.9m7、20m布置，同样为2段，每段长度9.9m。（11）支承杆，采用φ600×10的钢管1、钢管截面积A=1/4π(D2-d2)=π/4*(602-582)=185.26cm22、钢管的回转半径ι=0.354*(D+d)/2=0.354*(60+58)/2=20.88cm3、钢管的长细比λ=μl/ι=650*1/20.88=31.13Ф=0.9574、钢管的稳定性σ=e/ФA=124575/0.957*185.26=702.647kg/cm2＜2150kg/cm25、第一层、第二层采用相同的材料制作围囹和支承杆，第二层、第三层临时支承采用Ф600×6的钢管支撑在桩基护筒上，第二层采取逐步置换的方法，将支撑由桩上转化到过桥桩上，第三层钢管支撑浇筑封底砼后且达到一定强度后将支承杆拆除。6、首层砼浇注厚度为2米，达到一定强度后拆除第二层支撑。第三道围囹采用2Ⅰ36a工字钢，如下图所示。5.0m2.5m2.5m5.0m2.5m2.5m每隔2m点焊，焊缝长为200mmR