承台基坑支护专项技术方案

百度文库1承台基坑支护专项技术方案一、工程概况广珠城际轨道交通工程ZH-3标珠海市内的特大桥共有5座，分别为：明珠站特大桥、明珠路特大桥、前山站特大桥、港昌路特大桥和珠海站特大桥。均为城市道路沿线上空高架桥，采用减振型框架板式无碴轨道。桥梁墩台基础采用Φ1.25m钻孔灌注桩基础。设计要求承台埋深为地面以下0.5m，困难地段不低于0.2m，承台基坑开挖深度～7.0m。桥梁位于道路中央绿化带中，故而设计要求：施工中应采取防护措施保证交通及施工安全，并且在基础施工时利用钢板桩围护，并派专人24小时观察，以确保既有公路安全。二、工程地质条件桥梁沿明珠路、港昌路架设，场地地面主要为混凝土路面及公路中央绿化带，地势起伏较平缓，本桥地区土层按成因可划分为：1、人工填土层(Qm1)，在场地内均有分布，褐黄、褐红等色，主要由粘性土组成，层厚～7.50m；2、第四系全新世海陆交互相沉积层(Q4mc)，该层在场地内均有分布。由粘土、淤泥、淤泥质粘土、粗砂、砾砂组成；3、第四系残积层(Qel)，该层在场地内分布较为普遍，按其状态可分为软塑状和硬塑状，以硬塑状为主；4、燕山期(γ52)侵入花岗岩，青灰、灰白、肉红等色，风化后呈褐黄色，主要矿物成份为长石、石英及黑云母，中粗粒结构，块状构造。场地不良地质作用主要为浅层地基层中存在软弱土层，软土层主要为淤泥、淤泥质粘土，淤泥含水量高、压缩性高、承载力低，工程性能差。在场地内大部分地段均有分布，呈透镜状产出，厚度～9.90m，该层为场地软弱土层。水文地质特征及评价：根据工点的水质评价结果，结合场地周边经验综合评定，百度文库2场地环境类别为Ⅱ类。地下水对砼具中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无侵蚀性，对钢结构具弱侵蚀性。根据现场承台基坑实际开挖情况，地面以下埋有较厚流砂、水位较高，且位于市区内施工，承台施工需进行钢板桩围护，方能满足施工安全要求。工程地质条件表时代成因层序号岩土名称状态岩土施工工程分级基本承载力σ。(KPa)Φ(°)C(kPa)Qml(1)4填筑土松软Ⅱ级普通土Q4mc(2)1黏土软塑～硬塑Ⅱ级普通土13020~235~15(2)2淤泥质粘土流塑Ⅱ级普通土50~7024~282~5(3)3粗砂松散～稍密Ⅱ级普通土20030~350(3)4砾砂松散～稍密Ⅱ级普通土200Qel(5)1粉质粘土软塑Ⅱ级普通土150(5)2粉质粘土硬塑Ⅱ级普通土200γ526花岗岩W4Ⅱ级硬土2507花岗岩W3Ⅳ级软石5008花岗岩W2Ⅴ级次坚石1000三、钢板桩围护方案承台基坑围护结构采用6m、9m的长拉森式钢板桩，围护内尺寸每边比承台大～1.5m，打入地下至地面平，然后开挖，在围护上半部（距地表面下70~100cm）内侧安装支撑系统，支撑系统采用I30工字钢框架，设置集水井抽水，整平基底，使用C20混凝土封底，封底厚度不小于10厘米，然后在支护中进行承台主体的施工。承台基坑支护方案施工图(示意)如下：百度文库3淤泥质粘土或砂砾层地面标高200150地下水位标高爬梯潜水泵粘土（褐黄,灰白）淤泥(灰黑,深灰)淤泥质粘土或砂砾层原道路结构层100300250340开挖深度=6.5m四、钢板桩支护检算以明珠站特大桥3#承台（里程DK108+）为例，该处地面高程为4.12米，承台底高程为-2.178米，开挖最终底面高程为-2.378米。基坑支护时间从开挖基础到承台浇筑完成，历时近25天，开挖深度6.5米，钢板桩使用长度10米。钢板桩使用期间各工序顺序表百度文库41、设计检算资料1钢板桩顶高程H1：4.120m施工水位H2：2.500m2地面标高H0：4.120m开挖底面标高H3：-2.378m开挖深度H：6.498m3土的容重加权平均值γ：m3算例参数示意图土浮容重γ’：m3内摩擦角加权平均值Ф：°，粘聚力加权平均值c=。4均布荷q：m2。5基坑开挖长a=18.0m基坑开挖宽b=11.0m破除混凝土路面，开挖深度0.3米打桩机打钢板桩钢板桩检修校核基础土方开挖至-1.0m，-4m时焊接钢板桩横向支撑基础土方开挖至标高基坑内排水基底处理、铺垫层C砼基坑内排水基坑内排水基坑内排水检查标高及其他尺寸检查垫层标高承台主体施工基坑回填拔除钢板桩基坑内排水H1=4.12m内支撑3.4m2.5m3.0m1.0m地面H3=最大开挖线钢板桩H2=百度文库52、外力计算作用于板桩上的土压力强度及压力分布图ka=tg2(45°-φ/2)=tg22)=kp=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+2)=板桩外侧均布荷载换算填土高度h，h=q/γ==1.09m桩顶以上土压力强度Pa1Pa1=γ×h×ka=×+×=m2水位土压力强度Pa2Pa2=γ×(h+)×ka=×+)×=m2开挖面土压力强度Pa3Pa3={γ×(h+)+(γ-γw)+}×ka={×+)+×+}×=KN/m2开挖面水压力(围堰抽水后)Pa4：Pa4=γ+=10×+=m23、确定内支撑层数及间距按支撑型钢能承受的最大弯距确定各层支撑的间距和最大允许跨度h:I30工字钢弯曲截面系WZ0=0.001350m3,折减系数β=采用值WZ=βWZ0=×＝0.000945m3容许抗拉强[σ]=200MPa百度文库6由公式σ=M/Wz得：最大弯矩M0=Wz×[σ]=KN·m1假定最上层支撑位置与水位同高，则支点处弯矩M'=Pa1*(H1-H2)2/2+(Pa2-Pa1)(H1-H2)2/6=!SyntaxError·mM0=·m中间计算结果为:(H1-H2)2/2=（）2/2=!UnexpectedEndofFormula(Pa2-Pa1)=故，支撑点可设置在水位下。2根据上式判断可知，内支撑最大允许跨度h0由下式计算M0=Pa1h02/2+γka(H1-H2)2[h02(H1-H2)/3]/2+(Pa2-Pa1)[h0-(H1-H2)]2/2+(γw+γ')[h0-(H1-H2)]3/6代入数值得：=×h02+!SyntaxError×+*（）2+（）3整理得：h03+h02+用牛顿法求解方程得:h0=3.201m根据实际情况确定支撑位置如图所示4、钢板桩入土深度及受力检算百度文库7土压力计算:主动土压力及考虑粘聚力:Ka=tg2（45°-φ/2）=主动土压力及地面荷载引起侧压力合力的斜率:η=（γh+q）Ka/h=[×+20)/]×=被动土压力按朗金土压力公式的压力系数:Kp=1/tg2（45°-φ/2）=被动土压力:ep=γxKp+2c√Kp=×x×＋2×5×=+,其中Ax+B为被动土压力减去静止土压力（ηx）之值：A=,B=顶面设一内撑,开挖到4.0m,此时k=1,hok=4.0m,hkk=h1k=,NK=N1,由多支点支撑排桩计算[公式1]mkkkmkkkmkxhBhxhABhAxM)()(213102030612130201111kkkkkikkkiikihhhNhhN求入土深度xm1/3×2×（×）xm2-（×）×3xm-[1/2××42×3-1/6××43]=0整理得：xm3-（）xm3+牛顿法解得xm=≈2.15m应用多支点支撑排桩计算[公式2]求N12110202121mmkimkkkAxBxNxhhN百度文库8N1=1/2××42+×4×=KNM1=×12/2×1/3=KN·mM2=（×42）/2×4/×3=KN·m设第二道内横撑后继续开挖至6.5m,已知：为k=2,Ni=N1=hok=6.5m,h1k=5.5m,hkk=h2k=,Nk=N2,求xm如下1/3×2（×）xm2-（×）×[×整理得（）牛顿法解得:xm=3.382m≈3.4m由[公式2]得N2N2=1/2××＋××KN已知M1=KN·m,M2=KN·mM3=（×）/2××KN·m百度文库95、基坑底部的隆起验算由普朗特尔公式计算地基承载力系数：Nq=eπtgφtg2(45+φ/2)=Nc=(Nq-1)/tgφ=坑外各层土的天然容重加权γ1=KN/m3坑内各层土的天然容重加权γ2=KN/m3土的粘聚c=故抗隆起安全系数Ks=(γ2TNq+cNc)/(γ1(H+T)+q)==Kl满足要求百度文库10基底隆起计算图如下7、构造要求1为防止接缝处漏水，在沉桩前应在锁口处嵌填黄油、沥青或其他密封止水材料。2在基坑转角出的支护钢板桩，应根据转角的平面形状做成相应的异形转角板桩，且转角桩和定位桩宜加长1m。五、施工方法1、施工准备：将新旧钢板桩运到工地后，详细对其检查、丈量、分类、编号，同时对两侧锁口用一块同型号长2~3m的短桩作通过试验，以2~3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉，锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过800~1000℃），焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。同时接头强度与其它断面相等，接长焊接时，用坚固夹具夹平，以免变形，在焊接时，先对焊，再焊接加固板，对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。在采用组桩插打时，每隔4~5m设有一道夹板，夹木在板桩起吊前夹好，插打百度文库11时，逐付拆除，周转使用。组桩及单桩的锁口内，涂以黄油混合物油膏（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。2、导框安装与插打方法进行安装导框时，先进行定位测量。导框的安装，一般是先打定位桩。导框在现场分段制作组装，固定在定位桩上：待插打入少量钢板桩后，逐渐将导框固定到钢板桩上。3、钢板桩的吊运插打与合拢钢板桩检查合格后，运至作业现场，按插桩顺序堆码最多允许堆放四层，每层用垫木隔开高差不得大于10mm，上下层垫木中线要在同一垂直线上。安插钢板桩使用吊机对钢板桩进行水平和垂直运输，将钢板桩吊至指定位置，使钢板桩成垂直状态，移向安插位置，插入已就位的钢板桩锁口中。起吊前，锁口内嵌填黄油沥青混合料。箍紧钢板用的弧度卡箍，待插入锁口时逐个解除。4、抽水堵漏钢板桩插打完，即可开挖。在地表面下70~100cm处设置支撑，并检查各节点是否顶紧，防止因抽水而出现事故。开挖至地下水位以下后，要设置集水井抽水，但抽水速度不能过快，且要随时观察支护的变化情况。当锁口不紧密漏水时，用棉絮、麻袋等在内侧嵌塞，在桩脚漏水处用砼封底堵漏。5、拔桩钢板桩拔桩前，先将围护内的支撑，从下到上陆续拆除，用原开挖土分层回填基坑，分层厚度不大于40cm，小型冲击夯机配合人工夯实。对于含砂率较大的回填土可浇水后人工夯实。回填至接近地面时，选择一组或一块较易拔除的钢板桩，百度文库12先略锤击振动各拔高1~2m，然后挨次将所有钢板桩均拔高1~2m，使其松动后，再从一侧顺序拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出，必要时进行切割。施工工艺流程六、机械设备配置打钢板桩时选用履带自行式液压冲击打桩机。主要机械设备明细表序号机械设备名称规格型号单位数量备注1打桩机D32台1275KW发电机TZH250—4台13震动拔桩锤台14汽车吊5T台15抽水机台126电焊机台37切割机台18汽车T自卸辆1七、质量控制施工准备定位测量导框安装钢板桩吊运就位插打钢板桩围堰内清基安装模板基础、墩身砼灌注砼养护拆除模板拔出钢板桩百度文库131、在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。2、对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，钢板桩组上下一致，误差不大于30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。3、为保证插桩在转角处的顺利合拢，要求桩身垂直，并且周边的钢板数要均分，为保证桩身垂直，于第一组钢板桩设固定于作业面支撑上的导向木，顺导向木下插，使第一组钢板桩桩身垂直，由于钢板桩上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组钢板桩在顺支护周边方向及其垂直方向的