泰州电厂废水池钢板桩

国电泰州电厂一期工程2*1000MW机组废水池基坑支护方案（拉锚式钢板桩）2006年5月8日内容一、工程概况二、编制依据三、地质情况四、工程施工准备五、劳动力组织六、主要施工机具计划、材料计划七、施工方案八、质量保证措施九、安全施工措施十、文明施工措施十一、安全危险点十二、附图一、工程概况本项目为泰州电厂一期工程废水池拉锚式钢板桩挡土墙工程。该废水池长16米，宽16.8米，基坑放坡开挖时因遇到流砂，而无法施工，固必须采取支护措施。该废水池最大挖深约4.0米。根据地质报告，本工程土质上层为填土，以下分别为粘土、淤泥质粉质粘土、粉砂，土的抗压、抗剪强度均较低，地质情况比较较复杂，地下水比较丰富，且难以采取有效的降排水措施。。二、编制依据2.1图纸（1）《废水池施工图》；（2）《厂区岩土工程勘探报告》。2.2技术规范引用标准（1）《发电施工质量验收及评定标准》―――土建工程篇；（2）《电力建设安全健康与环境管理工作规定》DJ5009.1-2002；（3）《电力建设安全工作规程（火力发电厂部分）》；（4）《建筑施工手册》；（5）《建筑工程施工质量验收统一标准》（ＧＢ50300-2001）；（6）《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002（7）《建筑基坑工程技术规程》JGJ120-99（8）《建筑地基基础设计规范》GB5007-20022.3参考资料（1）《深基坑工程设计施工手册》龚晓南主编（2）《支挡结构设计手册》尉希成编著（3）《土力学及基础工程》陈希哲主编（4）《地基与基础施工手册》江正荣编（5）《基坑与边坡事故警示录》曾宪明等编著（6）《现行建筑施工规范大全》（修订缩印本）（7）《建筑结构静力计算手册》（8）《建筑地基基础设计规范》GB5007-20022.3参考资料三、地质情况详见《厂区岩土工程勘探报告》。四、工程施工准备4.1现场情况工程区域场地已平整。场内地标高约为-0.70米。施工用电已接至现场，道路可通至施工现场。4.2施工过程的策划（1）确定本工程的质量方针和目标，满足业主和法律要求。（2）认真阅读设计文件及工程地质勘察报告，进行施工图会审，有问题预先解决。（3）根据程序文件的要求，技术部门向项目部分发与本工程相关的施工图、技术规范、操作规程并组织学习，掌握施工工艺。（4）在技术质量部门的组织下，进行工程质量策划，并在施工方案的编制及施工过程中体现质量策划结果。（5）根据火电施工及本工程监理的要求，核对并备齐本工程技术资料表格，根据公司质量体系程序要求，备齐本工程质量体系运行记录表格。（6）根据已审查批准的施工方案编制技术质量及安全交底书，并对全体施工人员进行详细的交底（7）配备适宜的打桩设备，保证施工机械设备的生产能力。（8）对所有参与本工程施工的人员进行入场教育工作。（9）现场设置临时排水沟，使其与业主指定的总排水系统相接，以解决施工期间现场地下水及雨后排水等问题。（10）做好材料储备场地及保管、储备条件的准备工作。五、劳动力组织施工人员安排：项目负责人1人；技术员１人；安全员１人；质检员１人；测量员1人；电工1人；焊接2-3人；机械操作人员2人；其它辅助工工种12人。六、主要施工机具计划、材料计划6.1主要施工机具（1）挖掘机：1台；（2）汽车（10Ｔ、长9米以上）：１辆；（3）电源箱：6只；（4）碘钨灯１０００Ｗ：20只；（5）水准仪Ｓ３：1台；（6）经纬仪Ｊ２：1台；（7）钢卷尺５０m：2把；（8）电焊机：2-3台；（9）50T吊车：1台；（10）走管式打桩机：1台；（11）DZ-40振动压力沉桩锤：2只。6.2周转及消耗性材料按基坑支护长度80米长计算。①.双拼［18槽钢围檩3.68T；②.Φ20钢丝绳400m；③.Φ32花篮螺丝20只；④.9米长拉森钢板桩118.692T（300块）。7.2工期施工总工期约为18-24天（不含施工准备）。其中：钢板桩打入7-10天（24小时作业）；拉锚施工4-5天（在挖土前进行）；拉锚拆除2天；拔钢板桩5-7天。7.3施工顺序(1)打钢板桩前期准备场地平整放线定位打桩机就位打钢板桩拉锚施工挖土。(2)拔钢板桩施工结束后回填土回填土拆除拉锚拔钢板桩。7.4拉锚式钢板桩挡土墙的构造本工程采用拉锚式钢板桩挡土墙。其主要由钢板桩、拉锚二部分组成，钢板桩起承受水平土压力和防止土体沿滑动面移动作用。它的稳定主要靠钢板桩顶部钢拉锚使钢板桩保持垂直、稳定，并确保两侧土体不向基坑内发生位移，钢板桩应插入土体一定深度，防止土体滑动和基坑向上隆起。拉锚式钢板桩支挡结构简单且便于施工，整个支挡系统均在基坑开挖之前和过程中较容易地完成，作业（包括拉锚和挖土）十分安全，施工质量容易保证，且较经济。本工程支护和地锚的钢板桩均采用轻型拉森钢板桩，长度为9m。单块钢板桩宽度382mm（即插口后每3块宽1m），厚度为8mm。该钢板桩施工方便、速度快，能有效阻隔地下水，确保基坑干作业。钢板桩水平围檩采用双拼18#槽钢，拉锚采用Φ20钢丝绳。本工程钢板桩与结构之间的距离必须大于1500，确保足够的施七、施工方案7.1总体部署该废水池钢板桩采用打桩机打桩，打桩机拔桩。一次施工完成。工工作面。7.5拉锚式钢板桩挡土墙的设计与施工1、土方开挖土方开挖必须遵循以下原则：①土方必须在钢板桩和拉锚施工结束后方可施工；②挖掘机在基坑内开挖土方。严禁在已开挖的基坑边停车装土；③土方开挖顺序从基坑一端向另一端进行，钢板桩应予留一3.6米宽左右的通道，供挖掘机出入，土方挖完后最后施工该段钢板桩；④已挖基坑边6米范围内禁止任何施工荷载。2、钢板桩施工为保证打桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止钢板桩的弯曲变形和提高桩的贯入能力，须在板桩两侧满刷废机油，槽口应打入足够的黄油。在放线定位后，需设置一定刚度的坚固的导架，导架由围檩桩和导梁组成，本工程设置单层、双面导梁，导梁采用钢管或槽钢。本工程打桩机械采用打桩机或50T吊车配DZ-40振动压力沉桩锤，将板桩振压打入土中，16或25T吊车配合运输钢板桩。钢板桩的嵌固深度应由计算确定。基坑开挖后，基坑两侧各6m范围内不得堆积材料和行走施工机械。结构施工结束拆除拉锚后，再用打桩机或50T吊车配DZ-40振动压力沉桩锤将钢板桩拔出。3、钢板桩拉锚体系设计对拉锚基坑，造成基坑失稳的直接原因一般可归纳为两类：结构不足（墙体、拉锚等的强度或刚度不足）和地基土强度不足。根据地质资料分析，本工程不考虑基坑整体滑动或基底土隆起，本设计主要计算钢板桩、围檩、拉锚在施工全过程中的强度和稳定性。（1）拉锚的位置本方案基坑开挖深度最深按4.00m计算，拉锚布置在地面以下200-500mm处，计算时按拉锚距基坑底4.0m计算。（2）土压力计算：根据地质报告，计算出排水管道施工区域土的有关加权平均指标如下：γ=18KN/m3φ=20ºC=10kpa。以上γ—土的重度(KN/m3)，φ—土的内摩擦角(º)，C—土的内聚力(kpa)。由此计算出土体的主动和被动土压力系数如下：主动土压力系数Ka=tg2(45º—20º/2)=0.49被动土压力系数KP=tg2(45º+20º/2)=2.04本设计计算时取C=0，且不考虑被动土压力修正系数，同时也不考虑地下水的作用，但考虑地面附加荷载按20KN/m2。如图A所示：主动土压力为：Ea1=(1/2)ea(H+t)=(1/2)γa(H+t)2Ka=(1/2)×18×(H+t)2×0.49=4.41(H+t)2Ea2=qH=20H被动土压力为：Ep=(1/2)ept=(1/2)γpt2KpEp=(1/2)×18×t2×2.04=18.36t2（3）钢板桩插入深度计算：为使钢板桩保持稳定，在A点的力矩应等于零，即∑MA=0。亦即：Ea·（2/3）（H+t）+Ea2·（1/2）（H+t）－Ep·[H+（2/3）t]=0式（1）上式中：Ea1——主动土压力，为4.41(H+t)2；Ea2——附加荷载产生的主动土压力，为20H；Ep——被动土压力，为18.36t2；H——基坑开挖深度，为2.5m；t——钢板桩入土深度。将相关数据代入式（1）后变为：t3+4.145t2－8.617t－11.661=0经试算t=2.2m.。钢板桩理论入土深度应大于1.5t=3.3m。而钢板桩实际可入土深度约为4.5m，因此9m长钢板桩能够满足要求。（4）拉锚强度验算A、拉锚力计算根据∑X=0，可求得作用在A点单位长度上的拉锚拉力Ri为：Ri－Ea1－Ea2+Ep=0Ri=58.56KN/mB、拉锚强度验算设拉锚间间距均为L=4.0m，则每个拉锚的拉力均为：R=4·Ri=234.24KN选择纤维芯公称直径20钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度大于1470N/mm2）作为拉锚，每根钢丝绳的最小破断力为194KN。因此每个拉锚应采用两根钢丝绳，才能满足要求。钢丝绳与围檩连接采用捆扎方式，钢丝绳与钢地锚连接采用在钢地锚上焊拉环，再拉接的方式，两种方式都必须将钢丝绳用夹头夹牢。钢丝绳中间采用拉紧器将钢丝绳拉紧。考虑到影响土体侧压力的因素很多，为了确保整个拉锚体系的稳定、安全，现场应配备足够的18#槽钢和钢丝绳，以便对可能发生的拉锚体系变形进行加固。所有钢结构搭接焊缝均应满焊，焊缝厚度应符合钢结构规范的要求。（4）钢板桩抗弯验算假定钢板桩上端为简支，下端为固定端。每块钢板桩允许抗弯强度分别为Mg=11.97KN-m，每1米宽钢板桩抗弯强度为M1g=35.91KN-m。参照《建筑结构静力计算手册》，查表分别按照三角型和矩形荷载计算最大弯矩，并视其和为综合最大弯矩：Mmax=0.0298q1L2+9q2L2/128=28.544KN-m≤M1g上式中q1=γaHKa=35.28KN/m；q1=qH；L=H=2.5m。由以上计算可知钢板桩的抗弯强度可以满足要求。（5）槽钢围檩抗弯验算。本工程围檩采用双拼18号槽钢，详见平面布置图。拉锚与围檩连接的计算简图见图B。已知双拼18#槽钢对其x—x轴的截面系数W=2×141.4=282.8cm3；[f]=210MPa；取安全系数K=1.5；作用在围檩上的均布荷载为Q=58.56KN/m。围檩为多跨连续梁结构，若取一跨计算，可将其视为两端固定梁计算，跨距为4.0m。则：MXY=QL2／24=39.04KN-m=3904000N-cmMXY/W=3904000/282.8=13805N/cm2[f]/1.5=14000N/cm2当取安全系数1.5，拉锚间距为4.0m时，槽钢围檩的抗弯强度能够满足要求。4、排桩墙支护工程能重复使用的钢板桩检验标准表：4.2.2-1序号检验项目允许偏差或允许值检查方法单位数值1桩垂直度%1用钢尺量2桩身弯曲度2%L用钢尺量，L为桩长3齿槽平直度及光滑度无电焊渣或毛刺用1m长的桩段做通过验收4桩长度不小于设计长度用钢尺量5、监测钢板桩施工中和成型后，必须对整个钢板桩拉锚体系进行监测。其内容一般包括：①墙后土、基坑底和钢板桩的沉降（隆起）和位移；②相邻建筑物、道路的位移沉降；③.钢板桩、围檩的弯曲变形；监测主要手段是采用仪器和钢皮尺来测量和观察，每天不得少于3次。发现位移或变形，要及时分析原因，必要时采取补强措施，并及时撤出基坑内的施工人员。具体监控值见下表（本工程属三级基坑）：表：5.1.7基坑变形的监控值（cm）6.降排水措施为保证基坑干作业，基坑内四周应设置排水沟和排水工作井，及时排除积水。对少数咬合较差的钢板桩，必须采用土工布进行封堵，以确保土体（砂）不流入基坑内，封堵工作应在土方开挖时同步进行。基坑由结构施工单位负责组织实施。八、质量保证措施基坑类别围护结构墙顶位移监控制围护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值一级基坑353二级基坑686三级基坑81010⑴工程施工前，对参加本工程的所有人员进行质量和安全技术交底。⑵所有机械、器具施工前要严格检查，确保正常施工无故障；测量放线仪器需经校验方可使用。⑶钢板桩打入深度应符合方案要求，拉锚必须拉接牢固。⑷钢板桩插打施工技术性要求高，必须对钢板桩的轴向、法向倾斜度严格加以控