消防水池基坑围护钢板桩施工方案.doc

消防水池基坑围护钢板桩施工方案

一、 工程概况
本消防水池位于夏南车辆段中部，控制中心正东方向，距离控制中心6.5m,共计三座消防水池，分别为一座400m3及两座300 m3，钢筋混凝土结构，自然地坪标高为8.5m,设计基坑底标高为4.34m,基坑开挖深度为4.16m。三座消防水池距离较近，距离分别3m,地下水位在地面以下3～4米左右，地质情况自自然地坪上而下依次为人工填土层3.48m、淤泥质土8.52m、粉质粘土5.7m等。
二、施工措施
根据以上情况及夏南车辆段总体工期安排，结合我项目部技术水平以及我单位以前施工类似情况，消防水池开挖及施工基坑围护拟采用钢板桩围护：
由于三座消防水池距离较近，距离分别3m,所以我们计划采用整体大开挖形式，施工工艺如下：
施工准备 平整场地 测量放线 基坑开挖1.5m 打桩 基坑开挖 坑内集水井排水沟施工 主体结构施工
填土 拔桩 验收
（一）、钢板桩围护设计
钢板桩围护示意图
基坑一方面开挖自然地坪下去1.5m后，选用拉森Ⅳ型钢板桩进行悬臂式板桩围护施工，围护尺寸定为：41.2m×15.4m,待钢板桩施工完后再进行下部土方开挖。
1、资料数据：
根据夏南车辆段地质勘察报告资料，围护拟采用拉森Ⅳ型钢板桩，截面抗弯模量W=2043cm3,长度为10米，顶标高+8.0m，底标高-2.0米。土的物理性质根据地质钻探资料取得。本计算书的编制参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），《土力学与地基基础》等编制。
2、参数信息
重要性系数：1.00；
土坡面上均布荷载值：1.50；
荷载边沿至基坑边的距离：2.80；
均布荷载的分布宽度：2.00；
开挖深度度：4.34；
桩嵌入土深度：6.00；
基坑外侧土层参数：
序号 土名称 土厚度 坑壁土的重度 内摩擦角 内聚力 饱和容重
(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kN/m3)
1 填土 3.48 17.6 8 10 21
2 淤泥质土8.52 15.4 3 7 21
3 粘性土 5.7 15.4 3 7 21
基坑以下土层参数：
序号 土名称 土厚度 坑壁土的重度 内摩擦角 内聚力 饱和容重
(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kN/m3)
1 填土 0.86 17.6 8 10 21
2 淤泥质土8.52 15.4 3 7 21
3 粘性土 5.7 19.4 7 11 21
3、积极土压力计算

Kai=tan2(450-8.000/2)=0.76；
临界深度计算:

计算得z0=2×10.00/(17.60×0.761/2)-0.39/17.60=1.28；
第1层土计算：
σajk上=0.39 kPa；
σajk下=σajk下=0.39+17.60×2.00=35.59 kPa；
eak上=0.39×0.76-2×10.00×0.761/2=-17.09 kPa；
eak下=35.59×0.76-2×10.00×0.761/2=9.51 kPa；
Ea=(0.00+9.51)×(2.00-1.28)/2=3.40 kN/m；
第2层土计算：
σajk上=σajk下=35.59 kPa；
σajk下=σajk下=35.59+17.60×1.48=61.64 kPa；
eak上=35.59×0.76-2×10.00×0.761/2=9.51 kPa；
eak下=61.64×0.76-2×10.00×0.761/2=29.20 kPa；
Ea=(9.51+29.20)×1.48/2=28.64 kN/m；

Kai=tan2(450-3.000/2)=0.90；
第3层土计算：
σajk上=σajk下=61.64 kPa；
σajk下=σajk下=61.64+15.40×0.86=74.89 kPa；
eak上=61.64×0.90-2×7.00×0.901/2=42.23 kPa；
eak下=74.89×0.90-2×7.00×0.901/2=54.15 kPa；
Ea=(42.23+54.15)×0.86/2=41.44 kN/m；
第4层土计算：
σajk上=σajk下=74.89 kPa；
σajk下=σajk下=74.89+15.40×0.00=74.89 kPa；
eak上=74.89×0.90-2×7.00×0.901/2=54.15 kPa；
eak下=74.89×0.90-2×7.00×0.901/2=54.15 kPa；
Ea=(54.15+54.15)×6.00/2=324.92 kN/m；
求所有土层总的积极土压力：

∑Eai=398.40kPa;
每一土层合力作用点距支护桩底的距离为hai；

则所有土层总的合力作用点距支护桩底的距离为ha；

根据公式计算得，合力作用点至桩底的距离ha=3.09m。
4、基坑下的被动土压力计算

根据公式计算得Kp1=tan2(450+8.000/2)=1.32；
基坑下土层以上的土层厚度之和与水位深度进行比较∑hi=0.86>hwp=0.10,经比较可知，水位在本土层中；
上层土压力计算：
上层土的计算高度为：0.10m；
上层土的土压力为:

σp1k上上=0.00kPa;

σp1k上下=0.00+17.60×0.10=1.76kPa；

根据公式计算得ep1k上上=0.00×1.32+2×10.00×1.321/2=23.01kPa；

根据公式计算得ep1k上下=1.76×1.32+2×10.00×1.321/2=25.34kPa；
式中c1----第一层土的粘聚力；

根据公式计算得第1层土上层土总的土压力为Ep1上=(23.01+25.34)×0.10/2=2.42kPa；
本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

Hpi1上=5.95；
下层土压力计算：
下层土的计算高度为：0.76m；
σp1k下上=σp1k上下=1.76kPa；

σp1k下下=1.76+(0.86-0.10)×21.00=17.72kPa；
下层土的土压力为：

根据公式计算得ep1k下上=1.76×1.32+2×10.00×1.321/2=25.34kPa；

根据公式计算得ep1k下下=17.72×1.32+2×10.00×1.321/2=46.46kPa；
式中c1----第一层土的粘聚力；
所以，第1层土下层土总的土压力为：

根据公式计算得Ea1下=(25.34+46.46)×0.76/2=27.28kPa；
本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

Hpi1下=5.48；

根据公式计算得Kp2=tan2(450+3.000/2)=1.11；
由于前一土有水，所以该本土层完全有水，重度按浮容重计算；
本层土压力计算：
本层土的计算高度为：5.14m;

σp2k上=17.72kPa；

σp2k下=σp2k上+r'×h2=17.72+21.00×5.14=125.66kPa；
本层土的土压力为：

根据公式计算得ep2k上=17.72×1.11+2×7.00×1.111/2=34.43kPa；

根据公式计算得ep2k下=125.66×1.11+2×7.00×1.111/2=154.29kPa；
式中c2----第2层土的粘聚力；
所以，第2层土下层土总的土压力为：

根据公式计算得Ep2上=(34.43+154.29)×5.14/2=485.02kPa；
本土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

Hpi2=6.37；

∑Epi=514.72;
每一土层合力作用点距支护桩底的距离为hpi；

则所有土层总的合力作用点距支护桩底的距离为hp；

根据公式计算得，合力作用点至桩底的距离hp=6.32。
通过计算得出图如下：

5、验算嵌固深度是否满足规定
根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)的规定，验证所假设的hd是否满足公式；

6.32×514.72-1.2×1.00×3.09×398.40=1773.70；
满足公式规定！
6、抗渗稳定性验算
根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)规定，此时可不进行抗渗稳定性验算！
7、结构计算
（1）、结构弯矩计算

弯矩图(KN.m)

变形图(m)
悬臂式支护结构弯矩Mc=123.44kN.m；
（2）、截面弯矩设计值拟定：

截面弯矩设计值M=1.25×1.00×123.44=154.30；
γ0----为重要性系数，按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）,表3.1.3可以选定。
8、截面承载力计算
（1）、材料的强度验算：

γx-----塑性发展系数，对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件，偏于安全考虑，可取为1.0;
Wx-----材料的截面抵抗矩: 2043 cm3
σmax=M/(γx×Wx)=154.30/(1.0×2043×10-3)=76MPa
σmax=76 Mpa<[fm]=200.00 Mpa;
经比较知，材料强度满足规定。
（2）、支护结构的挠度计算：
根据连续梁计算，最大挠度为: 0.10 m。
（二）、钢板桩围护施工
1施工准备：
A、插打钢板桩前的准备工作
a 钢板桩通过装卸、运送、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤
b、在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。
c 插打钢板桩的导向设备
按照施工方法，一般先打定位桩，在定位桩上安顿导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备，因此在施打前必须制作导向架。
B、检查振动锤
振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，保证线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达成 380－420 V，而夹板牙齿不能有太多磨损。
2、插打钢板桩
A、插打第一片钢板桩
为了保证插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。插打在导向架上设立一个限位框架，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将浮吊钩缓慢下放。这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以保证钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。
B、钢板桩的插打作业环节和技术要点
a、在钢板桩锁口内涂黄油，安顿吊点，根据浮吊起重高度可在桩顶运用拔桩孔系千斤顶，如起重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩1/3以上处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和受力后吊点处锁口变形。
b、 在钢板桩下端系揽风绳二根，浮吊起吊钢板桩接近垂直状
态时，运用揽风绳控制正反方向。
c、 钢板桩就位下插，第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围
堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。
d、 移动浮吊，将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度、位置，
认可后进行插打。使钢板桩（第一片或第一组）下沉到河床设计标高，其它钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，运用自重下插，当自重不能迫使下插时，可运用配重或滑车组加压。
5.2.3、合拢
A、合拢前的准备
在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此拟定下一步钢板材如何插打（是增长钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧）。
B、合拢时桩的调整解决
为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围护有4个面，打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩4－5片），假如距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。
3、 连接钢板桩
钢板桩合拢后，及时施工临时排水沟及内支撑的设立，槽钢连接件应自上而下设立，连接四道。围护内设集中排水井，采用水泵不间歇抽水，保证基坑内正常施工。
5、拔桩
待消防水池结构及外墙施工完后，立即拔除钢板桩。拔桩前向围护内先填1m厚土方依次再向上拔第二次，自下而上拆除内连件，先拆除下部，待内外填土稳定相遇后，再拆处上部连件进行拔桩。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周边的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难 或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反 复既可将桩拔出来。
6、注意事项
钢板桩在插打过程中，钢板桩下端有上挤压，钢板桩锁口和锁口之间缝隙较大，上端总会产生向远离第一根钢板桩的方向倾斜。因此，每打四五根钢板桩就要用垂球吊线，将钢板桩的倾斜度控制在1％以内，超过限定的倾斜度应予纠偏（一次性纠偏不能太多，以免锁口卡住，影响下一片钢板桩的插打）。当钢板桩偏移太多时，采用多次纠偏的方法逐步减少偏移量，若因土质太硬纠偏困难时，采用走四滑轮组纠偏。
由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响，整个围堰的侧面顺直度较差，工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形，将工字钢与钢板桩之间的间隙所有用型钢焊接支撑连接，围堰的四个角更应加强。  
钢板桩的堵漏。一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。
三、施工部署
1、管理目的
1．1质量目的
本工程的质量目的是保证合格。各级施工负责人，质检员和操作人员，都要将严格以此目的抓好做各项分部工程的质量控制，严格按规范、规程施工和验收，保证目的的实现。
1．2安全目的
无死亡及重伤事故发生，轻伤事故控制在1%以内。
1．3工期目的
严格按进度计划表中施工工期控制施工，保证计划内完毕。
1．4文明施工目的
按施工平面图进行布置，现场图牌齐全，做到工完场清，按文明施工工地标准施工。
3．项目部组织管理机构
根据本工程的具体情况，建立工程现场施工管理机构，明确分工和职责。选派技术素质好、责任心强的施工技术管理人员及施工组，着重从生产调度、施工技术、材料供应、质量和安全的监督检查等方面加强管理。项目部施工组织管理机构的组成详见下表：
项目副经理：周小勇
施工员
李亚强
项目经理：张怀泰
项目工程师：李军
安全员

谭海
质量员
曹宝贵
技术员

李攀

四、安全文明施工
1、钢板桩开始施工到消防水池施工期间天天设专人对基坑变形观测，不少于两次，且坑边天天设专人进行观测土壁，如有异常及时发出信号告知坑内人员撤离。
2、应遵守高处作业安全技术规程有关规定。
3、开挖土方挖土时要注意土壁的稳定性，发现有裂纹及倾坍也许时，人员要立即离开并及时解决.挖土中发现管道、电缆及其他埋设物应及时报告，不可擅自解决。
4、在基坑周边应设有防护设施或明显标志。
5、应经常检查边壁土质稳定情况，发现有裂缝，疏松或支撑走动要随时采用加固措施，根据土质、机械设备重量等情况，拟定堆放材料和施工机械距坑边距离，往坑运材料，应用信号联系。
6、支模应按工序进行，模板没有固定前，不得进行下道工序，严禁运用拉杆、支撑攀登上下。
7、扣件的紧固是否符合规定，可使用扭矩扳手实测，要45～60N.M过小则扣件易滑移，过大则会引起扣件的铸铁断裂，在安装扣件时，所有扣件的开口必须向外。
8、 模板及其支撑系统在安装过程中必须设立防倾覆的可靠临时措施。
9、 基坑内南北两边需分别搭设工作梯，保证施工人员上下安全，作业人员不得爬支架上下。
11、绑扎钢筋和安装骨架，必须搭设脚手架和马道。绑扎墙体钢筋，不得站在钢筋骨架上和攀登骨架上下。
12、混凝土振动棒的操作必须由专人负责，严禁其别人员乱动，使用震动泵前，要检查所用震动泵的电缆保证不破损、不漏电，漏电保护安全有效，灵敏可靠。
13、基坑内需及时设立临时排水沟及集水井，保证雨季排水畅通，在基坑上围四周需设立截水沟，保证雨水不流入基坑内，排水畅通。
14、在雷雨时必须停止露天操作，防止雷击钢筋伤人。