钢板桩设计及施工作业指导书.doc

第一章 概 述1.1 工作范围1.1.1 工作范围及界限1）本技术规范书仅适用于GEDI设计的xx回直流和xx特高压直流共用接地极工程的极槽基坑钢板桩支护帷幕的打、拔施工工作。2）极槽几坑支护帷幕采用拉森型钢板桩，钢板桩的整理、搬运、存放、打拔、内支撑体系的安装及钢板和内支撑体系的变形检测等均由钢板桩施工单位负责完成。3）钢板桩施工要满足安装单位的进度要求。1.2 质量保证措施1）钢板桩施工单位应提供企业法人营业执照及资质证书等相关认证文件给甲方审查。2）钢板桩施工单位应提交基槽钢板桩支护帷幕施工方案给甲方 及GEDI审查，认可后方可施工。3）钢板桩施工应满足安装单位极槽敷设有关工艺要求。第二章 极址区岩土工程条件2.1 极址区地形地貌及岩土层特征该极址位于xx市xx镇xx岭，地貌为北江冲积平原，地形平缓开阔，以水田为主，洼地地段分布少量鱼塘，地面高程约为14.016.0m, 极址西南有北江流经。根据钻孔揭露，极址内上覆地层主要为第四人工堆积的素填土、淤积淤泥质土、冲积粉质粘土、粉细砂及中粗砂、冲洪积次生红粘土等类型土。分层情况见表2.1-1。表2.1-1 岩土分层表成因层号岩土定名状态/密度分布特点平均厚度（m）人工素填土松散局部2.7冲积粉质粘土可塑全场基本分布2.5粘土软塑全场基本分布3.2粉、细砂松散稍密分布广泛2.0中、粗砂稍密中密分布广泛5.1淤积淤泥质土流塑软塑全场基本分布3.0冲淤积1含淤泥粉细砂松散局部分布2.0冲积粗砂中密以上全场基本分布多未揭露粉质粘土可塑局部分布未揭露冲洪积次生红粘土硬塑全场分布未揭露1次生红粘土可塑个别分布未揭露现将各岩土层特征描叙于下：1）素填土（层号）：人工成因，湿、松散；灰黄、灰褐色，主要由粘性土组成，未经压实，其中上部约0.8m为耕植土；该层一般分布与田埂部位，厚度2.003.50m平均厚度2.7m，标准贯入击数34击。2）粉质粘土（层号）：冲积成因，湿、可塑；灰黄色，粘性较好，干强度较高，上部含植物根屑；该层全场基本分布，为地表“硬壳层”，层厚1.53.5m，平均厚度2.5 m，标准贯入击数37击。3）粘土（层号）：冲积成因，很湿、软塑；灰色，青灰色，质纯，细腻，粘性好；该层全场基本分布，是内、外环基坑开挖时坑底部的主要地层，层厚一般为1.05.0m，平均厚度3.2m，标准贯入击数一般为25击。4）粉、细砂（层号）：冲积成因，饱和、松散稍密；灰色，成分以石英为主，含粘粒，级配不良；该层分布广泛，厚度一般为0.84.5m，平均厚度2.0m，标准贯入击数312击。5）中、粗砂（层号）：冲积成因，饱和、稍密中密；灰色，灰黄色灰白色，成分以石英为主，含少量粘粒，级配良；该层分布广泛，层厚一般为2.08.0m，平均厚度5.1 m，标准贯入击数一般为1326击。6）淤泥质土（层号）：冲积成因，饱和、流塑软塑；深灰色，含少量有机质，略有腥臭异味；该层全场基本分布，层厚一般为1.05.0m,，平均厚度3.0m，标准贯入击数一般为14击。含淤泥粉、细砂（层号1）：冲淤积成因，饱和、松散；深灰色，成分以石英为主，含淤泥，级配不良；该层局部分布，见于BK11、BK20、BK37号孔，与淤泥土属于同一沉积层位和沉积环境，力学性质相近，故作为亚层划分，层厚1.02.7m，平均厚度2.0m，标准贯入击数一般为13击。7）粗砂（层号）：冲积成因，饱和、中密以上；灰白色，灰黄色，成分以石英为主，混圆砾，、卵石，级配良；该层全场基本分布，层厚多未揭穿，是场地深部的主要地层，标准贯入击数一般为1538击。8）粉质粘土（层号）：冲积成因，饱和、中密以上；棕黄色，质纯，细腻，粘性好；该层局部分布，见于BK9、BK10，埋深大，厚度未揭穿。冲洪积土整个极址范围内均有分布，一般以硬塑状态为主，局部表现为可塑状态，将冲洪积土分为两层，主层为硬塑状态的次生红粘土，层号为，亚层为可塑状态的次生红粘土，层号为1，分述如下：次生红粘土（层号为）：冲洪积成因，稍湿、硬塑；黄褐色，干强度高，韧性中等，遇水易软化崩解；该层在整个站址均有分布，水平方向连续性较好，埋深大，层顶面高程-8.18-0.45m，厚度未揭穿，标准贯入击数2428击。次生红粘土（层号为1）：冲洪积成因，湿、可塑；黄褐色，干强度高，韧性中等，遇水易软化崩解；该层仅见于钻孔SK2中，厚度2.6m，标准贯入击数13击。2.2岩土层的主要物理力学参数根据现场测试、室内试验结合地区经验综合确定，各主要岩土层的物理力学指标统计成果见表2.12。表2.12 主要岩土层物理力学指标统计表层 号定名指标项目标准贯入层号定名指标项目标准贯入实测击数N修正击数N63.5实测击数N修正击数N63.5素填土（人工）（松散）标准值粉质粘土（冲积）（可塑）标准值3.53.5平均值43.75平均值4.24.2最小值43.7最小值33最大值43.8最大值77变异系数00.0189变异系数0.32090.3209统计个数22统计个数1212粘土（冲积）（软塑）标准值3.23.0砂、细砂（冲积）（松散稍密）标准值6.86.0平均值3.43.3平均值7.96.9最小值21.7最小值32.8最大值76.4最大值1513.1变异系数0.34030.3464变异系数0.46110.4451统计个数4949统计个数54.1中、粗砂（冲积）（稍密中密）标准值20.617.4淤泥质土 （淤积）（流塑可塑）标准值2.62.1平均值21.518.0平均值2.92.4最小值1311.5最小值10.8最大值2822.6最大值54.1变异系数0.18090.1615变异系数0.41200.3989统计个数6060统计个数31311含淤泥粉、细砂（冲淤积）（松散）标准值粗砂（冲积）（中密以上）标准值25.219平均值21.8平均值2720.3最小值10.8最小值1310.3最大值32.8最大值3928.4次生红粘土（冲洪积）（硬塑）标准值平均值2719.175最小值2416.8最大值2820.5变异系数统计个数44由表2.1-2，层粘土虽然液性指数IL介于0.250.75之间，但由于其标贯值较低，一般为25击，且室内试验有一定的局限性及人为因素，所以以经验及现场原位试验为准，定其为软塑。由表2.1-2可知，无论从液性指数还是含水比，次生红粘土均处于可塑偏硬塑状态，但由于标贯值2428击，可判断其处于硬塑状态。究其原因，是因为机钻过程中泥浆水的进入，对于次生红粘土这种特殊性土，其含水量必然会比天然状态下高，从而导致其处于可塑偏硬塑状态，因此本次勘测次生红粘土仍定为硬塑状态。各土层标贯与现场确定的状态相符，证明标贯值比较合理。2.3 地下水特征极址地下水主要为砂层孔隙水。前次施工图勘测时处于北江汛期，北江水位较高，几个钻孔钻探完毕后均出现冒水现象，并伴有流砂出现，具有承压性，说明地下水与北江有密切的水力联系，主要通过砂层渗透进入。本次补充勘测时为旱季，北江水位相对较低，周边地表水位较少，本次钻孔未出现冒水现象，地下水位埋深而平缓，一般埋深为1.01.8m,高于砂层顶面，基本处于粉质粘土层中，说明仍具有微承压性。总体来看，地下水位受季节性影响变化较大。当北江处于枯水期时，地下水主要靠大气降雨及地表水体渗透补给，并通过砂层孔隙与北江保持一定的水力联系，可互为补给和排泄；当北江处于丰水期时，地下水位随北江水位的抬高而增高，严重时该地区会出现内涝情况。2.4 水质分析勘测共取了2组地下水样进行水质分析，水质分析成果见表2.1-3：表2.13 地下水样腐蚀性评价表取样孔号或地点SK02SK04地貌单元冲积平原冲积平原水质类型HCO3Ca.MgHCO3Ca按地层渗透性pH值：6.686.51对混凝土结构的评价：强透水层无腐蚀性无腐蚀性弱透水层无腐蚀性无腐蚀性侵蚀性CO2含量（mg/L）：18.623.0对混凝土结构的评价：强透水层弱腐蚀性弱腐蚀性弱透水层无腐蚀性无腐蚀性环境类型按环境类型总矿化度（mg/L）219112对混凝土结构的评价：无腐蚀性无腐蚀性主要腐蚀介质硫酸盐含量SO42（mg/L）14.010.0对混凝土结构的评价：无腐蚀性无腐蚀性镁盐含量Mg2+（mg/L）9.230.00对混凝土结构的评价：无腐蚀性无腐蚀性苛性碱含量OH（mg/L）0.000.00对混凝土结构的评价：无腐蚀性无腐蚀性C1+0.25SO42含量（mg/L）：9.269.41对钢筋混凝土结构 中钢筋的评价：长期浸水无腐蚀性无腐蚀性干湿交替无腐蚀性无腐蚀性Cl+ SO42含量（mg/L）：19.7616.91对钢结构的评价：无腐蚀性无腐蚀性注：由于总矿化高于0.1g/L，可不考虑HCO3的腐蚀性。根据岩土工程勘测规范（GB50021-2001），经综合评定，地下水在强透水层中对混凝土结构有弱腐蚀性，腐蚀介质为侵蚀性CO2，在弱透水层中对混凝土结构无腐蚀性；地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性。2.5 地震地质根据中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001），极址所在区域地震动峰值加速度为0.05g，对应的抗震基本烈度为6度。2.6 不良地质现象1）场地附近未发现滑坡、崩塌等不良地质现象，钻探范围没有发现断层破碎带经过。2）前次施工图勘测时处于汛期，钻探过程出现冒水、冒砂现象，说明当北江水位较高时，地下水动水作用显著，岩土设计、施工和检测工作均应对这种地下水动态采取相应的措施来保证工程效果和质量。3）根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），饱和砂土和粉提的液化判别和低级处理，6度时，一般情况下不进行判别和处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按抗震防烈度为7度的要求进行液化判别和处理。本场地设计基本地震加速度值为0.05g，抗震基本烈度为6度，接地极不属于对液化沉陷敏感的乙类建筑，可不考虑场地内砂土是否具有液化性第三章 极槽基坑钢板桩支护帷幕技术要求本工程极槽基坑的平面布置为两个同心圆环，外环基坑中心线直径940m,基坑开挖宽度4.0m，开挖深度4.6m，内环基坑中心线直径700 m，开挖宽度3.7 m，开挖深度3.9 m。为确保基坑开挖安全及极槽敷设顺利，根据11月21日专家平身会的意见：基坑开挖采用钢板桩支护帷幕。极槽基坑的平面布置、内、外环剖面、钢板桩支护总体布置及支撑系统平面布置等详见附图。3.1 基坑钢板桩支护帷幕设计要求1）支护帷幕采用拉森型钢板桩，每延米钢板桩截面模量Wx=1340cm3/m，钢板桩容许应力为180MPa。2）内环基坑支护帷幕大部分采用桩长9 m，有小部分（约220 m长的范围内）采用桩长12 m，位置详见附图“钢板桩平面布置图”；外环基坑支护帷幕全部采用桩长12 m。在对内环和外环基坑上部约1.5 m的表层土先行挖除后，再进行钢板桩施工，即将钢板桩顶部至于地面以下约1.5 m处。钢板桩施工单位不负责表土的挖除工作。3）内环、外环基坑钢板桩支护帷幕支撑系统为钢结构，采用型钢围懔，采用H300型钢；约每4m设置一根内支撑梁，采用钢管300，支撑在腰梁上。3.2 基坑钢板桩支护帷幕施工要求1）本工程钢板桩施工的工期约为2个月，2007年1月31日前须完工。2）钢板装形成的内、外环极槽尺寸须满足设计要求，允许误差10cm。3）钢板桩的质量标准需符合广东省标准建筑基坑支护工程技术规程（DBJ/T15-20-97）表7.3.5的要求，否则应从表面缺陷、端头矩形比、板体扰曲、桩体扭曲、截面局部变形、锁口变形等方面予以矫正，以确保钢板桩打拔施工的顺利。4）钢板桩沉桩前宜先进行防锈处理，可涂环氧煤沥青保护。锁口内应填防水材料。钢板桩沉桩前应设置导架，以保证平面尺寸的准确。沉桩时垂直偏差不应大于1/100，同时应保证锁口紧密。5）钢板桩采用挖机打拔，挖机提起震桩锤，利用震桩锤打拔钢板桩。打钢板桩宜分区段和阶段式进行，不宜只单块打入，打桩顺序应从一边往另一边，每次施工段约为60100m，视现场具体情况确定。6）为方便机械挖掘，在基坑形成之后需马上进行内支撑的安装，钢板桩与腰梁之间的间隙可用硬木填实。7）钢板桩的搬运途中应特别注意保护锁口。现场吊运时，吊点位置按正负弯矩相等原则确定。堆放时，每层都要垫平，支点亦按正负弯矩相等原则布置，钢板桩布置不少于两点支点，叠高层数不高于5，两层之间加垫木。3.3 基坑钢板桩支护帷幕变形监测要求1）钢板桩变形监测：测量出有代表性的钢板桩顶点坐标，并以此坐标作为基准点，跟中工况时复测各点坐标值，与基准数据进行对照，计算出各控制点的变形，以指导施工。2）内支撑体系变形监测：内支撑体系安装完成后，选取受力较大的点和有代表的点，测出原始坐标值。各种工况时复测各点坐标值，与基准数据进行对照，计算出各控制点的变形，以指导施工，当变形过大时采用加固措施。第四章 主要材料规格及重量4.1 钢板桩规格9m和12 m两种长度的拉森式型钢板桩（型号NKSP-（L）。截面尺寸：宽度B=400mm,高度h=125 mm，厚度t=13.0 mm；单根桩重量60kg/ m,每延米钢板截面模量Wx=1340cm3/m。钢板桩容许应力180MPa。4.2 钢板桩重量1）12m长钢板桩每m重量：12m60kg2.5条=1800kg；9m长钢板桩每m重量： 9m60kg2.5条=1350kg。2）12m长钢板桩的平面长度：全部外环的双面长度=5903.2m； 小部分内环的双面长度=440.2m； 共计长度=6343.2m。 9m长钢板桩的平面长度：大部分内环的装面长度=3956.0m。3）钢板桩的总重量： 12m长钢板桩的重量：1.806343.2=11417760kg； 9m长钢板桩的重量：1.353956.0=5340600kg； 本工程钢板桩的总重量：11417760 kg +5340600 kg =16758360kg。第五章 应遵循的主要现行规程、规范建筑地基基础设计规范 GB500072002建筑基坑支护技术规程 JGJ 1201999建筑基坑支护工程技术规程（广东省标准） DBJ/T152097建筑基坑工程技术规程 YB925897钢结构设计规程 GB500172003