基坑钢板桩支护方案

临汾热电供热管线工程汾河段

12#补偿井基坑钢板桩支护方案

编制： 审核： 批准：

湖南省工业设备安装有限公司 临汾热电供热工程项目部

2010年4月

第一节 工程概况

12#旋转补偿井为临汾热电供热管线穿越汾河分部工程的配套工程，位于汾河的西岸。设计为方形钢筋混凝土结构，井室顶标高423.56米，井室内径长9.94米，宽5.835米，井深10.435米。

井室基坑深11.435米，因补偿井的设计位置施工作业面狭窄，且地面与基坑底之间有约7米厚的细砂层，基坑无法正常开挖，经综合分析比较，决定采用钢板桩进行支护。

第二节 编制依据

一、《临汾热电集中供热主干线工程汾河段-主干线平面布置图 （1）》；

《12#旋转补偿器竖井图》；

二、《临汾市供热管线岩土工程勘察报告（第三部分）》； 三、相关国家标准、规范：

GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50204-2002 混凝土结构工程施工及验收规范 JGJ59-99 建筑施工安全检查评分标准 JGJ/T111-98 建筑与市政降水工程技术规范 GB50108-2008 地下工程防水技术规范 GB50204-2002 混凝土结构工程质量验收规范 JGJ33-2001 建筑机械使用安全技术规程 JGJ46-2005 建筑施工临时用电安全技术规范 GB50026- 2007 工程测量规范 JGJ8-2007 建筑测量变形规范

2

第三节 工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，穿越处25米深度范围内，场地地基土主要由第四系全新统人工堆积的杂填土及冲(洪)积堆积的粉土、粉质粘土、砂土等组成。地下水位在地表下3.5m左右。冻土深度可按0.65m考虑。

场地地表向下土层结构依次为：第①层杂填土层厚约0.5m、第②层粉土厚约2.3m、第③层细砂厚约7m、第⑤细中砂厚约0.8m、第⑥层粉质粘土厚约4.8m、第⑦层中粗砂和第⑧层粉质粘土，基坑底处在第⑥层粉质粘土层1.1m深处。

天然地基土第①～⑧层承载力特征值如下： 第①层 杂填土（或耕土） 60kPa 第②层 粉 土 130kPa 第③层 细 砂 140kPa 第⑤层 细 中 砂 180kPa 第⑥层 粉 质 粘 土 180kPa 第⑦层 中 粗 砂 200kPa 第⑧层 粉 质 粘 土 200kPa

第四节 钢板桩支护设计思路及要点

根据本工程场地地质情况特点，本工程钢板桩主要作用是为了防止-2.8m～-10.6m流砂层涌动流入基坑，起到支护边坡的作用。设计要点如下：

一、采用40c工字型钢板桩，桩长9m；

二、钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的矩形帷幕，长15m，宽10.5m，周长约51m，见下图；

3

0.5m1.5m

上部坑沿

钢板桩帷幕

补偿器竖井 施 工 坡 道

槽钢围檩

槽钢角撑

钢管支撑 起点 钢板桩施打顺序 钢板桩帷幕平面布置示意图

三、基坑上部4.5m先开挖，4.5m以下开始进行钢板桩支护，钢板桩穿过砂层，进入第⑥层粉质粘土层，见下图；

地面 补偿器竖井 施工坡道 4.5m

1m 钢管支撑 钢板桩帷幕 工字钢支撑 9m 基坑底 1.5m 1.5m

钢板桩帷幕立面布置示意图

四、为保证基坑安全，钢板桩帷幕上设置二道连续的槽钢围檩以加强钢度及整体性；围檩四角采用同材料的槽钢角撑；长度方向的每道围檩分别采用钢管和工字钢进行支撑加固（参见平、立面图）。

4

第五节 基坑稳定性换算

1、基本参数：

a)支护入土深度h：1.6m；b)基坑深度t：7.4m； c)土体平均密度r：16KN/m3；

d)地面荷载q：0；e)钢板桩长度L：9m；f)软土内聚力C：5Kpa； h) 软土内mc 摩擦角θ：8o；i) 支撑钢梁Φ426； 长度约9.5m；j) 钢板桩抗弯强度δ：18.2Mpa。 2、基本力学数据计算：

a) Ka=tg2(45-θ/2)=tg41=0.72。 b) Kb=tg2(45+θ/2)=tg249=1.323。 c) h0=2c/rKa=2×5/16×0.765=0.72m。 d) Ea1/2(KaHa2)=1/2×0.756×3.52=4.63Kpa。 e) Ep=1/2(KpHp2)=1/2×1.323×3.52=8.1Kpa。 钢板桩桩身最大弯矩Mmax=Eaha·S—Ep·hp·S

f)

=Ea·ha·H·L—Ep·hp·H·L

=3.92KNM

[ha=1/3(H‐ho)=0.93m,hp=0.39]

桩身最大剪力Qmax=Ea·ha·H·L—Ep·hp·H·L。 桩顶最大水平位移Umax=QH/δ=6.6mm。

g)

h)

5

i)

钢板桩身应力强度δ=QH=12Mpa。 钢支撑长径：<38.6。

j)

3、结论：

a) 土体作用于桩身的应力强度δ=12Mpa<钢板桩抗弯强度[δ](18.2Mpa)，钢板桩支护不会折断。

b) 桩顶最大位移Umax：6.6mm，符合安全规范。 c) 钢支撑L/D=38.6<120的规范要求，技术可行。

第六节 施工组织计划

本工程采用项目经理负责制管理，由项目经理全权负责本项目的机械、材料和劳动力的组织及施工，项目管理架构如下：

施工员1人 质安员1人 技术负责人1人 项目经理1人

6

电工1人 机长2人 焊工1人 技术工人10人 第七节 施工机械及设备

机械参数 机械名称 液压振动锤 履带式单斗挖掘机 汽车式起重机 震动拔桩机 履带式单斗挖掘机 气割机 电焊机 经纬仪 水准仪 空压机 型号 MIL-2000 W-1001 W-1001 XD1-200 J2 S3-d V-6/8 数量 1台 1台 1台 1台 1台 1套 2台 1台 1台 1台 功率 1M3 30t 45KW 1M3 2KVA 37KW 使用部位 安装于挖掘机上打钢板桩 吊液压振动锤 配合吊运、打、拨钢板桩 拨钢板桩 挖槽、配合桩机作业及修路 切割钢板桩 钢板桩接长 测量放线 抄平、沉降观测 协助打管桩压力灌浆

第八节 钢板桩施工

一、 材料选择。

采用工字钢型式钢板桩。

截面积 重量（kg/m） 型号 A单根 2 单根 每米宽 高度h 腿宽b 腰厚t1 （cm）尺寸（mm） 40c 400 146 14.5 102 80.1 320.4

二、钢板桩检验。

由于本工程为钢板桩用于基坑的临时支护，故不需进行材质检验而只对其做外观检验，以便对不符合形状要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。

外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度和平直度等内容。检查中要注意：

7

①、对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；②、有割孔、断面缺损的应予以补强；③、若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。

三、钢板桩吊运及堆放

装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多。吊运方式有成捆起吊和单捆起吊、钢筋捆扎、专人指挥。钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置应考虑到以后的施工方便，并按型号、规格、长度施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2米。

四、施工工艺流程

基线确定 定桩位 钢板桩施打 围檩、开挖、支撑 土建施工 拔桩 五、操做方法

⑴、基线确定 施工员的在已挖深4.5米的基坑内定出轴线，每边留出1.5米以上的后序施工需要的工作面，确定钢板桩施工位置。

⑵、定桩位 按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。

⑶、钢板桩施打 施打顺序为：自施工坡道相邻一侧的转角处开始，顺时针方向沿桩位灰线逐根进行，最后在开始处进行闭合（参见平面图）。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，工字钢腰腹垂直于灰线、逢中振动打入土中，使桩端透过砂层进入不透水的粘土层。吊第二支钢板桩，工字钢腰腹顺灰线方向且脚板紧贴第一支钢板桩腹板，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩帷幕完成。钢板桩施打时，由于打桩时的偏差、施工条件的限制，使帷幕的实际长度无法保证按钢板桩标准宽度的整数倍，故此钢板桩帷幕

8

最终封闭合拢有相当难度。调整的办法，在闭合前的1米内通过调整顺轴线钢板桩入轴线的角度来实现闭合。由于本工程钢板桩墙精度要求不高，采用垂直轴线方向钢板桩后直接在相临边打入垂直轴线钢板桩实现转角的闭合。

⑷、围檩、支撑、角撑

为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全周设置围檩，围檩设置上、下两道：上道围檩设置在距桩顶约1米处，下道围檩设置在距基坑底1.5米处（参见立面图）。围檩用20#槽钢对扣焊接组成，点焊在钢板桩上（如右图）。

为稳妥起见， 在钢板桩墙四个转角上另用槽钢做角撑。角撑的尺寸如下图所示，以不影响补偿井的施工。 上道围檩中部用两根Ф426无缝钢管做支 撑，两管间距4.5米；下道围檩用两根20#工 字钢做支撑，间距4.5米，工字钢两侧用20# 槽钢做斜撑。具体支撑结构如下图。 钢板桩墙角撑

围檩、角撑和支撑的具体施工方法：在钢板桩围堰内的土方开挖至2～3米

9

深时（土方开挖方法详见补偿井专项方案），进行上道围檩和角撑的安装，挖深到4米时，进行钢管支撑；当挖至设计深度、人工清底前，进行下道槽钢围檩、角撑和工字钢支撑的安装。

⑸、集水的抽水施工方法及计算方法

1）钢板桩施工全部完工后将基坑开挖施工，由于开挖深度在地下水位以下，工作坑开挖过程中和开挖完成都将伴随地下水的渗出，为了保证施工的正常进行，根据土方在土方在平面上的开挖顺序，在基坑四周设置连通的排水育沟，并在渗水量大的部位留设集水井，在集水井内安放污水泵排水，达到排水、降水的目的。

2）计算公式

Q=136K（2H-S）S/Lg(1+(R/r))

Q-基坑涌水量 K-渗透系数，为0.35. H-潜水分层厚度 S-基坑水位降深 R-降水影响半径 r=基坑等效半径 （6）钢板桩拔除。

土建工程完毕后即进行钢板桩的拔除。由于基坑较大，且西边的一栋房屋和东边河坝影响，无法太靠近基坑操作，故须采用较大型的吊车与振动锤配合来进行钢板桩的拔除，即利用振动锤产生的强迫振动扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊车的作用将桩拔除。

钢板桩拔除后留下的桩孔，必须即时做回填处理，回填一般用挤密法或填入法，所用材料为中砂。

第十节 基坑监测措施

1、基准网的建立

10

为了科学地预测基坑支护的稳定和周边环境的变化，及时预报和提供准确可靠的变形数据，因此建立基坑支护施工变形与沉降观测网，定期进行变形沉降观测。

2、基坑支护变形观测 （1）基坑支护水平位移观测

在基坑边坡顶上布置基线（每基坑边一条），每条基线上设1～3个变形观测点，同时又作为沉降观测点。 （2）基坑支护沉降观测

利用远离场区的城市高程系水准控制点或独立水准点作为沉降观测的起算点，与以上点联测，构成基坑支护沉降观测网。

四面围墙周边附近各布置四个沉降观测点，与基坑周边浅埋基础建（构）筑物、重要管线监测点一起构成监测周边环境的沉降观测网。 （3）沉降观测网布置示意图

3、观测方法 （1）水平位移观测

分别在基线点四个角上设站，用J2型经纬仪观测四边网的水平角度(四边形内角)，并与城市的大地控制网三角点联测水平夹角，检查基线点是否发生位移，在基线点正确无误的情况下，同时在四角测端上分别以对应的相邻角点定向，

11

并观测定向基线上各预埋点的水平位移量初始读数。 （2）沉降观测

对基坑边上的各点及周边点建立的沉降观测网的测量方法为：首先自远离基坑的城市水准控制点开始观测，引测至基坑周围后，按编定的各点观测次序依次观测，最后测至另一水准控制点符合，观测仪器采用S3型精密水准仪。

4、基坑周围建(构)筑物等的监测措施

本工程对基坑周边50米范围内的所有建（构）筑物进行监测，并特别对临近坑边1.5H～2.0H范围内建（构）筑物，包括道路、市政管道、电力电缆、电信管网等加强监测力度。具体监测措施是：

（1）对建（构）筑物，定期进行沉降变形观测。

（2）施工前，了解地下管线的分布情况，对整个场地的地下管线进行摸底，并在地面投影其轴线走向，布置变形观测点进行监测；对某些变形要求较高及紧邻基坑开挖边缘的重要管线，预先做好加固处理措施。

第十一节 质量保证措施

1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。

2、根据ISO9001标准要求，推行全面质量管理，建立质量保证体系，提高全员质量意识，确保质量管理惯彻整个施工过程。坚持质量自检、互检、交接检“三检”制。

3、实行质量管理项目部负责制，配置专职质检员，具体负责质量管理工作。严格按项目部管理体系进行施工管理。

4、钢板桩施打前必须进行选材，对有变形的进行矫正。

5、钢板桩统一为40c工字钢型，施工时，每支之间必须靠紧，防止流砂流入基坑。

6、桩端必须透过砂层，进入不透水的第⑥层粉质粘土层1.5米。 7、槽钢围檩必须沿钢板桩全周连续设置，围檩槽钢的上、下层接头要错开

12

0.5米以上；接口要打坡口，并分三层滿焊。

第十二节 施工进度安排

序号 1 2 3 4 5 6 7 分项施工名称 钢板桩施打 钢板桩加固 基坑开挖 基地处理和垫层施工 地板钢筋安装和浇筑 井壁钢筋的安装和浇筑 顶板钢筋安装和浇筑

第十三节 安全施工措施

1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。 2、靠近基坑边的B1～B4栋东面排栅增加多一道卸荷措施。 3、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。 4、为切实保证施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。

5、建立安全保证体系，除企业已有的机构外，工地设立安全管理机构，工程项目设立安全小组、班组设安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。

6、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职

13

施工时间 3天 2天 3天 2天 2天 21天 3天 业病为目的的一切技术措施，如积极改进施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。

7、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。

8、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。

9、凡进入现场的一切人员，均要戴安全帽，正确使用“三宝”。要配合公司安全月检工作，工程项目部要实行周检，项目点要日检，施工中应抽检，及时消除安全隐患。

10、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，每月定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。

11、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。

12、现场施工用高低压设备及线路，严禁电线随地走，所有电掣应有门、有锁，有危险标志。严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，现场采用“三相五线”制供电，执行“一机一闸一漏电保护开关”制度。所有电器设备及金属构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护，施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理。

13、加强安全教育和监督，坚持经常性的安全交底制度，提高施工人员的安全生产意识，及时消除事故隐患。

14、在施工过程中，对地面沉降、支护位要定期观察测试，加强对支护的监控。 15、所有施工人员均应掌握安全用电基本知识和设备性能，用电人员各自保护好自用设备的负荷、地线和开关箱，发现问题及时找电工解决，严禁非专业

14

电气操作人员乱动电器设备。

16、配电系统分级配电，本电箱、开关箱外观必须完整、牢固，防雨防尘。 17、多机作业用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用，施工现场电缆、电线必须按规定架设，严禁拖地和乱拉乱搭。

18、各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查。 19、使用机械时，操作员要密切注意机上的仪器、仪表、指针是否超出安全范围，机体是否有异常振动及发出异响，出现问题应进行停电关机处理，不得擅离职守，隐瞒不报。

20、设备基础必须平稳、牢固，基本的锚固、支撑措施必须齐全，不得使用临时支撑，高大机械在多风季节前设缆风绳。

第十四节 文明施工措施

1、为避免施工现场的混乱现象，现场文明施工划区域派专人负责，落实岗位责任制，搞好环境卫生工作。

2、施工现场必须按施工平面图进行布置，不能随意改变。

3、工地现场入口设置现场标志牌，明确各区域负责范围，不定期检查和督促。 4、现场材料进场道路保持畅通无阻，排水畅通，无积水，场地整洁、材料堆放整齐，无施工垃圾。

5、施工人员进入施工现场必须截好安全帽、不得穿凉鞋、高跟鞋进入施工现场，非施工人员未经检查和充许不得进入施工现场。

6、休息期间所有机械设备和材料要停放整齐，材料要分类堆放，禁止乱堆、乱放。

7、夜间使用过的各类照明灯具必须在早6点30分前全部熄灭，不得在施工现场出常明灯，

15

第十五节 危险源分析及控制措施

作业活动 危险因素 可能导致的事故 采取的措施 作业人员直接或间接接触(靠近)带电物体时；电气设备(设施)或配电线路使用、维修、停送电、电工、焊工作业活动。 触电 不提使用老化、破皮的带电设备(设施)或电缆线，不提使用不合格的电动工具，用电设备(设施)或电缆线路要安装或安装造成的电击或电弧灼伤， 合格的漏电保护装置，起吊或灌注作业过程中要有专人看护，防止发生金属物体撞到没有防护的外电高压线路，雷击等。 桩工机械开机前要进行高处落物或运动中的部检查，不得“带病”作业，件脱落飞出；抢插跑钻导不得操作失误，不得违章管、基坑周边落物等对人指挥，不得违章作业，作的打击，桩机天车、水龙业人员要按规定穿戴劳头和电动机坠落伤人。 动防护用品等。 桩工机械与施工设备外机械设备外露转动(运动)露转动轴、轮、皮带和钢部位安装防护装置或防丝绳等部位对作业人员护装置损坏，对机械设备引起的卷、绞、碾伤害；进行维护和保养，作业人手持工具如锤、镐、锹等员按规定穿戴劳动防护对人造成的砸、碰伤害；用品等， 割机对人造成切割伤害；如挖掘机人造成的碰、撞、碾压或倾覆对人所造成的伤害事故 不慎坠落到地面或坑面引起的伤害 作业人员在施工过程中必须系安全带，做好防护栏杆、扶手等设施的安置。 基坑支护结构(方案)设计要严格进行计算和审查，确保合理性，施工质量必须达设计要求，按规定对称分层开挖，堵漏不及时，雨季施工，基坑排水不及时，清理浅部钻孔障碍物无防护等。 桩工机械正常运转、修理或起吊物体作业过程中；灌注砼作业过程中； 物体打击 桩工机械与施工设备；手持工具如锤、镐、锹等作业过程中；各类切割机工作中；活动中的机械如挖掘机施工过程中。 机械伤害 在高度≥2m的塔架上或平台上作业，在基坑开挖深度≥2m周边或支撑梁上行走或作业 高处坠落 基坑开挖过程中；周边临近建筑物、交通道路、地下管线的破坏，清理钻孔或搅拌桩浅部障碍物时；孔壁坍塌对人的伤害等 坍塌 基坑开挖过程中支护结构位移变形或漏水漏砂造成基坑坍塌对人的伤害；孔壁坍塌对人的伤害等。

16