拉森钢板桩基坑围护施工方案(专家论证)

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拉森钢板桩基坑围护施工方案(专家论证)

深基坑开挖专项施工方案(专家论证)

拉森钢板桩基坑围护施工方案

本工程建设起点为x=43979.351,y=32877.763终点为x=44252.392,y=33769.97,本工程污水管管径为D500~D1100mm,总长4474米,预留支管管径为D300~D500,总长128米;截污管管径为D300~D500,总长为152米;其中包括顶管、拉管、钢板桩支护埋管等。本工程按污水管埋设的最大深度为最不利因素计算,本方案按设计图纸以5.8m深度进行设计基坑支护,基坑施工段支护总长度约3438.6米。

DB51/T 1174-2010 政务服务中心基础设施建设规范.pdf二、工程地质和水文地质

路线所经过的地貌为珠江三角洲平原区的微丘、地势起伏不大,但不开阔,鱼塘密布。工业区,仓库,商铺建筑密集,村落民房距离较近,小山丘地形稍有起伏,植被茂盛。土地类别以菜田,鱼塘和旱地为主,其次是山地.

根据本次钻孔所揭露岩土层情况,按岩、土层的成因,该区上覆第四系土层依次为:人工填土(Q4me)、第四系全新统海陆交互相沉积层(Q4mc)淤泥质土、粉质粘土、粉砂、中砂.

第四系全新统人填筑土层(Q4me)

第四系全新统海陆交互相沉积层(Q4mc)

坡、残积土层(Qel+dl)

第四系覆盖层中,素填土、粉质粘土、淤泥为相对隔水层,砂层为透水层及含水层,中粗砂赋水性良好,粉细砂稍差,粉细砂渗透系数约为3~8m/d(经验值),中粗砂渗透系数约为8~15m/d。

基岩中节理、裂隙发育,为含水层,赋水性与岩性、风化程度或裂隙发育程度及连通性有关,裂隙越发育和连通性越好,一般赋水性就越好,反之则较差,另外,一般全风化带、岩石风化剧烈,已土化,一般透水性和赋水性差。

上层滞水主要赋存在人工填土层中,含水量较小,其动态受季节性控制,主要接受大气降水和生活用水的渗透补给;孔隙潜水主要储藏在海陆交互相及冲积成因的砂层中,砂层厚度大,透水性良好,其主要补给来源为地表降水和上游地下水迳流,水量丰富;孔隙承压水主要补给来源为外围含水层,其动态受降雨影响较小。场地基岩全风化、强风化及中风化裂隙发育,赋存有裂隙水,水量大小与裂隙度及其连通性和补给条件有关。本次勘察揭露的地下水主要为第四系孔隙潜水、孔隙承压水。

本段管线基坑开挖起点位于自由城市花园,途经马庄村、榄塘村、兴业大道段罗庄,终点为华南碧桂园段。马庄村段污水管线在村庄出入马路上,重型汽车及工厂出入员工较多。榄塘村管线位于新光快速一侧菜地,地理位置对施工较为有利。罗庄及华南碧桂园段污管线位于城市主干道一侧,行人及车辆对施工有严重影响,各段施工都需做围蔽和疏导工作。

第二章支护、支撑系统的结构设计

一、支护、支撑结构选型

根据岩土工程勘察报告,本工程基坑开挖深度范围的土层主要为填土和淤泥,地质条件差,同时管道基坑深度较大,且不同地段管道基坑底的地质条件不同,需根据不同的形式采用相应的支护方式。本工程根据基坑开挖深度,管道地基处理方式,以及内支撑的不同采用了四种不同的支护方式。

(一)管道基坑支护形式

1、管道基坑支护方式一

基坑深度<3000㎜,采用6米长III型拉森钢板桩加一道内支撑进行基坑支护,钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接,直径DN300*10的钢管进行内支撑,支撑距地面1000㎜。

2、管道基坑支护方式二

基坑深度<6000㎜,基坑深度5000㎜的情况。采用9米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护,钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接,直径DN300*10的钢管进行内支撑。第一道支撑距地面1000㎜,第二道支撑距第二道支撑2000㎜。

3、管道基坑支护方式三

基坑深度H<2000㎜的过河钢管的情况。过丹山河围堰截流,采用12米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护,钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接,直径DN300*10的钢管进行内支撑,第一道支撑距地面1000㎜,第二道支撑距钢管顶面500㎜。

4、管道基坑支护方式四

基坑深度H<3500㎜。高压旋喷桩采用双重管法施工,桩径为D500,桩距为30cm,浆液主要材料为32.5R普通硅酸盐水泥,每延米300Kg水泥用量,水灰比为1:1,喷嘴压力大于等于24Mpa,速凝剂水玻璃按水泥用量的2%投加,空压机的压力大于等于0.6Mpa。

(二)、管道基坑支护图

二、本工程投入的拉森钢板桩的参数

本工程投入的拉森钢板桩采用III型拉森钢板桩,宽400mm,高170mm,厚15.5mm,理论重量68Kg/m,要求拉森钢板桩无穿孔,修边调直后方可使用。

拉森钢板桩之间用HW250*250*11*11围檩进行连接,围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角需设置专用构件,采用φ300×10钢管进行内支撑,内支撑水平间距为4.0m,管道安装需调整对撑间距并及时回顶。

(1)基坑周边沉降及位移监测

监测点和控制点均采用钢筋水泥制作,设置稳固。

采用J2光学经纬仪或全站仪观测水平位移,采用精密水准仪观测垂直位移。

基坑开挖期间每开挖一层观测2次或每天观测2次,时间为上午开工前,下午收工后。

(2)土体侧向变形监测

沿基坑周边每20m布设一个测斜孔,测斜孔采用专用PVC管,管内正交的两组导向槽,埋入深度以进入弱风化岩为宜。测斜孔埋置时角保其中一组导向槽垂直于基坑边线,测斜孔与钻孔壁间的空隙密实填砂并用水泥密封。基坑开挖过程中每开挖支护一层观测一次。

观测孔成孔口径φ90,深15米,全长置入口径φ48向钻眼、外包塑料滤网的PVC管;PVC管与钻孔间隙1米以下填砾,深1米至孔口填膨润土并用水泥砂浆抹面;PVC管口配保护盖。

基坑开挖施工过程中,每开挖支护一层观测一次。

本基坑支护结构的最大水平位移允许值,基坑按安全等级二级考虑,最大水平位移允许值为40mm。各项监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值,且不少于2次。基坑监测完成时间为回填到标高±0.00,从基坑开挖到底面后到基坑回填到标高±0.00这段时间的观测间隔时间为7~15天。

本基坑工程管道线性延伸,长约3.48Km,拟根据不同地基处理形式及支护形式,分段施工。管沟支护采用12m长III型拉森钢板桩支护1100m,6m和9m拉森钢板桩支护2300m,拟安排100延米一个作业面,平行组织流水作业。拉森钢板桩支护段打拔拉森桩采用振动打桩机/锤,每个作业面2台,挖掘机3台(1台超长臂挖掘机)。

拉森钢板桩支护段拟采用200T履带吊垫钢板下管,吊车和人工配合管道对正,采用外拉法用两台15T手拉倒链平行对管子进行接口。

管道在穿越丹山河涌段拟在水利部门批准后的旱季施工,采用半幅粘土围堰截流(围堰宽4米,做施工便道),半幅通水,围堰截流后先用大口径轴流泵或潜水泵抽除围堰内部河水,待水位降低至作业面后明挖埋管,半幅施工完毕后拆除围堰施工另外半幅。

便道布置在管道东侧征地线内,沿管线延伸,道路中线距管沟边6米。

第四章基坑支护施工工艺及施工程序

一、钢板桩支护施工工艺及施工程序

钢板桩采用III型拉森钢板桩,钢板桩之间采用HW250*250*11*11围檩进行连接,围檩与每根钢板桩之间空隙须打入木楔抵紧,转角必须设置专用构件。采用直径φ300×10的钢管进行内支撑,管道安装须调整对撑间距并及时回顶。在块石填充满且密实度达到95%时拆除块石垫层处的钢支撑,然后再吊装好管道后且回填石屑密实度达到90%以上后方可拆除管道上方的钢支撑,以此为准,每100米为一个作业段。

1、钢板桩施工的一般要求

(1)板桩的设置位置要符合设计要求,便于基础施工,即在基础最突出的边缘外留有施工作业面。

(2)基坑护壁板桩的平面布置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准板桩的利用和支撑设置,各周边尺寸尽量符合板桩模数。

(3)整个基础施工期间,在挖土、吊运、浇筑混凝土等施工作业中,严禁碰撞支撑,禁止任意拆除支撑,禁止在支撑上任意切割、电焊,也不应在支撑上搁置重物。

板桩准备→围檩支架安装→板桩打设→偏差纠正→拔桩。

3、板桩的检验、吊装、堆放

对板桩,一般有材质检验和外观检验,以便对不合要求的板桩进行矫正,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、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等项内容。

装卸板桩宜采用两点吊。吊运时,每次起吊的板桩根数不宜过多,注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎,而单根吊运常用专用的吊具。

(3)板桩堆放:板桩堆放的地点,要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上,并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意:

①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便;

②板桩要按型号、规格、长度分别堆放,并在堆放处设置标牌说明;

③板桩应分层堆放,每层堆放数量一般不超过5根,各层间要垫枕木,垫木间距。

在板桩施工中,为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直,控制桩的打入精度,防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力,一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架,亦称“施工围檩”。

导架采用单层双面形式,通常由导梁和围檩桩等组成,围檩桩的间距一般为2.5~3.5米,双面围檩之间的间距不宜过大,一般略比板桩墙厚度大8~15mm。

安装导架时应注意以下几点:

(1)采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。

(2)导梁的高度要适宜,要有利于控制板桩的施工高度和提高施工工效。

(3)导梁不能随着板桩的打设而产生下沉和变形。

(4)导梁的位置应尽量垂直,并不能与板桩碰撞。

(1)板桩用吊机带振锤施打,施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况,认真放出准确的支护桩中线。

(2)打桩前,对板桩逐根检查,剔除连接锁口锈蚀、变形严重的普通板桩,不合格者待修整后才可使用。

(3)打桩前,在板桩的锁口内涂油脂,以方便打入拔出。

(4)在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,拔起重打。

(5)板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸,打入精度高,易于实现封闭合拢。施工时,将10~20根板桩成排插入导架内,使它呈屏风状,然后再施打。通常将屏风墙两端的一组板桩打至设计标高或一定深度,并严格控制垂直度,用电焊固定在围檩上,然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。

屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此,施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是:当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时,应采用正向顺序施打;反之,用逆向顺序施打;当屏风墙两端板桩保持垂直状况时,可采用往复顺序施打;当板桩墙长度很长时,可用复合顺序施打。

板桩打设的公差标准如下表所示。

(6)密扣且保证开挖后入土不小于2米,保证板桩顺利合拢;特别是工作井的四个角要使用转角板桩,若没有此类板桩,则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封。

(7)打入桩后,及时进行桩体的闭水性检查,对漏水处进行焊接修补,每天派专人进行检查桩体。

基坑回填后,要拔除板桩,以便重复使用。拔除板桩前,应仔细研究拔桩方法、顺序和拔桩时间及土孔处理。否则,由于拔桩的振动影响,以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移,会给已施工的地下结构带来危害,并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。

本工程拔桩采用振动锤拔桩:利用振动锤产生的强迫振动,扰动土质,破坏板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力,依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

(2)拔桩时应注意事项

①拔桩起点和顺序:对封闭式板桩墙,拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点,必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。

②振打与振拔:拔桩时,可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附,然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100~300mm,再与振动锤交替振打、振拔。

③起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷,起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。

⑤对引拔阻力较大的板桩,采用间歇振动的方法,每次振动15min,振动锤连续不超过1.5h。

对拔桩后留下的桩孔,必须及时回填处理。回填的方法采用填入法,填入法所用材料为砂。

二、旋喷桩支护施工方案

江南新村小区内支管均采用基槽开挖旋喷桩支护方案。

高压旋喷桩施工成套设备配备表

2、旋喷桩施工工艺流程

2、旋喷桩施工方法和技术措施

开始施工时,首先进行现场试验施工,进一步确定喷射参数及施工工艺。根据地基加固范围内的特点,拟采用的施工参数如下表所示:

二重管法高压旋喷桩施工技术参数表

提升速度(cm/min)

旋喷速度(r/min)

先用钻机钻孔,然后移开钻机,将旋喷机移至孔位对中,将二重管放进孔中直至孔底,启动高压泵、空压机和旋喷机,用25MPa高压使浆流和气流从Ф2~2.5mm的喷嘴喷射出来切割土体成桩,并缓慢提升至设计止浆高度。

1)钻孔时采用膨润土配制泥浆护壁,泥浆的主要性能指标控制为:比重1.2~1.4,粘度25~30″,含砂率小于5%。

2)测放孔位:根据设计图纸放设桩位,确保孔位的准确。

3)钻机安装就位:先使钻机安置在标定的孔位上,使钻头中心对准孔位中心,调整钻机水平度和钻杆钻具的垂直度,保证孔倾斜率不大于1.5%。

5)钻孔施工质量标准:孔位差≤50mm,垂直度≤1%。

6)钻孔完成后经检查验收合格后,高喷台车就位,进行喷浆作业。

浆液采用32.5R普通硅酸盐水泥和自来水配制,速凝剂水玻璃按水泥用量的2%投加,水灰比1:1,采有立式搅拌罐搅拌。

1)钻孔成孔后,在孔中下入三重管启动注浆泵和旋喷机,同时喷嘴喷出20~25MPa高压水泥浆喷射冲切土体,旋喷机使三重管以10cm/min的速度连续缓慢地旋动提升。在高压旋喷注浆过程中,注意防止喷嘴被堵,严格按设计的水灰比,压力,流量,提升速度施工,不能随意更改,并做好量测工作,及时正确地作好记录。

台车就位安装调试完成后,将旋喷管插至孔底,先启动灰浆泵送浆,待孔口返浆后按方案设计的技术参数进行旋喷、提升。

2)在旋喷过程中,随时注意各设备的工作情况,以及水、气、浆的压力与流量,作好详实的施工记录。

3)旋喷提升过程中如中途发生故障,立即停止施工,等检查排除故障后再继续施工。

4)冒出浆液由泥浆泵抽至沉淀池沉淀处理。

喷射注浆结束后,水泥浆不断析水固结,浆面随之下降,此时及时向孔内采用自然水压力静压填充灌浆,直至液面不再下降为止。

5、施工注意事项:水泥浆在旋喷前1小时内拌制,水灰比宜用1:1,旋喷过程中耗浆量控制在10~25%,由下往上喷浆,注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm,相邻两桩施工间隔时间大于2天且大于2倍桩距。

钢板桩的垂直度要求不超过1%,钢板桩的轴线偏差为±10cm。

检测内容:1、固结体的整体性及均匀性;2、固结体的有效直径;3、固结体的垂直度;4、固结体的溶蚀和耐久性能。

检测方法:1、开挖检测;2、钻孔取芯;3、标准贯入试验;4、检验点为施工桩数的1%,各项检验不小于3点。如质检部门有具体要求,则按其要求进行检测。

(四)止水帷幕止水效果检测

在基坑开挖前进行抽水试验检测,抽水试验点不少于3点。

由于管槽开挖的土方量不大,每延米开挖出土量平均约7~9m3,每个作业段用二台挖掘机开挖与人工配合清底的方式,挖土要遵循“纵向分段、竖向分层先支后挖”的原则进行。

(二)支护一、二、三(拉森钢板桩支护)管沟开挖

支护一:基坑深度<3500㎜,采用6米长III型拉森钢板桩加一道内支撑进行基坑支护,支撑距地面1000㎜。

支护二:基坑深度H<5000㎜,采用9米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护,第一道支撑距地面1000㎜,第二道支撑在挖至基底后安装。

支护三:基坑深度H<2500㎜过河钢管的情况采用12米长III型拉森钢板桩加二道内支撑进行基坑支护,直径DN300的钢管进行内支撑,支撑距地面1000㎜。

(1)支护一、支护二、支护三基坑开挖配备二台挖掘机,采取分层分段对称进行,在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点,遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则。

(3)分段开挖两端设截流沟和排水沟,渗水及雨水及时泵抽排走。雨季备足排水设备,做好预警工作,确保基坑安全。

(4)开挖过程中,按既定的监测方案对基坑及周围环境进行监测GB/T 39479-2020 海洋平台辐射噪声预报方法.pdf,以反馈信息指导施工。

(5)基坑开挖及出土示意图

鉴于本工程地下水位较高,施工现场距离河涌较近,本工程拟采用止水、导水、排水施工技术措施来保证工程施工顺利进行。

沿基坑两边设350×350㎜的截水明沟,防止地表水流向基坑。沿坑底的两侧挖排水沟进行基坑内导水,排水沟紧贴钢板桩施做,断面取0.3×0.3m,坡度为0.5%,集水井隔40m左右设置一个,集水井的直径为0.8m,深度随挖土的加深适当设置,基坑内地下水流入集水井内后用水泵抽出坑外,经过沉砂池沉淀后排入丹山河或东沙涌排水沟。

本工程管道施工计划2009年9月02日开工,2010年5月25日竣工。

管道施工采用分段流水作业,钢板桩支护段按100米一个作业面,钢板桩支护段每米开挖土方量约9米3,一个作业段150米3,一台挖掘机需2天,打拉森钢板桩150米,约需3天。

一、施工现场平面管理措施

(2)保证现场便道畅通LY/T 1659-2020 人造板工业粉尘防控技术规范,使现场有较好的车辆行走道路,租赁的材料堆放场、加工场必须实行硬地化,确保材料不受污染。

(3)施工现场设置连续、通畅的排水设施,保证场内没有大面积积水,泥浆污水、废水通过排水设施经过沉淀池沉淀,未经处理禁止排入下水道。废浆和淤泥使用封闭的特种专用车辆进行运输。

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