箱涵施工方案1钢板桩、井点降水.pdf

目录1、简略施工方案01 2、钢板桩围护计算资料05 3、井点降水计算资料10 4、基坑开挖计算资料16 5、围堰计算资料18 6、河道排水计算资料19 7、级配碎石换填计算资料19 箱涵简略施工方案仰义枢纽变更设计图中我部共增加箱涵5 座（K0+630箱涵、FDK0+063.7箱涵、FDK0+275箱涵、ZK1+308箱涵、YK1+023.5 箱涵），为保证施工安全，特编制本箱涵简略施工方案，用于指导实施性施工方案编制及施工预算，故本简略施工方案仅对箱涵施工将面临的关键困难问题进行规划指导，常规问题不进行阐述，实施性施工方案可在本方案基础上进行编制。一、工程简介箱涵统计表序号箱涵桩号长度（m）开挖深度（m）涵底处理地质情况备注1 K0+630 39.2 6.67 搅拌桩淤泥2 FDK0+063.7 14.72 6.35 搅拌桩淤泥3 FDK0+275 7.54 5 搅拌桩淤泥位于原有河道上4 ZK1+308.8 170 6.45 管桩淤泥位于原有河道上，无改河条件5 YK1+023.5 24.6 6.95 管桩淤泥位于原有河道上合计256.06 二、施工方案1、施工工艺1）、K0+630箱涵：测量放样井点降水钢板桩围护上部基坑开挖（2.67m左右）涵底搅拌桩施工二层围囹施工下部基坑开挖搅拌桩验收箱涵施工2）、FDK0+063.7 箱涵：测量放样井点降水钢板桩围护上部基坑开挖（2.67m左右）涵底搅拌桩施工二层围囹施工下部基坑开挖搅拌桩验收箱涵施工3）、FDK0+275 箱涵：测量放样井点降水围堰钢板桩围护换填0.8m级配碎石搅拌桩施工上部基坑开挖二层围囹施工下部基坑开挖搅拌桩验收箱涵施工4）、ZK1+308箱涵：测量放样井点降水围堰布设管道，安装水泵，排除河道水，确保河道水畅通钢板桩围护换填0.8m 级配碎石管桩施工上部基坑开挖二层围囹施工下部基坑开挖管桩桩帽施工箱涵施工5）、YK1+023.5箱涵：测量放样井点降水围堰钢板桩围护换填0.8m级配碎石管桩施工上部基坑开挖二层围囹施工下部基坑开挖管桩桩帽施工箱涵施工2、基坑开挖及涵底处理本合同段增加的5 座箱涵，均为深基坑开挖，开挖深度均超过5m，箱涵位于淤泥层范围，涵底采用搅拌桩或管桩处理，施工周期长，为保证施工安全，特对基坑开挖设计相关方案：1)、井点降水涵底采用搅拌桩或管桩处理，搅拌桩及管桩施工机械庞大，基础淤泥层无法满足承载力要求，故施工前应采取方式将涵底水位下降，基础淤泥层水位下降后，淤泥层板结，承载力提高对，涵底处理及今后涵洞基础施工提供较大的安全保证，故我部计划在采用井点降水的方法降低地下水位：井点降水设置在基坑周边，距开挖线外侧0.8m，井管与总管相连，地下水通过总管排入附近河道，施工周期平均90 天。相关计算资料后附。2）、围堰FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5 等箱涵，位于现有河道，施工前先进行围堰施工，围堰采用麻袋围堰的方式，围堰高度比洪水位高0.5m，相关计算后附。3）、级配碎石换填FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5 等箱涵，位于现有河道，淤泥层较厚，且开挖受周边地形限制，为保证施工安全，计划先换填0.8m 级配碎石，具备承载力后进行涵底搅拌桩或管桩施工，涵底处理施工完毕后在进行基坑开挖。4)、河道水排除ZK1+308箱涵位于现有河道，现场受厂房及公路限制，不具备改河施工条件，为保证河道内水流畅通，施工前在开挖线外侧布设管道，在河道上游围堰处增设大功率水泵抽水，河道上游河水通过水泵及岸上布设的管道流入下游河道，确保河道流水畅通，水位不因堵塞无限上升，影响箱涵施工安全。5)、搅拌桩及管桩施工搅拌桩及管桩施工采用空钻及送桩法施工，确保施工安全。6）、基坑围护K0+630箱涵、FDK0+063.7箱涵、FDK0+275 箱涵、ZK1+308箱涵、YK1+023.5箱涵均为深基坑开挖，地质条件为淤泥，为保证施工安全，计划采用拉森钢板桩基坑防护。钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV 型（新）钢板桩参数。围囹布设两层，相关计算资料后附。箱涵深基坑围护计算K0+630箱涵、FDK0+063.7箱涵、FDK0+275 箱涵、ZK1+308箱涵、YK1+023.5箱涵均为深基坑开挖，地质条件为淤泥，为保证施工安全，计划采用拉森钢板桩基坑防护，受基坑深度及箱涵施工影响，钢板桩按单錨浅埋板桩计算：一、设计资料1、基坑开挖深度K0+630箱涵开挖深度6.67m；FDK0+063.7箱涵开挖深度6.36m；FDK0+275箱涵开挖深度6.03m；ZK1+308箱涵开挖深度7.05m；YK1+023.5 箱涵开挖深度7.25m。2、基坑内外土层物理性质(见图 1)则：平均=（1.2+1.4）*18.2+4.07*16.1）/6.67=16.92 KN/m3 C平均=（1.2+1.4）*16.3+4.07*9.1）/6.67=11.9 KPa 平均=（1.2+1.4）*14.8+4.07*11.8）/6.67=13.03、地面超载 q：按 70 吨考虑，换算后为10KN/m2。4、钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍 IV 型（新）钢板桩参数 A=98.70cm2，W=2043cm3，=200Mpa。二、计算资料1、确定支撑层数及间距353633.09.162043102006rW6haK=2840mm 2.8m h1=1.1*2.8=3.1 h2=0.88*2.8=2.8 根据施工的具体情况进行调整，见下图（图2）布置杂填土，厚度1.2m，无相关物理参数，暂按粘土计算粘土，厚度1.4m，=18.2KN/m3，c=16.3KPa，=14.8淤泥，厚度4.07m，=16.1KN/m3，c=9.1KPa，=11.8图 1 K0+630 箱涵地质图（依据工程地质勘察报告）2、钢板桩入土深度主动土压力系数 Ka=tg2(452)=tg2(45132)=0.633 被动土压力系数 Kp=tg2(45+2)=tg2(45+132)=1.581 采用盾恩近似法计算，因采用井点降水，可不考虑坑底以下浮力影响钢板桩 DB 段上的荷载GDB N 一半传至D 点上，另一半由坑底土压力MR B承受，根据图 3，可得：01)(2HLKHxKxKKaaap05.2*67.6*633.067.6*633.0)633.0581.1(2xx43.6x考虑基坑稳定性，安全系数取1.2，所以m72.72.1*43.6x则钢板桩长度=6.67+7.72=14.39m。3、安全验算1）、整体滑动失稳验算对于单支撑支护结构如果锚固长度或支护足够，可认为不会发生整体滑动失稳，故这里不再进行验算。2）、基坑底的隆起验算假定坑壁在重力的作用下，其下部软土地基随圆柱面产生滑动和破坏，失去稳定的地基绕圆柱面中心轴转动，则：6.67m2.5m1.5m2.67mA B C D X6.67mD A M BB NG Q R RKnL2X3L1(Kp-Ka)x图 3 计算简图图 2，多层支撑分布图转动力矩 Md=WX/2=(q+rh)x2/2 当土为均质土时，则：稳定力矩 Mr=x2 地基稳定力矩和转动力矩之比称为抗隆起安全系数，即：K=Md/Mr=2/（q+rh)=2 3.14(7.4+16.3 7tg13）/5+16.3 7=1.65 大于 1.2 即基底抗隆起满足要求。3）管涌验算基坑开挖后地下水形成水头差，是地下水从高处向低处渗流，坑底下的土浸入水中，其有效重度为浮重力密度r。当地下水的向上渗流力(动水压力)j 时，土粒则处于浮动状态，于是坑底产生管涌现象。要避免产生管涌，则：r=Kj(k为抗管涌安全系数，k=1.52.0)。其中 j=h rw/(h+2t).即:tkh rw-r h/2r=1.5510-6.3 5/2 6.3=3.45m 其中钢板桩入土深度为7.6m 大于 3.45m,即基坑不会发生管涌。三、各箱涵钢板桩配置计算钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV 型（新）钢板桩参数A=98.70cm2，W=2043cm3，=200Mpa,b=0.4m 1、K0+630箱涵(385527Kg)1)竖向钢板桩=2*(51.2+16)/0.4*14.39*76.96=372105Kg 51.2m 16m2)围囹=2*(51.2+16+5*4)*76.96=13422Kg 3)合计：372105+13422=385527Kg2、FDK0+063.7箱涵（247800Kg）1)竖向钢板桩=2*(27+16)/0.4*14.39*76.96=238103Kg 2)围囹=2*(27+16+5*4)*76.96=9697Kg 3)合计：238103+9697=247800Kg三、FDK0+275 箱涵（242108Kg）1)竖向钢板桩=2*(26+16)/0.4*14.39*76.96=232565Kg 2)围囹=2*(26+16+5*4)*76.96=9543Kg 26m 16m27m 16m3)合计：232565+9543=242108Kg四、ZK0+308箱涵（1078713Kg）1)竖向钢板桩=2*(172+17)/0.4*14.39*76.96=1046544Kg 2)围囹=2*(172+17+5*4)*76.96=32169Kg 3)合计：1046544+32169=1078713Kg五、YK1+023.5箱涵（291053Kg）1)竖向钢板桩=2*(34.6+16)/0.4*14.39*76.96=280186Kg 2)围囹=2*(34.6+16+5*4)*76.96=10867Kg 3)合计：280186+10867=291053Kg34.6m 16m172m 17m57.3井点降水工程数量计算表一、K0+630箱涵（43 根）1、井点系统布置基坑平面尺寸 51.5m*16m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。顶层 1.2m为杂填土，基坑开挖深度 6.67m，要求降水深度 s=6.67-1.2+1=6.47m。轻型井点降水基本满足要求。总管和井点布置在同一水平面上。设井管长度=1.2+6.47+1.2=8.87m 2、基坑用水量计算：含水层厚度：H=8.87-1.2=7.67m 降水深度：s=6.67-1.2+1=6.47m 基坑假想半径：由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：x0=F/=（16+0.8*2）*（51.2+0.8*2）/3.14=17.2m 抽水影响半径：R=1.95s(H*K)=1.95*6.47*(7.67*5)=78.131m 基坑总涌水量：Q=1.366K(2H-s)s/（lgR-lgx0）=1.366*5*（2*7.67-6.47）*6.47/（lg78.131-lg17.4）=600.922 m3/d 3、计算井点管数量和间距单井出水量：q=65dl?K=65*3.14*0.05*1.2*?5=20.9m3/d 井点管数量：n=1.1*601/20.9=32根在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2 根井管，采用的井点管数量51.2m 16m为 32+8=40根。井点管间距平均为：D=2*（51.2+16）/（40-1）=3.45，取 3m 井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3 根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：n=2*（51.2+16）/3-2=42.8根，用 43根二、FDK0+063.7箱涵（33 根）1、井点系统布置基坑平面尺寸 27m*16m，布置环状井点，井点管离边坡 0.8m。基坑开挖深度6.35m，要求降水深度 s=6.35-1.2+1=6.15m。轻型井点降水基本满足要求。总管和井点布置在同一水平面上。设井管长度=1.2+6.15+1.2=8.55m 2、基坑用水量计算：含水层厚度：H=8.55-1.2=7.43m 降水深度：s=6.35-1.2+1=6.15m。基坑假想半径：由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：x0=F/=（16+0.8*2）*（27+0.8*2）/3.14=12.66m 抽水影响半径：R=1.95s(H*K)=1.95*6.15*(7.43*5)=73.09m 基坑总涌水量：Q=1.366K(2H-s)s/（lgR-lgx0）=1.366*5*（2*7.43-6.15）*6.15/（lg73.09-lg12.66）=480.5m3/d 3、计算井点管数量和间距27m 16m单井出水量：q=65dl?K=65*3.14*0.05*1.2*?5=20.9m3/d 井点管数量：n=1.1*480.5/20.925 根在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2 根井管，采用的井点管数量为 25+8=33根。井点管间距平均为：D=2*（27+16）/（33-1）=2.68，取 2.5m 井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3 根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：n=2*（27+16）/2.5-2=32.4根，用 33根三、FDK0+275 箱涵（26 根）1、井点系统布置基坑平面尺寸 26m*16m，布置环状井点，井点管离边坡 0.8m。基坑开挖深度5m，要求降水深度s=5-0.6+1=5.4m。轻型井点降水基本满足要求。总管和井点布置在同一水平面上。设井管长度=0.6+5.4+1.2=7.2m 2、基坑用水量计算：含水层厚度：H=7.2-1.2=7.0m 降水深度：s=5-0.6+1=5.4m。基坑假想半径：由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：x0=F/=（16+0.8*2）*（26+0.8*2）/3.14=12m 抽水影响半径：R=1.95s(H*K)=1.95*5.4*(7.0*5)=62.3m 基坑总涌水量：Q=1.366K(2H-s)s/（lgR-lgx0）26m 16m =1.366*5*（2*7-5.4）*5.4/（lg62.3-lg12）=443m3/d 3、计算井点管数量和间距单井出水量：q=65dl?K=65*3.14*0.05*1.2*?5=20.9m3/d 井点管数量：n=1.1*443/20.9 23根，在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2 根井管，采用的井点管数量为 23+8=31根。井点管间距平均为：D=2*（26+16）/（31-1）=3.36，取 3m 井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3 根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：n=2*（26+16）/3-2=26 根，用 26 根四、ZK0+308箱涵（106根）1、井点系统布置基坑平面尺寸 172m*17m，布置环状井点，井点管离边坡 0.8m。基坑开挖深度 6.45m，要求降水深度 s=6.45-1.2+1=6.25m。轻型井点降水基本满足要求。总管和井点布置在同一水平面上。设井管长度=1.2+6.25+1.2=8.65m 2、基坑用水量计算：含水层厚度：H=8.65-1.2=7.53m 降水深度：s=6.45-1.2+1=6.25m。基坑假想半径：基坑分两部分计算，则长宽比不大5，所以可简化为一个假想半径 x0 的圆井进行计算：x0=F/=（17+0.8*2）*（57.3+0.8*2）/3.14=18.7m 172m 17m57.3抽水影响半径：R=1.95s(H*K)=1.95*6.25*(7.53*5)=74.8m 基坑总涌水量：Q=1.366K(2H-s)s/（lgR-lgx0）=1.366*5*（2*7.53-6.25）*6.25/（lg74.8-lg18.7）=624.7m3/d 3、计算井点管数量和间距单井出水量：q=65dl?K=65*3.14*0.05*1.2*?5=20.9m3/d 井点管数量：n=1.1*624.7/20.933 根在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2 根井管，采用的井点管数量为 33+8=41根。井点管间距平均为：D=2*（57.3+17）/（41-1）=3.72，取 3.5m 井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3 根井点管距离），因此，该箱涵整体实际需要井点管数量为：n=2*（172+17）/3.5-2=106根，用 106根五、YK1+023.5箱涵（34 根）1、井点系统布置基坑平面尺寸 34.6m*16m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m。顶层 1.2m为杂填土，基坑开挖深度5.6m，要求降水深度 s=5.6-1.2+1=5.4m。轻型井点降水基本满足要求。总管和井点布置在同一水平面上。设井管长度=1.2+5.6+1.2=8.0m 2、基坑用水量计算：含水层厚度：H=8.0-1.2=6.8m 降水深度：s=5.6-1.2+1=5.4m 34.6m 16m基坑假想半径：由于基坑长宽比不大于5，所以可简化为一个假想半径x0的圆井进行计算：x0=F/=（16+0.8*2）*（34.6+0.8*2）/3.14=14.2m 抽水影响半径：R=1.95s(H*K)=1.95*5.4*(6.8*5)=61.4m 基坑总涌水量：Q=1.366K(2H-s)s/（lgR-lgx0）=1.366*5*（2*6.8-5.4）*5.4/（lg61.4-lg14.2）=475.6m3/d 3、计算井点管数量和间距单井出水量：q=65dl?K=65*3.14*0.05*1.2*?5=20.9m3/d 井点管数量：n=1.1*475.6/20.9=25根在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2 根井管，采用的井点管数量为 25+8=33根。井点管间距平均为：D=2*（34.6+16）/（33-1）=3.16，取 3m 井点管布置时，为让开机械挖土开行路线，宜布置成端部开口（即留3 根井点管距离），因此，实际需要井点管数量为：n=2*（34.6+16）/3-2=33.7根，用 34根基坑开挖工程量计算表一、K0+630箱涵（涵底搅拌桩处理）设计尺寸（含洞口）49.2m*13.96m，1、不支护，自然放坡内摩擦角 11.8 度，开挖深度 6.67m，为淤泥层，采用1:2 坡度放坡，下口宽 度 为 设 计 宽 度 四 周 各 加1m 工 作 宽 度=51.2m*16m，上 口 开 挖 宽 度=6.67*2*2+16=42.48m，上口开挖长度=6.67*2*2+51.2=77.88m 则，挖方量=（51.2*16+42.48*77.88）/2*6.67=13765.4m32、钢板桩或其他支护开挖深度 6.67m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1m工作宽度=51.2m*16m。则，挖方量=51.2*16*6.67=5464m3二、FDK0+063.7箱涵（涵底搅拌桩处理）设计尺寸（含洞口）24.72m*13.96m，1、不支护，自然放坡内摩擦角 11.8 度，开挖深度 6.35m，为淤泥层，采用1:2 坡度放坡，下口宽 度 为 设 计 宽 度 四 周 各 加1m 工 作 宽 度=27m*16m，上 口 开 挖 宽 度=6.35*2*2+16=41.4m，上口开挖长度=6.35*2*2+27=52.4m 则，挖方量=（27*16+41.4*52.4）/2*6.35=8259.3m32、钢板桩或其他支护开挖深度 6.35m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1m工作宽度=27m*16m。则，挖方量=27*16*6.35=2743.2m3三、FDK0+275 箱涵（涵底搅拌桩处理）设计尺寸（含洞口）7.54m*13.96m，设计平面尺寸无法进行涵底搅拌桩施工（搅拌桩机械尺寸4.5*12.5m），开挖则基底最小设计尺寸为26*13.96m。1、不支护，自然放坡内摩擦角 11.8 度，开挖深度 5m，为淤泥层，采用 1:2 坡度放坡，下口宽度满足搅拌桩施工最小宽度=26m*16m，上口开挖宽度=5*2*2+16=36m，上口开挖长度=5*2*2+26=46m 则，挖方量=（26*16+36*46）/2*5=5180m32、钢板桩或其他支护开挖深度5m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，满足涵底搅拌桩施工的最小工作宽度=26m*16m。则，挖方量=26*16*5=2080m3四、ZK0+308箱涵（涵底管桩处理）设计尺寸（无洞口）170m*13.96m，1、不支护，自然放坡内摩擦角 11.8 度，开挖深度 6.45m，为淤泥层，采用1:2 坡度放坡，下口宽度为设计宽度四周各加1m左右工作宽度=172m*17m（现场无改河条件，故开挖时宽度加宽 1m，采用 17m宽），上口开挖宽度=6.45*2*2+17=43m，上口开挖长度=6.45*2*2+172=198m 则，挖方量=（172*17+198*43）/2*6.45=36888m32、钢板桩或其他支护开挖深度6.45m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1-2m工作宽度=172m*17m（现场无改河条件，故开挖时宽度加宽1m，采用 17m宽）。则，挖方量=172*17*6.45=18860m3五、YK1+023.5箱涵（涵底管桩处理）设计尺寸（含洞口）34.6m*13.96m，1、不支护，自然放坡内摩擦角 11.8 度，开挖深度 6.95m，为淤泥层，采用1:2 坡度放坡，下口宽 度 为 设 计 宽 度 四周 各加 1m 左右 工 作 宽 度=36.6m*16m，上口 开挖 宽度=6.95*2*2+16=43.8m，上口开挖长度=6.95*2*2+36.6=64.4m 则，挖方量=（34.6*16+64.4*43.8）/2*6.95=11726m32、钢板桩或其他支护开挖深度 6.95m，钢板桩或其他支护，垂直开挖，设计宽度四周各加1m工作宽度=34.6m*16m。则，挖方量=34.6*16*6.95=3848m3围堰工程量我部共有箱涵 5 座，其中 FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5 等三座箱涵均位于河道内，施工时需围堰隔水，围堰采用麻袋围堰。1、FDK0+275 箱涵，围堰长度19m*2=38m，围堰高度 2.5 m，见下图2、ZK1+308 箱涵，施工前对丰门河两段进行围堰，该箱涵长度170m 分 3段进行施工，围堰需3 次，围堰长度 19m*2+19*3=95m，围堰高度 2.5 m，见下图3、YK1+023.5 箱涵，围堰长度 19m*2+37=75m，围堰高度 3.0 m，见下图围堰YK0+023.5 箱涵河道19m37m 围堰ZK0+308箱涵丰门河19m围堰FDK0+275箱涵前京河19m河道水排除（抽水）ZK0+308 箱涵，现场无改河条件，但箱涵施工周期较长，施工时未避免河道阻断，沿河道方向布设管道，采用抽水机抽水，确施工时河道内流水畅通。工程量：排水管 180m，管径 1.5m，预计施工天数：150 天。换填土方（级配碎石）FDK0+275、ZK1+308、YK1+023.5 等三座箱涵均位于河道内，其中 FDK0+275箱涵涵底为搅拌桩处理、ZK1+308 箱涵、YK1+023.5 箱涵涵底为管桩处理，已其他段落施工情况来看，直接开挖后地基承载力无法满足施工机械要求，施工安全无法保证，为确保施工能顺利进行，需对涵底部分淤泥挖除，换填0.8m 级配碎石：1、FDK0+275 箱涵级配碎石=26*16*0.8=332.8 m32、ZK1+308、级配碎石=172*17*0.8=2339.2m33、YK1+023.5 级配碎石=34.6*16*0.8=442.9m3丰门河铺设管道ZK0+308 箱涵180m ZK1+308 箱涵排水示意图