《施工组织设计专项施工方案资料》新桥深基坑支护方案(正式).doc
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1、广深高速新桥出口片区排水工程(一期)泵站工程泵站、结合井、雨水管基坑开挖支护方案一、编制依据1. 广深高速新桥出口片区排水工程(一期)泵站工程设计文件。2.拟建工程现场踏勘的情况及市场和社会调查资料3. 深圳地区建筑深基坑支护技术规范SJG05-964.建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)。5.建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-99)。6.建筑软弱地基基础设计规范(DBJ10-89)。7.现场实际情况。二、工程概况 广深高速新桥出口片区排水工程(一期)泵站工程是广深高速新桥出口片区排水工程的一部分,是为解决片区中外环路局部低洼点水淹而建设的,泵站位于沙井街道广深高速新桥出口外环路南侧
2、段内侧,往深圳方向匝道高架桥右下方。该泵站只有在外环路东侧截排箱涵及内部市政管网配套后才能完全的解决外环路水淹问题。根据工程所在地场地特点,结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑,选用拉森号钢板桩,拉森号钢板桩宽度适中,抗弯性能好,依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度16长,要求钢板桩入土深度达桩长0 .5倍以上。本次开挖支护的拉森钢板桩设计分二种类型,即开挖深度在8.2米, 拉森钢板桩长度为16米的A型;开挖深度在5.5米, 拉森钢板桩长度为16米的B型,其中A型的开挖长度为73米,B型的开挖长度为约82.18米。基坑位于松散潮湿的杂填土上,开挖深度较大,地下水位偏高。依据实际基坑位置和
3、挖深及基坑支护设计规范要求,结合现场施工情况对本涵基坑施工进行支护。三、方案编制的原则1、基坑安全可靠:满足基坑支护结构本身强度,稳定性以及变形的要求,确保周围环境的安全。2、支护施工便利、经济合理及保证工期:在安全可靠的前提下,选择施工工期短、有效的支护方案。四、支护结构形式确定1、根据图纸及现场实际开挖情况,整块涵基坑自然地面以下土质总体力学性质差,具有天然含水量及孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、易扰动变形等特点,开挖时有发生坑边失稳坍塌现象,基坑处地下水位高,原框架涵相对接驳涵基坑也较高。根据上述情况,在距离基坑图纸标定位置外边1.0 m 处插打拉森钢板桩。同时本单位具有钢板桩深基坑施工
4、方面的相应经验。 2、钢板桩的选用根据工程所在地场地特点,结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑,选用拉森号钢板桩,拉森号钢板桩宽度适中,抗弯性能好,依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度6长,要求钢板桩入土深度达桩长0 .5倍以上。 3、打桩设备拟采用打拔桩机为25T吊车加液压高频振动锤,激振力220kN。附图1拉森钢板桩400mm 40#工字钢围檩钢板桩搭接大样400mm 厚10.5mm100mm宽15m支撑钢管全长25.64m40#围檩基坑支护平面图五、钢板桩设计方案1.计算拉森桩入土深度根据钢板桩入土的深度,按单锚浅埋板桩计算,假定上端为简支,下端为自由支承。这种板桩相当
5、于单跨简支梁,作用在桩后为主动土压力,作用在桩前为被动土压力,压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响,计算简图如下。 主动土压力 Ea=1/2*ea(H+t)=1/2r(H+t)2Ka被动土压力 Ep=1/2*ept=1/2*rt2Kp式中:Ea-主动土压力最大压强,ea=r(H+t)2KaEp-被动土压力最大压强,ea=rtKpKa-主动土压力系数 Ka=tg2(450-/2)=tg2(450-200/2)=0.49Kp-主动土压力系数 Kp=tg2(450+/2)=tg2(450+200/2)=2.04-土的内摩擦角=200r-土的重度 r=16kN/m3H-基坑开挖深度 H=8.2
6、m 为了使钢板桩保持稳定,在A点的力矩等于零,即Ma=0, 亦即EaHa-EpHp=Ea*2/3*(H-t)-Ep(H+2/3*t)=0将以上数据代入上式中,可得下式t3+8.36t2-64.71t-176=0整理后即可求得所需的最小入土深度t=6.3m所以钢板桩总长度为L=8.2+6.3=14.5m故选择16M拉森桩作为围护桩是合理的。2.钢板桩稳定性验算板桩入土深度除保证本身的稳定性外,还应保证基坑底部在施工期间不会出现隆起和管涌现象。在软土中开挖较深的基坑,当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时,地基的平衡状态受到破坏,常会发生坑壁土流动,坑顶下陷,坑底隆起的现象(如下图),
7、为避免这种现象发生,施工前,需对地基进行稳定性验算。转动力距 Mov=G*x/2=(q+rh)x2/2稳定力距Mr=x土层为均质土时,则Mr=*tx2式中t-地基土不排剪切的抗剪强度,在饱和性软粘土中,t=0地基稳定力矩与转动力矩之比称抗隆起安全系数,以K表示,若K满足下式,则地基土稳定,不会发生隆起。K=Mr/Mov >=1.2当土层为均质土时,则K=2c/(q+rh) >=1.2式中c-内聚力地质报告提供c=23.5kPaq-坑侧上部荷载回填土取q=5.0kN/m2K=2*23.5/(5+17.5*6)=147.6/110=1.34 >=1.2K>1.2故地坑不会产
8、生隆起式中Mr未考虑土体与板桩间的磨擦力以及垂直面AB上土体的抗剪强度对土体的下滑的阻力,故偏于安全。3 .钢板桩支撑体系设计及验算对内支撑基坑,造成基坑失稳的直接原因一般可归纳为两类:结构不足(墙体、支撑等的强度或刚度不足)和地基土强度不足。根据地质资料和现场实际情况分析,本工程可不考虑管涌和承压水,不进行钢板桩的抗渗透稳定性验算。本设计主要计算钢板桩、围檩、支撑在施工全过程中的强度和稳定性。根据地质报告,计算出排水管道施工区域土的有关加权平均指标如下:=16KN/m3 =20º C=8kpa本设计计算时取C=0,不考虑地下水的作用。仅考虑被动土压力修正系数k=1.6(见深基坑工程
9、设计施工手册P.286),3.1土压力计算q=18KN/m2e0 410010 8200R1Pa1 2050 4100eBB 2050Pa22e2qKaSPPe3OM 图A: 钢板桩支护计算示意图 主动土压力系数Ka=tg2(45º-20º/2)=0.49被动土压力系数Kp =tg2(45º+20º/2)=2.04被动土压力修正系数k=1.6,则:Kp=kKp=3.264如图A所示,图中B点为R1与基坑底面间的中点。近似计算时,即认为R1等于e0与e1间的三角形荷载,土压力为:ei=KaHi。另考虑基坑边土体和机械行走等产生的附加荷载,按18KN/m2计
10、算。上式中Hi为土压力计算高度。其中H1=4100;HB=6150; H2=8200。经计算: e0=0e1= KaH1= 0.49×16×4.1=32.14KN/m2eB= KaHB= 0.49×16×6.15=48.22 KN/m2e2= KaH2= 0.49×16×8.2=64.29 KN/m2设支撑间间距均为L=4.5m,则通过公式:Ri=(en +en+1)/2 *hn+1+ qKa*hn+1 L可计算出支撑反力R1、上式中h0=0;h0B=6.15m; Q=qKa=18×0.49=8.82 KN/m2。则:R1=
11、 (0+48.22)÷2×6.15+18×0.49×6.15×4.5= 911.34 KN3.2 钢支撑强度和稳定性验算本工程一道长钢支撑均采用630×12钢管。已知Rmax=911.34KN,A=232cm2, =21.8 cm,f=200Mpa。取安全系数为K=2.0。A、对钢管支撑长度15.0 m的直钢管,其长细比=115.38,查表得=0.5。则由公式N/(×)f/ K可计算出15米长直支撑满足稳定性要求的允许压力为:Nz=1160 KN >Rmax=911.34 KN 符合要求。B、本工程钢斜支撑均采用377
12、×10钢管。第一根支撑直管从钢板桩边上3.5m位置开始支撑,则可以求得该部位的支座力:R支=(0+48.22)÷2×6.15+18×0.49×6.15×3.5= 708.82 KN,A=115cm2, =13.0 cm,f=200Mpa。取安全系数为K=2.0。对钢管支撑长度约6.0m的斜钢管,其长细比=46.15,查表得=0.903。则由公式(N/(×)f/ K可计算出6米长斜支撑满足稳定性要求的允许压力为:Nx=1038.45 KN >2 Rmax=1.414X708.82=1002.27 KN 符合要求。由此可见
13、支撑的强度和稳定性均满足要求。3.3 钢板桩抗弯验算两道支撑间及下道支撑与基坑底面之间的钢板桩弯矩可以近似按照两端简支梁承受梯形荷载计算。查静力计算手册,可按以下公式计算钢板桩的最大弯矩:Mmax=q2L2/6·23-(1+)/(1-)2上式中 = q1/q2;=(2+1)/312=0.475 23=0.77112=0.753 23=0.888由此可计算出:A、两道支撑间之间钢板桩的最大弯矩为:MmaxB=(50.37×4.12÷6)×2×0.75330.475(1+0.475)÷(10.475)2=78.741 KN.m/m型拉森钢
14、板桩W=2043cm3/m,安全系数K=2。fmax= MmaxB/W=78741/(2043×10-6)=38.541Mpaf/2=100Mpa因此钢板桩的抗弯强度可以满足要求。3.4工字钢围檩抗弯抗压验算(1)、抗弯验算本工程围檩采用40号工字钢,详见平面布置图。支撑与围檩连接的计算简图见图B。已知作用在下道围檩的均布荷载较大,为Q=R2/4.5m=111.638KN/m,40#工字钢对其xx轴的截面系数 W=1090cm3;f=200Mpa。 将围檩视为多跨连续梁,净跨度仍按4.5m计算,最大弯距在跨中,若安全系数取K=2.0。计算时按两跨连续梁计算,则查静力计算手册可得:Mm
15、ax=0.07QLj2=0.07×111.638×4.52=158.2469KN-m =1582469N-cmMmax/W=1582469/1090=1451.806N/cm2 < f/2.0=10000N/cm2符合要求。(2)、压弯验算当斜向支撑作用在围檩上时,围檩是压弯构件,因此还应进行围檩在压弯状态下的强度。按公式(N/An)+Mx/(x ·Wnx)f计算上式中x截面塑性发展系数,取1.05;N轴心压力,为502.371;An净截面面积,为86.1cm2;Mx最大弯矩;Wnx截面矩。则:(N/An)+Mx/(x ·Wnx)= (502.37
16、1/86.1)+13785.0/(1.05×1090) =17.88 KN/cm2 < f=20 KN/cm2 符合要求。从以上计算可知,当支撑间距为4.5米时,工字钢围檩可以满足要求。考虑到影响土体侧压力的因素很多,为了确保整个支撑体系的稳定、安全,现场应配备足够的377钢管和40#工字钢,以便对可能发生的支撑体系变形进行加固。所有钢结构焊缝均应满焊,焊缝厚度应符合钢结构规范的要求。3.5 钢板桩变形验算按图A计算简图计算,4.1米处钢板桩所受弯矩最大,因此只计算该跨的钢板桩最大变形量,按荷载两端固定计算,参照建筑结构静力计算手册P.161,其计算公式为:fx=l3x5q1(
17、1-32+23)+2q0(1-22+4)/240EI上式中:l4.1m;q1e1+qKa=23.912 KN/m;q0e2-e1=26.46KN/m;x/l ;1点处1=0,跨中0=0.5;E钢板桩弹性模量=206×103 Mpa=206×102 KN/cm2;I钢板桩截面惯性矩=31.95cm4/m;X1点距变形计算点的距离。1点处X1=0,跨中X0=2.05m。 1点处钢板桩位移:f1= l3X15q1+2q0/240EI=0 跨中B点处钢板桩位移:f0= l3X05q1(1-32+23)+2q0(1-22+4)/240EIf0=0.08cm以上计算所得数值满足三级基坑
18、围护结构位移值的要求,该变形量不会造成基坑周边土体的扰动,因此围护结构和周边建构筑物是安全的。六、总体施工部署及施工准备1.组织机构:为了优质高效建好该合同段工程,我公司将组建广深高速新桥出口片区排水工程(一期)泵站工程基坑开挖项目经理部,并抽调具有丰富施工管理经验的高中级工程技术人员为主的管理骨干组成项目经理部,调集我公司钢板桩施工队,曾经在担负过重、难点工程,屡创佳绩的高素质队伍组成各项目队作业层,承担该合同段施工任务,实行项目法施工,此部分人员已集结待命,随时开赴合同段。项目经理部组织机构框图项目经理项目技术负责人项目副经理施工员测量员质检员安全员材料员焊工组打钢板组杂工组测量组挖掘机组
19、项目经理部主要人员组成序号项目部门职称人数1项目经理工程师、二级建造师12项目副经理工程师13技术负责人工程师14安全员助理工程师15测量员工程师16材料员助理工程师17质检员助理工程师18施工员助理工程师19挖掘机组技师310焊工组技师511打桩组技师612测量组技师32.项目经理部职责l 施工项目质量、进度、安全、文明施工、环保负全面责任。l 负责组织职能部门及施工人员全面贯彻实施公司质量体系文件,实现公司质量方针和质量目标。l 编制工程质量计划和施工组织设计,并在工程施工过程中组织实施,采取措施预防不合格品的发生。l 虚心听取建设、监理、设计单位和上级部门对施工质量的意见,发现问题及时解
20、决。l 负责对分承包方的评审、考核,在物资采购中实施材料进场验证、复试、记录、产品标识和可追溯性、顾客提供产品的控制。l 劳务分承包方的管理和质量监督与检查。l 在施工过程中实施质量记录,不合格品的控制,检验、测量和试验设备的控制,纠正和预防措施,工程服务与统计技术应用。l 竣工质量自检、竣工验收资料提交。3.主要岗位职责(1)项目经理项目经理是工程项目的组织者和现场最高管理者,负责贯彻执行国家和项目所在地政府的有关政策、法律和法规,全面贯彻实施公司的质量方针、质量目标;负责公司质量体系在项目内的有效运行,保证完成工程项目质量指标,为顾客提供合格工程。 组织实施施工组织设计和项目质量计划,合理
21、有效配置各项施工生产要素,确保生产工序质量稳定,对工程的质量、安全、工期和文明施工负全责。 对供应商进行选择和考核,对采购物资验证,顾客提供产品的控制等程序负责。 主持或参与不合格品的评审,并认真组织实施纠正和预防措施。 组织安排工程竣工验收工作,安排人员做好有关服务工作。 内外相关单位部门的协调工作,及时向上级报告工程项目施工情况。(2)项目副经理协助项目经理对工程项目现场进行全面管理,确保投入的各生产要素正常运转。分管物供组、行政组、对其负有直接领导责任。(3)项目技术负责人对工程项目技术质量工作负直接责任,有效贯彻落实各项技术规范、标准和公司技术质量管理制度。组织核对顾客提供的技术图纸资
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