基坑钢板桩支护土方开挖方案

基坑钢板桩支护

土方开挖方案

第一节工程概况

建设单位：xx船厂(xx)有限公司

施工单位：xx省xx建筑工程有限公司

设计单位：xx省航运规划设计院

监理单位：xx经济特区建设监理有限公司

监测单位：中国科学院xx岩力学研究所岩土工程检测中心

勘探单位：xx核力工程勘察院xx分院

xx船厂位于xx省xx市xx镇xx工业村，地处xx市西南部，位于xx出海口xx水道东岸，东临xx，南接xx镇，距xx市拱北30公里，西与xx一桥相连，北临xx镇，距xx城区20公里。

xx基坑深-9.2m，局部-11.2m，根据现场实际情况，与建设单位、设计单位及监理单位研究，决定采用上三米放坡开挖下六至九米用钢板桩进行支护，，以达到围护挡土的目的，提高xx施工的安全系数；其支护图纸由设计院进行设计完成。

第二节编制依据

xx市xx镇xx船厂工程船坞施工图（xx省航运规划设计院）

xx船厂船坞xx工程地质钻探说明（xx核力工程勘探院）

xx船厂厂区岩土工程勘察报告(xx工程勘察研究院）

xx船厂船坞xx钢板桩围堰设计图(xx省航运规划设计院）

《水运工程工程质量检验标准》JTS257-2008

xx船厂现场平面布置情况

第三节工程地质条件

xx公司在xx开挖前聘请了xx核力工程勘察院xx分院对xx进行了地质钻探,

以了解xx的地质状况；对xx的支护和土方开挖进行指导，共钻探ZK1、ZK2、ZK3、ZK3、ZK4、ZK5六个点，（见图）其地质分布情况如下表：

钻探布置图：

勘探点主要数据一览表

编号

勘探点

类型

坐标地面标

高

(m)

钻孔深度

(m)

X Y

1鉴别孔24652

12.33

49843

0.183

1.424

2.05

2鉴别孔24652

11.07

49845

2.548

1.8939.9

3鉴别孔24651

94.22

49842

9.166

1.6631.9

4鉴别孔24651

92.96

49845

1.53

1.4229.9

5鉴别孔24651

76.05

49842

8.145

2.2131.7

6鉴别孔24651

74.79

49845

0.509

1.6536.8

第四节、基坑降水排水方案的设计

一、基坑降水排水方案总体技术思路

场地内对基坑施工有影响的地下水水位标高大概为-1.0～-1.20m以下。

(1)根据该场地地下水埋藏条件、基坑开挖深度、本工程实际情况以及场地附近地区已有的施工经验，利用放坡坡脚至-1.00设置渗水管排出明沟进行降低地下水位，即在基坑坑内南北向各布设一个集水井，从而满足基坑施工对降水、排水的要求。

(2)在基坑四周及时设置b=400mm ，h=500mm的砖砌排水明沟，将沟中水引至集水井中。

(3)设自动排水装置4台50潜水泵抽水，将水抽出外河。抽水期自挖土至基础回填土施工完停止。

二、地面防渗措施

1、基坑四周作好排水坡面，修筑排水沟，防止大潮汐水或雨水流入坑内。

2、临时施工道路面、基坑坡面用100～150厚C20素砼浇筑。施工现场实行硬地化施工。

三、基坑四周地面沉降观测及其预防措施

因降水有可能造成地面附加沉降，但其附加沉降量不大，对周围建筑物、构筑物影响较小。为安全起见，基坑四周地面设置观测点如图所示布置，以对地面沉降进行监测。若地面沉降量较大，对相关建筑物造成影响时，需及时采取有效的保护措施。

第五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支护xx 四周土方防止土方塌方，影响土方开挖，起到支护土方的作用。设计要点如下：

一、采用长12m拉森Ⅳ型钢板桩；

二、钢板桩穿过淤泥层，桩尖进入粉质粘土层1米；

三、钢板桩外围沿基坑四周连续设置三道直径500水泥搅拌桩成封闭的止水帷幕；

四、为保证基坑安全，钢板桩内设置二道连续的双45C工字钢围檩以加强钢度及整体性；

五、基坑四角及中间做支撑。

第六节基坑稳定性换算

xx船厂基坑开挖深度为地面下9.2m，局部11.2m。设计采用钢板桩支护结合放坡开挖措施。放坡高度为3.2m，坡脚距坑边1.6m&5.4，坡度为45度&22度。9.2m深基坑设两道支撑，11.2m深度坑设三道支撑。

计算水位为放坡底部（高程-1.5m），施工过程中，可配合浅层降水至-1.5m。

设计超载为15kPa。

11.2米和9.2米基坑均采用的钢板桩为15m长的SX18，其参数为：宽600，惯性矩32400cm4/m，截面模量1800 cm3/m，钢号为SY295（屈服强度为295MPa）。

以下对两种深度坑分别进行计算。

二、11.2 m深度设计计算

1、设计参数

计算简图如下：

共设3道支撑，标高分别为-2.0，-5.0，-7.0。 场地地质条件和计算参数见表1。

表1 CK74探孔地质条件和计算参数

土层

层底标高(m)

层厚(m)

重度(kN/m 3)

()

c(kPa ) 填土 -0.3 2.5 17 10 5 淤泥

-14.1

13.8

16

16

4

砂质粘土 -16.9 2.8 18.8 19.8

17.1

砂岩

-31.9 15 20 25 50

2、计算结果

包络图 (水土分算, 矩形荷载)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

深度(m)

水平位移(mm)

Max: 27.4

4002000-200-400

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

深度(m)

弯矩(kN*m)

-106.8 ~ 230.5

2001000-100-200

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

深度(m)

剪力(kN)

-124.3 ~ 189.6

69.4kN/m

245.6kN/m

227.4kN/m

内力位移包络图

计算结果如下：

最大位移变形：S = 27.4 mm

最大标准弯矩：M＝230.5kN*m/m

第一道支撑最大轴力：F= 69.4kN/m

第二道支撑最大轴力：F=245.6 kN/m

第三道支撑最大轴力：F= 227.4 kN/m

整体稳定性及坑底隆起等满足要求。

3、钢板桩强度检验：

SX 18钢板桩，长度15米，惯性矩32400cm4/m , 截面弹性模量1800 cm3/m,钢材材质SY295，则：

其最大抗弯能力：M’＝1800*295/1000=531 kN*m/m

安全系数: K =M’/M =2.30>1.5(满足)。

三、9.2m深度设计计算

1、设计参数

计算简图如下：

共设2道支撑，标高分别为-2.0，-5.0。场地工程地质情况见表2(CK76)

表2 CK76探孔地质条件和计算参数

土层层底标

高(m)

层

厚(m)

重度

(kN/m3)

(

)

c(kPa

)填土-0.8317105淤泥-13.112.

3

16164

砂质

粘土

-16.6 3.518.819.

8

17.1

砂岩-31.615202550 2、计算结果

包络图 (水土分算, 矩形荷载)

100500-50-100 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

深度(m)

水平位移(mm)

Max: 54.6

4002000-200-400

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

深度(m)

弯矩(kN*m)

-108.2 ~ 273.5

2001000-100-200

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

深度(m)

剪力(kN)

-117.6 ~ 161.3

164.7kN/m

249.3kN/m

内力位移包络图

计算结果如下：

最大位移变形：S = 54.6 mm

最大标准弯矩：M＝273.5kN*m/m

第一道支撑最大轴力：F= 164.7kN/m

第二道支撑最大轴力：F= 249.3 kN/m

整体稳定性及坑底隆起等满足要求。

3、钢板桩强度检验：

SX 18钢板桩，长度15米，惯性矩32400cm4/m , 截面弹性模量1800 cm3/m,钢材材质SY295，则：

其最大抗弯能力：M’＝1800*295/1000=531 kN*m/m

安全系数: K =M’/M =1.94>1.5(满足)。

四、备注

本次计算根据最新的地质勘探资料和设计资料进行的计算，选择了两个最

不利的断面进行检验SX18型钢板桩均满足工程需要。

第七节施工组织计划

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：

第八节施工机械及设备

机械参数机械名称型号

数

量

功

率

使用部位

液压振动锤MIL-2000

1

台

45k

w

安装于挖掘机上打钢

板桩

履带式单斗挖掘机W-1001

2

台

1M3

挖槽、配合桩机作业及修路、

吊液压振动锤

震动拔桩机

1

台

45K

W

拨钢板桩

气割机

4

套

切割钢板桩

千斤顶

2

台

100

t

支撑顶管加压

电焊机XD1-200

5

台

2KV

A

钢板桩接长

项目经理1

技术负责人

施工员3质安员1

电工1人机长2人焊工2人

技术工人10

全站仪NTS-312R

1

台

测量放线

水准仪

1

台

抄平、沉降观测

第九节钢板桩施工一、材料选择。

尺寸（mm）

截面

积

A单根

（c

m2）

重量

（kg/m）

惯性矩Ir截面抵抗矩

宽度b

高

度h

腹

板厚t1

翼缘

厚t2

单

根

每

米宽

单

根（cm4）

每米

宽（cm4/m）

单

根（cm3）

每米

宽（cm3/m）

4 00

1

70

15.

5

10.

5

99.1

4

7

7.73

1

93.33

4.

025

31.9

63

3

43

204

3

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、端头矩形比、平直度和锁口形状等内容。检查中要注意：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，并应注意保护锁口免受损伤。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2M。

四、施工工艺流程

基线确定定桩位钢板桩施打土方开挖围檩、角撑、支撑土方开挖拔桩

五、操做方法

⑴、基线确定：施工员用全站仪定出轴线，留出以后施工需要的工作面，

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，用20#槽钢固定钢板桩脚直线。

⑶、钢板桩施打。采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中，使桩端透过粘土层进入淤泥层。吊第二支钢板桩，卡好企口，

振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩完成。钢板桩施打时，由于钢

板桩制作本身的误差、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，故此钢板桩帷幕最终封闭合拢有相当难度。调整的办法，一般有采用异形钢板桩来闭合或通过调整帷幕轴线用标准桩实现

闭合。由于本工程钢板桩墙精度要求不高，故采用后一方法来实现转角的闭合，即在转角处两侧各以10根钢板桩的宽度来调整轴线实现闭合。如出现部分钢板

桩长度不足，可采用焊接接长，一般用鱼尾板焊接法。接长时避免相邻两桩接

头在同一深度，接头位置应错开1M以上，且宜间隔放置打桩。

围檩、支撑、角撑

为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用45C工字

钢组成侧钢板桩作为支撑。为稳妥起见，在钢板桩墙四个转角上工字刚或角钢

做角撑。如右图所示。

钢板桩墙

角撑

第十节深基坑土方开挖施工方案

1 施工准备

1、清除挖方区域内所有障碍物, 如地上高压、照明、改建重力式护岸墙。

2、制定好现场场地平整、基坑开挖施工方案,绘制施工总平面布置图和基坑士方开挖图, 确定开挖路线,基底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置及土方堆放地点。

3、场地平整进行标高测设,计算挖填土方量,对建筑物做好定位轴线的控制测量和校核；进行土方工程的测量定位放线,并经检查复核核误后,作为施工控制的依据。

4、完成必需的临时设施,包括生产设施及生活设施及机械进出和土方运输道路、临时供水供电线路。

5、机械设备运进现场,进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。2深基坑土方开挖方案

xx位于xx河道边，在开挖前xx项目部在河边修建了临时围堰，在围堰外围施打松木桩，用砂袋堆砌成梯田状，再在xx外边线沿防汛墙走向施打三道搅拌桩构成防洪防潮体系，在河边用砖混结构修建标高为3.7m防汛墙。

基坑开挖施工方案原则“分层、分块、对称、快挖快撑、保持基坑围护体

受力均衡结构完整”。

本工程开挖土方的总工程量为9200立方，其中-2.50以上面层用挖掘机开挖土方为5100立方，-2.50以下用高压水枪冲洗减少机械扰动淤泥原土层及保护桩头完整，土方为4100立方。

1、工期计划为从xx年xx月20日开工，于xx年xx月30日完成，

共计40天，钢板桩施打后开挖土方、围檩支撑、角撑的工序轮回进行。

2、工程开挖采用分步（层）开挖法，把握“测量复核、开挖放坡、

防超挖”的原则,在现有+1.5m地面放坡一次用挖掘机开挖到-1.00m，土方量为3850立方；放线打12米拉森Ⅳ型钢板桩，在钢板桩围堰内，用长臂挖掘机挖到-2.50m地面，土方量为1250立方；进行第一层管顶支撑加固，然后转用高压水枪冲洗淤泥层，用高扬程泥浆泵抽排到船坞北面的泥浆沉淀池沉淀，清洗至-5.50m地面，土方量为2500立方；再进行第二道管顶支撑加固，沿中轴线以北放坡继续开挖到设计底标高-7.00m，土方量为650立方，即封500mm厚C25砼垫层，完成后再转向，中轴线南面放坡开挖水泵房基础至-7.5m后进行第三道斜支撑，土方量为800立方；再继续开挖到-9.00m，土方量为3850立方；封500mm厚C25砼底板垫层。

3、xx土方开挖顺序图如下所示:

第十一节基坑开挖应急措施

1、在深基坑开挖期间遇台风加暴潮水位达到3.0m时采取戒备状

态，在xx两侧准备不少于1000袋抢险沙包，4米松木桩1000条，彩条布1000平方，当外潮水洪水位达到3.5m时停止一切施工作业面。已开挖的基坑应灌水到-1.00以减少内外水位高差。在外潮水洪水位退落至

3.00以下方可继续施工。

2、在深基坑开挖期间遇地面隆起、支护、支撑出现变形大于监测

报警值时应立即停止一切施工，所有现场施工人员包括机械应立即撤离施工现场，上报有关单位及设计院到施工现场勘查工程事故原因，待制定解决方案后方可继续施工。

第十二节基坑监测措施

1、基准网的建立

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，xx船厂(xx)有限公司委托中国科学院xx岩力学研究所岩土工程检测中心进行基坑的监测，对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

利用船坞北侧的高程水准控制点作为沉降观测的起算点，与基坑周边浅埋坞墙、基坑边、船台监测点一起构成基坑支护沉降观测网。

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NTS-312R全站仪观测四边网的水平角度(四边形内角)，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，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NTS-312R型全站仪。

4、基坑周围坞墙、船台等的监测措施