拉森钢板桩基坑基槽止水及支护结构专项方案

 本工程拉森钢板桩主要用于xx，具体施工操作如下。

基坑开挖采用Ⅲ 型9．0 米长拉森钢板桩支护。拉森钢板桩用升降机就位后采用履带式液压挖土机KATO-1250或KATO-1430带VH-2000或VH-3000的液压振锤的锤机施打，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。

考虑到钢板桩较长，在施打中，钢板桩容易向一边倾斜，由于倾斜误差积累不易纠正，难以控制钢板桩墙的平直度，所以钢板桩施工拟采用屏风式打入法。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根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。

1、钢板桩施工的一般要求

（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于方渠基础施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。

（2）基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则 的转角，以便标准钢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、扎钢筋、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。

2、钢板桩施工的顺序

（1）钢板桩位置的定位放线

（2）挖沟槽

（3）安装导梁

（4）施打钢板桩瞩

（5）拆除导梁

（6）清理锚杆处标高的土方

（7）挖土

（8）排污管、渠箱施工

（9）回填石屑

（10）拔除钢板桩

3、钢板桩的检验、吊装、堆放

（1）钢板桩的检验

对钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。

①外观检验：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。检查中要注意：a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。原则上要对全部钢板桩进行外观检查。

②材质检验：对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。包括钢材的化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。

（2）钢板桩吊运

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）钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，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钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

③钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。

4、导架的安装

    在钢板桩施工中，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，双面围擦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，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。

（3）导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。

（4）导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。

5、钢板桩施打

拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工有关要求：

（1）全线采用Ⅲ型9．0米长密扣拉森钢板桩。拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）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，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。

（3）打桩前，在钢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）钢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根钢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钢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。

    总之，施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高，一次打入的深度一般为0．5-3．0米。

    钢板桩打设的公差标准如下表所示。

钢板桩打设公差标准

项目      允许公差

板桩轴线偏差      土10Cm

桩顶标高      土10CC

板桩垂直度      工％

    (6)密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；特别是工作井的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，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。

    （8）内支撑架设

    经过计算拉森钢板桩支护可采用一道内支撑，详见附图。

    6、钢板桩的拔除

    基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，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，会给己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。设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。

    （1）拔桩方法

    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，破坏钢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：对封闭式钢板桩墙，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。有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。

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。

④供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1．2-2.0倍。

⑤对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1．5h。

     7、钢板桩土孔处理

    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。填入法所用材料为石屑。

基坑钢板桩支护方案

第一节  工程概况

本工程为XXXXXX，高度3700，顶标高-2.45，地下室顶面覆盖2000高土层，建设方拟在上部做圆形广场及旱地喷泉。

地下室基坑深约5.1米，原采用放坡大开挖方式，基坑面标高约-1.82M，基坑底标高约-6.92M。当开挖至-4.3M左右时，基坑脚部出现流砂涌动，无法正常开挖，经与甲方及监理单位研究，决定采用钢板桩进行支护，以达到止水挡土的目的。

第二节  编制依据

一、XXXXXX工程XXXXXX设计图纸；

二、XXXXXX编制的XXXXXX《岩土工程勘察报告》；

三、XXXXXX工程冲孔桩施工记录；

四、同济大学出版社1991年11月第一版《高层建筑施工手册》；

五、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；

六、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；

第三节 工程地质条件

根据地形勘察报告及冲孔桩施工记录，该场地范围内地层自上而下分为：杂填土层、淤泥土层、粉细矿层、强（中）风化砂岩层和微风化岩层。

一、杂填土层：层厚约1.0～2.0m；

二、淤泥土层：层厚约0.5～1.5m；

三、粉细矿层：层厚约2.5～7.0m；

四、强（中）风化岩层：层厚约2.0～2.3m；

五、微风化岩层。

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隔绝-4m～-12m砂层地下水流入基坑，同时支护边坡防止流砂涌动，起到支护边坡的作用。设计要点如下：

一、采用拉森式（U）型钢板桩，桩长7～10m；

二、钢板桩穿过砂层，进入强（中）风化岩面；

三、钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕周长约110M；

四、为保证基坑安全，钢板桩帷幕上设置一道连续的工字钢或槽钢围檩以加强钢度及整体性；

五、基坑每隔5～6m设一根Φ48管锚，锚杆长度8～12m与其水平成15O夹角，前端固定于围檩上；

六、管锚必须在钢板桩施打前3天左右完成，以便拉结于围檩前确保有足够的强度。

第五节  基坑稳定性换算

1、基本参数：

a)支护入土深度h：3.5m；b)基坑深度t：2.6; c)土体平均密度r：16KN/m3；d)地面荷载q：0；e)钢板桩长度L：6m；f)软土内聚力C：5Kpa； h) 软土内mc 摩擦角0：8oi) 角支撑钢梁Φ>220， 长度约8.5m；j)锚杆抗拔力f：150KN/g) 钢板桩抗弯强度(抗森Ⅲ)δ：182Mpa。

2、基本力学数据计算：

a)        Ka=tg2(45-0/2)=tg41=0.72。            

b)        Kb=tg2(45+0/2)=tg249=1.323。

c)        h0=2c/r =2×5/16× =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。

f)        钢板桩桩身最大弯矩Mmax=Eaha•S—Ep•hp•S

                        =Ea•ha•H•L—Ep•hp•H•L

=3.92KNM   

[ha=1/3(H‐ho)=0.93m,hp=0.39]            

g)        桩身最大剪力Qmax=Ea•ha•H•L—Ep•hp•H•L。  

h)        桩顶最大水平位移Umax=QH/δ=6.6mm。

i)        钢板桩身应力强度δ=QH=12Mpa。

j)        钢支撑长径：<38.6。

3、结论：      

a)        土体作用于桩身的应力强度&delta;=12Mp<钢板桩抗弯强度[&delta;](182Mpa)，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：

第七节  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                安装于挖掘机上打钢板桩

履带式单斗挖掘机        W-1001        1台        1M3        吊液压振动锤

汽车式起重机                1台        30t        用于拨钢板桩

震动拔桩机                1台        45KW        拨钢板桩

履带式单斗挖掘机        W-1001        1台        1M3        挖槽、配合桩机作业及修路

气割机                1套                切割钢板桩

电焊机        XD1-200        2台        2KVA        钢板桩接长

经纬仪        J2        1台                测量放线

水准仪        S3-d        1台                抄平、沉降观测

空压机        V-6/8        1台        37KW        协助打管桩压力灌浆

潜孔冲击器        YQ80        1台        1.99KW        打管锚

砂浆搅拌机        250L        1台        4KW        锚杆注浆

泥浆泵        BW-150/15        1台        5.5KW        锚杆压力灌浆

第八节  土层锚杆施工

1、        打入钢管。

沿基坑护坡周边每隔5～6M打一根&Phi;48钢管，钢管尖端及前部开有若干小孔，以利于清孔及注浆，钢管向下与土面成15&deg;夹角，通过空压机送风用潜孔冲击器来把钢管打入土层。

2、        压力灌浆。

压力灌浆为土层锚杆施工的重要工序。作用是：⑴、形成锚固段。将锚杆锚固在土层中；⑵、防止钢拉杆腐蚀；⑶、充填土层中的孔隙和裂缝，改善土质。

灌浆采用二次灌浆法。第一次灌浆采用水泥砂浆。第二次灌浆用水泥浆，在第一次灌浆的浆液初凝后进行。

土层锚杆灌浆材料及其配合比

                     材料名称

灌浆        425＃普通硅酸盐水泥        水        砂（粒径＜0.5mm）        早强减水剂

第一次灌浆        1        0.4        0.3        0.035

第二次灌浆        1        0.4       

0.035

第九节   钢板桩施工

一、材料选择。采用拉森式（U型）钢板桩。

型号        尺寸（mm）        截面积

A单根

（cm2）        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）

鞍IV型        400        18/0        15.5        10.5        99.14        77.73        193.33        4.025        31.963        343        2043

二、钢板桩检验。

由于本工程为钢板桩用于基坑的临时支护和止水，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    围檩、拉杆、角撑    土建施工   

拔桩

五、操做方法

⑴、基线确定：施工员的在基坑边龙门架上定出轴线，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，洒灰线标明。

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，使桩端透过砂层进入不透水的强（中）风化岩层。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩帷幕完成。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。

⑷、围檩、拉杆、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，围檩用槽钢或角钢组成，通过拉杆固定于原已打好的钢管锚杆上，拉杆由两根&Phi;25钢筋组成，焊接于钢管锚杆上。为稳妥起见，

在钢板桩墙五个转角上另用槽

钢或角钢做角撑。如右图所示。

⑸、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，且周边街头公园及B1～B4栋的位置影响，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

   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、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，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。