精选优质文档-倾情为你奉上拉森钢板桩在软土深基坑支护中的应用技术中国化学工程第三建设有限公司 徐方勇 章成安 北京城建集团 徐朝信摘要：本文结合工程实例，简述拉森钢板桩在镇海炼化100万吨/年乙烯工程中埋地管道基坑围护工程的围护设计说明、施工方法、围护结构计算、基坑监测及安全措施。关键词：拉森钢板桩；软土；深基坑；支护一、 基坑围护设计说明1 、工程概况镇海炼化100万吨/年乙烯工程，是我国目前建设的最大乙烯生产线之一，总投资234.97亿元RMB，中化三建承建了乙烯全厂给排水管网（北区）工程、第三循环水场安装工程、净化水场安装工程、35000m3/h空分装置及96000m3/h空压站，其中埋地管道主干管采用DN1400DN1600的螺旋焊管，管垫层底标高为2.0301.500m，计算开挖深度为5.66.13m。2 、工程地质条件根据岩土工程勘察报告，知在场地所研究的深度内有性质如下的地层分布：自上而下地层分布依次为：填土、吹填土、灰色淤泥质粉质粘土、灰色粘质粉土、灰色淤泥质粘土。各层土的厚度h、天然厚重、固结块剪试验的内聚力C及内摩擦角进行了处理、归类、统计，各层土的物理力学性质见表一。二、 基坑围护方案、围护方案的的确定 根据本程基坑特点，在“安全、经济、方便施工”的原则下，对多种围护结构方案进行比较后认为：本工程第三循环水场和空分装置主循环水管线均离土建桩基很近，若采用放坡开挖管沟，会导致桩基偏位，影响土建结构安全。根据该地区地质情况和既往施工经验，采用12米拉森型钢板桩+H型钢支撑的围护形式进行不放坡开槽，全线挖通一次性完成基坑围护法施工。支护形式如下图：基坑开挖深度为5.6-6.13m,沟槽开挖宽度为4.2m,采用钢板桩+钢支撑的围护形式比较经济、合理。具体方案如下：、 钢板桩采用拉森S-型钢板桩，桩长12米；、 支护体系采用对撑结合角撑的围护形式，围檩采用400400H型钢，支撑也采用3258钢管。、打桩设备的选用拟采用Z550型液压振动沉桩机作为打拔拉森桩的主要动力。打桩机使用履带式挖掘机（PC320）加液压高频振动垂改装而成，激振力为320KN。序号机械设备名称规格型号单位数量备注1打桩机Z550台12挖掘机PC320台13振动垂台14吊车25吨台15水泵100污泥泵台36电焊机400台17大型拖车30吨辆1、钢板桩施工工艺1、 施工准备基坑排水：本地区的地下水位较浅，赋存于人工填土和土层中。人工填土结构松散，性质不均，易形成地下水流入基坑通道内；另外坑内积水会泡软土体，危及基坑安全，应做好相应的排水措施。 地表排水：在基坑外侧地面设置300300排水沟，并在坑外间隔2025m左右设置一个500500600集水坑，防止地表水流入坑内。 坑内排水：在坑内设置有组织排水，并在相应位置设置集水井，以便及时用水泵把坑内的积水排除坑外。测量放线与场地准备：首先要在需要打桩的位置进行测量放线；其次是临时道路的重新修整，满足大型机具的进出要求；最后平整场地，满足钢板桩堆码及其他设备停放。钢板桩的检验：钢板桩运到现场后，需要进行检查，包括对钢板桩两边锁口平行度的检查和对桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等作相应的检查，清理锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以修整。2、 钢板桩的施工工艺流程开槽、打设钢板桩按设计要求卸土、放坡送桩至设计标高设置地表排水系统设置钢围檩和支撑基坑分层开挖到水管垫层底铺设垫层安装管道回填土拆除钢支撑拔除钢板桩空隙填砂。钢板桩关键施工方法： 轴线定位：先定出钢板桩围堰的轴线，每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。钢板桩打设：采用单桩逐根打入法施打钢板桩，即吊升第一支钢板桩，准确对准桩位，振动打入土中。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩施打完成。单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。钢围檩和支撑的设置：钢板桩打设完成后，采用PC320型挖掘机开挖，挖至地坪标高下1.5米处，再用H型钢围檩对拉森桩进行支护。结构如下图：钢板桩拔除：先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动lmin2min，高频震动使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土方对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，再振动lmin2min后再往下锤0.5m1.0m再往上振拔，如此反复直至将桩拔出来。液压震动打桩机如下图所示： 3、 钢板桩+钢支撑施工要求钢板桩施工应注意垂直度及施打板桩墙面的平整度，在钢板桩打入时应设置打桩围檩支架，钢板桩垂直度1%，轴线偏差10mm；为了钢板桩顺利拔出，钢板桩表面宜涂抹隔离剂，钢板桩必须等管道的各项工序完成后，且回填土方可拔除，拔出后留下的空隙采用砂进行灌冲；钢板桩与围檩之间的空隙打入木条或钢条；钢构件焊接采用角焊缝，角焊缝的焊角尺寸要符合规范要求；基坑挖到设计标高后及时铺设垫层,垫层应延伸到钢板桩边；围檩转角的角点上下各用一块厚1cm钢板焊接。4、 挖土的施工要求待支撑体系形成后方可开始挖土。土方开挖前，应制定详细的开挖计划，并经设计、业主及监理单位同意后执行；土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则；挖土工作应分层进行，每层开挖深度不超过1.5m，停挖后留坡的角度不宜大于30度，距坑底30cm左右应采用人工修土；挖土结束，及时做垫层，垫层应满铺到基坑边，基坑暴露时间不得超过12h；挖土机械不得碰撞或损伤围护结构，严禁挖土机械、车辆在已挖出的基坑边行驶；挖出的土方要及时运出，不得堆放在坑边，基坑四周堆载不得超过设计工况要求。5、 回填：回填前应先选好合格土壤，并将坑底的建筑垃圾清理干净，槽底如有积水，应先排除，严禁带水回填，回填土要分层夯实。三、基坑维护结构计算、计算内容 根据建筑基坑支护技术规程和宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行技术规定，排桩结构必须进行以下计算：1、 桩长度计算（抗倾覆稳定性验算）2、 最大弯距、最大剪力和支撑力计算3、 整体稳定性计算、围护布置及计算参数取值说明1、 地面荷载按25KPa考虑；2、 本工程计算所需的土壤各地质层物理力学性质见表一；各地质层物理力学性质统计表 表一层号岩性名称重度（KN/ m）内聚力C（KPa）内摩擦角（）W（%）e1填土18.010.015.0-2吹填土18.010.015.045.51.611淤泥质粉质粘土16.914.0(12.6)8.5(7.7)46.11.321a粘质粉土18.720.0(18.0)29.0(26.1)28.60.822淤泥质粉质粘土16.717.66.848.71.39说明:1、 由于1、1a层统计频数少于6件，计算时按平均值的9折的数值，（）内是平均值打9.0折后的C、值；2、 1a层的C、值是经过的按标准值，由于围护桩采用挤土效应较小的钢板桩，计算时不应打折处理；3、 填土和吹填土无试验指标，根据经验值取。土层参数12米深钢板桩+钢支撑方案计算简图：1.素填土工况2.素填土6.13 2.23.淤泥质土=16.9C=12.6=7.76.2=18.7C=18.0=26.14.粉土10.175.淤泥质土=16.9C=12.6=7.76.淤泥质土=16.7C=17.6=6.812米深钢板桩+钢支撑方案效果图、围护结构受力及稳定性计算1、 钢结构验算（根据钢结构设计规程GB50017-2003进行验算）钢板桩强度验算：（SKSP-型钢板桩）每延米钢板桩的截面模量Wx=2037/m每延米根钢板桩计算最大弯距Mmax=65.700.4=164.3KN.m/m1.25MmaxRxWx=1.25(164.3KN.m/m1.052037/m)=96.0N/f=215 N/满足规范要求。围檩计算：围檩采用400400H型钢Wx=3340，计算最大支反力为q=89.69KN/mMmax=(1/8ql) =(1/889.693)=100.9KN/m1.25MmaxRxWx=1.25(100.9KN.m/m1.05334010)=35.9N/f=215 N/满足规范要求。钢支撑计算：钢支撑采用3258钢管 A=（D-d）/4=79.67 I=（D4-d4）/32=10013.9cm4i=(I/A)=11.2cm=l/i=3.410mm/112mm=30.4最大支撑力Nmax=89.693=269.1KN根据GB50017-2003国家规范查表=0.962(属b类截面)1.25N/ A=1.25(269.0100.9627967)=43.9f=215N/满足规范要求。式中：A-毛截面面积，I-毛截面惯性距，i-截面回转半径，-长细比，截面发展系数，对于共字型截面Rx=1.05。四、基坑监测措施 1、基坑支护变形观测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13个变形观测点，同时又作为沉降观测点。基坑支护沉降观测利用厂区北侧的高程水准控制点作为沉降观测的起算点，与基坑周边浅埋基础建（构）筑物、基坑边、重要管线监测点一起构成基坑支护沉降观测网。2、基坑周围建(构)筑物等的监测措施本工程对基坑周边30米范围内的所有建（构）筑物进行监测，并特别对临近坑边6轴西侧范围内建（构）筑物，加强监测力度。具体监测措施是： 对建（构）筑物，定期进行沉降变形观测。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。五、安全施工措施1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。2、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。3、为切实保证施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。4、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。5、施工中所有机械、电器设备必须达