污水管道和排水箱涵基坑支護(hù)

1、巽寮濱海度假休閑區(qū)中區(qū)市政項(xiàng)目海濱路工程二標(biāo)段道路左側(cè)污水管道和排水箱涵基坑支護(hù)、排水專項(xiàng)方案1、概述巽寮濱海度假休閑區(qū)中區(qū)市政項(xiàng)目海濱路工程二標(biāo)段工程，鋼筋混凝土箱涵縱向布置于K4+415K5+594樁號的道路左側(cè)，長約1139m，其中箱涵（B×H3000×1500）409m、(B×H3000×2000)760m、 (B×H3000×2500)24m，采用C30 S6混凝土3061.68m3，墊層采用C15混凝土1460.23m3。與之平行的污水管道（HDPE）DN500，于井W0207井W0702之間，長約1495.00m。（1）

2、地層巖性根據(jù)施工圖紙和業(yè)主提供的海濱路市政工程巖土工程勘察報告，沿線地貌類型主要為海岸階地，西面臨海，沿線零星分布有魚塘和果樹，路線地形稍有起伏。在鉆探深度范圍內(nèi)，總體上自上而下可分為人工填土層（Qml）、第四系海陸交互相沉積層（Qmc）和第四系坡積層（Qdl）、殘積土（Qel）及燕山期花崗巖（r52（3），按土巖類型及性狀大體分述如下：(1)人工填土：主要為素填土，呈淺紅、灰黃、灰色，稍濕濕，結(jié)構(gòu)松散，呈零星不連續(xù)分布，層厚0.502.50m，層頂（地面）標(biāo)高2.524.21m。第四系海陸交互相沉積：由粉砂、細(xì)砂、中砂、礫砂和亞粘土組成，粉砂和細(xì)砂的層頂埋深0.002.50m，厚度1.101

3、0.50m，層頂標(biāo)高-4.053.98m；中砂和礫砂的層頂埋深0.0012.05m，厚度1.4010.50m，層頂標(biāo)高-9.532.87m；亞粘土層頂埋深10.1016.00m，層厚0.505.90m，層頂標(biāo)高-13.48-6.13m。（2）水文地質(zhì)條件根據(jù)含水巖土類別、賦存條件及水力特征，勘察區(qū)的地下水劃分為松散土層孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。其中松散土層孔隙水主要分布于平原和濱海。含水層主要為沖積和海相成因類型的砂類土。根據(jù)松散層巖土體孔隙水的水力特征，可分為孔隙承壓水和孔隙潛水。地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水和地表水。 孔隙承壓水主要分布于海陸交互相沉積卵石層中，屬淺層承壓水。含水層以含卵

4、石中粗砂為主。含水層厚度一般48m，孔隙度大，與地表水有直接水力聯(lián)系。因此其富水性好，涌水量大，地下水對地基土體穩(wěn)定性影響較大。孔隙潛水分布于勘察區(qū)第四系海陸交互相沉積的粉砂、中砂和礫砂層中，潛水的水位埋深較淺，富水性好，滲透系數(shù)大，地下水與地表水有直接的水力聯(lián)系，涌水量大。主要由降水和地表水補(bǔ)給，水平側(cè)向徑流排泄。地下水極發(fā)育，各地層地下水位在標(biāo)高1.22.6m左右。見鉆孔ZK12至ZK30地質(zhì)剖面圖。（3）工程特性箱涵開挖從路面至基底45m，涵底標(biāo)高0.33 - 2.2m左右；污水管道開挖從路面至基底56m，管底標(biāo)高-1.22 - 3.0m左右。樁 號4+4154+8205+2205+58

5、5現(xiàn)地面高程 m4.03.32.82.3箱涵底高程/開挖深度0.33/3.7-0.85/4.2-1.25/4.1-2.20/4.5污水管底高程/井位開挖深度-0.87/5.1-1.47/5.1-2.06/5.2-2.63/5.3備注管道建基面完全穿過粉砂和細(xì)砂的層（埋深0.002.50m，厚度1.1010.50m，層頂標(biāo)高-4.053.98m），進(jìn)入中砂和礫砂的層頂（埋深0.0012.05m，厚度1.4010.50m，層頂標(biāo)高-9.532.87m）。由于管道建基面所處的第四系海陸交互相沉積的粉砂、中砂和礫砂層中，潛水的水位埋深較淺，富水性好，滲透系數(shù)大，地下水與地表水有直接的水力聯(lián)系，涌水量大

6、。主要由降水和地表水補(bǔ)給，水平側(cè)向徑流排泄。海濱路市政工程巖土工程勘察報告結(jié)論及建議認(rèn)為，箱涵和污水管溝開挖完全在第四系海陸交互相沉積層（即粉砂、中砂和礫砂層）范圍內(nèi)，工程性質(zhì)較差且富水易造成涌水、流砂。箱涵和污水管較長，量大，工序多，屬于關(guān)鍵項(xiàng)目，地層復(fù)雜，管溝開挖深度深，全線基礎(chǔ)都存在流砂，如果不采取支護(hù)措施，管溝無法按穩(wěn)定的坡度放坡開挖。若采取強(qiáng)挖方法，第一、流砂會掏空臨近構(gòu)筑物地基，引起大量塌方，由于管溝離公路較近，會引起現(xiàn)有公路（S210線）路基塌陷和危及車輛的正常安全通行；第二、會危及到管溝周邊臨近建筑物（如DN600的供水管線、架空電信線路）的安全；第三、無支護(hù)的基坑存在極大的安

7、全隱患、容易引發(fā)施工安全事故，第四、無法在干地施工，影響工程質(zhì)量和進(jìn)度。根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程，為確保工程安全，箱涵和污水管溝開挖須采取支護(hù)措施，兼顧基坑截水，宜采用12m長拉森型鋼板樁沿管溝兩側(cè)進(jìn)行支護(hù)。2、基坑鋼板樁支護(hù)方案及安全驗(yàn)算2.1 鋼板樁的選型和布置 考慮到污水管、箱涵基坑兩側(cè)土質(zhì)和基礎(chǔ)中部、底部易產(chǎn)生流砂層的情況，結(jié)合拉森型鋼板樁的特性（擋土、截水、擋流砂）和施工方法等方面因素，箱涵和污水管溝槽開挖的支護(hù)方案采用拉森型鋼板樁支護(hù)。拉森型鋼板樁寬度適中，抗彎性能好。為確保基坑開挖安全，鋼板樁入土深度控制在4m以上，并采用25號H型鋼實(shí)施圍囹加固，用300鋼管對撐、間距3m，必要

8、時可沉設(shè)錨樁，對圍護(hù)實(shí)施拉錨，如下圖所示。方案一：鋼板樁采用9m長、方案二：鋼板樁采用12m長。2.2 9m長拉森型鋼板樁支護(hù)驗(yàn)算為確保鋼板樁有足夠的埋入深度，基槽地面先削掉一層50cm80cm厚土，再施打。2.5m0.0m高程為粘土層，則土的重力密度=17.2kN/m3，土的內(nèi)摩擦角1=12°， 0.0m-2.65m以下高程為粉砂、中砂層，則砂=16.0kN/m3，2=20°，-2.65m-6.0 m為礫砂層，則礫砂=16.5kN/m3，3=25°，土的粘聚力，取c=0。（1）按9m范圍內(nèi)的加權(quán)平均值計算：=（2.5*17.2+2.63*16+3.87*16.5

9、）/9 16.5kN/m3=（2.5*12+2.63*20+3.87*25）/9 19.93°鋼板樁與土間的摩擦角，?。?/21/3）×6°，摩擦角很小，忽略不計。鋼板樁后填土水平，=0（2）鋼板樁受土壓力分布圖：（3）疊加后的土壓力分布圖：（4）動土壓力系數(shù)及被動土壓力系數(shù)計算根據(jù)庫倫理論，計算得Ka=0.49Kp= =2.46（5）計算y值，即鋼板樁上土壓力強(qiáng)度等于0的點(diǎn)距基坑挖土面的距離。令y點(diǎn)處 Ea =Ep，得1/2 · · (5.13+y)2·Ka ·K´=1/2 ·礫砂 · y2&

10、#183;Kp·K式中K´、K值為鋼板樁的主動土壓力、被動土壓力修正系數(shù)，參考建筑施工計算手冊，取K´=1（注：為安全起見，對主動土壓力不予扣減），K=1.60。、礫砂、Ka、Kp代入上式，解得y=2.80m（6）按簡支梁計算等值梁的最大彎矩Mmax和兩個支點(diǎn)的反力（Ra和Po）按圖示，得ea=· H·Ka=16.5×5.13×0.49=41.47 KN/m2令MO=0，得1/2×2.80×ea×（2.80×2/3）+1/2×5.13×ea×（5.13&#

11、215;1/3+2.80）=Ra×6.93求得Ra=85.0 KN/m又令MA=0，得1/2×5.13×ea×（5.13×2/3）+1/2×2.80×ea×（2.80×1/3+5.13）-85.0×1= Po×7.93求得Po=80.0 KN/m（7）鋼板樁最小入土深度to參考建筑施工計算手冊的公式，x= =2.90m則to=x+y=2.80+2.90=5.70m3.87m，結(jié)論，采用9m長的鋼板樁支護(hù)鋼板樁埋深不滿足安全要求。2.3 12m長拉森IV鋼板樁支護(hù)驗(yàn)算12m長鋼板樁受土壓

12、力分布圖：同理根據(jù)計算，得to=x+y=2.80+2.90=5.70m 6.87m，如上圖示。結(jié)論，采用12m長的拉森IV鋼板樁支護(hù)鋼板樁埋深滿足要求。2.4 鋼板樁抗彎驗(yàn)算鋼板樁所受的最大彎矩Mmax：因最大彎矩處即為剪力等于0處，設(shè)剪力等于0處距鋼板樁頂為z，則：Ra-1/2 · r · z2·Ka=085.0-1/2×16.5×z2×0.49=0求得z=4.59m故Mmax= Ra×（4.59-1）- 1/2×16.5×4.592×0.49×4.59/3Mmax= 175KN&#

13、183;mf= Mmax/W=175/(3000×10-6) =58.3Mpa < 1/2f =100 Mpa抗彎滿足要求。3 鋼板樁施工方法打拔樁機(jī)為挖掘機(jī)（日立550）加液壓高頻振動錘改裝而成，為臺灣仿荷蘭產(chǎn)振動錘，激振力220kN。1）開挖鋼板樁打樁平臺作業(yè)平臺寬度不小于6m，以便鋼板樁材料的堆放和吊樁機(jī)施工。2）鋼板樁的插打作業(yè)a）在鋼板樁鎖口內(nèi)涂黃油。在樁頂上利用拔樁孔系千斤繩（供換鉤用）一根，滑車組一付。在樁的下端系風(fēng)纜二根。b）安綁主副吊點(diǎn)千斤繩。其中副吊點(diǎn)（下端吊點(diǎn)）未焊吊環(huán)，用鋼絲繩捆扎時，應(yīng)墊以木塊，以防滑移和受力后吊點(diǎn)處鎖口變形。c）用吊車兩點(diǎn)吊。當(dāng)提升到

14、一定高度時，放松到吊點(diǎn)，使鋼板樁接近垂直狀態(tài)，并利用風(fēng)纜控制正反方向。d）鋼板樁就位下插。第一組鋼板樁系沿導(dǎo)向木下插，是整個鋼板樁的基準(zhǔn)，要反復(fù)掛線檢查，使其方向垂直位置準(zhǔn)備。其余各樁組，則以已插樁組為準(zhǔn)，對好鎖口后，利用自重下插。當(dāng)自重不能迫使其下插時，可利用滑車組，進(jìn)行加壓。e）解除夾弧板。當(dāng)鋼板樁下插到接近夾弧板位置時，應(yīng)及時解除夾弧板，然后繼續(xù)下插，直到不能下插為止。f）吊車松鉤，并拆除原懸掛在樁頂上的滑車組及千斤繩等。g）安設(shè)柴油錘，并進(jìn)行錘擊，使鋼板樁下插到預(yù)定標(biāo)高位置。e）將已插好的鋼板樁，點(diǎn)焊固定于頂層內(nèi)導(dǎo)環(huán)上（用短鋼筋頭）。h）拆除懸掛外導(dǎo)環(huán)吊桿的挑梁。按上述步驟逐組下插鋼板

15、樁，當(dāng)遇到懸掛外導(dǎo)環(huán)吊環(huán)吊桿的挑梁時，應(yīng)及時拆除，并用鋼筋鉤將外導(dǎo)環(huán)懸掛在已插好的鋼板樁上，以免外導(dǎo)環(huán)下垂變形，影響施工。4）拔樁先用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁頭部振動1min2min，使鋼板樁周圍的土松動，產(chǎn)生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機(jī)的負(fù)荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時，應(yīng)停止拔樁。5）鋼板樁的施工中遇到的問題及處理：由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，采用如下幾點(diǎn)辦法解決 ： 打樁過程中有時遇上大的塊石或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠時，采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過障礙物。 鋼板樁雜填土地段擠進(jìn)過程中受到石塊等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏

16、斜，采取以下措施進(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m2.0m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。 鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標(biāo)準(zhǔn)寬度的板樁，異形樁可根據(jù)據(jù)實(shí)際傾斜度進(jìn)行焊接加工；傾斜度較小時也可以用 卷揚(yáng)機(jī)或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。 在基礎(chǔ)較軟處，有時發(fā)生施工當(dāng)時將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起。6）變形觀測在鋼板樁支護(hù)期間，將定期對鋼板樁頂?shù)奈灰七M(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)樁頂向基坑內(nèi)的偏移量過大時，及時加強(qiáng)防護(hù)措施，確保鋼板樁支護(hù)安全穩(wěn)定

17、。7）鋼板樁施工質(zhì)量控制a）已插下的鋼板樁，對垂直于基坑短邊的傾斜度，或?qū)τ诓鍢肚斑M(jìn)方向的傾斜度小于0.005。b）插入樁位的鋼板樁須緊緊靠內(nèi)導(dǎo)環(huán)，即要求鋼板沿設(shè)計開挖線垂直插入樁位。如不能緊靠內(nèi)導(dǎo)環(huán)時，其間隙小于20毫米。c）每組鋼板樁必須按編號插入正確的樁位，每組偏差小于±15毫米。4 基坑排水方案由于管道建基面所處的第四系海陸交互相沉積的粉砂、中砂和礫砂層中，潛水的水位埋深較淺，富水性好，滲透系數(shù)大，地下水與地表水有直接的水力聯(lián)系，涌水量大。主要由降水和地表水補(bǔ)給，水平側(cè)向徑流排泄。4.1 基坑涌水量計算參考建筑施工手冊，按經(jīng)驗(yàn)公式計算基坑涌水量：Q= （m3/d）式中：K滲透

18、系數(shù)，透水層為中砂、礫砂層，K75m/d；R影響半徑（m），透水層為中砂、礫砂層，取R=200m； H穩(wěn)定水位至設(shè)計基坑底的深度（m），基底以下為深厚透水層，加34米，以保安全。穩(wěn)定地下水位2.50，基坑底深度-2.63，則H=2.5-(-2.63)+49.13m；r0引用基坑半徑(m)，r0u*(L+B)/4，u為系數(shù)，取u=1.0L、B為基坑長、寬，L=60m，B=10m，r01.0*(60+10)/417.5m則基坑總涌水量：Q=1.36*75*9.132/1.0947769m3/d=324m3/h4.2集水井及明溝排水布置箱涵和污水管道采取分段施工，根據(jù)本工程基坑的實(shí)際情況，在基坑兩側(cè)的布置明溝，再在明溝的下2個集水井，編號為1#、2#