深基坑拉森钢板桩支护方案(最终)

平阳县宋埠围垦区经七路道路路基及桥梁工程1#桥、2#桥桥墩承台

深基坑拉森钢板桩支护施工方案

一、工程概况

经七路1#桥、2#桥位于经七路上,在桩基施工后，经过桩位复测，该两座桥部分桩位偏差不能满足规范要求。2016年4月12日，在平阳县滨海新区建设管理委员会会议室组织召开了“平阳县宋埠围垦区经七路路基及桥梁工程1#桥、2#桥桥梁墩台基础加固设计方案”专家评审会，会议成立了专家组，根据专家意见，设计单位出具了基础加固设计方案。

1#桥桥墩加固设计方案中要求：1#墩、2#墩左半幅沿桥梁横向各增加2根Φ 1000钻孔灌注桩、15.4m×3.1m×1.5m的承台各一个，承台底标高-2.0m；1#墩右半幅沿桥梁横向增加1根Φ1000钻孔灌注桩、9m×3.1m×1.5m的承台一个，承台底标高-2.0m；2#墩右半幅第一根D120桩基础为Ⅳ类桩，设计按费桩处理，在原来桩位处沿桥梁纵向设置一个6m×2m×1.5m的承台，承台下设置2根￠1000的桩基础，其右侧剩余2根偏位桩基础，采用沿桥梁横向设置一个9m×3.1m ×1.5m的承台，承台下设置1根￠1000的桩基础，增加桩基础底标高基本与原桩基础桩底标高同。

2#桥桥墩加固设计方案中要求：在原桩基础上增加承台及每半幅桥墩增加2根￠1000的桩基础，增加承台尺寸为15.4m×3.1m×1.5m，沿桥梁横向布置，增加桩基础底标高基本与原桩基础桩底标高同。承台底标高-2.5m.

二、工程地质情况

勘察场地在勘探深度范围内岩土层分为5大层，其中3个亚层，自上而下可分为：①0吹填土、②1含砂淤泥、②2淤泥、②3淤泥、③1淤泥质粘土、④2粘土、

⑤3圆砾(卵石)，现分述如下：

①0吹填土（meQ4）灰色，流塑状，高压缩性。为新近人工吹填淤泥形成，后经人工处

理，现呈淤泥质粘土状为主。仅2号桥址部分有分布，直接出露地表，厚度3.060～3.50m, 土质不均一，工程性质差。

②1含砂淤泥（al-mQ42）灰色、灰黄色，高压缩性，流塑状。含砂10-30%，以粉砂为主，呈薄层状或团块分布。土质不均一，部分地段含砂量较高，渐变为以粉砂为主。刀切面粗糙。各桥址区均有分布，层顶高程-1.32～1.70m，厚度 4.00m～7.50m。具高含水量、高孔隙比、高压缩性、低抗剪性等特性。工程性质极差，路基段需作重点处理。

②2淤泥（mQ42）灰色、青灰色，高压缩性，流塑状。含粉细砂、贝壳碎屑和半炭化物。刀切面光滑。各桥址区均有分布，层顶高程-3.77～-8.25m，厚度10.30m～15.90m。厚度较大，具高含水量、高孔隙比、高压缩性、低抗剪性等特性，工程性质极差，路基段需作重点处理。

②3淤泥（mQ42）灰色、青灰色，高压缩性，流塑状。含粉细砂、贝壳碎屑和半炭化物。刀切面光滑。各桥址区均有分布，层顶高程-16.55～-21.56m，厚度18.50m～21.10m。厚度较大，具高含水量、高孔隙比、高压缩性、低抗剪性等特性，工程性质极差，与上覆土层无明显界线，土质略好于上层。

③1淤泥质粘土（mQ41）灰色，流塑状为主，局部软塑状，高压缩性，具鳞片状构造，含少量粉细砂与贝壳碎片，刀切面光滑。土质不均匀，局部相变为粘土。各桥址区均有分布，层顶高程-36.77～-42.06m，厚度9.00m～11.90m。工程性质较差。

④2粘土（mQ2-2 3）灰色，软塑—可塑状，高压缩性。少量半炭化植物碎屑及粉砂薄层，切面光滑。各桥址区均有分布，层顶高程-47.10～-51.29m，厚度12.80m～

19.00m。工程性质较差。

⑤3圆砾（卵石）（al-mQ2-1 3）灰、浅灰色，饱和，中密状为主。卵石、砾石母岩成分为强—中风化凝灰岩，呈亚棱角形—亚圆形，卵石、砾石粒径以10—40mm为主，个

别达60mm以上，含量55—75%；砂含量占10—30%；粘性土占5—15%。分选性较差，颗粒分布不均匀，部分地段粒径较小，呈圆砾状。各桥址区均有分布，层顶高程-61.25～-68.36m，揭露厚度6.00m～8.60m。均未揭穿，工程性质较好，分布较稳定，是拟建桥梁较为理想的桩基持力层。

三、桥墩承台处土质：1#桥、2#桥桥墩承台处于原有河道中，该承台处土质为②1含砂淤泥（al-mQ42）灰色、灰黄色，高压缩性，流塑状。含砂10-30%，以粉砂为主，呈薄层状或团块分布。土质不均一，部分地段含砂量较高，渐变为以粉砂为主。刀切面粗糙。层顶高程-1.32～1.70m，厚度4.00m～7.50m。具高含水量、高孔隙比、高压缩性、低抗剪性等特性。工程性质极差，基坑开挖后极易发生坑底隆起，导致基坑失稳、坍塌。

四、施工现场已采取的围堰施工布置：

根据现场实际情况，1#桥西侧原河道水流量大，不能采取断流围堰施工，故我施工单位已采取了不断流围堰施工：在已施工的0#台承台与1#墩间设置3m宽明沟一条，明沟沟顶标高高出常水位1.4m，将原河道水流顺利排向东侧的护塘河，在桥梁东侧外侧距离桥梁3m处采用双排松木桩、竹篱板、防水布、黏土围堰施工，堰顶标高高出常水位1.4m。桥梁西侧为不透水的施工便道，施工便道高出常水位1.4m。

2#桥桥位处西侧原有河道为断头河，桥位处西侧断头河长约400m，桥位处东侧为护塘河。为防止护塘河水流入本桥梁施工范围，已在桥梁东侧（距离桥梁10m）采用双排松木桩、竹篱板、防水布、黏土围堰施工，堰顶标高高出常水位1.4m。

五、桥墩承台基坑支护方法

桥墩承台基坑底标高：1#桥基坑底标高为-2.4m，2#桥基坑底标高为-2.9m，根据现场实际地质，基坑处地质为含砂淤泥，流塑状，基坑开挖后极易发生坑底隆起，导致基坑失稳、坍塌。为了保证施工安全，我部拟采用9m/12m拉森钢板桩进行支护。

钢板桩支护工程量如下表：

2.5设备准备

1. 挖掘机、自卸车、吊车、打拔桩机、钢筋加工设备等提前调试，根据施工进度的要求随时进场。

2. 前期施工的部分机械设备于开工前五日组织进场。进场前做好维修、保养及调试等工作。施工机械随施工进度陆续组织进场。

3．由于地理位置的特殊性，地下渗水量大，施工前后需安排水泵对沟槽实行降水措施；在一般的集水井内设置口径50～200mm水泵即可满足排水要求。所选泵型号需满足扬程等要求；此次施工配备一台QY-7的潜水泵贯穿整个施工期。

第三章施工组织管理机构

针对本工程特点，项目经理部在组织施工时做到科学合理、文明施工，同时抓人员培训、抓质量、抓计划进度，项目部根据本工程的具体特点，配备质检工程师，排水工程师，计划负责人，试验工程师，财务负责人，在项目经理的统一领导下，科学合理地组织工程施工，同时抓项目部的人员培训、质量、计划进度、劳动力和机械的调配等，开展全面质量管理活动，快速、优质完成本工程的施工。施工机械如下：

工程机械设备表

第四章钢板桩施工方案

4.2钢板桩支护开挖

1.钢板桩选材

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，拟选用9m拉森Ⅲ型钢板桩，拉森Ⅲ型钢板桩宽度适中，抗弯性能好；施工过程中为保障施工安全，要求钢板桩入土深度达桩长0 .63倍以上

（1）钢板桩的检验

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；原则上要对全部钢板桩进行外观检查。

（2）钢板桩吊运装卸

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。

2.钢板桩施工

钢板桩施工顺序为：开挖钢板桩处障碍物—测量放样—打钢板桩—基坑开挖—围檩支撑—铺设垫层—破桩头—检测钻孔灌注桩—承台施工—拔钢板桩。

拉森钢板桩施工平断面图大致如下所示：

拉森钢板桩大样图

单位：mm

（1）打桩

此次钢板桩施工拟投入1 台打拔桩机。打拔桩机为挖掘机（KATO1250）加振动锤改装而成，振动锤为日产NPK －HP －7SXB 型，激振力200kN 。打拔桩机使用时间根据所需钢板桩施工段落由现场实际确定。

①由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔1m 设置导向桩，然后撒石灰作为导向线，打桩时利用导线控制

钢板桩的轴线，施打前一定要熟悉地下管线及构筑物的情况。

②打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

③桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。

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。

（2）开挖及围檩支护

钢板桩打入后由挖机进行沟槽的开挖，开挖弃土由自卸式装载车转运至指定弃土点以降低沟槽边坡静载，避免对支护结构造成挤压与破坏；开挖过程中若出现异常情况立即停止开挖，查清原因并采取有效措施后方可继续开挖。

为使钢板桩保持平面形状并连接成一整体，沟槽边开挖便进行支护：从钢板桩顶下0.55m对钢板桩进行围檩支护，围檩采用H型钢（350×350×12×19）,支护采用Ф200×10钢管支撑，3m等间距布置，横撑与围檩之间焊接连接。围檩底部与钢板桩之间焊接牛腿，间距1.5m布置。

沟槽开挖时，应开挖一段，支撑一段。

沟槽开挖过程中定期对钢板桩顶的位移进行观测，桩顶向基坑内的偏移量稳定在2～10cm 之间，说明土体是稳定的。

钢板桩转角大样图

钢板桩剖面图

三、编制依据

1.1#桥桥墩桩基础加固施工图、2#桥桥墩桩基础加固施工图

2.城市桥梁工程施工与质量与验收规范（CJJJ2-2208)

3.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

4.《建筑基坑工程监测技术规范技术规程》（GB50497-2009）

四、施工计划

1.2#桥桥墩承台基坑支护施工计划

2.1#桥桥墩承台基坑支护与2#桥桥墩承台基坑支护施工工序、施工时间相同

五、钢板桩的支护思路及要点

根据本工程场地地质情况特点，本工程钢板桩主要作用是保证基坑边的稳固同时坑底淤泥隆起，起到基坑支护的作用。设计要点如下：

1.采用拉森式Ⅲ型钢板桩，桩长9m；

2.钢板桩穿过淤泥夹砂砂层；

3.钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕；

4.为保证基坑安全，钢板桩入土深度不小于6.9m.

六、施工方法

1.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，选用的拉森Ⅲ型钢板桩，拉森Ⅲ型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：W=1350cm3，g=6 0kg/m，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度15m长，要求钢板桩入土深度不小于6.9m。

2.打桩设备

采用2台振动锤，用两台吊车配合进行打桩施工。

3.确定基坑等级：根据建筑基坑支护技术规程（DB11/489-2007）的基坑等级划分规定

注：①h———基坑开挖深度。

②α———相对距离比α＝ｘ/ｈａ。为管线、邻近建（构）筑物基础边缘（桩基础桩端）离

坑口内壁的水平距离与基础底面距基坑底垂直距离的比值.

③工程地质、水文地质条件分类：

Ⅰ复杂──稍密以下碎石土、砂士和填土，软塑～流塑粘性土，地下水在基底标高之上，且不易疏干；

Ⅱ较复杂──中密碎石土、砂土和填土，可塑粘性土，地下水位在基底标高之上，但易疏干；

Ⅲ简单──密实碎石土、砂土和填土，硬塑～坚硬粘性土，基坑深度范围内无地下水。

由上述规定结合我工程实际情况得知,本基坑侧壁安全等级为三级。

4.施工工艺流程

本工程基坑施工工艺流程为：

放坡打桩定位放线施打钢板桩土方开挖

安装围檩及支撑承台施工回填土方拔起钢板桩

5.整平：在施打钢板桩之前，先用装载机和挖机配合将原地面整平，然后进行钢板桩施工。

6.钢板桩施工方法

1)测量放线

由测量人员放出钢板支护结构的轴线和边线，然后在边线位置撒上白灰进行钢板桩的打设。

2)钢板桩的打设

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采用Ⅲ型15m长密扣拉森钢板桩。拉森钢板桩采用振打入法，采用单桩逐块打设。施工时，先用吊车吊起振动锤，振动锤将钢板桩上端夹紧。然后将钢板桩吊至插桩点进行插桩，插桩时对准锁口后将钢板桩振动打入。施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况。

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钢板桩发生屈曲、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。

钢板桩施工允许偏差

⑥密扣且保证开挖后入土不小于6.9m，保证钢板桩顺利合拢；特别是工作基坑的四个角要使用转角钢板桩。同时在四个角分别用两排16的槽钢做斜支撑。在两承台之间用两根φ600mm的钢管支撑钢板桩，加强中间段钢板桩的支撑力。

7.南沙河桥7#、8#轴深基坑支护计算

7#轴、8#轴属于深基坑，计划采用钢板桩进行支护，为减少土的侧向压力，在施工时削坡 1.3米，此时顶面标高为37.65m，此时开挖深度为6m，施工机械在基坑内侧进行开挖对基坑坑壁影响小但是保守考虑施工机械对基坑壁的荷载取20kpa。土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式。

取素填土密

度

为

2.0g/cm 3，粘聚力为25，摩擦角为20° 1）钢板桩内力计算

作用于板桩上的土压力及水压力强度及压力分布见图。 Ka=tg 2（45 o -Φ/2）= tg 2（45 o -20/2）=0.49 Kpi=tg 2（45 o +Φ/2）= 1.3tg 2（45 o +20/2）=2.65

板桩外侧均布荷载换算填土高度h 0, h 0=q/r=20.0/20=1.0m 。

设定钢板桩上土压力及水压力合力为零的点为反弯点，设其位于开挖面以下y 处，则 y=

Ka

Kpi KaH 212γγγ-=49.02065.220)

95.3295.383.1(49.020?-?-+??=1.656m

按简支梁简化模型计算上部钢板桩， 由∑=0M 得：

R ?(3+1.656)=-0.5?(25.2-10.5)?1.5?(6-1.5/3+1.656)-10.5?1.5?(6-1.5/2+1.656)+0.5?(86.76-39.15)?3.2?(6-2?3.2/3-1.5/3+1.656)+3.2?39.15?(6-2?3.2/2-1.5/3+1.656)+0.5?(32.07-17.7)?1.3?(6-2?3.2/3-1.5/3-2?1.3/3+1.656)+1.3?17.7?(6-2?3.2/3-1.5/3-2?1.3/2+1.656)+0.5?32.07?1.656?2/3?1.656+0.5?42.4?1.656?2/3?1.656 解得：R =214.84KN/m

Q =(25.2+10.5) ?1.5/2+（39.15+86.76）

?3.2/2+(17.7+32.07)?1.3/2+32.07?1.656/2+42.4?1.656/2-176.08=119.6kN/m

设最大弯矩处距桩顶距离为x ，则有：

R =42.4 x-（25.2-15.5）x+(86.76-39.15)x 2/6/2+（32.07-17.7）x 2

/6/2 解得x=5.58m

所以，m a x M =R (x-3)+(25.2-15.5)x 2/2-42.4x 2/2-0.5(86.76-39.15) x 3/6/3-0.5（32.07-17.7）x 3/6/3=154.88kN ·m

计算钢板桩的最小入土深度χ。

)

49.065.2(206.1196)

(621-??=

-=

Ka Kpi Q γγχ=4.076m

考虑到桩端的土质情况应乘以系数1.1-1.2，为了保证施工安全最小入土深度t=1.2×（1.656+4.076）=6.878m

2）钢板桩设计。

采用拉森Ⅲ钢板桩，W=1350×103mm ，折减系数取0.7β=，则：

3

6

max max

1013507.01088.154???==W M σ=163.89＜[f ]=200Mpa ，满足要求，钢板桩支护不会折断。 3）围檩设计

因本工程为双层支撑，围檩所受荷载q k =R /2=88.04kN/m 。 选用两排16的槽钢，W=1168×103㎜3。

按简支梁计算，最大弯矩M max =ql 2/8=176.08×4.52/8=445.7kN ·m 。

3

6

m ax m ax

1011682107.445???=

=W M βσ=190.8＜[f ]=200Mpa ，满足要求，钢板桩支护不会折断。

4）稳定性验算 （1）抗倾覆稳定性分析 内侧土压力对支撑点的力矩：

)4(5.021t Kpit M RC +=γ=0.5?20?2.65?6.8782?（4+6.878?2/3）=11762.85m kN ?

外侧土压力对支撑点的力矩：

3/)878.663.1(]5.61)878.663.1(2049.0[2/)878.64(5.6122++?-++??++?=OC M =8827.85m kN ?

则抗抗倾覆安全系数：

85

.882785

.11762=

Q K =1.33>1.2，满足规范要求。

（2）基底抗隆起稳定性分析。

834

.1420

)

1399.6()1(399.6)2/2045(2=-=-=

=+=tg tg N N tg e N q c tg q φ

φπ

则抗隆起安全系数：

8.120

)878.66(20834

.1425399.620)(12=++?+?=+++=

q t H cN N K c q s γγ＞1.7,满足规范要求。

综上论算，该技术可行。

土压力图

水压力图

8.基坑开挖：

1）开挖顺序为：

挖至原地面以下1.3m →进行围檩及支撑支护→采用普通挖机与长臂挖机配合开挖剩余6m土方，距承台底预留10~20cm →剩余土方人工清除至承台底。

2）施工过程：沿着打入的钢板桩进行基坑开挖，开挖采用分层的方式进行，首先开挖至原地面以下1.3米，再此位置焊接两排16的槽钢作为围檩然后加固斜支撑加强钢板桩的四个角稳固，

并再另个承台中心位置用两根直径60cm的钢管进行顶撑支护。支护完毕后再进行剩余土方的挖除，采用普通挖掘机与长臂挖掘机配合挖除，在开挖过程中随时测量基底高程，防止超挖和扰动基底，挖至接近承台基底标高时，预留10cm～20 cm由人工清理，严禁超挖后回填虚土。开挖出的基坑土方边挖边用自卸车运到指定地点。

3）当在基坑开挖过程中出现大量地下水时，7#轴基坑在靠近南沙河处布设两个集水坑，用水泵将水排到南沙河中。8#轴在基坑东侧布设一个集水坑将水排到临近老牛湾村排水沟中。集水坑布设图如下：

9.雨季施工措施：此基坑开挖正处于雨季排水措施如下：

1）基坑内排水措施：在承台垫层范围之外开挖集水坑，并沿坑底周围开挖排水沟，使水流入集水坑，用水泵及时将水排出坑外，确保坑内无积水。

2）基坑外排水措施：在到坑边3m处，设置一条宽500mm，深500mm的截水沟，通向南沙河将坑外的积水或雨水排入南沙河中。

10.监测方案：

1）监测目的：保证在进行承台墩柱施工时基坑能处于安全状态，从而确保施工人员、机械的安全。

2）监测项目：

根据《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2007）表384基坑监测项目表

结合7#轴、8#轴基坑等级三级，得知应测项目为支护结构水平位移，宜测项目为周边环境变形，由于7#轴、8#轴附近为林地、无建筑所以此项将不作为监测项目。

3）监测方法：现场监测采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。

（1）仪器监测采用：DS3水准仪、全站仪（徕卡TC702）

（2）巡视检查：

①在整个施工期内，每天均应有专人进行巡视检查。

②巡视检查的内容：

支护结构成型质量、围檩有无裂缝出项、侧壁有无渗漏、基准点、测点完好状况、有无影响观测工作的障碍物等

③检查方法：以目测为主，采用钢尺、卷尺、放大镜等工具辅助。