排水钢板桩支护方案施工组织方案

长沙火车南站周边区域(磁浮站)排水整
治工程
临时泵站钢板桩
支护专项施工方案
编制单位：长沙春华建筑工程有限公司
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目录
第一节编制依据 (1)
第二节工程概况 (1)
第三节钢板桩支护设计及施工要点 (2)
第四节施工组织方案 (4)
第五节基坑监测措施 (20)
第六节质量保证措施 (22)
第七节安全施工措施 (23)
第八节文明施工措施 (26)
第一节编制依据
1、行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)；
2、行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120－99)；
3、国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；
4、长沙火车南站周边区域（磁浮站）排水整治工程设计图纸
第二节工程概况
1、本项目临时泵站为地下构筑物，顶板面标高32.3m，地面标高32m，底板面标高28m，长度尺寸4.7m，宽度尺寸3.7m，底板厚0.5m，垫层厚0.15m，池壁厚0.35m。

2、由结构图可知地面标高32m，低于泵站顶板面标高0.3m，则开挖深度为4.75m；临时泵站南侧为磁浮站及消防池，北侧为支路二，东侧为机电值班室进出通道，西侧为武广南站停车场，受场地限制开挖平面尺寸在临时泵站结构尺寸的基础上每边加0.3m，即基坑长度5.3m，基坑宽度4.3m。

该尺寸无法满足外模安装，我部采用砖胎模代替外模。

3、泵站结构为现浇混凝土，混凝土强度等级为C30防水混凝土，抗渗等级为P6。

第三节钢板桩支护设计及施工要点
1、钢板桩支护设计
(1)、临时泵站基坑较深，受现场条件限制无法放坡开挖，考虑到减小对已建建筑物的影响，基坑必须采取支护措施，先支护、后开挖。

拟采用拉森Ⅳ型钢板桩作为基坑围护体系，桩长9米。

(2)、基坑内侧由上至下共设置2层围檩及内支撑，围檩采用热轧宽翼缘H 40型钢H型钢，内支撑与角撑采用ø609×8mm。

第一层位置为基坑顶往下1m(高出池壁上部施工缝位置20cm)，第二层距第一层2.2m(高出池壁下部施工缝位置20cm)。

基坑底部各拐角点设置集水井，然后用水泵将积水排除基坑。

2、钢板桩施工要点
（1）钢板桩打设：优先采用静力压桩，打设困难时再考滤采用振动沉桩。

（2）锁口内应填充油脂等润滑油。

遇地下水丰富而难以排除路段，钢板桩组拼时，在锁口内填充防水混合料，其配合比可为黄油：沥青：干锯末：干粘土=2:2:2：1，咬合的锁口再用棉絮、油灰嵌缝严密。

（3）桩孔处理：为及时回填桩孔，每拔高1m后暂停引拔，振动几分钟让土孔填实。

钢板拔出桩孔后，剩余的空隙应砂填实。

（4）基坑开挖
①基坑开挖应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。

②基坑周围地面设置临时排水沟，应避免漏水、渗水进入坑内。

③基坑开挖过程中应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。

④发现异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和采取措施，方能继续挖土。

⑤开挖至坑底标高后，坑底应及时满封闭并进行基础施工。

⑥开挖至坑底标高后，坑底应及时满封闭并进行基础施工。

第四节施工组织方案
一、施工工期：
（1）钢板桩施工工期：2天，施工时段：22:00-5:00 二、项目管理架构：
三、施工机械及设备
四、钢板桩的选用
（1）钢板桩：采用拉森IV型，定尺度≥9m，并按0.45m为最小单位进级。

（2）采用Φø609×8mmmm钢管、【40槽钢作为内支撑构件，用螺旋将槽钢固定于钢板桩。

五、钢板桩检验
（1）钢板桩由供方技术监督部门检查和验收。

（2）钢板桩强垂直度允许偏差为1/150；沿基坑轴线方向墙面左右允许偏差为30mm。

（3）钢板桩桩底标高允许偏差为100mm。

（4）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。

六、施工工艺流程
①钢板桩位置的定位放线
②挖基槽
③安装导梁
④施打钢板桩
⑤基坑开挖
⑥拔除钢板桩
○7桩孔处理
七、施工方法
1、施工放样与定位
（1）将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。

（2）定桩位：按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。

2、钢板桩的吊装、堆放
（1）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。

（2）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：
3、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。

4、钢板桩施打
（1）钢板桩施工关系到施工支护和安全，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钢板桩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。

（2）为保证钢板桩打设精度采用屏风式打入法。

先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。

在打桩过程中，为保证垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制。

为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。

同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。

打桩时，开始打设第一、二块钢板的打入位置和方向要确保精度，每打入1m 测量一次。

（3）要求
①钢板桩沉桩施工先试桩，试桩数量不小于3根。

②钢板桩放线施工，桩头就位必须正确、垂直、沉桩过程中，随时检测，发现问题，及时处理。

沉桩容许偏差：平面位置纵向50㎜，横向为-50㎜～
0㎜；垂直度为5。

③基坑开挖后钢板桩垂直平顺，无严重扭曲、倾斜和劈裂现象，锁口连接严密。

④沉桩施前必须平整清除地下、地面及高空障碍物，需保留的地下管线应挖露出来，加以保护。

⑤基坑土方和结构施工期间，对基坑围岩和支护系统进行动态观测。

发现问题，及时处理。

（4）振动沉桩
①振动锤振动频率大于钢桩的自振频率。

振桩前，振动锤的桩夹应紧钢桩上端，并使振动锤与钢桩重心在同一直线上。

②振动锤夹紧钢桩吊起，使工字钢桩垂直就位或钢板桩锁口插入相邻桩锁口内，待桩稳定、位置正确并垂直后，再振动下沉。

钢桩每下沉1～2 ㎜左右，停振检测桩的垂直度，发现偏差，及时纠正。

③振动沉没钢板桩试桩数量不小于3根。

④沉桩中钢桩下沉速度突然减小，应停止沉桩，并钢桩向上拔起0.6～
1.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施。

（5）静力压桩
①压桩机压桩时，桩帽与桩身的中心线必须重合。

②压桩过程中随时检查桩身的垂直度，初压过程中，发现桩身位移、倾
斜和压入过程中桩身突然倾斜及设备达到额定压力而持续20min，仍不能下沉时，及时采取措施。

五、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
六、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，主要采用灌砂措施。

先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，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，先振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。

（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。

（3）钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。

桩每拔高1m后暂停引拔，振动几分钟让土孔填实。

钢板拔出桩孔后，剩余的空隙应及时用砂填实。

（4）钢板桩的施工中遇到的问题及处理：
由于本工程地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：
①桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

②钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m ～2.0m ，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

③钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

④在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊 接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑剂减少阻力。

八、钢板桩入土深度计算
(1)、钢板桩平面布置、板桩类型选择，为偏于安全，按不考虑土层粘聚力影响的情况计算： 49.0)21.2045(tan )2-45(tan 22=-== ϕa K 05.2)2
1.2045(tan )245(tan 22=+=+= ϕp K (2)、用等值梁法计算板桩，计算作用在板桩上的土压力强度，绘制出土压力分布图，为了考虑钢板桩与土的摩擦作用，将钢板桩前后的土体被动土压力分别乘以修正系数，钢板桩被动土压力的修正系数取k=1.6，钢板桩土压力强度计算：
钢板桩土压力分布图
2m /38.3649.008.42.18KN rhK e a Ah =⨯⨯==
2m /8.949.020KN qK e a Aq =⨯== m y q 29.26.1)2
1.2045tan(=⨯+= （3）、设板桩墙土压力强度等于零的点距离挖土面的距离为y ，在y 处板桩墙的被动土压力等于板桩墙后的主动土压力，即
a a p qK y H rK y rkk ++=)( m K kK r e e y a P aq
Ah 92.0)
49.005.26.1(188.938.36)(=-⨯⨯+=-+= （4）、按照简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支座反力（即a R 和O R ）及验算
①、采用结构力学求解器建立力学模型
②、强度验算
采用结构力学求解器求解
弯矩图
由弯矩图可以看出最大弯矩为m KN M /35.70max =，
MPa MPa W M 210 ][ 99.3010
04.21035.703-3
max =<⨯⨯=σσ＝＝，验算合格。

剪力图
由剪力图可以看出最大剪力KN Q 32.59max =
[]MPa MPa A Q 12551.2106.231032.593
3
max =<=⨯⨯==-ττ，验算合格； ③、挠度验算
挠度验算
由挠度曲线图可以看出最大挠度为[]mm f mm f 19.8400
3276186.0==
≤=，挠度变形验算合格。

④、节点反力值计算
结点反力值表
由结点反力值表可以看出a R =44.277KN/m ，O R =59.307KN/m 。

（5）拉森钢板桩的最小入土深度计算
设拉森钢板桩的最小入土深度为t ，则t=y+x 。

x 可根据O R 和墙前被动
土压力对板桩底端的力矩相等求得，即 x x K KK r x R a p 3
1)(2120⨯-= m K KK r R x a P 65.2)49.005.26.1(2.1831.596)(60=-⨯⨯⨯=-= 拉森钢板桩实际入土深度为
t t )2.1~1.1(0=，为了施工安全，则取1.2
m t 28.4)92.065.2(2.10=+⨯=
因此拉森钢板桩的长度L=4.28+4.08=8.36,施工时选取拉森钢板桩的长度取9m 。

2、围檩计算
(1)、结构材料及材料参数
由上文计算得支撑反力为44.277KM/m,即作用在围檩上的均布荷载H400*400参数，A=218.7cm2,w=3330cm3,I=66600cm4,Pa E 11101.2⨯=，允许应力[]a 210MP =σ，[]a 125MP =τ。

ø609×8mm 钢管主要参数：
惯性矩 4444491.68088)3.599.60(049.00491
.0cm d D I x =-⨯=-=）（， 回转半径 cm d D i x 25.2116
1.609.60162
222=+=+=， 截面面积 222221513.59-9.60785.0785.0cm d D A =⨯=-⨯=）（）（，
抗弯截面模量 34
4446.22409
.603.599.600982.00982.0cm D d D W x =-⨯=-⨯=， 单位重量 m kg m /99.233=，弹性模量：MPa E 5102⨯=。

(2) 整体模型建立
在结构力学求解器建立模型
计算力学模型
(3)模型建立
采用结构力学器求解
弯矩图
剪力图
轴力图
挠度弯曲图
(4)强度验算
由弯矩图可以看出边梁和四脚支撑最大弯矩值：m KN M /9.54max = 由剪力图可以看出边梁和四脚支撑最大剪力值：KN Q 3.83max =, 由轴力图可以看出边梁和四脚支撑最大轴力：KN F 74.133max =, 由轴力图可以看出对称梁最大轴力：KN F 6.166max =，
围檩采用H400*400型钢抗弯、抗剪强度验算，
MPa MPa W M 210 ][ 49.161033.3109.543
-3
max =<⨯⨯=σσ＝＝，合格。

[]MPa MPa A Q 1258.310
87.21103.8333
max =<=⨯⨯==-ττ，合格。

由挠度曲线图可以看出最大挠度为[]mm f mm f 5.7400
30000398.0==
≤=，合格。

斜撑采用H400*400型钢抗压强度验算，
[]MPa MPa A F 21012.61087.211074.13333
max =<=⨯⨯==-σσ，合格。

对撑梁ø609×8mm 钢管抗压强度验算
[]MPa MPa A F 21062.710
87.21106.16633
max =<=⨯⨯==-σσ，合格。

第五节基坑监测措施
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。

第六节质量保证措施
1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。

2、根据ISO9001标准要求，推行全面质量管理，建立质量保证体系，提高全员质量意识，确保质量管理惯彻整个施工过程。

坚持质量自检、互检、交接检“三检”制。

3、实行质量管理项目部负责制，配置专职质检员，具体负责质量管理工作。

严格按项目部管理体系进行施工管理。

4、钢板桩施打前必须进行选材，对有变形的进行矫正。

5、钢板桩质量要求
a、桩的垂直度控制在1%以内；
b、桩底高程误差控制在10cm左右；
c、沉桩要连续，不允许出现不连锁现象；
d、桩的平面位移控制在5cm以内。

第七节安全施工措施
1、钢板桩起吊高度11米未超过磁悬浮轨道，水平距离东向磁浮轨道7m、南向距离磁浮站房3m，距离较近，施工时需专人值守
2、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

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、建立安全保证体系，除企业已有的机构外，工地设立安全管理机构，工程项目设立安全小组、班组设安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。

5、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职业病为目的的一切技术措施，如积极改进施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。

6、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。

7、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。

8、凡进入现场的一切人员，均要戴安全帽，正确使用“三宝”。

要配合公司安全月检工作，工程项目部要实行周检，项目点要日检，施工中应抽检，及时消除安全隐患。

9、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，每月定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。

10、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。

11、现场施工用高低压设备及线路，严禁电线随地走，所有电箱应有门、有锁，有危险标志。

严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，现场采用“三相五线”制供电，执行“一机一闸一漏电保护开关”制度。

所有电器设备及金属构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护，施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理。

12、加强安全教育和监督，坚持经常性的安全交底制度，提高施工人员的安全生产意识，及时消除事故隐患。

13、在施工过程中，对地面沉降、支护位要定期观察测试，加强对支护的监控。

14、所有施工人员均应掌握安全用电基本知识和设备性能，用电人员各自保护好自用设备的负荷、地线和开关箱，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。

15、配电系统分级配电，本电箱、开关箱外观必须完整、牢固，防雨防尘。

16、多机作业用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用，施工现场电缆、电线必须按规定架设，严禁拖地和乱拉乱搭。

17、各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查。

18、使用机械时，操作员要密切注意机上的仪器、仪表、指针是否超出安全范围，机体是否有异常振动及发出异响，出现问题应进行停电关机处理，不得擅离职守，隐瞒不报。

第八节文明施工措施
1、为避免施工现场的混乱现象，现场文明施工划区域派专人负责，落实岗位责任制，搞好环境卫生工作。

2、施工现场必须按施工平面图进行布置，不能随意改变。

3、工地现场入口设置现场标志牌，明确各区域负责范围，不定期检查和督促。

4、现场材料进场道路保持畅通无阻，排水畅通，无积水，场地整洁、材料堆放整齐，无施工垃圾。

平面示意图。