1、高炉冲渣泵站深基坑支护方案太钢3#高炉大修改造工程水渣泵站深基础施工方案太钢（集团）建设建筑工程公司3#高炉项目部2006-8-2一、工程概况及地质情况1.1工程概况太钢3#高炉大修改造工程新建水渣泵站，位于太钢炼铁厂三高炉与焦化厂之间的铁路线区域，东侧距原有地上通廊支架约3m，西侧距原三高炉厂房边约8m。新建泵站水池南北总长36m，东西宽15m，深为-15.8m。自然地坪标高约-0.7m。水池四周池壁厚为1.0m，最厚处为2.3m，底板厚分别为1.2m、1.4m。水池上口南北向每间距7.5m有一道梁。水池南端是一、二级沉淀池，水池内有水泵基础、管沟等附属基础。池体砼标号为C40，抗渗标号S8
2、，砼总量约4200m3，模板量约4000 m2。1.2地质情况 杂填土：主要由炉渣、钢渣、砼碎块与建筑垃圾及粘性土组成。土质松散，厚度约3.5m。-1粉土：黄褐色，含氧化铁条纹及云母，具水平层理，无摇振反应迅速，无光泽反应，干强度和韧性低。夹粉质粘土薄层，饱和。厚度约1.4m。-2粉砂：黄褐色，石英-长石质，含云母，圆形，均匀，饱和。厚度约4.1m。-1粉土：厚度约5.4m。 粉土：褐黄色，含氧化铁及云母，具水平层理，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度和韧性低，夹粉质粘土薄层，饱和，厚度约4.2m。 粉土：褐黄色，含氧化铁条纹及云母，具水平层理，摇振反应中等，无光泽反应，干强度和韧性低，夹粉质粘
3、土及砂薄层，饱和，厚度约1.7m。-1细砂：黄褐色，石英-长石质，均粒，夹粉土薄层，饱和，厚度约3.4m。 圆砾：杂色，主要有石英砂岩、灰岩碎块组成，亚园形，中等风化，一般粒径10-20mm，大者达100mm，空隙中充填多量砂及粘性土，混卵石。厚度约1.0m。二、工程重难点1 基础太深，施工场地狭窄，工程工期紧。2 深基坑采用钢桩支护，钢桩较长，桩距分布密集，数量大。桩位及垂直度偏差不易控制，支撑安装困难。3 基坑钢桩及支撑所需钢结构制作、安装工程量大。4 钢桩、旋喷桩等各工序穿插施工，施工组织及如何安排施工顺序是关键。5 土方工程量大，基坑内设支撑后，土方开挖受制，如何选择适当的挖土方法以减
4、少挖土时间。6 工程地质复杂，不利于深基坑支护验算，理论计算与实际情况存在偏差，所以，应采取各项施工安全保证措施，避免发生意外事故。7 基坑附近有旧建筑物，基础深降水及基坑开挖过程中，需时刻监测旧建筑物的沉降及位移情况。8 雨季施工，深坑作业的防汛工作尤为重要。9 基础底板及池壁砼较厚，砼浇筑及养护是重点。三、施工顺序及施工准备2.1施工部署及顺序1) 施工部署：。本工程为深基础施工，施工场地狭窄，工程工期紧。1 首先，大面积挖除地表土层，进行基坑卸载，降低基坑深度。卸除地面土3.5m厚。2 打H型钢桩作排桩结构进行基坑支护，设两道支撑最，开挖后，在基底增设第3道支撑。钢桩外侧四周打旋喷桩止水
5、帷幕，基坑内用旋喷桩封底。打桩时，钢桩让开水池外边约300mm的净距，以防止桩身倾斜后与池壁相冲突。3 挖土时，先挖约5m深，顶面设一道支撑，继续挖至8m深设第2道支撑，挖至设计深度12m后，再超挖500mm至-16.3m，然后浇筑600mm厚砼板封底，板内设型钢支撑架。封底板养护后，作为第3道支撑。4 土方开挖由南向北进行，开设大斜坡，基坑北面的冷凝塔厂房承台灌注桩原设计桩顶标高为-3.0m，现拟将靠近基坑的3、4线承台底标高降低为-6.0m-9.0m左右。另外，将4线灌注桩钢筋笼的受力钢筋加密，一是抵抗基坑开挖后产生的侧压力，二是抵抗由于基坑开挖回填后，坑底以上桩身所受负摩擦。施工时先打灌
6、注桩，再打钢桩。5 基坑内分两步施工，第1次施工到第2道支撑底约-12m，第2次施工-12m-4.5m，预留两道水平施工缝。然后施工-4.5m以及水池内管沟、基础等。6 次施工时，水池外壁采用钢桩代替模板，不另支外模。第1次水池底板施工完毕后，养护后并拆除第2道支撑，然后继续施工以上部分。2) 施工顺序：三通一平打井降水地下障碍物拆除及地面卸载场地整平碾压、地面硬化打钢桩、旋喷桩、圈梁土方分层开挖、设支撑浇筑封底板-12m以下水池施工拆除第2道支撑-12-4.5m水池施工拆除第1道支撑-4.5以上水池施工池内附属基础施工场地回填2.2三通一平首先，由建设单位组织拆除该区域内的铁路线，施工期间停
7、止通车。拆除地上各管道支架、旧围墙等所有障碍物。在场地北面铺设一道8m宽施工道路，采用矿渣铺填，路面铺300mm厚石粉压实，并浇筑150mm厚砼面层。由于基础底标高较深，同时为了进行地下障碍物拆除，先对该区域场地表层土进行大面积挖除卸载，挖出3.5m厚土层至-4.3m，然后，铺设500mm厚混料并碾压，上部浇筑200mm厚砼地面。开挖宽度约30m，南北长45m，并在北面开设10m宽，坡度为30%的坡道。地面四周设排水沟，四面斜坡上抹100mm厚砼面以防止雨水冲刷。砼采用C25早强砼。详见附图开挖时，先进行地下障碍物拆除，彻底清除所有杂物，并进行场地整平。所发生工程量以现场签证为准。2.3打井降
8、水本工程地下降水主要采用井点降水，配合以基坑内排水的方法。在基坑四周共设14口降水井，基坑内设2口降水井、1口观察井。井深均为24m，其中，基坑内降水井采用500钢管作井壁，井壁上割透水口。其它水井采用无沙管。井位布置见附图采取分步降水法，首先，将井内水位降至-10m左右，并对附近旧建筑进行沉降观测，3日后，井内水位每天逐步下降2m，继续旧建筑进行沉降观测，若无异常情况，则保持井馁水位在-20m以下。若旧建筑发生沉降，应停止降水，使地下水位回升，并采取相关措施。施工过程中，保持对旧建筑进行观测。四、施工方案本工程为深基础工程，基坑支护采用H型钢排桩支护结构，施工方案如下4.1基坑支护1) 基坑
9、支护结构及验算钢桩采用HM5883001220。已知：土质饱和重度=20KN/m3，内摩擦角=16，内聚力c=20KPa ，地面均布荷载q=20KPa ，卸载后基坑深度h=12.5m，基顶标高-3.8m。设2道支撑。取1m宽计算。1 Ka=tg2（4516/2）=0.568Kp= tg2（4516/2）=1.7612 各点线压力如图，设C点土压力为0，求tt=（187.4453.1）/201.761=3.8 m3 设C点为反弯点，由C点力矩平衡，用力矩分配法可得NA=22.9KNNB=1197KN MB=920.6 KNMVC=354.5KN4 求最大弯矩Mmax由11.36y+200.568
10、y2/2 +34.08（y-4）=22.9+1197 得y=11.96mMmax=22.911.96+11974.96-11.3611.962/2 -11.3611.963/6-34.087.962/2 =1080 KNM5 求桩长H由201.761x3/6=354.5x 得x=7.77m则，桩长H=12.5+（7.77+3.8）1.1=25.1m，取24m6 求桩间距H型钢HM5883001220，W x =4020cm3，则最大抵抗弯矩为： MU=Wx fy=4020103215=864.3 KNM桩最大间距为：a= Wx /Mmax =864.3/1080=0.8m，取1.5安全系数，桩
11、间距为a=0.81.5=0.53m，取0.5m7 支护结构根据计算，基坑支护采用H型钢桩排桩支护结构。型钢为HM5883001220，计算桩长25.1m，实际桩长24，桩顶标高-3.8m，桩间距为0.5m。四周桩顶浇筑圈梁连结。梁截面尺寸1000700。基坑内设2道支撑，为安全起见，并弥补实际桩长不足，基坑开挖后，在基坑底超挖部分浇注600mm厚C40砼板，板内放型钢架，作为基坑的第3道支撑。8 第1道支撑验算a。圈梁设计计算 圈梁为1000700钢筋砼梁，受力如图（设第2道支撑前，桩顶压力为312KN）按多等跨连续梁，计算M=0.105 q l2=0.10531262=1179.4 KNm梁
12、砼为C40，fc =19.11 N/ mm ，采用II级钢筋 fy=300N/ mm2，求受拉区ASas= M /fc b h02=1179.4106/（19.17009402）=0.10=1-（12 as）1/2=0.106AS=fc b h0 / fy =19.17000.106940300=4440.6 mm2选配1425，实配AS=6873 mm2 ，配筋率=2.0%b. 支撑验算：选用HM588300，A=19250mm2。支撑内力为：N=3126=1872 KN= N/ A =187210319250=972.5N/mm2 215 N/mm2 满足要求9 第2道支撑验算a.腰梁验算
13、：腰梁受均布荷载q = NB /1.0=1197 KN/m，梁选用2根HM588300， WX=24020cm3，支撑间距为3.0m，视为多等跨连续梁，如右图，内力计算如下：梁最大弯矩为：M=0.105q l2=0.105119732=1131.2 KNm= M/ WX =1131.21038040=140.7N/mm2 215 N/mm2 满足要求b.支撑验算：选用HM588300，A=19250mm2。支撑内力为： N=11973=3591 KN取计算长度l0=10m，i=0.5600=300mm，则= l0/iX=10000300=33，查得=0.884 那么= N/ A =359110
14、3/0.88419250=211N/mm2 215 N/mm2 满足要求支撑具体布置见附图2) 钢桩施工1 钢桩采用H型钢HM6003001220，桩长24m，分2节制作，每节分别长12m。桩顶标高-3.8m。施工机械采用柴油打桩机，桩锤选用4t级。2 钢桩施工流程：定位桩机安装、就位吊桩、插桩桩身对中调直锤击下沉接装锤击至设计深度3 钢桩定位：钢桩沿池壁四周分布，桩侧与水池外壁净距为300mm，以防止打桩过程中桩身倾斜而与水池冲突。4 H型钢进场，堆放场地要平整，底部加垫块。钢桩吊运采用50t汽车吊。5 打桩时，桩顶设置桩帽，桩帽制作3个备用（做法见附图），插桩时要对准方向。6 桩机就位后，
15、先将钢桩运至桩机附近，再利用桩机上自身设置的工作吊将钢管桩吊入夹持器中，先将打入土中1m左右停止，调整桩在两个方向的垂直度后，继续锤击下沉。打桩过程中，随时对桩身垂直度进行监测。7 打桩时，采用轻锤锤击，适当减小桩锤的冲程。8 接桩时应注意：钢管桩接头采用坡口焊接，施焊应对称进行，应焊3层，焊完每层焊缝后，及时清除焊渣，每层焊缝的接头应错开，焊完后应冷却510min，再继续锤桩。9 当下节桩顶距地面约1.0m时，停止锤击，然后吊装上节桩进行接桩。桩接采用焊接，并焊加强板。10 当上节桩顶距地面约1.5m时，暂停锤击，接上送桩器后，继续锤击至设计标高。11 施工过程中，应严格保证施工质量，单根桩
16、的轴线位置、垂直度均采用经纬仪及时进行校核，桩顶标高应及时测量核定。接桩时要上下节桩同线。打桩时要求桩身垂直度横向不大于150mm，纵向不大于200mm。成桩位置桩距允许偏差+100mm。3) 旋喷桩止水帷幕施工1 钢桩外侧周圈打3排旋喷桩作止水帷幕，桩长为-6.3-22.3m。基坑范围内满面打旋喷桩封底，桩长为-16.3-20.8m。喷桩桩径为600mm，桩间距400mm双向交错，桩位分布见附图2 旋喷桩施工顺序：准备定位振动打桩机就位桩管打入土中拔起一段套管拆除地面上套管插入喷射注浆管喷浆自动提升喷射注浆管拔出喷射注浆管和套管冲洗3 钢管桩打完后，根据旋喷桩范围，将部分砼地面拆除，待打完旋
17、喷桩后再恢复地面。4 本次施工采用单管法从地面下钻至设计标高，高压水的压力1820Mpa，提升速度为200250mm/min，旋转速度为2022r/min，注浆压力为2025兆帕。5 旋喷桩注浆水泥采用等级强度为32.5的普通硅酸盐水泥。水灰比采用1.0，水泥用量为200kg/m。4.2土方开挖1) 深基坑开挖土方约12000m3，挖土机械采用2台1.0m3反铲挖掘机， 2台50t坦克吊，1台装载机，16辆自卸汽车。2) 开挖前，加强地下降水。3) 深基坑土方开挖共分4个阶段第1阶段：采用两台反铲挖掘机进行地表土挖除卸载，开挖深度至-4.3m。第2阶段：采用两台反铲挖掘机，在深基坑坡顶开挖至-
18、12.5m。第3阶段：两台小型挖机坑内开挖，挖出的土方装入料斗内，采用坦克吊将料斗吊升，倒在现场临时堆土场地。然后，再由装载机装车外运。开挖深度至-16.3m。最后，由吊车将挖机吊运出坑外。4) 第1次挖土，两台挖掘机分别由中间向南北两端同时开挖，挖出地表土层厚度约3.5m。开挖深度为-4.3m。5) 第2次挖土，两台挖掘机同时由南向北退着开挖，在北面开下坑坡道。2台挖机进行接力开挖，基坑深度约8m，标高-12m。6) 第3次开挖时，将挖机吊入坑内，2台挖机开挖土方装到料斗内，坑上南北两边各1台吊车，将土方吊运出坑外。基坑深度12.5m，标高-16.3m。7) 挖土过程中，随着基坑深度加大，及
19、时安装支撑，并对支护结构稳定性进行观测，发现有失稳现象应立即增设支撑。8) 当基坑变深后，若发现基坑侧壁钢桩之间有漏水、流沙等情况，应立即采用6钢板封堵，钢板与H型钢桩侧壁焊接牢固，形成封闭。9) 制作专用土方料斗4个，尺寸约2.5m2.5m1.5m，采用16mm厚钢板焊接而成。10) 土方开挖过程中，边开挖边对基坑侧壁进行修整。4.3水池施工1) 施工顺序1 本工程施工过程分如下几个阶段：第1阶段：-15.7m-12m水池施工第2阶段：-12m-4.5m水池施工第3阶段：-4.5m以上池体及池内基础施工第4阶段：水池内附属基础施工2 施工顺序挖土-15.7-12m水池施工养护拆模、拆第2道支
20、撑-12-4.5m水池施工养护拆模、拆第1道支撑-4.5m以上水池施工水池内附属基础施工拆模回填2) 钢筋工程3 钢筋接头采用搭接和焊接两种方法进行施工。水平钢筋连接采用对焊，竖向钢筋采用电渣压力焊连接。应尽量减少搭接接头数量，竖向钢筋不采用搭接接头。4 钢筋保护层严禁用钢筋头垫起，必须采用等标号的水泥砂浆、细石砼块或专用保护层材料垫置，基础上层钢筋应用钢筋马凳垫起。5 钢筋原材料及钢筋成型料，均应做好标识，堆放整齐，以防误用。材料下基坑需搭设专用马道或平台。6 墙壁双排筋应设置支撑铁，间距为1500mm，以保证钢筋间距。3) 模板工程1 本工程模板采用组合式钢模板，局部配合木模板，内、外钢楞
21、和支撑使用483.5钢管。模板使用前应打磨或刨光，涂刷隔离剂。2 水池施工时不支外模，池体外侧壁与钢管桩外壁之间间隙约500mm左右，采用素砼浇灌，即增大了池壁外侧钢筋保护层。3 钢模板支护时应采用对拉片拉结固定，吊模下应设置模板马凳。对拉杆采用14钢筋，端头焊3m厚对拉片与模板连接，对拉杆中间焊接钢板止水片。对拉双向间距均为600mm，池壁外侧对拉杆端头与钢桩焊接。4 模板的固定用勾头螺栓与立管相连600mm，勾头螺栓与对拉片钩在同一位置。5 各预埋铁件钢板应用自动切割机加工，制作埋件时要保证表面平整度。4) 砼工程1 本工程施工的所有砼均采用商品泵送砼，泵站水池砼标号为C40，抗渗等级S8
22、。砼量约6000m3。采用砼坍落度为142cm。2 水池砼工程分3段施工，分别在-4.5、-12.0 m处留设2道水平施工缝，采用4003mm镀锌钢板作止水带。3 施工缝的处理：底部砼浇筑前周圈放置止水钢板形成封闭。二次浇注前，清除该处松散砼，并充分洒水湿润，铺50毫米厚的同比例砂浆，保证两次砼接槎严密。4 砼浇筑采用2台泵车同时进行浇筑。浇筑砼的自落高度不得超过2m，池壁砼浇筑时，应在泵送管端头加长软管，并伸入墙壁内进行浇筑。否则应使用串筒、溜槽或溜管等工具进行浇筑。5 砼浇筑分层，每层厚约400mm，相邻的两层浇筑时间相隔不应超过2小时。6 水池池壁浇注砼时，应放慢浇注速度，砼面上升速度不
23、大于2m/h。7 砼振捣采用插入式振动器，上层振捣应插入下层50mm处，尽量避免碰撞钢筋和埋件。8 浇筑混凝土时，应派专人观察模板、支撑系统有无走动现象，发现问题及时处理。9 砼浇筑完毕后，立即进行抹面，并覆盖、浇水湿润养护不少于14天。10 砼应按每100m3留设1组抗压试块，每班留设1组抗渗试块。五、质量保证措施5.1总体规划1 认真贯彻执行国家现行施工技术验收规范、有关标准、条文及公司贯标文件，严格按图纸进行施工。2 明确各级人员的职责，责任到人，分工明确，使工程施工中各个环节处于受控状态。3 技术及施工人员认真熟悉图纸，提前发现及解决设计中的一些问题，做好自审记录，为施工顺利进行作好充
24、分准备。4 施工前，编制施工方案或施工作业指导书，并坚持技术交底制度。5 坚持“三检”制度，认真搞好“三工序”活动，使工程质量得到预控。6 加强技术质量保证资料的收集、整理和保存，做到资料真实、齐全、有效，并与工程进度同步。7 做好成品保护工作，杜绝野蛮施工。5.2保证测放工作质量措施1 建立控制网，并做好保护。2 测量标架和线架要独立稳固，由专人每周复查。3 测量前对所用的仪器进行检查，确认符合要求后，方可使用。4 认真做好测量记录，和沉降观测记录，并由专业工程师签字认可后保存。5.3保证钢筋质量措施1 钢筋制作绑扎过程中，应严格做到分类堆放，编号挂牌，对号绑扎。2 钢筋复检，焊件试验送检过
25、程应在钢筋制作过程中提前进行，不得将未检查或检验不合格的原材料使用到工程中去。3 钢筋制作、绑扎应严格按照施工验收规范进行。4 钢筋施工完毕后，应认真复核检查，并认真做好隐蔽工程验收记录。5.4保证混凝土质量措施：防水混凝土施工时，应做好如下质量保证措施：1 做好基础坑排水和降低地下水的工作，防止带水带泥浆进行砼施工。2 模板应平整，且拼缝严密不漏浆，并应有足够的刚度、强度。3 模板构造应牢固稳定，可承受混凝土拌合物的侧压和施工荷载，还应装拆方便。4 对拉片、钢筋马凳、模板马凳、架子马凳均应加焊防水环、止水环。5 钢筋相互间应绑扎牢固，以防浇筑、振捣混凝土时，因碰撞、振动使绑扣松散、钢筋移位造
26、成露筋。6 绑扎钢筋时，应按设计留足保护层，不得有负误差，留设保护层时，应以相同配合比的细石混凝土垫块将钢筋垫起，严禁以钢筋垫钢筋。7 砼浇筑速度要减慢，振捣要均匀到位。8 混凝土采用机械砼公司搅拌站生产的防水砼，采用泵罐车运输和浇筑；严格按要求留设砼试块，并做好试块养护。六、安全措施：为了确保施工安全，在施工中除要严格执行安全技术操作规程及有关安全规定，穿戴好劳动保护用品外，还应采取下述措施：1. 动土前，应办理动土报告。施工用能源介质，必须办理有关手续并经确认后方可使用。2. 打桩施工应在专人指挥下进行，施工前应对作业人员进行安全交底。3. 所有的钢丝绳在使用前必须进行认真的检查，确认无断
27、裂、扭结、锈蚀及其它损坏时方可使用。4. 打桩机械、吊车等应有专人操作、专人指挥，其他人员不得乱动乱开，不得胡乱指挥，施工过程中指挥及操作人员要站在安全可靠的位置。5. 土方开挖及配合清理人员要在挖土机回转半径外工作，挖土机司机注意力要集中，听众指挥。6. 基础边缘安设防护栏杆，并挂警示牌，夜间挂红灯。7. 影响施工的各种管道及时通知有关单位，不得擅自处理。8. 上下基坑必须走专设的通道、爬梯，运料应走专设的人行道。作业高差超过2m时必须系安全带。9. 施工期间基坑四周边坡上2m范围内不得堆放重物，并设栏杆隔离。10. 钢筋制作过程中，一定要按机械操作标准操作，防止挤伤等意外发生。11. 钢筋
28、施工过程中，首先保证固定架的强度、刚度和稳定性。在钢筋运料和安装时，操作面上必须铺设监时跳板，且两头绑扎好。12. 模板支设过程中，在未进行最后找正固定之前，要做临时绑扎固定，防止倾倒伤人。13. 在吊车等机械作业过程中，要设专人指挥，且吊运机械的作业半径内严禁站人。14. 砼施工过程中，要搭设砼浇注操作架和工作面，且操作人员要戴绝缘手套，穿绝缘靴。15. 施工现场的各种电器、机具设备等的防护措施要配备齐全，所用的电缆电线，要经常检查是否有破皮漏电现象，发现隐患及时处理。16. 手持电动工具施工时，操作人员必须穿戴好绝缘保护用品，防止发生意外触电事故。17. 雨季施工，各种电线须架空挂设，不得
29、有裸露现象，电线接头用专用胶布包裹严密。配电箱必须搭设防雨棚，且配电箱底部应垫高，不得直接放置在地面上。18. 易燃物隔离存放,严禁靠近火原。施工区域必须配备必要的消防用具。安排专人做现场安全检查工作，及时处理各种违章操作及事故隐患。19. 施工人员穿越铁路时要“一停、二看、三通过”。在铁路旁施工设专人监护，并不得在距铁路道轨边1.5米内操作或休息，占用铁路施工时，必须办理有关审批手续。20. 煤气危险区域配置专用检测器检测，悬挂警示牌且设专人检测，超过标准及时撤离。严禁在煤气区域睡觉。21. 施工人员未经允许，不得进入生产区域或动用生产设备及能源介质等物品。22. 夜间施工应有足够的安全照明
30、。23. 多工种之间交叉作业时，要相互照应，防止各工种之间发生意外伤害事故。24. 特殊工种作业一定要持证上岗，对新手进行培训。七、现场文明施工措施1. 现场材料、机具必须按要求堆放整齐，并不得水淹土埋。2. 到工完料净，材料及时回收。不得乱扔垃圾和杂物，保持现场清洁卫生。3. 现场及道路定期洒水，保持现场无扬尘。4. 闲散人员不得进入现场。生产区域与施工区域设置隔离防护设施。5. 现场的宣传牌、防火器材必须整齐完好，未经批准不得使用消火栓作施工用水。6. 拉运土方车辆出场前要在施工通道进出口处由专人清除车身及轮胎上携带的泥土。7. 应随时清理留洒的砼，罐车浇注完后要清理干净溜槽方可离场，泵罐车不清洗不允许在现场进行工作8. 现场产生的废器物要分类。八、主要施工机械表序号名称种类数量单位主要用途1挖掘机2台挖土2自卸车16台挖土3小型挖掘机2台450吨坦克吊2台配合5柴油打桩机2台打H型钢桩6旋喷钻机8台打旋喷桩7装载机1台820t压路机1台910
