【正文】 廣深高速新橋出口片區(qū)排水工程(一期)泵站工程泵站、結(jié)合井、雨水管基坑開挖支護方案一、編制依據(jù)1. 廣深高速新橋出口片區(qū)排水工程(一期)泵站工程設(shè)計文件。3. 《深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范SJG0596》4.《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（YB925897）。5.《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ 12099）。6.《建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ1089）。二、工程概況 廣深高速新橋出口片區(qū)排水工程（一期）泵站工程是廣深高速新橋出口片區(qū)排水工程的一部分，是為解決片區(qū)中外環(huán)路局部低洼點水淹而建設(shè)的，泵站位于沙井街道廣深高速新橋出口外環(huán)路南側(cè)段內(nèi)側(cè)，往深圳方向匝道高架橋右下方。該泵站只有在外環(huán)路東側(cè)截排箱涵及內(nèi)部市政管網(wǎng)配套后才能完全的解決外環(huán)路水淹問題。根據(jù)工程所在地場地特點，結(jié)合鋼板樁的特性、施工方法等方面進行考慮，選用拉森Ⅳ號鋼板樁，拉森Ⅳ號鋼板樁寬度適中，抗彎性能好，依地質(zhì)資料及作業(yè)條件決定選用鋼板樁長度16長，要求鋼板樁入土深度達樁長0 .5倍以上。本次開挖支護的拉森Ⅳ鋼板樁設(shè)計分二種類型, 拉森Ⅳ鋼板樁長度為16米的A型；, 拉森Ⅳ鋼板樁長度為16米的B型,其中A型的開挖長度為73米,?；游挥谒缮⒊睗竦碾s填土上，開挖深度較大，地下水位偏高。依據(jù)實際基坑位置和挖深及基坑支護設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場施工情況對本涵基坑施工進行支護。三、方案編制的原則基坑安全可靠：滿足基坑支護結(jié)構(gòu)本身強度，穩(wěn)定性以及變形的要求，確保周圍環(huán)境的安全。支護施工便利、經(jīng)濟合理及保證工期：在安全可靠的前提下，選擇施工工期短、有效的支護方案。四、支護結(jié)構(gòu)形式確定根據(jù)圖紙及現(xiàn)場實際開挖情況，整塊涵基坑自然地面以下土質(zhì)總體力學(xué)性質(zhì)差，具有天然含水量及孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、易擾動變形等特點，開挖時有發(fā)生坑邊失穩(wěn)坍塌現(xiàn)象，基坑處地下水位高，原框架涵相對接駁涵基坑也較高。根據(jù)上述情況， m 處插打拉森鋼板樁。同時本單位具有鋼板樁深基坑施工方面的相應(yīng)經(jīng)驗。 鋼板樁的選用根據(jù)工程所在地場地特點，結(jié)合鋼板樁的特性、施工方法等方面進行考慮，選用拉森Ⅳ號鋼板樁，拉森Ⅳ號鋼板樁寬度適中，抗彎性能好，依地質(zhì)資料及作業(yè)條件決定選用鋼板樁長度6長，要求鋼板樁入土深度達樁長0 .5倍以上。 打樁設(shè)備擬采用打拔樁機為25T吊車加液壓高頻振動錘，激振力220kN。附圖1拉森鋼板樁400mm 40工字鋼圍檁鋼板樁搭接大樣400mm 100mm寬15m支撐鋼管40圍檁基坑支護平面圖五、鋼板樁設(shè)計方案根據(jù)鋼板樁入土的深度，按單錨淺埋板樁計算，假定上端為簡支，下端為自由支承。這種板樁相當(dāng)于單跨簡支梁，作用在樁后為主動土壓力，作用在樁前為被動土壓力，壓力坑底以下的土重度不考慮浮力影響，計算簡圖如下。主動土壓力 Ea=1/2*ea(H+t)=1/2r(H+t)2Ka被動土壓力 Ep=1/2*ept=1/2*rt2Kp式中：Ea主動土壓力最大壓強，ea=r(H+t)2KaEp被動土壓力最大壓強，ea=rtKpKa主動土壓力系數(shù) Ka=tg2(450θ/2)=tg2(450200/2)=Kp主動土壓力系數(shù) Kp=tg2(450+θ/2)=tg2(450+200/2)=θ土的內(nèi)摩擦角θ=200r土的重度 r=16kN/m3H基坑開挖深度 H= 為了使鋼板樁保持穩(wěn)定，在A點的力矩等于零，即ΣMa=0, 亦即EaHaEpHp=Ea*2/3*(Ht)Ep(H+2/3*t)=0將以上數(shù)據(jù)代入上式中，可得下式t3+=0整理后即可求得所需的最小入土深度t=所以鋼板樁總長度為L=+=故選擇16M拉森樁作為圍護樁是合理的。板樁入土深度除保證本身的穩(wěn)定性外，還應(yīng)保證基坑底部在施工期間不會出現(xiàn)隆起和管涌現(xiàn)象。在軟土中開挖較深的基坑，當(dāng)樁背后的土柱重量超過基坑底面以下地基土的承載力時，地基的平衡狀態(tài)受到破壞，常會發(fā)生坑壁土流動，坑頂下陷，坑底隆起的現(xiàn)象（如下圖），為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，施工前，需對地基進行穩(wěn)定性驗算。轉(zhuǎn)動力距 Mov=G*x/2=(q+rh)x2/2穩(wěn)定力距Mr=x土層為均質(zhì)土?xí)r，則Mr=π*tx2式中t地基土不排剪切的抗剪強度，在飽和性軟粘土中，t=0地基穩(wěn)定力矩與轉(zhuǎn)動力矩之比稱抗隆起安全系數(shù)，以K表示，若K滿足下式，則地基土穩(wěn)定，不會發(fā)生隆起。K=Mr/Mov =當(dāng)土層為均質(zhì)土?xí)r，則K=2πc/(q+rh) =式中c內(nèi)聚力地質(zhì)報告提供c=q坑側(cè)上部荷載回填土取q=K=2π*(5+*6)==K式中Mr未考慮土體與板樁間的磨擦力以及垂直面AB上土體的抗剪強度對土體的下滑的阻力，故偏于安全。3 .鋼板樁支撐體系設(shè)計及驗算對內(nèi)支撐基坑，造成基坑失穩(wěn)的直接原因一般可歸納為兩類：結(jié)構(gòu)不足（墻體、支撐等的強度或剛度不足）和地基土強度不足。根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場實際情況分析，本工程可不考慮管涌和承壓水，不進行鋼板樁的抗?jié)B透穩(wěn)定性驗算。本設(shè)計主要計算鋼板樁、圍檁、支撐在施工全過程中的強度和穩(wěn)定性。根據(jù)地質(zhì)報告，計算出排水管道施工區(qū)域土的有關(guān)加權(quán)平均指標如下：γ=16KN/m3 φ=20186。 C=8kpa本設(shè)計計算時取C=0，不考慮地下水的作用。僅考慮被動土壓力修正系數(shù)k=（見《深基坑工程設(shè)計施工手冊》），q=18KN/m2e0 410010 8200R1 Pa1 2050 4100eBB 2050Pa22e2qKaSPPe3OM 圖A: 鋼板樁支護計算示意圖 主動土壓力系數(shù)Ka=tg2(45186。20186。/2)=被動土壓力系數(shù)Kp =tg2(45186。+20186。/2)=被動土壓力修正系數(shù)k=，則：Kp=kKp=如圖A所示，圖中B點為R1與基坑底面間的中點。近似計算時，即認為R1等于e0與e1間的三角形荷載，土壓力為：ei=KaγHi。另考慮基坑邊土體和機械行走等產(chǎn)生的附加荷載，按18KN/m2計算。上式中Hi為土壓力計算高度。其中H1=4100；HB=6150； H2=8200。經(jīng)計算： e0=0e1= KaγH1= 16=eB= KaγHB= 16= KN/m2e2= KaγH2= 16= KN/m2設(shè)支撐間間距均為L=，則通過公式：Ri={[(en +en+1)/2] *hn+1+ qKa*hn+1} L可計算出支撐反力R上式中h0=0；h0B=； Q=qKa=18= KN/m2。則：R1= [(0+)247。2+18]= KN 鋼支撐強度和穩(wěn)定性驗算本工程一道長鋼支撐均采用φ63012鋼管。已知Rmax=，A=232cm2, ｒ= cm，[f]=200Mpa。取安全系數(shù)為K=。A、 m的直鋼管，其長細比λ=，查表得φ=。則由公式N/（φΑ）≦[f]/ K可計算出15米長直支撐滿足穩(wěn)定性要求的允許壓力為：Nz=1160 KN Rmax= KN 符合要求。B、本工程鋼斜支撐均采用φ37710鋼管。，則可以求得該部位的支座力：R支=[(0+)247。2+18]= KN，A=115cm2, ｒ= cm，[f]=200Mpa。取安全系數(shù)為K=。，其長細比λ=，查表得φ=。則由公式（N/（φ?。┄Q[f]/ K可計算出6米長斜支撐滿足穩(wěn)定性要求的允許壓力為：Nx= KN √2 Rmax== KN 符合要求。由此可見支撐的強度和穩(wěn)定性均滿足要求。 鋼板樁抗彎驗算兩道支撐間及下道支撐與基坑底面之間的鋼板樁彎矩可以近似按照兩端簡支梁承受梯形荷載計算。查《靜力計算手冊》，可按以下公式計算鋼板樁的最大彎矩：Mmax=[q2L2/6]{[2υ3μ（1+μ）]/（1μ）2}上式中 μ= q1/q2；υ=√（μ2+μ+1）/3μ12= μ23=υ12= υ23=由此可計算出：A、兩道支撐間之間鋼板樁的最大彎矩為:MmaxB=(247。6){[2－(1+)]247。(1－)2}= Ⅳ型拉森鋼板樁W=2043cm3/m，安全系數(shù)K=2。fmax= MmaxB/W=78741/（2043106）=＜[f]/2=100Mpa因此鋼板樁的抗彎強度可以滿足要求。（1）、抗彎驗算本工程圍檁采用40號工字鋼，詳見平面布置圖。支撐與圍檁連接的計算簡圖見圖B。已知作用在下道圍檁的均布荷載較大，為Q=R2/=，40工字鋼對其x—x軸的截面系數(shù) W=1090cm3；f=200Mpa。 將圍檁視為多跨連續(xù)梁，最大彎距在跨中，若安全系數(shù)取K=。計算時按兩跨連續(xù)梁計算，則查《靜力計算手冊》可得：Mmax=== =1582469NcmMmax/W=1582469/1090= f/=10000N/cm2符合要求。（2）、壓彎驗算當(dāng)斜向支撐作用在圍檁上時，圍檁是壓彎構(gòu)件，因此還應(yīng)進行圍檁在壓彎狀態(tài)下的強度。按公式（N/An）+[Mx/（γx Wnx）]≤f計算上式中γx——截面塑性發(fā)展系數(shù)，；N——軸心壓力，；An——凈截面面積，；Mx——最大彎矩；Wnx——截面矩。則：（N/An）+[Mx/（γx Wnx）]= ()+[(1090)] = KN/cm2 f=20 KN/cm2 符合要求。從以上計算可知，工字鋼圍檁可以滿足要求?？紤]到影響土體側(cè)壓力的因素很多，為了確保整個支撐體系的穩(wěn)定、安全，現(xiàn)場應(yīng)配備足夠的Φ377鋼管和40工字鋼，以便對可能發(fā)生的支撐體系變形進行加固。所有鋼結(jié)構(gòu)焊縫均應(yīng)滿焊，焊縫厚度應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求。 鋼板樁變形驗算按圖A計算簡圖計算，因此只計算該跨的鋼板樁最大變形量，按荷載兩端固定計算，參照《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》，其計算公式為：fx=l3x[5q1（13ξ2+2ξ3）+2q0（12ξ2+ξ4）]/240EI上式中：l——；q1——e1+qKa= KN/m；q0——e2e1=；ξ——x/l ；1點處ξ1=0，跨中ξ0=；E——鋼板樁彈性模量=206103 Mpa=206102 KN/cm2；I——鋼板樁截面慣性矩=；X——1點距變形計算點的距離。1點處X1=0，跨中X0=。① 1點處鋼板樁位移：f1= l3X1[5q1+2q0]/240EI=0② 跨中B點處鋼板樁位移：f0= l3X0[5q1（13ξ2+2ξ3）+2q0（12ξ2+ξ4）]/240EIf0=以上計算所得數(shù)值滿足三級基坑圍護結(jié)構(gòu)位移值的要求，該變形量不會造成基坑周邊土體的擾動，因此圍護結(jié)構(gòu)和周邊建構(gòu)筑物是安全的。六、總體施工部署及施工準備：為了優(yōu)質(zhì)高效建好該合同段工程，我公司將組建廣深高速新橋出口片區(qū)排水工程（一期）泵站工程基坑開挖項目經(jīng)理部，并抽調(diào)具有豐富施工管理經(jīng)驗的高中級工程技術(shù)人員為主的管理骨干組成項目經(jīng)理部，調(diào)集我公司鋼板樁施工隊，曾經(jīng)在擔(dān)負過重、難點工程，屢創(chuàng)佳績的高素質(zhì)隊伍組成各項目隊作業(yè)層，承擔(dān)該合同段施工任務(wù)，實行項目法施工，此部分人員已集結(jié)待命，隨時開赴合同段。項目經(jīng)理部組織機構(gòu)框圖項目經(jīng)理項目技術(shù)負責(zé)人項目副經(jīng)理施工員測量員質(zhì)檢員安全員材料員焊工組打鋼板組雜工組測量組挖掘機組項目經(jīng)理部主要人員組成序號項目部門職稱人數(shù)1項目經(jīng)理工程師、二級建造師12項目副經(jīng)理工程師13技術(shù)負責(zé)人工程師14安全員助理工程師15測量員工程師16材料員助理工程師17質(zhì)檢員助理工程師18施工員助理工程師19挖掘機組技師310焊工組技師511打樁組