1、 天津东丽某道路下穿北环铁路地道工程排水特殊检查井基坑支护施工方案编制：审核：审批：目录一、工程概况1、工程简介2、水文地质条件二、编制依据三、基坑支护方案四、基坑施工工艺方法五、应急措施六、基坑监测七、安全、质量保证措施附：基坑支护计算一、工程概况1、工程简介本工程是天津市金钟街某道路延长线下穿北环铁路地道工程中排水工程部分的特殊检查井基坑开挖支护项目。该检查井为排水管线末端Y7特殊检查井，其北侧距北环铁路20多m，井身与雨水泵站接出的2d2200mm顶管相连；东侧距既有库房20余m,井身预留一段d2600mm管道，南侧井身与d1350mm进水管道相连。该特殊检查井为钢筋砼结构，地面高程为22、.5m，基坑底部高程为6.565m，基坑开挖深度为9.065m。检查井宽度4.4m，长度为9.64mm，但按照业主要求，北侧需接泵站2d2200mm双管道顶管并取出顶管机头，双管道净间距为3.00m，顶管口距井中心13.1m，东侧井身需多预留一节d2600mm管道，计2m长，按此布置基坑，东西长设15.6m（每侧留1.5m作业空间），南北宽19.0m，如图1所示： 2、水文地质条件（1）、地质条件根据施工图设计说明，地面高程为2.5m，从地面向下，各土层状况如下：第一层：为人工填土层，分杂填土和素填土，分别是：杂填土：层厚1.12.3m，层底标高为0.42-1.97m；素填土，层厚1.8-3.3、0m，层底标高为-2.44 -0.10m；第二层：为粘土，层厚1.11.7m，层底标高为-0.85 0.77m；第三层：为第I陆河床漫滩沉积层，分为粉质粘土和粉土，状况如下：粉质粘土：层厚1.02.0m，层底标高为-2.55 -1.23m；粉土：层厚1.02.4m，层底标高为-4.38 -2.33m；第四层：为第一浅海相沉积层，分为粉土和粉质粘土粉土：层厚1.52.0m，层底标高为-5.44 -3.73m； 粉质粘土：层厚5.96.5m，层底标高为-11.94 -9.73m；（2）、地下水本场区浅部16.0m以上地下含水层属潜水类型，潜水层受大气降水及地表水体侧渗为主要补给方式，主要以蒸发方式4、进行排泄，无统一的地下水流场；对砼有弱腐蚀性。本基坑深度为9m，均为潜水型，地下水位埋深：1.00m。二、编制依据天津东丽某道路延长线下穿北环铁路地道工程施工图设计建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009公路桥涵施工技术规范 JTJ041-2000施工现场临时用电安全技术规程JGJ46-2005建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB 502022002业主有关的要求三、基坑支护方案鉴于本工程项目基坑北侧距北环铁路较近，东侧距库房较近，基坑深度为9.1m，其底部标高为-6.556m；拟采用40b型工字钢作5、为钢板桩作基坑围堰维护，桩长16m，板桩入土深度7m。桩顶标高为地面标高2.5m,桩底标高为-13.556m，基坑分两次支护和开挖，第一次支护第I部分，即特殊检查井主体工程部分（如图1所示），打设钢板桩，焊接横梁，作横撑支撑，待基坑开挖完成，检查井主体工程施作完成，进行东、南、西三侧回填，拔出第I部分基坑钢板桩，进行第部分钢板桩的支护施工。第部分钢板桩的支护，原与第部分向接的保留不拔出，其他两侧（东面与西面）打设至与第部分相同标高，但北侧（靠铁路一侧）与2d2200顶管工程中间3m钢板桩支撑打设至设计标高，其余部分打至-3.00m标高，即d2200管的顶部，待基坑开挖取出顶管机头后再打入设计标6、高。第部分钢板桩围堰设两道水平支撑，第一道在地面以下2m处，标高为0.5m，第二道在地面以下5m处，标高为-2.50m；坑壁设置腰梁，选用40b工字钢，采用双拼的形式与钢板桩焊接在一起，布置于基坑四壁基坑立面及平面支撑如图2、图3所示：图2 基坑立面图图3 基坑平面支撑图根据施工图中对地下水的说明，拟在基坑外侧各转角处设置一座大口井降水，降水井直径为500mm，井底标高-7.6m，较基坑底面低1m，井深10.1m。四、基坑施工工艺方法1、工字钢打入施工方法图4 工字钢布置图图4 钢板桩打设示意图（1）、液压打桩机停在离打桩点约4m左右的地点，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油7、管及电缆。（2）、锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。（3）、待钢桩尖离开地面30cm时，停止上升;锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩;上升锤与桩，至打桩地点。（4）、对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至一定深度不能下降为止。（5）、试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。（6）、板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。（7）、松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。2、支撑安装8、1）支撑安装流程：计算长度钢管支撑拼装工字钢腰梁安装支撑点安装固定件焊接支点安装支撑前检查吊装支撑就位支点焊接定期检查2）当挖掘机开挖至设计标高时及时组织测量人员施放工字钢腰梁安装位置及钢管立柱的点位。首先在围护钢板桩上焊接三角钢托架，将工字钢腰梁按照设计图纸位置焊接固定在三角钢托架上，并与钢围护焊接牢固，腰梁与工字钢围护间距过大部位应背入木楔。腰梁端头采用短边顶长边的接头形式焊接牢固，将拼接完成的钢管水平支撑两端与腰梁焊接，中间位置水平撑两端分别与相邻立柱顶端箱体焊接。钢管水平撑的轴线位置与立柱顶端箱体中心位置应重合。所有水平撑均应在同一水平面内，均应与与检查井轴线平行或垂直。腰梁如图5所示9、： 图5 腰梁布置图3）钢管支撑的拼装在钢管堆放场根据施工要求的长度拼装钢管支撑，拼装完成后，安排技术人员对接头拼装质量直顺度进行检查，无误后方可使用。4）定期检查指定专门的安全人员对支撑体系进行巡查，发现隐患及时向项目部反馈，紧急情况下应先疏散坑内施工人员。3、土方开挖施工方案（1）、土方开挖准备工作1）工程材料准备：在施工之前，根据基坑开挖设计图，备齐所需钢管支撑、工字钢、钢板等材料，钢支撑壁厚、纵向顺直度应符合规范要求。 本工程支撑钢管采用402*16mm热轧无缝钢管，工字钢采用I40b工字钢，为安装方便，现场配置不同长度的钢管及活接头。钢管标准节有6米、5米、2米、2.5 米、1.5米10、1米、0.3米、0.2米等多种型号。2）劳动力准备本工程基坑深度较深，在施工队伍选择上，选择具有深基坑施工成功经验、有强烈的责任心的施工队伍，确保工程能顺利安全的进行。确定队伍后，正式开挖施工前项目部组织相关人员进行项目的交底工作。主要包括：挖土的方式、流程、工期、安全和文明施工等方面，做到工作明确、职责分明，杜绝盲目施工。3）施工机械的准备现场配备1台长臂挖掘机、2台普通挖掘机（1.2m3）、4台运土车、1台50T起重机进行施工，施工前，所有设备必须进行进场验收，验收合格方可使用。4）降水工作准备，根据基坑开挖工艺要求，基坑降水打设8口降水井，待抽出降井中水，水位降至基坑底面以下时再开始挖11、土。5）基坑监测准备工作本工程按二级基坑类别进行监测，施工前，需安装监控方案中的监测项目进行检测基点的布置，并测定出各检测点的初始值（初始值应为开挖前多次测量数据的平均值）。（2）、挖土施工土方开挖时采用挖掘机进行施工，开挖分5段进行。第一次开挖为第部分，即检查井主体部分，挖出2.5m后作第一道横撑，在西侧挖出马道和平台，用长壁挖掘机继续下挖，做好第二道横撑后，挖至坑底上30cm，剩余的30cm土方采用人工进行挖除，最后挖掘机至坑边挖完马道，挖掘机至坑边钢板桩的距离须保持在3m以上。第二次开挖为第部分即顶管基坑部分，在完成第部分井体工程并回填后，做好钢板桩支护，再开挖，方法同第部分基坑开挖作业12、面设置2台挖掘机直接取土，当挖掘机无法满足挖掘深度时，将其改为长臂挖掘机进行取土。（3）、挖土注意事项:1）挖土过程中严格控制挖土标高，开挖前项目测量人员根据开挖步骤放出该步开挖底标高，并现场监督开挖施工必须按照既定的标高进行，严禁超挖。挖掘机在开挖过程中注意对围护结构及钢支撑的保护，临近工字钢处、钢管立柱间以及钢管支撑下余土采用人工清土，避免对围护结构产生不良的影响。2）开槽土应随挖随运，严禁在槽边堆放。3）在开挖过程中，密切注意地下水位及基坑周边地面的变化情况，一经发现较大位移和沉降时，马上停止挖土，会同有关单位协商解决后方能继续施工。4）基坑开挖接近基底300mm时，人工配合清底，不得超13、挖或扰动地基土。5）基底经检查合格后，及时施工钢筋混凝土垫层（支撑土体），避免基底暴露时间过长。6）基底超挖、扰动、受冻、水侵或发现异物、杂土、淤泥、土质松软及软硬不均等现象时，应做好记录，并及时通知有关单位研究处理。7）基坑开挖及结构施工期间定期对工字钢围护结构及支撑系统进行监测，并根据检测结果指导开挖施工。8）沿围护结构外侧四周设置截水沟，防止坑外地面水倒灌基坑。4、基坑施工注意事项1）基坑严格按设计位置分层进行施工，及时施加支撑及斜支撑等加强措施，确保基坑坑壁稳定。施工过程中，密切与施工监测配合，加强信息化管理，若有不稳定的因素存在，及时报请监理工程师和设计人员调整施工方案，将基坑开挖对14、周围环境的影响降至最小程度。2）深基坑开挖将应用“时空效应”理论原理，遵循“分层、分段挖土，做到随挖随撑限时完成”原则，始终把基坑变形量控制在警戒指标之内3）限制基坑开挖线以外地面堆物荷载不超过20KN/m2，并做好计算校核工作，随时检查确保安全。4）严格控制基坑施工降水时间和降水量，充分运用集中施工，集中降水，减少因降水而造成周围地面沉降。5）密切监测基坑周围水位线的变化，当发现问题时及时采取措施以减小基坑降水对周围建筑物的影响。6）施工挖土时注意对大口井的保护，制作特制的方帽盖在大口井上防止杂物落入井中。图6 防护栏杆搭设示意图9）作好基坑两侧的防护护栏的设置工作，护栏采用脚手管进行搭设，15、护栏高1.45米，外侧挂密目安全网封闭。5、支护拆除基坑支撑体系随着主体结构施工进行拆除作业，工字钢围护桩待主体结构全部施工完成基坑回填完毕后，统一拔除。拆除支撑和拔除工字钢之前，必须报请监理工程师，经监理工程师同意后，方可进行拆除。（1）、支撑拆除顺序检查井主体结构底板及井壁混凝土浇筑完成后，且达到设计强度80%后，对基坑周边进行回填密实。回填完毕拆除水平支撑。1） 支撑拆除方法 支撑拆除前，必须对支撑以下部位的井壁墙背按设计要求进行回填，回填密实并经监理工程师认可后，方可进行拆除作业。 拆除施工必须由专业的施工人员进行作业，作业前，必须进行交底，并在专人的指挥下进行拆除作业。 拆除作业所用16、吊车，在吊装前，必须对吊车支腿稳定、吊索质量、吊钩保险等环节进行检验，检验合格后，方可作业。 支撑拆除时，必须设置可靠的托吊体系，防止钢支撑在拆除过程中滑落伤人。 支撑起吊时，支撑下严禁站人。 拆除过程中，加强对基坑的监测，一旦出现异常现象，立即停止拆除作业，并采取有效的加固措施。 拆除完的支撑应在现场码放整齐，并设置挡块，防止支撑滑动。及时联系车辆将支撑运出现场。（2）、拔除工字钢基坑主体结构完工后，且井壁墙背回填验收合格后，进行围护工字钢的拔除施工，拔除工字钢采取专用的振拔机进行施工，拔除的工字钢应及时运出现场。五、应急措施结合本项目基坑特点，在基坑开挖过程中，容易出现的紧急事故有：基坑渗17、漏水、涌砂现象，支撑变形，周边地表沉降，坑底隆起等。1、渗漏水、涌砂应急处理措施（1）、轻微渗漏水在基坑底四周挖排水沟，设置集水窝，用水泵将渗漏水排出基坑，当排水沟无法解决渗漏时，采用基坑内侧注浆堵漏方法进行处理，主要材料有：双快速凝水泥：TZS-1聚氨酯漏剂；预埋注浆嘴：手动注浆泵（暖气打压泵即可）。施工流程：在漏水部位凿毛成凹槽，清洁整理。用双快速凝水泥或其他速凝成型水泥，预埋引流注浆管。用手压泵注浆，将水溶性聚氨酯漏剂注入注浆管，直到压不进，随即关闭阀门。（2）、 严重渗漏水及涌砂方法：在基坑外侧进行双液速凝注浆方法材料：水玻璃、水泥施工机械：地质钻机、液压注浆泵、搅浆设备2、支撑发生变18、形的应急处理：（1）、 支撑发生变形时，利用现场的备用应急支撑及时加撑防止整个支撑体系被破坏。同时加强对周围支撑的复查，查找支撑变形原因，防止造成失稳。（2）、紧急疏散基坑内的所有作业人员，待围护结构变形得到有效控制后，经分析确保无安全隐患后，方可进入基坑作业。3、周边地表沉降应急措施基坑开挖过程中，当基坑监测发现周边地表沉降达到或超过预警值时，应立即停止基坑开挖，加设钢管支撑，继续观测沉降变化情况，如地表沉降仍然加剧发展，则在基坑周边5.0m范围地基内采用注浆进行加固土体，注浆材料采用纯水泥浆，注浆压力0.51.0Mpa，土体加固深度为5.0m。4、坑底隆起一旦发现坑底隆起，立即停止开挖，及19、时回填土。对坑边土体进行减荷处理后，重新开挖。5、应急设备及物资准备开挖过程中施工现场备有足够量的应急设备及应急物资，并设专人监管，未经批准任何人不得随意挪用应急物资，开挖过程中由项目部统一调配。应急物资明细：50T汽车吊 1台 备用挖掘机 1台5T装载机 1台 地质钻机 1台备用水泵 3台 备用支撑钢管 30m液压注浆泵 1套 TZS-1聚氨脂 10袋速凝水泥 20袋 砂子 2 t普通水泥 30袋六、基坑监测1、基坑监测的项目本工程按二级基坑类别进行监测，主要监测项目如下：围护工字钢顶部水平位移围护工字钢顶部竖向位移基坑内地下水位周边地表竖向位移2、监测点的布置1）围护墙（工字钢）顶部监测点20、的布置：围护墙顶部的水平位移和竖向位移监测点沿围护墙的周边布置，围护墙周边中部、拐角处布置监测点。监测点间距不大于20m，每边监测点数目不少于3个。监测点设置在工字钢顶部。2）基坑内地下水位监测点的布置水位监测点布置在基坑中央和周边拐角处， 水位监测管的埋置深度（管底标高）应在最低设计水位之下35m。3）周边地表竖向位移监测点的布置对基坑外边3倍基坑深度范围内的地表四周设置监测点，每边隔15m设置1点，且每边不少于3个，在四个角分别设置监测点。4、监测方法基坑监测方法序号监测项目监测方法1围护墙顶部水平位移GPS全站仪2围护墙顶部竖向位移水准仪3基坑地下水位水位计4周边地表竖向位移水准仪5、监21、测频率监测频率基坑类别施工进程基坑设计开挖深度5m510m1015m15m二级开挖过程最大深度8.85m1次/2d1次/2d底板浇筑后时间（d）71次/2d1次/2d7141次/3d1次/3d14281次/7d1次/5d281次/10d1次/10d6、监测记录监测人员将每天监测数据填入相应要求的监测表格中，数据应真实、有效，本工程监测需要填写的表格为：墙（坡）顶水平位移和竖向位移监测日报表地下水水位、墙后地表监测日报表，巡视监测日报表。7、检查巡视基坑工程整个施工期内，每天安排专人进行现场巡视检查，主要检查以下内容：1）围护结构（1）支护结构成型质量；（2）支撑、围檩有无裂缝出现；（3）支撑、22、立柱有无较大变形；（4）止水帷幕有无开裂、渗漏；（5）墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移；（6）基坑有无涌土、流砂、管涌。2）施工工况情况（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；（2）基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；（3）场地地表水、地下水排放状况是否正常，基坑降水、回灌设施是否运转正常；（4）基坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载。3）基坑周边环境周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；4）监测设施（1）基准点、测点完好状况；（2）有无影响观测工作的障碍物；（3）监测元件的完好及保护情况。巡视检查应对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的检查情况进行详23、细记录。如发现异常，应及时通知项目部及有关单位。七、安全、质量保证措施1、质量保证技术措施（1）、原材料控制：1）加强对进场水泥的检验，材料应有出厂证明或检验单，并根据规范和技术要求进行检验，合格后方能使用。2）工字钢、钢管桩进场后，对尺寸、外观质量进行验收，验收合格后方可使用，对于租赁的材料，应出具相应的租赁合同并附上相应的质量证明文件。3）水泥搅拌桩所用水泥浆液应严格按设计配合比拌制，制备好的浆液不得离析，泵送必须连贯，同时从输浆管到喷浆口的时间不得大于60S。（2）、施工质量控制1）基坑土方开挖以测量放线为准，严格按要求进行施工。施工中配备专职人员进行质量控制。严格控制开挖的边线和标高。24、挖掘过程中，不得碰围护结构等；如遇不明地下障碍物，及时向甲方和现场监理人员汇报，不得擅自处理。及时、准确、详细地做好各项施工原始记录，以便及时发现问题，随时调整施工方案。施工过程中严禁大型施工机械、车辆在结构顶板上落位或行走，弃土堆放应远离基坑边线15m以外。施工作业地段行车速度不得大于10km/h。2）土方开挖时，检验基坑边线位置，土方开挖后检验坑底位置，检验开挖深度等。主控项目： 误差允许标高 +20 10mm坑底长度 +300mm，-100mm平整度 20mm，并在1m范围内不得多于1处。3）防超挖措施：土方开挖时根据坡度在基坑上口放出控制点，在开挖时用水准仪随时观测。采取预留300mm25、厚土层，采取人工开挖和修坡措施。施工中配备专职测量人员进行质量控制，及时复撒灰线，将基槽开挖下口线测放到槽底。测放槽底标高控制线，并随人工清底用水准仪监测控制开挖标高。挖土时分层均衡下挖，每挖一步检查边线和边坡，随时纠正偏差。施工人员换班时，要求交接挖深、边坡、操作方法，以确保开挖质量。4）基坑开挖至基底应采用钎探检查方式检查其地基承载力。(3)、质量管理措施1）施工前认真学习施工图及说明，严格按照技术规范要求组织施工，结合工程特点和创优计划，制定各种技术质量标准，牢固树立质量第一、争取全优的思想。 2）发挥专业技术管理人员的作用，起到事先预防事后把关的作用。实行层层交底制度，落实质量管理计划26、，认真填写施工原始记录和各项检验报表。 3）坚持工序交接管理程序，每道工序完成后，现场质检人员检验合格后，上报监理工程师验收，经监理工程师验收合格后，方可进行下一道工序施工。4）工程材料必须进行检验，符合要求或得到允许的方可使用，实行“四检三把关”制度，验规格、验品种、验质量、验数量，供应人把关、技术质量试验人把关、施工操作人把关。 2、安全保障措施现场所有施工人员严格遵守安全生产纪律，正确使用劳动防护用品，严格遵守工地上有关规定，坚决执行“安全第一、预防为主”的原则，各施工组负责人必须全面负责本部门安全生产。（1）、机械设备有关规定1）所有机械设备进场前必须进行验收，验收合格后方可使用，每次27、作业前，必须按规定做到例行保养，以保证设备处于良好状态。施工设备必须定人定机，机械人员必须严格按操作规程作业，严禁违章作业。2）在挖土机作业时，严禁任何人进入其工作半径范围内。3）每天挖土停工时，挖土机必须驶离工作面，停放在安全地段。（2）、行车规定所有施工车辆进出装土、卸土场地，必须鸣号、减速，服从指挥人员指令，所有驾驶员必须严格遵守交通规则，按指定路线行驶。（3）、挖土阶段的安全措施1）挖掘机开挖时，开机人员上班前必须检查本机操作情况，发现问题及时上报修理，严禁带病操作。2)挖掘机在前、后行走时必须看清楚前后是否有人或障碍物。3）机械架转动时必须看清360度回转半径范围内是否有物料、行人及28、障碍物。4）挖掘机开挖过程中必须特别注意安全，严禁机械设备碰撞支撑。5）设专人指挥机械挖土，并设专人每日检查支撑的受力情况，发现松动立即加固。6）开挖时做好基底排水，当开挖至基底标高后，在基坑四周设置40cm40cm碎石排水盲沟与降水井相连，及时抽排坑内积水，确保开挖过程中土体和基底的干燥，保持基底强度及完整性不受破坏。7）当基底土层与设计不符或扰动、水浸、发现淤泥、土质松软等现象时应做好记录，并会同有关单位研究处理。8）基坑支护结构的横撑及斜撑均在土方开挖至其设计位置后及时安装。安装时要保证支撑面与墙面垂直（斜支撑要严格按照设计角度安装）。构施工时，安排专人负责监管支撑安全工作，坚决杜绝危害29、支撑安全事件的发生。（4）、基坑临边围护1）对基坑四周设置栏杆，栏杆设置在工字钢外放坡坡顶位置，栏杆采用3040钢管焊制而成（或用碗扣固定），高1.45m，沿基坑四周长度，栏杆底部设高25的踢挡板，防止钢筋、土块等的坠入。每2m设置一道竖肋，将肋插在事先固定的套筒底座上（详见栏杆示意图），栏杆利用密目网封闭。2）在护栏上悬挂“严禁跨越”的警示牌，施工过程任何人不得跨越栏杆，并且不得随意将栏杆拆除，如需拆除必须征得专职安全管理人员的同意。3）上下基坑必须走人行马道，马道入口应悬挂警示标志。4）专职安全员定期、不定期对基坑周边栏杆的完整性进行检查。 （5）、施工现场临时用电安全施工现场必须按照JG30、J46-2005施工现场临时用电技术规范条款执行：1）施工用电必须实行三级配电，即设置总配电箱、分配箱、开关箱三级配电装置，开关箱以下设置用电设备。2）施工用电的配电箱、开关箱设置在干燥、通风、无外来物体撞击的地方，其周围必须具有足够二人同时工作的空间和通道。3）施工用电移动式配电箱、开关箱安装在坚固的支架上，严禁在地面上拖拉。4）施工现场不得使用移动简易插座等，必须使用插座配电箱。5）施工用电开关箱严格执行“一机一闸”，不得设置分路开关。6）施工现场电缆敷设时采用埋地或架空敷设，不得沿地面明设。从地面引出时，从2米高的至地下0.2米高度必须加设防护套管。7）分配箱距离开关箱不得大于30米，用31、电设备距离开关箱不得超过5米。设备的保护零线必须接实。8）施工现场不得使用线轴及自制用电设备和不符合规范要求的电缆。附：基坑支护计算1 计算概况该基坑设计总深9.1m，按二级基坑 、依据国家行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)进行设计计算。1.1 土层参数地下水位埋深：1.00m。序号土层名称厚度(m)(kN/m3)c(kPa)()m(MN/m4)1杂填土1.817.910.0015.002.02素填土2.417.812.0015.002.23粘土1.5017.918.0024.005.54粉质粘土1.6019.633.208.702.05粉土2.0019.518.3030.7032、8.86粉质粘土6.3018.712.6011.901.41.2 基坑周边荷载地面超载：0.0kPa2、支护设计2.1 挡墙设计挡墙类型：钢板桩；嵌入深度：7.0m；露出长度：0.000m；型钢型号：40b；桩间距：400mm；2.2 支撑(锚)结构设计本方案设置2道支撑(锚)，各层数据如下：第1道支撑(锚)为平面内支撑， 距墙顶深度2.000m， 工作面超过深度0.500m，预加轴力0.00kN/m。第二道支距第一道支撑3m，平面内支撑具体数据如下：支撑材料：钢支撑；支撑长度：15.0m；支撑间距：5.0m；与圈梁之间的夹角：90.000；不动点调整系数：0.500；型钢型号：402*16；33、根数：1；松弛系数：1.000。3 计算原理描述3.1 围护墙主动侧土压力计算3.1.1 朗金主动土压力深度 z 处第i层土的主动土压力强度的标准值eak,i按下列公式计算：采用水土合算或计算点在水位以上时：（小于0取0）采用水土分算且计算点在水位以下时：（小于0取0）对于 矩形土压力 模式，自重部分须扣除坑内土的自重（对水位以下的分算土层，扣除有效自重；坑内水位取坑底位置，天然水位在坑底以下就取天然水位）。式中：j第j层土的天然重度；w水的重度，取10kN/m3；hj第j层土的厚度；hwa,i地下水位；ci、ci第i层土的内聚力、有效内聚力；i、i第i层土的内摩擦角、有效内摩擦角；q超载。334、.2 围护墙被动侧土压力计算被动侧土压力采用简化库伦土压力公式：采用水土合算或计算点在水位以上时：，采用水土分算且计算点在水位以下时：，式中：hwp,i坑内地下水位；i、i第i层土与墙体的摩擦角和有效摩擦角，取(2/33/4)或 。3.3 水压力计算3.3.1 静止水压力图中：水的重度10kN/m3。3.4 围护墙内力变形计算计算简图围护墙的基本方程：内力变形关系：平衡方程：支撑处边界条件：桩端处边界条件：式中：M桩身弯矩；EI围护墙抗弯刚度，E为墙体材料的弹性模量， I截面惯性矩 ；曲率；x水平位移；z深度；Q桩身剪力；eak主动侧水土压力；ka基底以上土的水平向基床系数，见“ 土体水平向基35、床系数计算 ”。当位移为正是取0；kp基底以下土的水平向基床系数，见“ 土体水平向基床系数计算 ”。可考虑坑底土的塑性性质，当kpxepk时，取kp=epk/x，epk为坑底极限被动土压力，见“ 围护墙被动侧土压力计算 ”；bs主动侧水土压力计算宽度，对板桩、连续墙、搅拌桩取每延米，对排桩、SMW工法桩取桩中心距;b0土体抗力计算宽度。墙式围护取每延米；对圆形排桩围护：b0=0.9(1.5d+0.5)，d为桩径；对方形排桩围护：b0=1.5b+0.5，b为边长；计算值超过桩间距时b0取桩间距；zsi第i道支撑的深度。Ksi第i道支撑每延米的水平刚度。见“ 支撑/锚的水平刚度计算 ”；第i道支撑36、处的墙体剪力。第i道支撑处第m工况的水平位移。T0i第i道支撑每延米的水平向预加轴力。zL墙底端的深度。墙底端的墙体弯矩K墙底端旋转约束刚度，模拟墙底土对墙底的约束作用， 对于较厚的搅拌桩，可考虑这种作用，对于其他厚度较薄的围护墙，可忽略这种作用。K=1b3kp(D)/12，D为嵌入深度。上述微分方程可用有限单元法求解，解得水平位移后，可求出桩身内力。3.4.1 土体水平向基床系数的计算3.4.1.1 m法kp=mz，m为土层的水平向基床系数随深度增长的比例系数，z为计算点距离开挖面的深度（对于主动侧就是距桩顶的距离）；3.4.2 支撑/锚水平刚度计算3.4.2.1 平面内支撑式中：Ks支撑水37、平刚度；支撑松弛系数，对混凝土支撑和预加压力的钢支撑，取1.0；对不预加压力的钢支撑，取0.81.0；A支撑的截面面积；L支撑长度；s支撑间距；支撑与围檩的夹角；E支撑材料的弹性模量；支撑不动点调整系数：支撑两对边基坑的土性、深度、周边荷载等条件相近，且分层对称开挖时，取=0.5；支撑两对边基坑的土性、深度、周边荷载等条件有差异时，对土压力较大或先开挖的一侧，取=0.51.0； 且差异大时取大值；对土压力较小或后开挖的一侧，取（1-）。3.5 地表沉降计算3.5.1 同济抛物线模式地表沉降范围x0与三角形模式相同。各点的沉降：上列式中：Sw支挡结构侧移面积；H基坑开挖深度；w1 支挡结构顶端位38、移；w2支挡结构底端位移；D基坑开挖面以下支挡结构的长度；3.6 抗倾覆计算3.6.1 单道支撑等值梁法抗倾覆计算1）假定转点在桩底的计算方法：式中A主被动侧水土压力等值点；o倾覆转点；EaA点以上主动侧土压力合力；EpA点以上被动侧土压力合力；EwA点以上水压力合力；Ha、HwaA点以上水压力、主动侧土压力合力作用点离A点的距离；HpA点以上被动侧土压力合力作用点离A点的距离。3.7 整体稳定计算对于单个圆弧滑面的整体稳定安全系数计算方法如下。3.7.1 瑞典条分法-总应力法上列式中：式中：Ks整体稳定安全系数；Nj土钉、锚杆、微型桩、排桩在滑弧上产生的抗滑力标准值；ci第i分条滑裂面处土体39、(或水泥土， 乘折减系数后的c)的粘聚力；i第i分条滑裂面处土体(或水泥土， tg乘折减系数后的)的内摩擦角；Ka主动土压力系数；Li第i分条滑动面弧长；Gi第i分条土条(包括水泥土)重量；Wi第i分条土条受到的水浮力；Wi第i分条土条受到坑内水位以下那部分水的水浮力 （当地下水位高于开挖面时，坑内水位取开挖面，否则取地下水位）；ui第i分条土条底部中心处的孔隙隙水压力，即为该点处的静水压力；若考虑土性，则对水土合算的土层取0；静水压力与浸润线有关，当地下水低于开挖面时，浸润线就是地下水位线；当地下水高于开挖面时，浸润 线如下：Qi超载和邻近荷载在第i分条上分布的总力；TNj第j道土钉/锚杆在40、滑裂面外的部分的抗拔力标准值和杆体抗拉强度标准值中的小值，见“ 公式 ”；Sj第j道土钉/锚杆的水平间距；i第i分条滑动面切线与水平面之间的夹角；j第j道土钉/锚杆与水平面之间的夹角。、土钉或锚杆切向力折减系数、法向力折减系数。Np滑弧切过排桩或连续墙时桩墙的抗滑力；p滑弧切桩点切线与水平面的夹角；Mc桩墙抗弯承载力设计值；hp切桩点到坡面的深度；php范围内土的平均重度；Sp排桩间距，连续墙取1m。3.8 钢板桩强度验算式中：最大弯矩截面边缘处应力；Mdmax桩分担范围内的最大设计弯矩，Mdmax=Mmax，Mmax为最大计算弯矩，从内力变形结果中求出；为设计弯矩系数；型钢钢材的抗弯强度设计41、值，从型钢材料表查出；W型钢沿弯矩作用方向的截面模量。3.9 坑底抗隆起计算坑底抗隆起的计算同整体稳定，破坏面为如下图所示的组合滑面，其圆弧部分的圆心可以假定为最下到支撑处或者坑底，其半径可以假定为经过桩底，也可往下搜索，找出最危险的滑面。中心在最下到支撑点处的圆弧组合滑面 中心在坑底的圆弧组合滑面（总应力法）（有效应力法）式中：KL整体稳定安全系数；FR、KS抗滑力和下滑力；c、计算点处土体的内聚力和内摩擦角，总应力指标；c、计算点处土体的内聚力和内摩擦角，有效应力指标；Ka、Ka计算点处主动土压力系数，分别用总应力指标和有效应力指标求得。弧段上计算点处切线与水平面的夹角；R圆弧半径；u计算42、点处的孔隙水压，u=wzw，w为水的重度；zw为计算点处的水深；Mu桩墙每延米所能承受的极限弯矩。4 内力变形计算4.1 计算参数水土计算（合算）方法：按土层合算；水压力计算方法：静止水压力，修正系数：1.0；主动侧土压力计算方法： 朗肯主动土压力，分布模式：矩形，调整系数：1.0，负位移不考虑土压力增加；被动侧基床系数计算方法： m法， 土体抗力不考虑极限土压力限值；墙体抗弯刚度折减系数：1.0。4.2 计算结果4.2.1 水土压力计算结果计算宽度：0.40m。4.2.2 基床系数结果计算宽度： 1.50.144+0.5=0.72，取0.40m。分层号层顶深度(m)层顶基床系数(MN/m3)43、层底深度(m)层底基床系数(MN/m3)12.00.05.12.828.2505.112.0009.0分层号层顶深度(m)层顶基床系数(MN/m3)层底深度(m)层底基床系数(MN/m3)13.5000.08.2502.828.2505.112.0009.0分层号层顶深度(m)层顶基床系数(MN/m3)层底深度(m)层底基床系数(MN/m3)16.3000.08.2501.128.2502.112.0006.14.2.3 支撑刚度计算结果计算宽度：0.40m。支撑编号1支撑刚度(MN/m)18.14.2.4 内力变形结果每根桩抗弯刚度EI=47840kN.m2。以下内力和土体抗力的计算结果是每44、根桩的；支撑反力是每延米的。第1工况：开挖至-2.50(深5.0)m第2工况：在-2.50(深5.00)m处加撑(锚)第3工况：开挖至-6.60(深9.10)m支(换)撑反力范围表抗力相对桩顶深度(m)最小值(kN/m)最大值(kN/m)支撑第1道支撑3.00-0.0134.5坑内侧土体抗力安全系数：1.914.41。5 整体稳定计算5.1 计算参数整体稳定计算方法： 瑞典条分法；应力状态计算方法： 总应力法；土钉法向力折减系数：=0.5；土钉切向力折减系数：=1.0；锚杆法向力折减系数：=0.0；锚杆切向力折减系数：=0.0；桩墙抗滑考虑方式：滑面绕桩；浸润线不考虑止水帷幕；滑弧搜索不考虑局45、部失稳；考虑开挖工况；搜索范围：坡顶：全范围；坡底：全范围；搜索方法： 遗传算法。5.2 计算结果5.2.1 开挖至-6.60m(深9.10m)滑弧：圆心(11.38m,-1.05m)，半径：17.07m， 起点(-5.66m,0.00m)， 终点(24.12m,10.30m)， 拱高比0.667；下滑力：1222.77kN/m；土体(包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力：1649.55kN/m；土钉/锚杆抗滑力：0.00kN/m；桩墙的抗滑力：0.00kN/m；安全系数：1.35。要求安全系数:1.25。满足要求。6 钢板桩强度计算6.1 计算参数设计值系数：1.25；弯矩折减系数：1.0。6.246、 计算结果最大弯矩标准值：90.0kN.m；弯矩设计值：112.5kN.m；钢板桩抗弯截面模量：1139000.0mm3；钢板桩边缘正应力：98788.1kPa；抗弯强度设计值：210000.0kPa。满足要求。7 抗倾覆计算7.1 计算参数抗倾覆计算使用等值梁法；水土计算（分算/合算）方法：按土层分/合算；主动侧土压力分布模式：矩形；水压力计算方法：静止水压力。7.2 计算结果由以上水土压力图，可求出水土压力零点为桩顶以下8.15m，零点以上各力的合力及其位置(相对桩顶)如下表：主动侧被动侧土压力土压力水压力合力(kN/m)303.50.0114.6位置(m)6.100.007.43可计算支47、撑反力：抗倾覆安全系数：。 要求安全系数1.10。满足要求。8.抗隆起计算8.1坑底抗隆起计算8.1.1 计算参数滑弧中心：最下道支撑；滑弧位置：通过桩底；应力状态计算方法：总应力法；桩墙弯曲抗力：考虑；垂直滑面阻力：忽略；滑面水平应力：考虑。8.1.2 计算结果下滑力：480.1kN/m；抗滑力：1035.3kN/m；每延米墙体抗滑力：0.0kN/m；安全系数：2.16，要求安全系数：2.0 。 满足要求。8.2墙底抗隆起计算8.2.1 计算参数计算公式：Prandtl；考虑隆起土层不均匀性厚深比：0.0；考虑放坡影响宽深比：1.0。8.2.2 计算结果坑内侧向外9.1m范围内总荷载：25548、7.8kN/m；验算断面处土体内聚力：14.1kPa；内摩擦角：16.7。地基承载力：安全系数：691.110.3/2557.8=2.78。要求安全系数:2.0。满足要求。9.抗渗流稳定计算9.1 计算参数抗渗流计算方法： 临界水力坡度法，垂直渗径换算系数：1.0，水平渗径换算系数：1.0， 有效重度计算方法：由饱和重度计算。9.2 计算结果抗渗流稳定安全系数：。要求安全系数:2.0.满足要求。10支撑计算10.1 支撑设计资料支撑编号：1支撑类型：钢支撑支撑长度：6.3m支撑间距：5.9m型钢型号：402*16mm根数：1预加力：0.0kN松弛系数：1.00m10.2 支点反力汇总支撑支撑编49、号支撑深度(m)支撑压力范围(kN/m)13-0.0134.510.3 支撑设计计算 垂直内支撑计算长度：7.8m支撑轴向力最大值：960 kN 支撑轴向力设计值：1257.6 kN支撑轴向力对构件初始偏心矩附加弯矩设计值：92.8 kNm支撑自重弯矩设计值：19.8 kNm10.4计算结果钢结构设计规范GB50017-2003方法10.4.1 强度计算垂直相交内支撑支撑强度计算最大应力：74.7MPa强度设计值：210.0MPa满足10.4.2 稳定计算垂直相交内支撑支撑稳定计算最大应力：102MPa强度设计值：210.0MPa满足结论：通过计算，基坑支护结构的强度、稳定性、抗倾覆、抗隆起、抗渗流；支撑的强度、稳定性均满足要求。各指标的验算结果汇总如下：项目名称实算结果允许值结论工字钢强度max=98.8MPa210MPa满足整体稳定性稳定系数1.35安全系数1.25满足墙底抗隆起稳定系数2.78安全系数2.0满足坑底抗隆起稳定系数2.16安全系数2.0满足抗倾覆稳定系数1.23安全系数1.1满足抗渗流稳定系数2.5安全系数2.0满足支撑强度max=74.7MPa210MPa满足支撑稳定性max=102MPa210MPa满足