芜湖东四大道01标段污水管基坑支护方案.doc

芜湖市东四大道01标段污水管基坑支护方案
及支护桩计算资料
一、支护方案
1、方案概述
芜湖市东四大道01标段工程道路两侧的污水处理管道工程，管径D400 mm～D1200mm，K5+320—K5+910段基坑开挖深度为4.10～5.3m（已考虑基础抛填片石加厚需超挖的深度70cm），基坑两侧有几户居民房距基坑边距离约10m左右。
根据工程地质勘查报告，本标段的土质情况：开挖1m～2.3m左右就进入③层粉细砂软弱土层，土层埋深为22m以上，土质为软塑稍密饱水状态，土内含水量大（30.8％～36.1％），地下水位为1.2m左右。
左侧K5+480～K5+910、右侧K5+320～K5+910污水管道沟槽开挖深度为4.1～5.3m，已进入了软弱土层内，基坑开挖时，由于土体被扰动后，随饱和水的外渗，带走粉细砂土，引起基坑隆起和边坡滑移、坍塌，同时在管道基坑两边10m左右有民房，一般的支护方法不能满足施工和民房的安全。
根据现场情况及试验段的施工情况，为了确保施工、房屋安全及基坑边坡的稳定，结合本单位的施工经验，基坑支护方案如下：
⑴、采用插打拉森钢板桩进行基坑支护，采用鞍Ⅳ型拉森钢板桩，插入基坑以下的长度暂按基坑深度的1.1倍考虑（具体实施时再做进一步的计算），设两道钢支撑，用［200槽钢做支撑围檩，用φ200钢管作支撑。基坑支护平面布置图详见图1。基坑支护断面图见图2。
⑵、由于基坑周边有民房，采用井点降水，会引起地面沉降，危及民房的安全，故暂不采用。采用拉森钢板桩支护后，如果基坑水量很大，用抽水机排水不能满足施工要求时，再考虑井点降水方案。
⑶、由于软塑状的粉细砂土层承载力低，原设计的50cm厚抛填片石抛下去后，由于自重作用使片石进入土层内，不能保证管道基础的稳定，根据试验段的施工情况（已请设计、监理、质检站、业主等有关人员到现场看过），需将抛填片石加厚到150cm；同时将抛填片石基础两边各加宽50cm，作为管道基础砼浇筑及管道安装的操作工作面。

2、施工步骤
用吊机和挖掘机配合插打钢板桩→边开挖基坑边安装支撑→抛填片石施工完成后可拆除下道支撑→然后进行管道基础砼的浇筑及管道的安装→待基坑土方分层回填到三分之二位置时拆除上道支撑→基坑土方回填结束后再拔除钢板桩。
3、施工安排
以50-70m作为一个作业段，10天左右一个施工周期，设三个作业段，进行钢板桩的插打、基坑开挖、抛填片石、管座砼浇筑、管道安装、基坑回填等工序循环流水作业。
4、施工注意事项
⑴、基坑开挖的土方必须及时运走，留下作基坑回填的土方应堆放在距坑边2m以外的地方，且不能形成集中成堆。
⑵、管道安装好后，需先对基坑进行分层回填后再拔出拉森钢板桩。
⑶、基坑施工期间，挖机、吊机、压路机等重型机械要远离基坑边。

5、主要工程数量
⑴、支护范围：左侧 K5+480～K5+910，右侧K5+320～K5+910，支护总长1020m。其中D500管长125 m（基坑深4.11-4.41m、宽1.89 m）；D600管长260 m（基坑深4.26-4.62m、宽1.99 m）；D800管长170 m（基坑深4.58-5.28m、宽2.19 m）；D1200管长465 m（基坑深4.41-5.25m、宽2.59 m）。
⑵、工程数量表
序号
工程项目
单位
数量
备注
1
支护总长
m
1020

2
基坑开挖土方
m3/m
10.62
每延米平均数量
3
抛填片石
m3/m
3.43
4
拉森钢板桩
t/m
3.77
5
［200槽钢
Kg/m
180.8
6
φ200钢管
Kg/m
46

二、支护桩计算
采用单锚计算方式，简图如下：

基坑支护计算简图
根据地址报告，各计算参数如下：
φ＝15.6° C＝20.7×102 KN/m2 rp =18.6 KN/m3 (被动土的重度)
ra=18.7 KN/m3 (主动土的重度) H＝5.3m t—桩最小入土深度
计算如下：公式采用《简明施工计算手册》P284页。
1、计算公式：
假定上端为简支，下端为自由支承，这种板桩相当于单跨简支梁，作用在墙后为主动土压力（Ea），作用在墙前为被动土压力(Ep)。
主动土压力最大强度为：ea=ra（H+t）Ka
主动土压力为： Ea＝1/2(H+t)2. ra .Ka
主动土压力系数：Ka= tg2(45-φ/2)
被动土压力最大强度为：ep=rpt Kp
被动土压力为： Ep＝1/2t2. rp .Kp
被动土压力系数：Kp= tg2(45+φ/2)
为使板桩保持稳定，A点力矩等于0，即∑MA=0
Ea×Ha= Ep ×Hp= Ea×3/2(H+t)- Ep(H+2/3t)＝0
整理后得最小入土深度t: t＝（3 Ep-2 Ea）H/2(Ea- Ep)
2、计算
Ka=tg2(45-φ/2)= tg2(45-15.6/2)＝0.576
Kp= tg2(45+φ/2)= tg2(45+15.6/2)＝1.736
Ep＝1/2 rp t2 Rp=1/2×18.6×t2×1.736=16.14 t2
Ea＝1/2(H+t)2. ra .Ka=1/2(5.3+ t) 2×18.7×0.576=5.4(5.32+2×5.3 t + t2)＝151.7+57.24 t+5.4 t2
t＝（3 Ep-2 Ea）H/2(Ea- Ep)＝5.3×[3×16.14 t2－2（151.7+57.24 t+5.4 t2）]/2×（151.7+57.24 t+5.4 t2－16.14 t2）
t＝（199.39 t2－606.74 t－1608）/（－21.48 t2+114.48 t+303.4）
3、试算
设t＝5.8m t=6.4 m （接近）
设t＝6.0m t=8.89 m （较远）
3、验算
用t＝5.8m验算，Ea＝151.7+57.24 t+5.4 t2＝663.56 KN/m；
Ep＝16.14 t2＝543 KN/m t＝（3 Ep-2 Ea）H/2(Ea- Ep)=6.64m。
用t＝5.7m验算，Ea＝151.7+57.24 t+5.4 t2＝651.66 KN/m；
Ep＝16.14 t2＝524.54 KN/m t＝5.6m。（接近）
为了安全起见取t＝5.8m。
入土比为5.8/5.3＝1.1，与设计方案相符。
三、计算A点支撑力RA
∑X=0 RA-Ea+ Ep=0 RA=Ea- Ep=663.36-543.11=120.45 KN/m

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