污水雨水管渠深基坑支护方案专家论证117.docx
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污水雨水管渠深基坑支护方案专家论证117
污水、雨水管（渠）深基坑支护施工专项方案目录
污水、雨水管（渠）深基坑支护施工专项方案
1.主要编制依据
1.1《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）
1.2珠海金湾航空城市政道路二期工程A区一标段设计施工图
1.3本工程地质资料
1.4《建筑施工安全检查标准》（JGJ59）
2.工程概况
2.1深基坑范围
本标段合同范围内共包含4条道路，全长1449.594m。
属深基坑段为迎河东路GK0+087~GK0+420段D1000污水管道，管道长度518米，开挖深度从5.4m到6.6m。
2.2场地水文地质情况
2.2.1、气象条件
广东省珠海市位于珠江口伶洋西岸，属亚热带海洋性气候，年平均降雨量为1993.7mm,其中5-9月降水集中占全年降雨量77%,夏季多台风，易出现暴雨、大风天气。
2.2.2、地形地貌：
原始地貌单元为海陆交互相沉积地貌。
地形上主要表现为：
场地平缓，大部分为近期场平而成。
为待开发城市新区，本标施工沿线原有管道管线较少，深基坑周边无其他建筑及结构物。
2.2.3、地层岩性
根据《工程地质勘察报告》拟建场区地层为第四系土层，下伏基岩为燕山期花岗岩，第四系土层自上而下依次为：
（1）、填筑土
-1，该层厚0.7~9.66米，平均3.4米，主要由碎、块石混粘性土组成，
（2）、填筑土
-2：
该层厚1.0~3.5米，平均1.95米，主要由吹填的细粉砂组成。
结构松散，密实程度不均匀。
（3）、海陆交互相沉积层，广泛分布，层厚较大，可分为淤泥层和粘土层两个大层，淤泥层厚2.0-49.4米，平均34.92m,（雨、污管道工程大都处于该地质层内，因此，管道施工前必须先按设计要求进行地基处理，管桩处理区管道进行水泥搅拌桩基础地基处理，真空堆载区进行塑料排水板、抽真空，堆载预压，下沉稳定卸载等工艺处理，改善其地层工程特性）。
表1地勘报告中各地层工程特性指标建议值如下
地层
内摩擦角φ
凝聚力C（Kpa）
天然重度r（KN/m3）
备注
填筑土
-1
12
10
18
填筑土
-2
15
3
18
淤泥
16.1
0.25
16.3
2.2.4、水文条件
地下水主要为赋存于第四系各地层潜水类型，受大气降水及地表水补给，水位变化因气候、季节而导，第四系各层处于饱和状态。
地下水位标高在-0.24~3.0m变化。
在本标范围内地下水水质对混凝土不具分解类、结晶类及结晶分解类复合类腐蚀性。
2.3关键点分析
（1）基坑支护必须进行设计计算，提出切实可行的支护方案。
挡土支护体系必须保证其施工质量，若施工不良易引发挡土结构变形、基坑坍塌、挡土结构渗水。
（2）深基坑施工应严格进行管理，基坑周围不得堆载、停放重型机械。
基坑开挖后必须快速组织施工，严禁长时间暴露。
3.基坑工程支护、支撑结构设计
3.1、设计单位设计方案
设计单位在设计图中已对不同软基处理类型，不同结构、不同基坑深度，进行了基坑支护标准性设计。
设计支护方案突出如下几点。
（1）设计基坑安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数为1.0。
（2）抗震设防烈度为7度。
（3）地面活载q≤20Kpa.
（4）基坑每个施工段工期不超过1个月。
（5）基坑支护采用“拉森Ⅲ、Ⅳ型钢板桩+钢管内撑”形式。
加固支撑体系包括HW型钢围檩和热轧钢管内撑。
型钢围檩与钢板桩的空隙采用C30细石混凝土填实以保证受力均匀。
（6）横支撑与围檩采用焊接，设钢牛腿。
围檩在横撑对应位置并沿纵向每隔2m设置10mm厚加劲钢板。
（7）所有钢构件焊缝高度均为10mm，焊接质量应符合《钢结构焊接规范》GB50661-2011。
（8）管底至管顶以上0.5m铺设土工布。
（9）开挖至基坑底面如遇到淤泥，则开挖底面为碎石垫层底面，应抛填片石100cm，及设置30cm碎石垫层及20cm中粗砂垫层。
3.2、对设计基坑支护方案的细化
根据设计单位的基坑支护方案，迎河东路污水管道支护及支撑结构如下：
桩号及管渠结构
软基处理
类型
管渠长度m
基坑深度m
基坑宽度支撑长度m
钢板桩类型及长度
钢板桩入土深度cm
第一道支撑距桩顶高度cm
第一、二道支撑竖向间距cm
第二道支撑距基坑底高度cm
横向支撑间距cm
横向支撑材料
围檩材料
迎河东路
GK0+098-GK0+340段
D1000污水管
真空预压区
384
6.5
2.5
放坡一级后打12m拉森Ⅲ型钢板桩
≥650
100
200～300
200
400
D377mm,t=8mm钢管
HW400×400×13/21工字钢
GK0+340-GK0+420段D1000污水管
管桩处理区
134
5.5
2.5
15m拉森Ⅳ型钢板桩
≥900
100
150～250
200
400
D377mm,t=8mm钢管
HW400×400×13/21工字钢
3.3基坑钢板桩支护
管道基坑支护采用钢板桩支护类型，有六种形式（分为1-Ⅰ型、1-Ⅱ型、1-Ⅲ型、1-Ⅳ、1-Ⅴ型、2-Ⅰ型），均为钢板桩+钢管内撑形式，钢板桩为拉森III型及IV型，等级不低于SY390型拉森钢板桩，屈服强度不低于390MPa，钢管内支撑采用Q235钢材，尺寸为Φ299×8mm圆钢管（1-Ⅰ型、1-Ⅱ型、1-Ⅳ型支护断面基坑使用）及Φ377×8mm圆钢管（1-Ⅲ型、1-Ⅴ型、2-Ⅰ型支护断面基坑使用），基坑钢围檩采用HW300×300×10/15（1-Ⅰ型、1-Ⅱ型、1-Ⅳ、型支护断面基坑使用）及HW400×400×13/21mm（1-Ⅲ型、1-Ⅴ型、2-Ⅰ型支护断面基坑使用）。
根据基坑开挖深度的不同，分别采用单排或双排钢管内支撑与型钢围檩。
按设计要求，属于深基坑范围迎河东路污水管道钢板桩基坑支护形式如下：
（1）、迎河东路GK0+098-GK0+340段D1000污水管段，支护形式1-V型：
基坑开挖深度6m-7m，开挖宽度1.8m-2.7m，放坡一级后支护采用12m拉森III型钢板桩，两道钢管内支撑（D377mm×8mm钢管），第一道钢管支撑距钢板桩顶部1.0m位置（可根据沟体结构顶板位置适当调整距顶部位置，以便结构施工），第二道钢管支撑距坑底2.0m位置，支撑纵向布置间距为4m。
基坑钢围檩采用HW400×400×13/21mm型钢。
（2）、迎河东路GK0+340-GK0+420段D1000污水管段，支护形式1-III型：
基坑开挖深度5m-6m，开挖宽度1.8m-2.7m，支护采用15m拉森IV型钢板桩，两道钢管内支撑（D377mm×8mm钢管），第一道钢管支撑距钢板桩顶部1.0m位置（可根据沟体结构顶板位置适当调整距顶部位置，以便结构施工），第二道钢管支撑距坑底2.0m，支撑纵向布置间距为4m。
基坑钢围檩采用HW400×400×13/21mm型钢。
4、各种支护计算
4.1长度为12m拉森Ⅲ型钢板桩
在真空堆载处理区，开挖深度为6~7米，放坡一级后用长12m的拉森Ⅲ型钢板桩支护。
用等值梁法计算。
板桩实际入土深度t＝6.5m，暂定板桩的计算入土深度t0＝6.5m。
地面
1.0m填土
3mγ＝18kN/m3，φ＝15°
H＝5.5m
4.0m
2.0m淤质粘土
排水管基底4mγ＝16.3kN/m3，φ＝16.1°
t0＝6.5m
1.0m
1、土压力计算
1）γ、φ的加权平均值
γ平均＝（18×3+16.3×4）/5.5＝18.7kN/m3
φ平均＝（15×3+16.1×4）/5.5＝19.89°
2、主动土压力
（1）主动土压力系数
Ka＝tan2（45°－φ/2）＝tan2（45－19.89/2）＝0.575
（2）主动土压力最大压力强度
Eamax＝γ（H+t0）Ka＝17×（6.5+5.5）×0.575＝117.3kN/m2
（3）每根板桩的主动土压力最大压力强度
板桩间距＠0.4m
Ea1max＝0.4ea＝0.4×117.3＝46.92N/m2
（4）挖土面处主动土压力强度
Ea＝γHKa＝17×5.5×0.575＝68.43kN/m2
（5）挖土面处每根板桩的主动土压力强度
Ea1＝0.4ea＝0.4×68.43＝27.37kN/m2
3、被动土压力
（1）被动土压力修正系数
φ平均＝15.63°，查得被动土压力修正系数：
K＝1.42
（2）被动土压力系数
Kp＝tan2（45°+φ/2）＝tan2（45+19.89/2）＝1.738
K’p＝K·Kp＝1.42×1.738＝2.467
（3）被动土压力最大压力强度
Ep＝γt0K’p＝17×6.5×2.467＝272.6kN/m2
（4）每根板桩被动土压力最大压力强度
Ep1＝0.4ep＝0.4×272.6＝109kN/m2
4．土压力强度等于零的距离y
y＝
＝
＝0.73m
2）土压力分布图
1.0m10.35kN/m2
H＝5.5m
2.5m
39.1kN/m2
2.0mea1=58.65kN/m2
y=0.73m
t0＝6.5mx
ep1＝209.7kN/m2ea1max＝107.25kN/m2Δep=102.45kN/m2
土压力分布图叠加后的土压力分布图
3）板桩计算
用等值梁法计算。
采用拉森Ⅲ型钢板桩，σ＝215N/mm2、W＝223cm3。
1撑层数及间距
按等弯距布置确定各层间距，拉森Ⅲ钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：
==2904mm
第一道支撑距板顶（地面）1.0m,第二道支撑设在距离基槽底2.0m处。
故h0=1.0mh1=2.5m,h2=2.0m.层数为两层
板桩入土深度
①、计算土体侧向稳定性板桩入土深度
根据盾恩法计算公式解得
γ（Kp’－Ka）x2－KaγHx－KaγHh2＝0
17×（2.467－0.575）x2－0.575×17×5.5x－0.575×17×5.5×2＝0
32.16x2－53.76x－107.53＝0
x＝2.85m
Kt＝t/x＝6.5/2.85＝2.28>1.1（满足）
②、由于地下水位较高，特别是管桩处理区，地下水埋藏1.0m,故应进行抗渗不产生管涌为条件
K×i×rw≤rb
K为安全系数，取K=1.8
i为水力坡度,i=h-1+2X
rw为水容重，取10KN/m3
rb为土的浮容重，rb=r-1=17-1=0.7
解得X≥2.3m钢板桩入土深度大于2.3m时不会发生管涌现象。
4、支撑系统计算
（1）、围檩（采用近似并偏于安全计算法）
第一层围檩受力
q=+
第二层围檩受力
q=
采用HW300*300*10/13型钢，按连续梁两端固结计算最大弯距Wmax=0.072=0.0785.9642=96.27KN.m
[W]＝Mmax/σ＝96.27×1000/215=447.8cm3＜＜1072（cm3）满足要求，但设计方案为HW40040013/21型钢
（2）、横向支撑
R=式中相邻两支撑间距
第一道支撑R=121.32kN
第二道支撑R=343.84kN
1）强度验算
采用D299×8钢管时，A=8295.4mm2i=104.3mm
[R]＝σA＝215×3705.2/1000＝796.6kN＞R＝343.84KN（满足,设计采用D377×8钢管）
2．稳定验算
λ＝L/i＝2200/104.3＝21
查得：
φ＝0.853
[N]＝φσA＝0.853×215×3705.2/1000＝679.5kN＞R＝343.84kN,从安全稳定性上考虑，本标6.5m基坑最大支撑宽度2.2m，（管道基坑为1.6m考虑检查井加长0.6m）,采用D299×9钢管可满足稳定性要求,设计方案采用D377×8钢管。
4.2长度为15m拉森Ⅳ型钢板桩
在管桩处理区，开挖深度5m~6m，设计方案为15m的拉森Ⅳ型钢板桩支护。
用等值梁法计算。
板桩实际入土深度t＝9m，暂定板桩的计算入土深度t0＝9m。
填筑土：
γ1＝18kN/m3、φ＝12°
淤泥质粘土：
γ2＝16.1kN/m3、φ＝9°
现场填土深度大约1.0m,其下为淤泥质土。
地面
1.0m填土
1.0mγ＝18kN/m3，φ＝12°
H＝6m
排水管基底3.0m
2.0m淤质粘土
排水管基底6mγ＝16.1kN/m3，φ＝9°
t0＝9.0m
1.0m
1、土压力计算
1）γ、φ的加权平均值（按GK0+668淤泥最深，填土厚度不大，按地勘报告重新取值）
γ平均＝（18×1+16.1×3）/6＝16.37kN/m3
φ平均＝（12×1+9×3）/6＝9.5°
2．主动土压力
（1）主动土压力系数
Ka＝tan2（45°－φ/2）＝tan2（45－9.5/2）＝0.717
（2）主动土压力最大压力强度
eamax＝γ（H+t0）Ka-＝16.37×（7+7）×0.717＝164.3kN/m2
（3）挖土面处主动土压力强度
ea＝γHKa＝16.37×6×0.717＝70.42kN/m2
3.被动土压力
（1）被动土压力修正系数
φ平均＝9.5°，查得被动土压力修正系数：
K＝1.38
（2）被动土压力系数
Kp＝tan2（45°+φ/2）＝tan2（45+9/2）＝1.37
K’p＝K·Kp＝1.38×1.37＝1.89
（2）被动土压力最大压力强度
ep＝γt0Kp＝16.37×7×1.89＝216.6kN/m2
4．土压力强度等于零的距离y
y＝
＝
＝3.67m
2）土压力分布图
2.0m23.47kN/m2
H＝6.0m
3.0m
58.68kN/m2
2.0mea1=70.4kN/m2
y=3.67m
t0＝9.0mx
ep1＝216.6kN/m2ea1max＝1645.3kN/m2Δep=52.3kN/m2
土压力分布图叠加后的土压力分布图
3）板桩计算
用等值梁法计算。
采用拉森Ⅳ型钢板桩，σ＝215N/mm2、W＝223cm3。
1撑层数及间距
按等弯距布置确定各层间距，拉森Ⅳ型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：
==3010mm
第一道支撑距板顶（地面）1.0m,第二道支撑设在距离基槽底2.0m处。
故h0=2.0mh1=3.0m,h2=2.0m.层数为两层
板桩入土深度
①、计算土体侧向稳定性板桩入土深度
根据盾恩法计算公式解得
γ（Kp’－Ka）x2－KaγHx－KaγHh2＝0
16.37×（1.89－0.742）x2－0.717×16.37×7x－0.742×16.37×7×2＝0
19.2x2－82.16x－164.32＝0
x＝5.76m
Kt＝9/5.76＝1.56>1.1（满足）
②、由于地下水位较高，特别是管桩处理区，地下水埋藏1.0m,故应进行抗渗不产生管涌为条件
K×i×rw≤rb
K为安全系数，取K=1.8
i为水力坡度,i=h-1+2X
rw为水容重，取10KN/m3
rb为土的浮容重，rb=r-1=1.637-1=0.637
解得X≥2.8m钢板桩入土深度大于2.8m时不会发生管涌现象。
4、支撑系统计算
（1）、围檩（采用近似并偏于安全计算法）
第一层围檩受力
q=+
第二层围檩受力
q=
采用HW300*300*10/13型钢，按连续梁两端固结计算最大弯距Wmax=0.072
=0.07106.1642=118.9KN.m
[W]＝Mmax/σ＝126.16×1000/215=586cm3＜＜1072（cm3）满足要求，设计为HW400*400*13/21型钢。
（2）、横向支撑
R=
式中为相邻两支撑间距
第一道支撑R=293.36kN
第二道支撑R=504.64kN
1）强度验算
采用D299×8钢管时，A=3705.2.4mm2i=104.3mm
[R]＝σA＝215×3705.2/1000＝796.6kN＞R＝504.6KN（满足,设计采用D377×8钢管）
2．稳定验算
λ＝L/i＝2200/104.3＝21
查得：
φ＝0.853
[N]＝φσA＝0.853×215×3705.2/1000＝679.5kN＞R＝504.6kN,从安全稳定性上考虑，本标6m-7m深基坑最大支撑宽度2.2m，（管道基坑为1.6m考虑检查井加长0.6m）,采用D299×9钢管可满足稳定性要求,设计方案采用D377×8钢管。
5、基坑安全施工监测
本项目沟槽安全等级为二级，我部按照施工图给出沟槽安全的监测项目和报警值，以及参考《建筑基坑工程监测技术规范 GB50497-2009》有关二级基坑安全监测的有关内容，拟定监测内容为支护结构水平位移、支护结构竖向位移（沉降）、钢板桩深层水平位移、周边土体沉降、地下水变化幅度、支护支撑轴力。
为确保基坑施工安全，项目部必须重视和认真抓好，落实基坑施工安全监测工作。
沟槽支护安全监测以仪器观测为主、目测为辅。
施工监测工作要求如下：
（1）基坑监测点设置于钢板桩顶面，每5m布置1个，内外侧钢板桩均需设置。
监测控制点直接采用道路测量控制点，通视不良好时设置转点进行控制，转点采用钢筋混凝土制作并设置稳固。
（2）从施工开始至支护施工完成并变形稳定期间，应对基坑进行监测，具体监测项目及内容见《基坑监测项目及内容一览表》。
监测工作由工程部测量组负责。
（3）在测量组采用仪器对测点进行监控的同时，由专职安全员进行巡视检查，检查频率为每天不少于两次。
遇大雨等恶劣天气应加密基坑监测频率。
（4）监测项目达到预警值应立即停止基坑施工，采取必要措施，并迅速召集有关人员研究分析，做出有效应对措施。
（5）监测数据如实记录，每天汇报送监量及建设单位，不得更改和瞒报。
（6）监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。
基坑监测项目及内容详见下表:
基坑监测项目及内容一览表
监测项目
监测点
监测方法或位置
监测频率
监测报警值
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
绝对值
相对基坑深度h控制值
支护结构水平位移
1个/20m.侧
钢板桩顶端
2次/d
30
0.5%
5
支护结构竖向位移
2次/d
20
0.4%
3
深层水平位移
1个/30m.侧
1、带内撑钢板桩中部
2次/d
40
0.7%
5
2、钢板桩与基坑底交界
支撑内力
1根/30m.层
内支撑杆件
2次/d
（75%）f2
-
地下水位
1处/50m.侧
1、丙侧无构筑物、重要管线
2次/d
1000
500
1处/20m.侧
2、基坑外被保护对象周边
周边地表竖向位移
一个剖面/30m≧5个点/剖
1、现状机动车道内边缘
2次/d
50
5
2、现状机动车道外边缘
周边建筑
竖向位移
﹥3个/处
建筑四角、沿外墙每10m等
2次/d
30
2
倾斜
﹥3个/处
建筑四角、变形缝两侧承重柱或墙上
2次/d
2/1000
-
水平位移
﹥3个/墙体
建筑外墙墙角、中部、裂缝两侧等
1次/d
30
2
周边地表裂缝
2个
裂缝最宽处及末端
1次/d
建筑2
持续
地表10
发展
周边管道变形
压力刚性管道
1个/30m
管线的节点、转焦点和变形曲率较大处
1次/d
20
2
非压力刚性管道
30
4
柔性管道
30
4
6.总体施工安排
本管线长度518m，分段施工。
，组织流水作业。
污水管道计划先行施工GK0+340~GK0+420段管桩处理段，开挖顺序从GK0+420终点段起挖，拟安排每60延米一个作业面，先施工主管后才施工支管。
拉森钢板桩支护段打拔拉森桩采用振动打桩机/锤，每个作业面1台，挖掘机1台（1台超长臂挖掘机）。
7.基坑开挖运输平面布置图及总平面图
基坑开挖总平面图
8.临边防护
为保证施工安全，基坑开挖施工过程中应做好临边防护工作，在基坑周围设置φ48钢管栏杆，防护栏杆由上、下两道栏杆和立柱组成，上杆离地1.2m，下杆离地0.6m，用直角扣件扣接在栏杆柱上，栏杆立柱高1.2m，间距3.0m，设置固定支撑，并设置扫地杆，距离基坑边缘0.5m。
栏杆边醒目位置挂警示牌。
临边防护图
9.试验段
工程正式开工前应做50米试验段，然后将各种监测数据反馈给设计院。
等设计院确定后才能正式开工。
10.基坑支护施工工艺及施工程序
10.1钢板桩施工的一般要求
（1）板桩的设置位置要符合设计要求，便于基础施工，即在基础最突出的边缘预留施工作业面。
（2）基坑护壁板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准板桩的利用和支撑设置，各周边尺寸尽量符合板桩模数。
（3）基坑开挖及碎石铺填施工期间，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。
10.2板桩施工的顺序
板桩准备→施工放线→打设定位钢板桩→焊接围檩→板桩打设→偏差纠正→拔桩。
10.3板桩的检验、吊装、堆放
（1）板桩的检验
对板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
外观检验：
包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
（2）板桩吊运
装卸板桩宜采用两点吊。
吊运时，每次起吊的板桩根数不宜过多，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。
（3）板桩堆放：
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：
①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；
②板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距。
一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
10.4板桩施打
（1）板桩用吊机带振锤施打，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，对板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的普通板桩，不合格者待修整后才可使用。
（3）打桩前，在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%，当偏斜过大不能调正时，拔起重打。
板桩打设的公差标准如下表所示
项目
允许公差
板桩轴线偏差
±10cm
桩顶标高
±10cm
板桩垂直度
1%
10.5板桩的拔除
基坑回填后，要拔除板桩，以便重复使用。
拔除板桩前，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
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