基坑开挖支护方案

基坑开挖支护方案 一、方案概述 拟开挖基坑深度7.5米，结构外缘尺寸为10*15米。开挖时基坑上口2米内原路面结构采用1:1放坡开挖，开挖面尺寸以结构尺寸周边加1.0宽工作宽度，2米以下开始采用拉森钢板桩支护，钢板桩采用拉森SP-Ⅳ，桩长12米，入土超基坑底深度6.5米，板桩密排布置，之间相互咬扣。板桩施打采用振动锤，板桩全部施工完毕后，先将板桩顶部内侧50公分挖出，进行钢围檩和首道支撑的施工，然后在进行正式的基坑土方开挖，下挖3米后再进行第二层的围檩和内支撑施工。内支撑采用22a槽钢，水平间距5米，槽钢之间采用型钢系杆连接。由于基坑较深但开挖面不是太大，所以开挖机械选用长臂挖机，挖出的土方全部外运，现场不堆放土方。结构施工结束并达到100%强度后开始基坑回填，回填方案由业主现场确定（建议采用灰土夯填）。如下图所示。 钢围檩 2m 1:1 钢支撑@5m 拟建结构 5.5m 1:1 2.5m 3m 入土6.5m 集水坑 SP-Ⅳ钢板桩 1.5m 钢围檩 2m 1.0m 15m 10.3m 钢板桩 1.0m 2m 集水坑 2m 1.0m 15.2m 1.0m 钢围檩及锚杆施工详图

二、基坑排水

根据地勘报告，地下水位在地面以下两米左右，水位较高，但考虑到钻探是两个月前进行的，由于目前已进入枯水期，江水位逐步下降，现在比坑底高1-2米，如果开挖前贸然采用井点降水，可能会造成不必要的浪费，所以建议在基坑开挖过程中确定降水方案，如果实际渗水量不大，则采用集水明井进行抽排。如水量较大才用轻型井点降水，可分两层进行。 三、基坑稳定性验算 1、验算依据：《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 1、相关参数

SP-Ⅳ拉森板墙截面模量W=2270cm3/m，截面积A=242.5cm2/m，弹性模量f=206MPa，单位重量=190KG/m。

内支撑22a槽钢截面积A=31.8cm2，惯性矩I=2394cm4，抵抗矩218cm3，单位重25Kg/m。

①号土层：土容重γ=18.3KN/m3，土层厚4.5m，内摩擦角φ=12.5度，粘聚力C=13.5Kpa。②号土层：土容重γ=18.7KN/m3，土层厚3m，内摩擦角φ=30.9度，粘聚力C=5.7Kpa。③号土层：土容重γ=17KN/m3，内摩擦角φ=11.1度，粘聚力C=10.3Kpa

基坑外侧作业均布荷载（挖掘机挖土作业）q=20KN/m2。

开挖深度H=7.5m，支护深度h=5.5m，板桩入土深度t=3.5m。施工水位按地面以下5m计。 2、外力计算

作用板桩上的土压力强度及分布图

q= 24.5KN/m2 1m N1 3．5m 0.5m H N2 71.33KN/m2 h=6.5m ① ② 3m e 86.29KN/m2 t ③ 4.5m

①主动土压力系数Ka1=tg2(45-φ/2)= tg2(45-12.5/2)=0.64 ①被动土压力系数Kp1=tg2(45+φ/2)= tg2(45+12.5/2)=1.55 ②主动土压力系数Ka2=tg2(45-φ/2)= tg2(45-30.9/2)=0.32 ②被动土压力系数Kp2=tg2(45+φ/2)= tg2(45+30.9/2)=3.11 ③主动土压力系数Ka3=tg2(45-φ/2)= tg2(45-11.1/2)=0.68 ③被动土压力系数Kp3=tg2(45+φ/2)= tg2(45+11.1/2)=1.48

板桩外侧均布荷载换算填土高度he=20/18.3=1.09m，总填土高度h0=1+1.09=2.09m

桩顶以上土压力强度Pa0=γ1*h0*Ka1=18.3*2.09*0.64=24.5KN/m2

① 土最大土压力强度Pa1=γ1*(ht0+ ht1)*Ka=18.3*(2.09+3.5)*0.64=65.5 KN/m2 ② 土最大土压力强度Pa2=γ2*ht2*Ka+ Pa1=18.7*3*0.32+65.5=83.5 KN/m2 内支撑力N的计算

槽钢构件按照受压并在自重作用下受弯，计算式为：N/A+M/W≤φ1 [σ]

q L=12m

q=25*10=250N/m=0.25KN/m，M=1/8*0.25*132=1.22KN/m， M/W=1.22*106/218*104=0.56Mpa

N=([σ]-M/W)*A/L’=(0.772*140-0.56)*31.8/5=683.8 KN/m

式中[σ]为钢材轴向容许应力，查表得140Mpa，L’为支撑间距取5米，φ1为钢构件纵向弯曲系数，按照构件长细比查表得到，本例中槽钢长细比为1300/22=59，查表的φ1=0.772 3、钢板桩入土深度验算

以基底土体不产生横向侧移位验算标准，土压力、水压力及被动土压力分别对桩矩点取力矩平衡，得到：

( γ-γ’)*（Kp-Ka）*t3/6=γ’h2/6+Kaγn2hs2/6 (18-10)*(2.05-0.55)* t3/6=10*5.52/6+0.55*18*2.52/6 得出t=3√60.73/2=3.12<4.5m，满足要求 4、抗倾覆稳定性验算

内支撑对e点力矩M1=N1*Ln2+N2* Ln 2=683.8*6+683.8*3=6154.2KNM 基坑面以上土压力对e点力矩

M2=(2Pa1+Pa0)h12/12+Pa1h1h2/2+(Pa1+2Pa2)h22/12=(2*65.5+24.5)*3.5*3.5/12+65.5*3.5*3/2+(65.5+2*83.5)*3*3/12=677KNM M1/M2=9.1>2，满足要求 5、钢板桩抗弯拉验算

锚杆支撑点与基坑底面之间的钢板桩弯矩可以近似按照两端简支梁承受梯形荷载计算。查《静力计算手册》，可按以下公式计算钢板桩的最大弯矩：

Mmax=[Pa2L2/6]·{[2υ3-μ（1+μ）]/（1-μ）2} 上式中

μ= Pa0/Pa2；υ=√（μ2+μ+1）/3

μ=27.2/86.29=0.321 υ=√（0.3212+0.321+1）/3=0.689 钢板桩最大弯矩

Mmax=[86.29*5*5/6]*{[2*0.6893-0.321*(1+0.321)]/(1-0.321)2}=179.41KNM 安全系数K=2

Fmax=Mmax/W=179.41*103/2270=79.03Mpa<[f]/2=206/2=103 Mpa 满足要求

6、基坑底部隆起验算

Nq=e∏tgφ3Kp3=2.7183.14*0.196*1.48=2.74 Nc=(Nq-1)/tgφ3=(2.74-1)/0.196=8.88 抗隆起安全系数

Ks=（γntNq+CNc）/(γw(H+t)+q)=(17*4.5*2.74+10.3*8.88)/(18*（5.5+3.5）+20)=301/182=1.65>1.3，满足要求

四、主要工程量 序项目名称 单位 数量 单价 合价 号 1 2 3 4 5

基坑土方开挖外运 钢板桩 锚杆(含围檩) 基坑排水 合计 M3 t t M2 3337.92 136.3 2.2 465 35 1548 15607 59 116827.2 210992.4 34335.4 27435 389590 五、施工工期

根据工程量情况预计15天内完成基坑开挖及支护施工，并可以具备结构施工条件。具体如下表： 项目名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 路面开挖（1 米内） 打钢板桩 锚杆施工 基坑开挖 排水 回填 基 坑 开 挖 中 至 回 填 前 结 构 砼 达 到 10 0% 强 度 后