深基坑支护施工方案放坡.docx
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深基坑支护施工方案放坡
***********公司
深
基
坑
开
挖
方
案
********建设有限公司
二○○五年九月十日
基坑支护施工方案审批表
施工单位：
******建设有限公司2005年9月10日
工程名称
**********工程
基坑深度
***m
尺寸
***
方案审批内容
施工单位审批意见
方案编制人
职务
方案执行人
职务
方案审核人
职务
方案审批人
职务
审批意见
监理单位审批意见
总监理工程师
执行总监
审批意见
主管部门备案签收
主管部门签收人
第一章工程概况
1.1基本情况
序
项目
内容
1
工程名称
********工程
2
工程业主
*******公司
3
设计单位
*****设计院
4
5
尺寸
6
工程地点
7
基坑深度
8
基础形式
1.2地质情况
1、绝对标高、与相对标高。
①现场自然面相对标高0.6米；②基坑垫层底面相对标高一7.05米；
③基坑底周边排水沟底面相对标高一7.4米；④基坑开挖深度6.95米（含坑底排水沟300*300）
2、周边环境:
基坑南侧北侧均有拟建楼房,其余场地较开阔。
3、地质情况
土质分别为填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土其厚度分别为1.4米、0.7米、5.9米。
4、地下水位:
根据地质报告,地下水位埋深0.9米左右，土层中的地下水均属于孔隙型潜水，土的含水性和透水性极弱，可视为隔水层。
第二章基坑支护方案
2.1确定方案
本工程周边地面开阔，附近无建筑物和地下管道，根据地质报告,地下水位埋深0.9米左右，土层中的地下水均属于孔隙型潜水，土的含水性和透水性极弱，可视为隔水层；本工程的土质分别为填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土其厚度分别为1.4米、0.7米、5.9米，土质较好。
根据设计图纸，基坑从自然地面（平均标高-0.6米）至-7.55米，基坑底在第四层土中，所以本工程支坑支护采取放坡开挖，排水采取明沟排水。
2.2支护方案和排水方案
针对本工程的特点，土方采取放坡分三阶开挖，第一阶开挖深度为2.35米，第二阶开挖深度为2.30米，第三阶开挖深度为2.3。
米。
基坑底的长度和宽度为边轴线外加1.5米作为施工作业面和挖排水沟用。
排水采取基坑外排水和基坑内集排水。
基坑外在离坡顶1.0米外自然地坪处设置500×500的排水沟，每隔30米设一集水井，直径为1500MM，井底比沟底深1000MM，并配置水泵，不让地面水流入基坑内。
在基坑底距坡角500MM处设500×500排水沟，每隔30米设一集水井。
这样，自然降水及部分
层土内存水通过上层排水沟排至于、集水井，由潜水泵排至城市排水管网，部分
层土内含水和自然雨水及极弱透水层渗水可通过基坑内排水沟和集水坑泵至基坑外排水沟内，由潜水泵排至城市排水管网。
具体情况如图下图所示。
2.3安全围护
基坑四周做1.2米高的临时围栏，并用密目网封闭，1米以内不得堆土堆料。
夜间设红色警示标志。
基坑开挖剖面图
第三章土方开挖施工方案
2.1施工准备
1.清除挖方区域内所有障碍物,如地上高压、照明、通讯线路,电杆、树木、旧有建筑物及地下给排水、煤气、供热管道,电缆、沟渠、基础、坟墓等,或进行搬迁、改建、改线；。
2.制定好现场场地平整、基坑开挖施工方案,绘制施工总平面布置图和基坑士方开挖图,确定开挖路线,基底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置及土方堆放地点。
3.完成测量控制网的设置,包括控制基线、轴线和水准基点。
场地平整进行方格网桩的布置和标高测设,计算挖填土方量,对建筑物做好定位轴线的控制测量和校核；进行土方工程的测量定位放线,并经检查复核元误后,作为施工控制的依据。
4.在施工区域内做好临时性排水设施,场地向排水沟方向做成不小0.2%的坡度,使场地不积水,必要时设置截水沟、排洪沟。
5.完成必需的临时设施,包括生产设施及生活设施及机械进出和土方运输道路、临时供水供电线路。
6.机械设备运进现场,进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。
2.2开挖路线
本工程采用6台挖掘机同时从中间向两侧分步（层）和接力开挖法。
2.3开挖方案
1、本工程采用分步（层）和接力开挖法，为配合基坑围护施工，分三步挖土。
第一阶开挖深度为2.35米，第二阶开挖深度为2.30米，第三阶开挖深度为2.3。
米。
采用接力开挖法，分3步开挖，1台反铲机由地面挖至-2.95米，实际挖土2.35米，直接装汽车运走；另一台反铲机由-2.95挖至-5.45米，实际挖土2.30米，将土挖甩至上边挖土机工作面内，装汽车运走，另一台反铲机由-5.45挖至-7.55米，实际挖土2.30米，将土挖甩至上边挖土机工作面内，装汽车运走。
2）挖土过程中测量工配合测定标高，当挖土快接近槽底时，用水准仪在槽底测设3×3m的放格控制网，并撒上白灰点，以示标记。
3）开挖时机械挖土、人工修坡，开挖过程中，随时用标杆检查边坡坡度是否正确无误。
4）挖土之前做好坑外排水,坑内明沟集排水
5）挖土至设计标高，地基钎探后，尽快会同勘测、设计、甲方、质监站、监理等部门共同对基底进行验槽，办理验槽手续。
2.5成品保护
1.开挖时注意保护测量控制定位桩、轴线桩、水准基桩,防止被挖土和运土机械设备碰撞、行驶破坏。
2.基坑四周设排水沟、集水井,场地设置一定坡度,以防雨水浸泡基坑和场地。
3.夜间施工应设足够的照明,防止地基、边坡超挖。
2.6安全措施
1.开挖边坡土方,严禁切割坡脚,以防导致边坡失稳；当山坡坡度陡于五分之一,不得在挖方上侧堆士。
2.机械行驶道路平整、坚实；底部应铺设路基箱垫道,防止作业时下陷；
3.机械挖土分层进行,合理放坡,防止塌方、溜坡等造成机械倾翻、淹埋等事故。
用推土机回填,铲刀不得超出坡沿,以防倾覆。
陡坡地段堆土设专人指挥,严禁在陡坡上转弯。
推土机陷车时,用钢丝绳缓缓拖出,不得用另一台推土机直接推出。
4.多台挖掘机在同一作业面机械开挖,挖掘机间距应大于10m;多台挖掘机械在不同台阶同时开挖,应验算边坡稳定,上下台阶挖掘机前后应相距30m以上,挖掘机离下部边坡有一定的安全距离,以防造成翻车事故。
5.机械施工区域禁止无关人员进人场地内。
挖掘机工作回转半径内不得站人或进行其他作业。
挖掘机、装载机卸土,应待整机停稳后进行,不得将铲斗从运输汽车驾驶室顶部越过；装土时人都不得停留在装土车上。
7.挖掘机操作和汽车装土行驶要听从现场指挥；所有车辆必须严格按规定的开行路线行驶,防止撞车。
8.挖掘机行走和自卸汽车卸土时,必须注意上空电线,不得在架空输电线路下工作;如在架空输电线一侧工作时,垂直与水平距离分别不得小于2.5m与4~6m（110~22OKV时）。
9.基坑四周做1.2米高的临时围栏，并用密目网封闭，1米以内不得堆土堆料。
夜间设红色警示标志。
1.深基坑支护类型选择
深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。
如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。
根据本地区实际情况，经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构，由于基坑开采区主要为粘性土，它具有一定自稳定结构的特性，因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土，土层锚杆支护的方案，挡土支护结构布置如下：
（1）护坡桩桩径600mm，桩净距1000mm；
（2）土层锚杆一排作单支撑，端部在地面以下2.00mm，下倾18°，间距1.6m；（3）腰梁一道，位于坡顶下2.00m处，通过腰梁，锚杆对护坡桩进行拉结；（4）桩间为粘性土不作处理。
2.深基坑支护土压力
深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科，新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出，要精确地加以确定是不可能的。
而且由于土的土质比较复杂，土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关，要精确地确定也是比较困难的。
目前，土压力的计算，仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。
常用的公式为：
主动土压力：
Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ
工中：
Eα——主动土压力（KN），γ——土的容重，采用加权平均值。
H——挡土桩长（m）。
Φ——土的内摩擦角（°）。
C——土的内聚力（KN）。
被动土压力：
EP=1/2γt2KPCt
式中：
EP——被动土压力（KN），t——挡土桩的入土深度（m），KP——被动土压力系数，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。
由于传统理论存在达些不足，在工程运用时就必须作经验修正，以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求，这也就是从以下几个方面具体考虑：
2.1.土压力参数：
尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。
抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法，前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ（或饱和容量）计算土压力，并认为水压力包括在内，后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ计算土压力，另解水压力，即是水土分算。
总应办法应用方便，适用于不透水或弱透水的粘土层。
有效应力法应用于砂层。
2.2.朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。
这种假设造成计算主动土压力偏大，而被动土压力偏小。
主动土压力偏大则是偏安全的，而被动土压力偏小则是偏危险的。
针对这一情况，在计算被动土压力时，采用修正后的被动土压力系数KP，因为库仑理论计算被动土压力偏大。
因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ，克服了朗肯理论在此方面的假定。
可以求得修正后的KP是：
KP=〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕2
式中是按等值内摩擦角计算，对粘性土取ΦD=Φ是根据经验取值，δ一般为1/3Φ-2/3Φ。
2.3.用等值内摩擦角计算主动土压力。
在实践中，对于抗深在10m内的支护计算，把有粘聚力的主动土压力Eα，计算式为：
E=1/2CHtg2（45°-Φ/2）+2C2/γ。
用等值内摩擦角时，按无粘性土三角形土压力并入Φo，E=1/2γH2tg（45°-Φ/2），而E=E由此可得：
tg（45°-[SX（]Φo2=rH2tg2（45°-Ψ/2）-4CHtg（45°-Ψ/2）+4C2/r2rH2
2.4.深基坑开挖的空间效应。
基坑的滑动面受到相邻边的制约影响，在中线的土压力最大，而造近两边的压力则小，利用这种空间效应，可以在两边折减桩数或减少配筋量。
2.5.重视场内外水的问题。
注意降排水，因为土中含水量增加，抗剪强度降低，水分在较大土粒表面形成润滑剂，使摩擦力降低，而较小颗粒结合水膜变厚，降低了土的内聚力。
综上所述，结合本场地地质资料以及所选择的基抗支护形成，水压力和土压力分别按以下方式计算：
2.5.1.水压力：
因支护桩所处地层主要为粘性土层，且为硬塑中密状态，另开挖前已作降水处理，故认为此压力采用水土合算是可行的。
2.5.2.土压力：
桩后主动土压力，采用朗肯主动土压力计算，即：
Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ
桩前被动土压力，采用修正后的朗肯被动土压力计算，即：
EP＝1/2γt2KP+2KPCt。
式中：
KP＝〔CosΨCosδ-Sin（Ψ+δ）SinΨ〕2
3.护坡桩的设计
该工程支护结构主要采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加斜土锚的设计方案，桩的直径为600mm，桩间净距为1000mm。
考虑基坑附近建筑屋的影响，还有环城南路上机车等动截荷的影响，支护设计时，笔者参照部分支护结构设计的相关情形取地面均布载荷q=40KN/m。
3.1.桩上侧土压力：
①桩后侧主动土压力，因为桩后土为三层（杂添土、粘土、粉粘土）所以计算时采用加权平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：
Eα=4.7H2-2.76H+108.49；②桩前侧被动土压力：
因为桩前侧土为两层（粘土层、粉质粘土层），所以计算时应采用加权平均值的C′、Φ′、γ′，得：
EP＝33.89676t2+104.5t；③均布载荷对桩的侧压力：
由公式Eq＝qKaH，得：
Eq=18.672H。
3.2.桩插入深度确定：
计算前须作如下假设：
（1）锚固点A无移动；
（2）灌注桩埋在地下无移动；（3）自由端因较浅不作固定端，按地下简支计算。
3.2.1.建立方程：
对铰点（锚固点）A求矩，则必须满足：
ΣMA=0
所以有：
1KEP（23t+h-a）=Eq〔23（h+t）-a〕+Ep（h+t2-α）q
式中：
K为安全系数，取2，得：
8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12
3.2.2.插入深度及柱长计算：
根据实际情况t取最小正解；t=1.99m。
根据《建筑结构设计手册》及综合地质资料，取安全系数为1.2，所以桩的总长度为：
L=h+1.5t=8.5+1.2♀1.99=12.4（m）
3.3.锚拉力的计算：
由于桩长已求出，对整个桩而言，由于力平衡原理可以求出A点的锚拉力，ΣFA=0，即：
Eα+Eq=Ep+TA，取t=1.99解得：
TA=194.35（KN）
4.土层锚定设计
锚固点埋深α=2m，锚杆水平间距1.6m，锚杆倾角18°，这是因为考虑到：
（1）基坑附近有环城南路和建筑物的存在，倾角小，锚杆的握裹力易满足；
（2）支护所在粘土层较厚，并且均一，可作为锚定区；（3）粘土层的下履层（粉质粘土层、粉砂层、圆砾层）都是饱水且较薄。
4.1.土层锚杆抗拔计算：
土层锚杆锚固端所在的粘土层：
c=47.7kpΨ=20.72°r=20.13kN/m2
4.1.1.土层锚杆锚非固端段长度的确定。
由三角关系有：
BF=sin（45°-Φ/2）/sin（45°-Φ/2+a）·（H-a-d）代入数据计算得：
BF=5.06m
4.1.2.土层锚杆锚段长度的确定：
该土层锚杆采用非高压灌浆，则主体抗压强度按下面公式计算：
r=C+（1/2）rhtgΨ。
式中：
r——埋深h处的抗剪强度，K——安全系数1.5，d——锚杆孔径，取0.12m，锚固段长度L=17.98m
5.结论
深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何取一种在经济技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求。
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