某排水管道深基坑支護(hù)方案論證★

秦 紀(jì) 偉

(北京京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京 101400)

某排水管道深基坑支護(hù)方案論證★

秦 紀(jì) 偉

(北京京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京 101400)

·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

天津某排水管道深基坑采用整體鋼板樁支護(hù)的方案施工，根據(jù)土質(zhì)條件進(jìn)行了土壓力計(jì)算。經(jīng)計(jì)算確定鋼板樁埋深和支撐反力，驗(yàn)算坑底隆起滿足要求，坑底管涌不會發(fā)生。對圍檁受力、支撐桿受力計(jì)算，也均能滿足要求。經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，安全可靠。

深基坑,鋼板樁,土壓力,驗(yàn)算

1 工程概況

天津某工業(yè)區(qū)內(nèi)道路雨水排水工程，起止樁號全長850.5 m。雨水管道位于規(guī)劃道路中心線下，隨道路工程的修建沿道路自東向西鋪設(shè)，管徑D1 800 mm～D2 000 mm，用于收集道路南側(cè)地塊雨水及道路北側(cè)綠化帶內(nèi)的雨水，并承接六街D1 500 mm～D1 650 mm雨水管道雨水后，接入四街D2 000 mm現(xiàn)狀雨水管道，并最終匯入待建四街1號雨水泵站。D1 800雨水管道全長357 m，開挖深度達(dá)到6.58 m～6.73 m。D2 000雨水管道起止樁號為全長490 m，開挖深度達(dá)到6.93 m～7.26 m。

擬建場地地勢平坦，地面空曠，局部位置分布排水溝渠。地基土分布均勻穩(wěn)定，無明顯影響場地整體穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。

2 基坑支護(hù)總體方案

根據(jù)工程所處地段的場地情況、地質(zhì)條件和基坑深度等綜合考慮，在原地面標(biāo)高以下2.5 m范圍內(nèi)，先放坡減載，然后采用整體鋼板樁支護(hù)的方案施工。鋼板樁選用Ⅰ40c工字鋼，一順一丁布置，然后用雙拼Ⅰ40c工字鋼做圍檁，橫向鋼管支撐作用在圍檁上。支撐完畢后進(jìn)行溝槽的開挖，然后進(jìn)行管道基礎(chǔ)、管道安裝以及回填的施工。在回填完畢后先拆除支撐和圍檁，后拔出工字鋼，支護(hù)形式詳見圖1和圖2。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)資料

場地內(nèi)千層地基土為人工沖填后排水固結(jié)而成。自地面至20 m深度范圍，揭示了全新統(tǒng)(Q4)部分地層。結(jié)合土層性質(zhì)對埋深14.5 m以上各土層土的直剪固結(jié)快剪C，φ值(峰值)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提供算術(shù)平均值。本工程基坑主要經(jīng)過沖填土層、粘土層，平均厚度分別為5 m和9.5 m。物理力學(xué)指標(biāo)見表1，支護(hù)模型見圖3。

表1 土層參數(shù)

3.2 土壓力計(jì)算

圖4中的豎向均勻荷載q=20 kPa，被動土壓力修正系數(shù)取k2=1.2，主動土壓力系數(shù)、被動土壓力系數(shù)，主動土壓力、被動土壓力的計(jì)算結(jié)果見表2。

土壓力系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果土壓力計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果/kPa主動土壓力系數(shù)Ka1Ka1=tg2(45°-φ1/2)0．5主動土壓力Pa0Pa0=qKa110主動土壓力系數(shù)Ka2Ka2=tg2(45°-φ2/2)0．64主動土壓力Pab上Pab上=(q+γ1hb)Ka133．9被動土壓力系數(shù)Kp2Kp2=tg2(45°+φ2/2)1．56主動土壓力Pab下Pab下=(q+γ1hb)Ka243．36修正后的被動土壓力系數(shù)K-p2K-p2=k2Kp21．87主動土壓力PacPac=(q+γ1hb+γ2hc)Ka270．3

3.3 確定鋼板樁埋深

由力矩平衡Mp=Ma，得x=3.02，則插入深度t=1.1t0=1.1(ΔZ+x)=6.75 m，實(shí)際插入深度取7.2 m。

3.4 計(jì)算支撐反力

3.5 驗(yàn)算基坑底部的隆起

(1)

其中，D為墻體入土深度；H為基坑開挖深度。

經(jīng)計(jì)算Ks=2.22>1.1，滿足要求。

3.6 驗(yàn)算基坑底管涌

根據(jù)不發(fā)生管涌條件計(jì)算公式：

(2)

其中，h＇為地下水位至坑底的距離，施工水位取+3 m；T為板樁入土深度，取7.2 m。

經(jīng)計(jì)算K=2.67>1.5，滿足要求，不會發(fā)生管涌。

3.7 驗(yàn)算鋼板樁

3.8 計(jì)算圍檁受力

采用雙拼Ⅰ40c號工字鋼。已知單根Ⅰ40c工字鋼對其x-x軸的截面系數(shù)W=1 190 cm3，[f]=200 MPa。可將圍檁視為多跨連續(xù)梁，單跨跨度4 m，沿跨度方向承受均布線荷載，最大彎矩按簡支梁計(jì)算，最大彎矩為Mmax=0.125ql2=385 kN·m。

3.9 計(jì)算支撐桿受力

鋼管支撐外徑D=300 mm，管壁厚度d=10.0 mm，單根支撐長4 m,鋼材屈服強(qiáng)度值fy=235 N/mm2，鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215 N/mm2。

1)橫撐強(qiáng)度檢算。σ=N/A。其中，N為支撐軸力；A為凈截面距，A=1/4π(D2-d2)=91.06 cm2。經(jīng)計(jì)算σ=85 N/mm2<215 N/mm2(Q235鋼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)，所以橫撐強(qiáng)度滿足要求。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)的排水管道深基坑鋼板樁支護(hù)方案，經(jīng)計(jì)算主動土壓力和被動土壓力，確定鋼板樁插入深度為7.2 m，支撐反力為192.73 N/m。經(jīng)驗(yàn)算圍檁受力和支撐桿受力均能滿足要求，基坑底部安全穩(wěn)定，抗隆起安全系數(shù)滿足要求，不會管涌。經(jīng)實(shí)際施工驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，安全可靠，為類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1] 劉悅強(qiáng)．軟土地區(qū)排水管道深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2014.

[2] 薛亞忠．鋼板樁在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J]．科技與創(chuàng)新，2016(1)：143-144.

[3] 顧征宇．特大型排水管道深基坑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]．建筑施工，2004，26(3):203-205.

[4] 任斌向．古城區(qū)大型超深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J]．建筑技術(shù)，2016，47(3)：231-234.

Argumentationondeepfoundationpitsupportschemeofadrainage★

QinJiwei

(NorthernBeijingVocationalEducationInstitute,Beijing101400,China)

The integral steel sheet piles is carried out in the construction of a deep foundation pit of a drainage pipeline project in Tianjin. The earth pressure is calculated according to the soil conditions. After calculating, the depth and supporting force of steel sheet pile is defined. By checking, the bottom of the pit uplift, bottom tube puddles will not happen. Force on the Wai, and support force, but also can meet the requirements. The engineering practice verify that the design is scientific and reasonable, safe and reliable.

deep foundation pit, steel sheet pile, earth pressure, check

2017-10-05★：北京高等學(xué)校青年英才計(jì)劃項(xiàng)目(YETP1817)和北京京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院課題(YB2016A01)

秦紀(jì)偉(1984- )，男，碩士，講師

1009-6825(2017)35-0048-02

TU753

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