某排水管道深基坑支護方案論證★

秦 紀 偉

(北京京北職業技術學院，北京 101400)

某排水管道深基坑支護方案論證★

秦 紀 偉

(北京京北職業技術學院，北京 101400)

·巖土工程·地基基礎·

天津某排水管道深基坑采用整體鋼板樁支護的方案施工，根據土質條件進行了土壓力計算。經計算確定鋼板樁埋深和支撐反力，驗算坑底隆起滿足要求，坑底管涌不會發生。對圍檁受力、支撐桿受力計算，也均能滿足要求。經工程實踐驗證，該設計方案科學合理，安全可靠。

深基坑,鋼板樁,土壓力,驗算

1 工程概況

天津某工業區內道路雨水排水工程，起止樁號全長850.5 m。雨水管道位于規劃道路中心線下，隨道路工程的修建沿道路自東向西鋪設，管徑D1 800 mm～D2 000 mm，用于收集道路南側地塊雨水及道路北側綠化帶內的雨水，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。地基土分布均勻穩定，無明顯影響場地整體穩定性的不良地質作用。

2 基坑支護總體方案

根據工程所處地段的場地情況、地質條件和基坑深度等綜合考慮，在原地面標高以下2.5 m范圍內，先放坡減載，然后采用整體鋼板樁支護的方案施工。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。支撐完畢后進行溝槽的開挖，然后進行管道基礎、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，支護形式詳見圖1和圖2。

3 基坑支護設計計算

3.1 設計資料

場地內千層地基土為人工沖填后排水固結而成。自地面至20 m深度范圍，揭示了全新統(Q4)部分地層。結合土層性質對埋深14.5 m以上各土層土的直剪固結快剪C，φ值(峰值)進行統計，提供算術平均值。本工程基坑主要經過沖填土層、粘土層，平均厚度分別為5 m和9.5 m。物理力學指標見表1，支護模型見圖3。

表1 土層參數

3.2 土壓力計算

圖4中的豎向均勻荷載q=20 kPa，被動土壓力修正系數取k2=1.2，主動土壓力系數、被動土壓力系數，主動土壓力、被動土壓力的計算結果見表2。

土壓力系數計算公式計算結果土壓力計算公式計算結果/kPa主動土壓力系數Ka1Ka1=tg2(45°-φ1/2)0．5主動土壓力Pa0Pa0=qKa110主動土壓力系數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，實際插入深度取7.2 m。

3.4 計算支撐反力

3.5 驗算基坑底部的隆起

(1)

其中，D為墻體入土深度；H為基坑開挖深度。

經計算Ks=2.22>1.1，滿足要求。

3.6 驗算基坑底管涌

根據不發生管涌條件計算公式：

(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。

經計算K=2.67>1.5，滿足要求，不會發生管涌。

3.7 驗算鋼板樁

3.8 計算圍檁受力

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W=1 190 cm3，[f]=200 MPa。可將圍檁視為多跨連續梁，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算，最大彎矩為Mmax=0.125ql2=385 kN·m。

3.9 計算支撐桿受力

鋼管支撐外徑D=300 mm，管壁厚度d=10.0 mm，單根支撐長4 m,鋼材屈服強度值fy=235 N/mm2，鋼材抗壓強度設計值f=215 N/mm2。

1)橫撐強度檢算。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。經計算σ=85 N/mm2<215 N/mm2(Q235鋼抗壓強度設計值)，所以橫撐強度滿足要求。

4 結語

設計的排水管道深基坑鋼板樁支護方案，經計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。經驗算圍檁受力和支撐桿受力均能滿足要求，基坑底部安全穩定，抗隆起安全系數滿足要求，不會管涌。經實際施工驗證，該設計方案科學合理，安全可靠，為類似工程積累了經驗。

[1] 劉悅強．軟土地區排水管道深基坑支護設計與施工關鍵技術[D]．廣州：華南理工大學，2014.

[2] 薛亞忠．鋼板樁在深基坑支護中的應用[J]．科技與創新，2016(1)：143-144.

[3] 顧征宇．特大型排水管道深基坑基坑支護結構的設計[J]．建筑施工，2004，26(3):203-205.

[4] 任斌向．古城區大型超深基坑支護施工技術[J]．建筑技術，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★：北京高等學校青年英才計劃項目(YETP1817)和北京京北職業技術學院課題(YB2016A01)

秦紀偉(1984- )，男，碩士，講師

1009-6825(2017)35-0048-02

TU753

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