杭州市九堡大橋北接線工程
深基坑開挖方案
編制審核
山東中巨集路橋建設****
杭州市九堡大橋北接線工程專案部
二〇一一年五月十日
1、工程概況：
九堡大橋北接線工程南起錢塘江北岸的沿江大道，高架道路北至德勝路立交以南，是連線杭州市三大副城的城市快速通道，全線採用高架+地面道路組合，主線橋長1726.9m，道路全長2350m，九沙大道段全長645m，九沙大道和北接線交叉口設現澆箱梁圓盤立交。九喬河和臨港河承台基坑開挖和1800排江管穿越九喬河和臨港河兩處採用倒虹管大開挖施工，開挖深度6m左右。
2、編制依據
1、九堡大橋北接線工程設計圖紙；
2、《給水排水管道工程施工及驗收規範》gb50268-2008；
3、《市政排水管道工程質量檢驗評定標準》cjj36-90;
4、《建築基坑支護技術規程》jgj120-99；
5、《地基與基礎工程施工及驗收規範》gbj20283；
6、九堡大橋北接線勘察及設計檔案；
7、現場實地考察資料。
8、《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》（建質[2009]87號）文
3、地質情況
該地段的地質狀況至上而下分別為:第一層①2層為0.8m厚的雜填土；第二層②1層為2.
1m厚的砂質粉土；第三層②2層為3.8m厚的砂質粉土；第四層②3層為5m厚的砂質粉土雜粉砂；第五層②4層為6.3m厚的粉砂。
4、施工方案及計算書：
臨港河橋原地面標高為5.8m，九喬河橋原地面標高為5.98，承檯底標高為0.
5m，因此最大開挖深度為5.48m；1800排江管臨港河段原地面標高為5.4m，九喬河段原地面標高為5.
7m，管中心標高為0.6,最大開挖深度為6.0m。
基坑開挖深度按照6m計算，計算時按照懸臂施工計算，為了保證基坑的整體穩定性，實際施工時加設縱向鋼圍檁。
由於地面橋承臺和排江管埋深較深，採用深井排水的施工工藝。在溝槽開挖前，先將地下水排至溝槽底高程以下。根據設計施工圖，測設出排江管線以及承臺的中心位置，用石灰灑出開挖範圍。
按1:0.5放坡開挖，挖至原地面下2m，放出鋼板樁打設範圍，鋼板樁兩側留有至少1m的作業平台。
鋼板樁計畫採用9m[25b的槽鋼，採用咬口排列。咬口板樁應咬合緊密，板樁挺直，保證垂直度。板樁打拔採用履帶式挖掘機配備振動沉樁錘進行施工，板樁的垂直度不能大於露出高度的1.
5％。施打板樁前應查明地下管線或地下構築物，如有，先將管線外露，採取施工保護措施後再打設鋼板樁，或區域性跳空部位採取其它支護措施。打設時，若出現板樁入土過慢，樁錘回彈過大，應查明原因，進行處理方可繼續施打。
鋼板樁打設完成後，開始剩餘溝槽土方開挖和支撐的安裝。挖出的土方離槽口盡量遠，不小於2m，堆土高度小於1.5m，或者盡量遠離堆放，以減小土壓力對溝槽的影響。
必要時採用兩台挖機共同作業，一台負責開挖土方，一台負責將土方裝車外運至不影響溝槽安全區域。挖機挖至坑底標高以上200-300mm留作保護層，採用人工開挖至溝槽底標高。管道及承臺、墩身完成後，經驗收合格後，即可進行溝槽回填，素土分層回填、壓實至鋼板樁頂位置，先拔出鋼板樁，再用灌砂法，灌入鋼板樁孔內，使回填密實。
鋼板樁嵌固深度計算：
基坑開挖時，先將原地面以下2m的土方挖出，計算按開挖深度4m計算。
1、主動土壓力計算r、c、ψ按地質報告中5層土層18m扣去2m開挖土方餘16m範圍內計算加權平均值：
r平均=（0.9×18.9+3.8×19.5+5×19.5+6.3×19.7）/16
=19.545kn/m3
c平均=(0.9×6+3.8×6+5×5+6.3×3)/16=4.506kpa
ψ平均=（0.9×27+3.8×29+5×32+6.3×34）/16=31.79°
ka=tg2(45°-ψ/2)=tg2(45°-31.79°/2)=0.31
2、被動土壓力計算r、c、ψ按12m範圍內計算加權平均值：
r平均=（0.7×19.5+5×19.5+6.3×19.7）/12
=19.605kn/m3
c平均=(0.7×6+5×5+6.3×3)/12=4.008kpa
ψ平均=（0.7×29+5×32+6.3×34）/16=32.875°
ka=tg2(45°+ψ/2)=tg2(45°+32.875°/2)=3.375
3、嵌固深度計算：
kp-ka=3.375-0.31=3.065
ea=hrka-2c√ka=4×19.545×0.31-2×4.506×√0.31=19.218kn/㎡
土壓力為零點距離基坑底的距離：
u=ea/r(kp-ka)=19.218/19.545×3.065=0.321m
l=h+u=4+0.321=4.321m
三角形面積主動土壓力：
ea1=1/2rh2ka=0.5×19.545×42×0.31=48.472kn/m
基坑底以下三角形面積主動土壓力:
ea2=1/2uea=0.5×0.321×19.218=3.084kn/m
σe合=ea1+ea2=48.472+3.084=51.556kn/m
主動土壓力合力作用點離原地面a:
a=(ea1×2h/3+ea2×(h+u/3))/σe合
=(48.472×2×4÷3＋3.084×(4+0.321÷3))/51.556
=2.753m
m=6σe合/（r（kp-ka）l2）=6×51.556/(19.545×3.065×4.3212)
=0.277m
n=6σe合a/（r（kp-ka）l3）=6×51.556×2.753/(19.545×3.065×4.3213)=0.176m
由ξ3-ξm-m+n=0,將m=0.277,n=0.176代入得：ξ=0.66
x=ξ×l=0.66×4.321=2.852m
嵌固深度t=0.321+1.2×2.852=3.743m
鋼板樁長度=3.743+4=7.743m，所以採用9m鋼板樁滿足應力要求。
因此，打設鋼板樁時嵌固深度為5m>3.743m，滿足計算要求。
4、最大彎矩計算：
最大彎矩發生的位置：
xm=√2σe合/r（kp-ka）=√2×51.566/(19.545×3.065)=1.312m
mmax=σe合(l+xm-a)-r（kp-ka）xm3/6
=51.566×（4.321+1.312-2.753）-19.545×3.065×1.3123/6
=125.962kn.m
鋼板樁計畫採用[25b槽鋼，截面係數為：w=289.6㎝3/m，安全係數取：2.0
fmax=mmax/w=125962/289.6×10-6=0.435mpa<[f]/2=102.5mpa
滿足要求。
基坑抗隆起驗算：
根據《建築施工計算手冊》中抗隆起安全係數可按照式（2-132）計算：
k=h1·r·ka·tanψ+π·c/rh1+2·h12·r·ka·tanψ+4h1·c/r·h1·h≥1.0~1.5
（1×19.545×0.31×tan（31.
79°）+π×4.506）/（19.545×1）+（2×12×19.
545×0.31×tan（31.79°）+4×1×4.
506）/（19.545×1×4）
=1.243≥1.0~1.5
所以基坑穩定性滿足要求。
鋼板樁單樁承載力計算：根據《路橋施工計算手冊》式（11-91）
[p]=0.5(ulτp+aσr)
式中：u-樁周長，取0.78m。
l-樁在區域性沖刷線以下的有效長度，取9m；
τp-樁壁的平均極限摩擦係數，kpa。τp=55kpa
a-樁底截面面積，取39.91cm2。
σr-樁壁土的平均極限摩阻力， 取5000kpa
[p]=0.5(ulτp+aσr)=0.5×(0.78×9×55+39.91×10-4×5000)=203kn
本工程擬選用dz75電動振動錘施工能滿足施工需要。其最大激振力fv=553kn,滿足要求。
5、施工方法：
1、開挖準備
（1）清除開挖區域內所有障礙物, 如地上高壓、照明、通訊線路,電桿、樹木、舊有建築物及地下給排水、煤氣、供熱管道,電纜、溝渠、基礎等,或進行搬遷、改建、改線。
（2）繪製施工總平面布置圖和基坑土方開挖圖, 確定開挖路線,基底標高、邊坡坡度、排水溝、集水井位置及土方堆放地點。
（3）完成測量控制網的設定, 包括控制基線、軸線和水準基點。經檢查複核無誤後,放可開始基坑開挖作業。
（4）在施工區域內做好臨時性排水設施,場地內排水溝方向做成不小0.2%的坡度,並在場地四周設定集水坑，用水幫浦及時抽水，使場地不積水,必要時設定截水溝。
（5）完成必需的臨時設施,包括生產設施及生活設施及機械進出和土方運輸道路、臨時供水供電線路。
（6）機械裝置運進現場,進行維護檢查、試運轉,使處於良好的工作狀態。
(7)由於九喬河段西側原有土方堆積過高，為了防止土方側壓力對基坑穩定性的影響，開挖前，先將該堆土方外運至原地面高程。土堆距離基坑邊不少於5m，且邊坡不小於1:0.5。
（8）做好深井降水工作，及時將地面水位降至基坑底高程以下。地面橋部分四周設定10口直徑50cm的深井，1800排江倒虹管每15m在兩側各設定一口直徑50cm的深井。
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