某排水管道深基坑支护方案论证★

秦 纪 伟

(北京京北职业技术学院，北京 101400)

某排水管道深基坑支护方案论证★

秦 纪 伟

(北京京北职业技术学院，北京 101400)

·岩土工程·地基基础·

天津某排水管道深基坑采用整体钢板桩支护的方案施工，根据土质条件进行了土压力计算。经计算确定钢板桩埋深和支撑反力，验算坑底隆起满足要求，坑底管涌不会发生。对围檩受力、支撑杆受力计算，也均能满足要求。经工程实践验证，该设计方案科学合理，安全可靠。

深基坑,钢板桩,土压力,验算

1 工程概况

天津某工业区内道路雨水排水工程，起止桩号全长850.5 m。雨水管道位于规划道路中心线下，随道路工程的修建沿道路自东向西铺设，管径D1 800 mm～D2 000 mm，用于收集道路南侧地块雨水及道路北侧绿化带内的雨水，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现状雨水管道，并最终汇入待建四街1号雨水泵站。D1 800雨水管道全长357 m，开挖深度达到6.58 m～6.73 m。D2 000雨水管道起止桩号为全长490 m，开挖深度达到6.93 m～7.26 m。

拟建场地地势平坦，地面空旷，局部位置分布排水沟渠。地基土分布均匀稳定，无明显影响场地整体稳定性的不良地质作用。

2 基坑支护总体方案

根据工程所处地段的场地情况、地质条件和基坑深度等综合考虑，在原地面标高以下2.5 m范围内，先放坡减载，然后采用整体钢板桩支护的方案施工。钢板桩选用Ⅰ40c工字钢，一顺一丁布置，然后用双拼Ⅰ40c工字钢做围檩，横向钢管支撑作用在围檩上。支撑完毕后进行沟槽的开挖，然后进行管道基础、管道安装以及回填的施工。在回填完毕后先拆除支撑和围檩，后拔出工字钢，支护形式详见图1和图2。

3 基坑支护设计计算

3.1 设计资料

场地内千层地基土为人工冲填后排水固结而成。自地面至20 m深度范围，揭示了全新统(Q4)部分地层。结合土层性质对埋深14.5 m以上各土层土的直剪固结快剪C，φ值(峰值)进行统计，提供算术平均值。本工程基坑主要经过冲填土层、粘土层，平均厚度分别为5 m和9.5 m。物理力学指标见表1，支护模型见图3。

表1 土层参数

3.2 土压力计算

图4中的竖向均匀荷载q=20 kPa，被动土压力修正系数取k2=1.2，主动土压力系数、被动土压力系数，主动土压力、被动土压力的计算结果见表2。

土压力系数计算公式计算结果土压力计算公式计算结果/kPa主动土压力系数Ka1Ka1=tg2(45°-φ1/2)0．5主动土压力Pa0Pa0=qKa110主动土压力系数Ka2Ka2=tg2(45°-φ2/2)0．64主动土压力Pab上Pab上=(q+γ1hb)Ka133．9被动土压力系数Kp2Kp2=tg2(45°+φ2/2)1．56主动土压力Pab下Pab下=(q+γ1hb)Ka243．36修正后的被动土压力系数K-p2K-p2=k2Kp21．87主动土压力PacPac=(q+γ1hb+γ2hc)Ka270．3

3.3 确定钢板桩埋深

由力矩平衡Mp=Ma，得x=3.02，则插入深度t=1.1t0=1.1(ΔZ+x)=6.75 m，实际插入深度取7.2 m。

3.4 计算支撑反力

3.5 验算基坑底部的隆起

(1)

其中，D为墙体入土深度；H为基坑开挖深度。

经计算Ks=2.22>1.1，满足要求。

3.6 验算基坑底管涌

根据不发生管涌条件计算公式：

(2)

其中，h＇为地下水位至坑底的距离，施工水位取+3 m；T为板桩入土深度，取7.2 m。

经计算K=2.67>1.5，满足要求，不会发生管涌。

3.7 验算钢板桩

3.8 计算围檩受力

采用双拼Ⅰ40c号工字钢。已知单根Ⅰ40c工字钢对其x-x轴的截面系数W=1 190 cm3，[f]=200 MPa。可将围檩视为多跨连续梁，单跨跨度4 m，沿跨度方向承受均布线荷载，最大弯矩按简支梁计算，最大弯矩为Mmax=0.125ql2=385 kN·m。

3.9 计算支撑杆受力

钢管支撑外径D=300 mm，管壁厚度d=10.0 mm，单根支撑长4 m,钢材屈服强度值fy=235 N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215 N/mm2。

1)横撑强度检算。σ=N/A。其中，N为支撑轴力；A为净截面距，A=1/4π(D2-d2)=91.06 cm2。经计算σ=85 N/mm2<215 N/mm2(Q235钢抗压强度设计值)，所以横撑强度满足要求。

4 结语

设计的排水管道深基坑钢板桩支护方案，经计算主动土压力和被动土压力，确定钢板桩插入深度为7.2 m，支撑反力为192.73 N/m。经验算围檩受力和支撑杆受力均能满足要求，基坑底部安全稳定，抗隆起安全系数满足要求，不会管涌。经实际施工验证，该设计方案科学合理，安全可靠，为类似工程积累了经验。

[1] 刘悦强．软土地区排水管道深基坑支护设计与施工关键技术[D]．广州：华南理工大学，2014.

[2] 薛亚忠．钢板桩在深基坑支护中的应用[J]．科技与创新，2016(1)：143-144.

[3] 顾征宇．特大型排水管道深基坑基坑支护结构的设计[J]．建筑施工，2004，26(3):203-205.

[4] 任斌向．古城区大型超深基坑支护施工技术[J]．建筑技术，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★：北京高等学校青年英才计划项目(YETP1817)和北京京北职业技术学院课题(YB2016A01)

秦纪伟(1984- )，男，硕士，讲师

1009-6825(2017)35-0048-02

TU753

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