浯水道泵站及进出水管工程基坑支护及土方开挖专项方案编制人：审核人：审批人：日期：2009年4月10日第一章工程概况一、工程概况浯水道泵站及进出水管工程是南郊外一带排水工程中的一个子项，位于天津市津南区浯水道与规划津陵路交口西北角，其收水范围为整个双林污水系统，总收水面积2883公顷。
泵站设计排水能力3.2m3/s，泵站占地6262平方米，围墙内占地1512平方米，建筑面积291平方米。
本工程泵站主体地下部分为钢筋混凝土结构，包括进水闸、篦井、集水池、机房、出水池；地上部分建筑为框架结构，包括变配电间、值班室和卫生间。
主体泵房基础长乘宽约为20×30米，开挖深度近14m。
基础边线临近建筑红线，本基坑支护工程属深、大、难工程。
二、工程地质条件拟建工程场地属于华北平原东部滨海平原地貌，属海相与陆相交互沉积地层，地势较为平坦。
据勘察报告对地基土分析评价得出：浅部土层②层为粘土、粉质粘土层，为中压缩性～高压缩性，工程性质一般。
③-1层粉质粘土为高压缩性、大孔隙有机质土，工程性质稍差；③-2层粉土为中压缩性，工程性质稍差；③-3层粉质粘土、粘土为高压缩性，工程性质稍差。
④-1层粉质粘土中压缩性，可塑状态，工程性质较好；④-2层粉土、细砂中压缩性，饱和、密实状态，工程性质较好；④-3层粉质粘土、粘土中压缩性，可塑状态，工程性质较好；④-4层粉质粘土、粘土为中压缩性，可塑状态，工程性质很好；④-5层粘土为中压缩性，可塑状态，工程性质很好。
具体各土层岩土参数如下表。
三、设计依据1.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）2. 《浯水道泵站工程岩土工程勘察报告》3.《建筑与市政降水工程技术规程》（JGJ/T111-98）4.《混凝土结构设计规范》（GB5000 2002）5.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第二章基坑围护方案比选方案一基坑围护结构采用水泥搅拌桩止水帷幕加钢板桩，十字交叉井字梁，下设竖向支撑柱。
钢板桩围护结构从泵房结构外边线外放1.5米施工，以为后续主体结构工序的施工留出足够的工作面。
水泥搅拌桩在钢板桩外侧，相邻咬合，以起到止水作用。
（基坑支护平面布置图）由于基坑开挖深度较深，一般12m工字钢不能满足围护要求，且为了减小基坑的侧压力，保证施工安全，需先进行降土作业。
方法一：明开取土6m，放1：1坡。
其中发生工程量为：方法二：40b钢板桩支护取土6m，拉锚加固。
钢板桩入土6m，间距0.8m。
为了减少支撑层数，优化支撑竖向布置，基坑采取明开取土6m，放坡比例1：1，留4m工作面后做水泥搅拌桩止水帷幕和钢板桩支护，局部无放坡场地时可采用钢板桩加固。
1、水泥搅拌桩止水帷幕为有效防水，防止地下水倒渗入基坑内，在主基坑开挖前做封闭的水泥搅拌桩止水帷幕，单根直径Ø700mm，咬合200mm，桩长15米。
2、钢板桩插打支护钢桩采用40#B型工字钢桩，入土深度经计算为4米，桩中间距均为0.5米。
选用振动打桩机沿坑内口线打入，20吨吊车配合施工，桩顶标高程控制在同一高程上。
3、基坑土方开挖采取“侧环岛”配合“中心盆”式开挖，在不同的施工阶段选用适合的机械进行开挖，并辅以人工清槽，分层分段，先撑后挖，尽量减少分段长度，及时架设支撑。
因本项目基坑工程涉及到进出水闸井、泵房、出水管道等，故基坑施工时遵循“先深后浅”的原。
如因工期、场地等因素限制，不能遵照上述原则施工，则在基坑交接处设置隔离桩。
挖掘机挖掘机挖掘机人工清槽腰梁横撑挖掘机（纵断面挖土工况图）横撑腰梁（横断面“侧环岛”配合“中心盆”式挖土工况图） 4、泵房基坑支护基坑支护体系由腰梁、工具柱、联系梁、横支撑等组成。
基坑端头及拐角处设置八字斜撑。
支撑主要采用φ624×12工具式钢管撑,腰梁采用I36组合截面工字钢。
在基坑较宽处设置工具柱解决横撑稳定问题，工具柱采用φ400×12钢管。
支撑架设后及时与工具柱连接，保持支撑不变形。
（基坑支护断面图）方案二基坑支护采用工字钢桩结合混凝土环梁的支撑体系，水泥搅拌桩止水帷幕止水。
从泵房结构外边线外放1.5米，以矩形对角线为直径画圆，进行钢板桩围护结构。
水泥搅拌桩在钢板桩外侧，相邻咬合，以起到止水作用。
水泥搅拌桩平面图由于基坑开挖深度较深，一般12m工字钢不能满足围护要求，且为了减小基坑的侧压力，保证施工安全，需先进行降土作业。
方法一：明开取土6m，放1：1坡。
其中发生工程量为：方法二：40b钢板桩支护取土6m，拉锚加固。
钢板桩入土6m，间距0.8m。
为了减少支撑层数，优化支撑竖向布置，基坑明开取土6m，放坡比例1：1，留4m工作面后做水泥搅拌桩止水帷幕和钢板桩支护。
1、水泥搅拌桩止水帷幕及机械作业平台为有效防水，防止地下水倒渗入基坑内，在主基坑开挖前做封闭的水泥搅拌桩止水帷幕，单根直径Ø700mm，咬合200mm，桩长15米。
在止水帷幕外侧安排3处水泥搅拌桩机械作业平台，可将挖掘机、吊车等大型施工机械作业时产生的集中荷载通过水泥搅拌装传入大地，减少对围护结构的侧压力。
2、钢板桩插打支护钢桩采用40#B型工字钢桩，入土深度经计算为4米，桩中间距均为0.5米。
选用振动打桩机沿坑内口线打入，20吨吊车配合施工，桩顶标高程控制在同一高程上。
3、基坑开挖与支护根据地下水的情况，土方开挖必须紧密配合混凝土环梁施工，为此基坑土方开挖应分别分层进行，第一步土方开挖至-7.00为第一道混凝土环梁创造工作面，同时应根据具体情况适当调整分层开挖深度和开挖长度；第二步开挖至-9. 00制作第二道混凝土环梁；第三步开挖至-11.50制作第三道混凝土环梁；最后开挖至-14.00。
剖面图4、环梁与钢板桩连接方式：5、设计参数总表：混凝土环梁受力计算：根据《建筑基坑支护技术规程》均部荷载下，圆形闭合结构轴向压力设计值Ni=1.35γ0Re a h i（7.1.5）其中γ0=1.1 R=23m e a h i=q采用C30砼ƒCm=16.5 MPa，II级钢筋ƒy=310 Mpamm、第一道环梁：N1=1.35γ0Rq1=1.35×1.1×23×117.2=4002.966KN根据《混凝土结构设计规范》N≤0.9φ(ƒC A+ ƒy A s’) (7.3.1) 为了能够减小混凝土的养护时间，尽量将开挖时间提前，因此ƒ取值按照设计值得70%选取为ƒC=16.5×0.7=11.55N/ mm2。
C按照素混凝土选取截面积，代入各数值得A≥442627mm2考虑满足构造要求取450×1000的截面实际面积为A=450000mm2 按构造配筋只考虑最小配筋率，满足ρmin’<ρ’<ρmax’即0.5%<ρ’<5%得2250mm2<A s’1<22500mm2取配筋为10Φ18 实配A s为2543 mm2 箍筋Ф8@200ρ’= A s’1/A=0.00565=0.6%（2）第二道环梁：N2=1.35γ0Rq1=1.35×1.1×23×277.7=9484.843KN计算步骤同第一道环梁得：A≥1048784mm2取1000×1100的截面实际面积为A=1100000mm2按构造配筋只考虑最小配筋率满足ρmin’<ρ’<ρmax’即0.5%<ρ’<5%得5500mm2<A s’1<55000mm2取配筋为16Φ22实配A s为6079mm2 箍筋Ф8@200ρ’= A s’1/A=0.00553=0.6%（3）第三道环梁：N2=1.35γ0Rq1=1.35×1.1×23×436.9=14922.320KN计算步骤同第一道环梁得：A≥1155022mm2取1000×1200的截面实际面积为A=1200000mm2按构造配筋只考虑最小配筋率满足ρmin’<ρ’<ρmax’即0.5%<ρ’<5%得6000mm2<A s’1<60000mm2取配筋为16Φ25 实配A s为7850mm2 箍筋Ф8@200ρ’= A s’1/A=0.00654=0.7%方案三基坑支护采用混凝土灌注桩结合混凝土圆形腰梁的支撑体系，水泥搅拌桩止水帷幕止水。
从泵房结构外边线外放1.5米，以矩形对角线为直径画圆，进行混凝土灌注桩围护结构。
水泥搅拌桩在混凝土灌注桩外侧，相邻咬合，以起到止水作用。
为了便于施工，平整场地同时将原地坪下降2米，放缓坡。
平面图1、水泥搅拌桩止水帷幕为有效防水，防止地下水倒渗入基坑内，在主基坑开挖前做封闭的双排水泥搅拌桩止水帷幕，单根直径Ø700mm，咬合200mm，桩长23米。
2、混凝土灌注桩采用Φ800@1000混凝土灌注桩。
混凝土灌注桩桩长21米，入土9m，灌注桩具体配筋及结构形式如下图。
3、基坑开挖与支护根据地下水的情况，土方开挖必须紧密配合混凝土环梁施工，为此基坑土方开挖应分别分层进行，第一步土方开挖至-4.500为第一道混凝土环梁创造工作面，同时应根据具体情况适当调整分层开挖深度和开挖长度；第二步开挖至-7. 00制作第二道混凝土环梁；第三步开挖至-10.00制作第三道混凝土环梁；最后开挖至-14.00。
剖面图4、设计参数总表：方案比选根据上述分析，本着安全、经济、方便施工的原则，根据计算结果设计基坑支护采用方案二：工字钢桩结合混凝土圆形环梁的支撑体系。
基坑明开取土6m ，放坡比例1：1，留4m 工作面后做水泥搅拌桩止水帷幕和钢板桩支护。
12米40b 钢板桩入土4m ，水平支撑采用圆形混凝土腰梁支护结构。
基坑内垂直方向设置三道圆形腰梁支撑，第一道圆形腰梁的截面为450mm 宽、1000mm 高，中心标高为-6.5m ；第二道圆形腰梁的截面为1000mm 宽、1100mm 高，中心标高为-8.5m ；第三道圆形腰梁的截面为1000mm 宽、1200mm 高，中心标高为-11m 。
q=20(粉质粘土、粘土)板桩本工程支护设计采用《同济启明星软件》计算，计算结果见下图。
包络图 (水土分算, 矩形荷载)50-5 024681012141618深度(m)水平位移(mm)Max: 4.8100500-50-10024681012141618深度(m)弯矩(kN*m)-79.1 ~ 87.72001000-100-20024681012141618深度(m)剪力(kN)-112.4 ~ 127.8第三章主要施工方法工艺流程：场地平整测量放线水泥搅拌桩施工钢板桩施工第一层土方开挖砼腰梁施工（养护）第二层土方开挖砼腰梁施工（养护）第三层土方开挖砼腰梁施工（养护）第四层土方开挖（坑底）垫层、底板施工当施工现场满足三通一平后，进场进料。