东门特大桥基坑开挖支护方案.doc

东门口特大桥基坑开挖支护方案一、编制依据及范围1、编制依据 1.1 中国公路第一工程局集团有限公司新建盘锦至营口铁路客运专线二标五工区段施工总承包合同；1.2中国公路第一工程局集团有限公司新建盘锦至营口铁路客运专线二标五工区段施工总承包招标文件、招标补遗和答疑书；1.3现行的国家和铁道部有关规范、验标及施工指南1.4 新建盘锦至营口铁路客运专线招投标文件、设计文件及现有图纸；1.5 投标书中对本管段的总体规划、要求及标段的现场实地调查情况；1.6 中华人民共和国安全生产法、建设工程安全管理条例、建筑机械使用安全技术规范等工程建设安全生产有关管理规定；1.7客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行规定（铁建设2005160号）1.8建筑基坑支护技术规程JGJ120-992、编制范围新建盘锦至营口铁路客运专线二标五工区位于何沙河村和下夹河之间，东门口特大桥刚构连续梁位于老君屯村与在建哈大客专并行，从DK88+315.270至DK88+356.270，设计为单行线梁面宽7m、底宽5m、全梁长41米。其中两跨12.6m一跨16m，6#和9#墩为异型墩7#和8#是和梁体连为一体高5.5m的刚壁墩本方案针对上述各桥中承台基坑开挖深度5m的深基坑防护。2. 工程概况 我公司的施工区段为DK88+315.270至DK88+356.270内的桥梁基础、墩身、现浇梁施工。桩基础为钻孔桩，承台为单层、双层及三层承台，计为单行线梁面宽7m、底宽5m、全梁长41米。其中两跨12.6m一跨16m，6#和9#墩为异型墩7#和8#是和梁体连为一体高5.5m的刚壁墩。全梁混凝土用量306.45m钢筋53.893t构连续梁。 工程结构全部采用高性能混凝土，环境等级多样化。混凝土标号钻孔桩有C30、C35、C40，承台有C30、C35、C40，墩身有C30、C35、C40，支承垫石为C40，梁部为C50，桥面附属C40。 本桥段的承台施工标高为-7米，地面标高为为0米，故基坑开挖深度为7米，属深基坑开挖施工。为保证人员安全，此次开挖支护采用单支点锚杆灌注桩支护体系。3 设计指导思想1）.安全可靠：满足支护结构本身强度、稳定性以及变形的要求，确保周围环境的安全。2）.经济合理性：在支护结构安全的前提下，从工期、材料、设备、人工以及环境保护等方面综合确定具有明显技术经济效果的方案。3）.施工便利及保证工期：在安全可靠、经济合理的原则下，最大限度的满足方便施工，缩短工期。四.场地条件及支护结构形式确定：1.地质条件 根据设计地质勘测资料显示，我部所施工承台基坑开挖范围内从地面往下（07m范围内）的土质分布情况如下 粉质粘土 厚度范围0-4m ，地基承载力标准值为140Kpa中砂厚度范围4m8m，地基承载力标准值为150Kpa粗砂厚度范围8m-15m，地基承载力标准值为430KPA 注在承台底范围内无地下水。2. 周边环境 基坑西侧距规划道路约10m。 基坑东侧距施工便道为15m。 基坑南侧距施工材料堆放场地约8m。 基坑北侧无其他特殊建筑。 综合以上施工场地地质条件和开挖深度及场地周边环境的要求，为确保人员和财产的安全，本基坑采用混凝土灌注桩，桩径700mm的灌注桩，桩距1.5m，再在维护桩上部约3.2米处，加一道土层钢筋锚杆级钢筋32，长9.34m，孔径为120mm来拉结维护桩的相结合的方案。5 支护结构计算1.基本参数 根据业主提供的地质材料和施工场地的实际情况，确定一下参数：1) 本工程挖土深度为7m，土层锚杆设置在地面以下3m处，水平间距1.5m，钻孔的孔径为120mm，土层锚杆的倾斜角20。2) 按土层种类，计算图的主动土压力时，土的平均堆密度ra19KNm3 ，计算被动土压力时，土的平均堆密度rp20KNm3。主动土压力处得内摩擦角a40，被动土压力处土壤的内摩擦角b45，土壤的内聚力C0。3) 混凝土灌注桩的桩径700mm，桩距1.4m。2、基本力学数据计算：a) Ka=tg2(45-a/2)=tg2=0.2。 b) Kb=tg2(45+b2)=tg245=5.8。3，求桩的锚固深度及锚杆的支点力Tc1） 求零点hc根据规范基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离hc可按下式确定如图规范计算简图 利用 eplkealk求解hc。则 eplkrphcKb20hc5.8 ealkrahKb2070.228 通过计算 hc0.25m2） 支点力可按下式计算： 式中 水平荷载标准值；水平抗力标准值；设定弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；合力作用点至设定弯矩零点的距离；设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；合力作用点至设定弯矩零点的距离；支点至基坑底面的距离；基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。则根据公式Ea1Ea27190.2270.25190.299.75KNmEp200.255.823.625KNmha1Ea1730.25Ea20.252Ea1Ea22.4mHp1hc30.253112m所以 241.330.340.2556KNm3嵌固深度设计值可按下式计算对于本工程的计算简图为则 其中 hphd3 Eprphdkp2205.82hd58hd Tc156KNm 1.2r0haEai1.217190.2273hd7hd190.2hd2所以经整理得hd0.8m按照规定，当hd0.3h时，应取hd0.3h。故嵌固深度hd70.32.1m。4.锚杆计算1由3中计算得Tc56KNm。则锚杆水平拉力设计值Td1.25r。Tc1.251.05670KNm锚杆承载力计算应符合下式规定： 式中 锚杆水平拉力设计值，Td70KNm；锚杆轴向受拉承载力设计值；锚杆与水平面的倾角，20。则 cos70cos2074.49KNm.由于锚杆间距为1.5m，故Tu74.491.5111.735KN.2土层抗拔力计算土层锚杆的非锚固段长度的计算 假设板状下端支撑在C点上。土层锚杆锚固段所在的砂粘土层r19KNm3, 40,C0. K。1土层锚杆长度计算简图如下图所示 利用几何关系可以求得BE2.58m，所以非锚固长度为2.58m。按照建筑基坑支护规程(JGJ120-1999)中的第4.6.9条规定锚杆自由端不小于5m。按规程要求非锚固段长度取5m。2) 土层锚杆锚固段长度计算，已知锚杆间距1.5m。土层锚杆的倾角为20，锚杆的轴向力Tu111.735KN. 由于该土层锚杆术语非高压灌浆，土体的抗剪强度Tz按照下式进行计算TzCK0Rhtan式中 Tz土体抗剪强度C钻孔壁周边土壤内聚力土壤重力密度H 锚固段上部土层的厚度-钻孔壁周边土壤的内摩擦角假设锚固段的长度为10m，图中O点为锚固段的中点，则BOBEEO5.05.010m锚固段终点O点至地面的距离h3BOsin206.42m。则由公式推导土体抗剪强度 TzCK0Rhtan01196.42tan40102.35KN取安全系数K1,50，已知锚杆孔径d0.12m，则锚固长度由下列公式计算LTuKdTz111.7351.53.140.12102.354.34 远远小于假设的，根据规范规定锚固长度不得小于4m，L4m.所以最终确定锚固长度为5m。 则反算Tz88.72N故每米计算极限摩阻力为88.720.123.1433.43Nm3 钢拉杆截面选择 如选择级钢筋拉杆1B32，fy300Nmm ，A804mm则抗拉设计强度为 Afy8043001000241.2KN111.735。故符合要求。4锚杆的深部破裂面稳定性验算：每根锚杆的水平分力T701.5105KN.arctan72.16.42552cos4025土体的重量G72.16.42261.519884.64KN求BF可以利用余弦定理BFBOCOS7.5COS207m设0，则作用在支护结构上的主动压力的反作用力为Eah12raHKa1.50.5199.11.50.2236KN作用在假想墙上的主动土压力：E1h12rahKa1.50.5196.30.21.5113KN根据下试得：，符合要求该土层锚杆的深不破裂面稳定性可以保证。5，结构计算1内力计算 VcEpjTcEai其中 EpjEp202.15.82255.78KNm Tc56KNm Eai 1970.221972.10.22 121.03KNm 故VcEpjTcEai255.7856-121.03 190.75 KNm MchpEpjTchthdhaEai其中 hphd32.130.7mEpjEp202.15.82255.78KNm Tc56KNmhthd7-32.16.1mhaEaiEa1732.1Ea2hd3412.7419.551432.291KN故 MchpEpjTchthdhaEai0.7255.78566.1432.29188.355KN2弯矩，剪力设计值M1.25r。Mc1.25188.355110.44KNV1.25r。Vc1.251190.75238.4375KNm3桩型设计采用500的桩径，桩中心距1500mm单桩承受最大弯矩：Mm110.441500165.66KNm 按均匀周遍配筋计算：砼标号为C30,fcm16.5MPa.钢筋级别为HRB 335级,fy310MPa.