化粪池开挖土体支护方案2

化粪池开挖土体支护方案一、施工概况：荔盛苑商住楼工程，根据施工图纸设计，有三处化粪池（见附图），其分别位于现场临设厕所及冲凉房处、施工单位办公室处、原甲方监理办公室处（对其分别进行编号为1#、2#、3#），由甲方售楼及施工需要，现先要进行3#化粪池施工，化粪池样式为G13-100SQF即为钢筋砼13号化粪池，有效容积为100m3，有地下水、上可过汽车及覆土。该化粪池埋深约为±0.00（绝对高程20.8m）以下5.4m，根据地质资料，地下承压水位标高为（绝对高程）15.65m～16.4m对土体开挖及支护有利。化粪池南侧为建筑红线及马路，北面为地下室外墙，西侧为钢筋原材堆放地，东侧为临时大门和通道。（土体物理性指标见附图）二、支护开挖的特点及难点：1.化粪池结构体积大：其长度为13.4m，宽度为3.7m，埋深约5.4m。为此对钢筋砼化粪池的钢筋、模板及砼施工都提出了更高的要求。2.化粪池埋深约为6.3m，其中化粪池埋深为5.4m，其下为0.8m厚的淤泥质黏土，该层土土体承载力不能做承力层土体（见附图土体剪砌波图），须对其进行土体加固，具体做法为挖去该层土体，用碎石进行填实。3.化粪池埋深约5.4m，该深度土体均为人工填土等底黏结性土体，开挖时土体较不稳定，且开挖面小，支护开挖难度相对较大。4.化粪池南面离建筑红线只有1m，建筑红线外为车流量较大的马路，使得该侧土体侧压力较大，为施工及支护要求较高。三、坑槽的开挖基本思路（一）、土体可垂直开挖的最大深度的计算：1.根据地质资料取33号土样各指标为计算依据：γ=18.1KN/M3φ=23°C=33KPaq=6KN/m2K=1.52.最大垂直开挖深度的计算hmax=2c/[1.5×γ×tan（45°-φ/2）]-q/γ=2×33/[1.5×18.1×tan（45°-23°/2）]-6/18.1=3.34m（不满足要求，需进行支护开挖或安全放坡）3.根据地质资料要求该土体安全放坡坡度为1：1.03，对照地下室施工图及建筑红线位置，因为化粪池南面为车流良较大的马路且化粪池距建筑红线仅为1m，所以化粪池南侧应采取支护开挖，保证边坡土体安全稳定；化粪池北侧与地下室结构外墙距离为3.8m，该处土体直接开挖至地下室基坑护壁外边：东头为临时通道及大门也应进行支护；西头可以考虑安全放坡开挖。（二）、坑槽开挖边坡支护的种类及选择：1.支护工程施工主要种类有：水泥搅拌桩支护、钢管（钢板）桩支护、锚杆喷灌支护、砼挡墙支护、钻孔灌注桩支护。2.结合本工程现场实际情况及工期要求对支护方法的选择：（1）.水泥搅拌桩支护：适用条件：水泥土搅拌桩适用于加固淤泥、淤泥质土和含水量高及强度低的黏土、粉质黏土，但对泥炭土及有机质土和低黏结性土体，因固结体强度低，应慎重采用。因水泥土搅拌桩作为重力式结构，搅拌桩墙体一般较宽，必须具有较宽敞的周边施工场地。对于软土地层的基坑支护，一般适用于深度不应大于6m的基坑。因水泥土搅拌桩同时能起到截水作用，可用于地下水位以下的基坑支护。其特点为：搅拌或旋喷时无侧向挤出、振动小、噪音小和无污染，对周围建筑物及地下管道影响小；不需要内支撑或锚杆，便于地下室的施工。由于该处土体为人工填杂土以有机质及垃圾、砂石砾等底黏结土体为主，结合施工现场可开挖面积较小，不为其提供较宽敞的施工场地，且施工工期长，为保证支护体质量及结合施工工期，所以本支护不宜选择该做法。（2）.钢管（钢板）桩支护：适用条件：该支护主要用于土质黏结性较好、坑顶面无重大荷载、土体侧向压力不大的浅坑开挖，开挖深度不宜大于5m。本工程开挖处周边坑面荷载较大，土体侧向压力较大，土体为人工填杂土以有机质及垃圾、砂石砾等底黏结土体为主，如用钢管（钢板）桩做支护，一方面其支护的稳定性不好，容易受弯变形，影响施工；另一方面，该支护坑深约5.4m，加桩锚长，共计压深约为10m，这使得支护桩根本无法打压到位时。为保证支护体质量及结合施工工期，所以本支护不应选择该做法。（3）.喷灌挡墙-锚杆支护：适用条件：锚杆支护技术适用范围很广，在大部分场地和地质条件下都能采用，尤其基坑深度大、对水平变形的限制要求高、基坑周边场地狭窄的情况最能体现其优越性。不适于喷灌挡墙—锚杆支护的情况包括：基坑周边无法或不允许施工锚杆，如周边有其他地下结构、桩基造成施工障碍；特定地层条件下，锚杆锚固段无法避开软弱土层，即使锚杆很长，仍不能提供足够的锚固力，造价和工期上也很浪费；锚杆施工困难，如砂卵石地层存在承压力的情况下，现有机具无法成孔和不能保证水泥浆灌注质量。虽然喷灌挡墙—锚杆支护技术适用面较广，也易于保证基坑的安全，但是造价相对较高。在周边环境条件不复杂，能够采用其他更经济的支护技术的情况下，应综合安全、经济、工期等因素进行不同支护方案的比较后进行选择。本工程坑体较狭长，对于长锚杆而言，作业面不够；再而，化粪池南面1m即为建筑红线，红线外市政水电管线多且分布复杂，锚杆施工容易对其造成破坏；此外，该支护施工随支护效果最好，但造价高，综合考虑，该处支护不采用喷灌挡墙-锚杆（4）.钢筋砼逆作拱挡墙支护：适用条件：适用于非软土、低地下水位及施工面宽广的场地，开挖深度一般不宜超过12m。拱墙结构本身不能作为防水体系使用，当有地下水时，应进行降水或使用截水帷幕，与止水帷幕结合可用于地下水位以下的基坑支护。这种支护体系，结构受力以受压为主，能充分发挥钢筋混凝土材料的特性，构造简单，水平位移小，采取分层开挖分层逆作支护的施工办法。逆作拱挡墙支护体系为无嵌固段支挡结构，设计中除结构计算外，还应验算其抗隆起稳定性、抗渗透稳定性。逆作拱挡墙采用分层、分段施工、逐层推进，施工速度较慢，但基坑支护造价较以上几种支护施工为低。该化粪池本身开挖尺寸小，作业面小，不能为该支护体系提供有效作业面，同时施工工期较慢，影响甲方售楼。所以综合考虑，不应选用该支护进行施工。（5）.钻孔灌注桩支护：适用条件：施工无噪音、无振动、无挤土，刚度大，抗弯能力强，变形小，适用面广。多用于基坑7～15m的边坡支护工程，在土纸较好的地区悬臂长度可以为8～9m。不需设置锚杆，施工速度快，工程造价合理。结合该出土质、开挖深度、开挖尺寸及现场、周边实际情况、施工造价等因素综合考虑，决定采用钻孔灌注桩进行支护，(具体做法见附图).四、土体压力的计算：1.根据地质资料取33号土样各指标为计算依据：γ=18.1KN/M3φ=23°C=33KPaq=6KN/m2K=1.5H=6.3m2.土体压力的计算（不考虑水位高度）h=q/γ=6/18.1=0.33m在填土面处的土压强度：PaA=γhtan2（45°-φ/2）=18.1×0.33×tan2（45°-23°/2）=2.62KN/M2在桩底的土压强度：PaA=γ（h+H）tan2（45°-φ/2）=18.1×（0.33+6.3）×tan2（45°-23°/2）=52.59KN/M2主动土压力为：Ea=（2.62+52.5）×6.3/2=173.628KN/M2主动土压Ea作用在离桩底的距离H（3h+H）/[3（2h+H）]=2.2M五、支护桩的锚深和间距（一）.支护桩锚深1.桩深计算：h′=p/γ=0.33mγ′=γ（h+h′）/h=18.1×（6.3+0.33）/6.3=19.05KN/M3ka=tan2（45°-23°/2）=0.438kp=tan2（45°+23°/2）=2.283μ=ea/（kp-ka）γ=52.59/[（2.283-0.438）×18.1]=52.59/33.39=1.58l=h+μ=6.3+1.58=7.88mΣE=lhγka/2+qhka=7.88×6.3×18.1×0.438/2+6×6.3×0.438=213.34KN/Ma=2h/3=4.2kr=（kp-ka）γ′=35.15m=6ΣE/krl2=6×213.34/35.15×7.88×7.88=0.59n=6ΣE.a/krl3=6×213.34×4.2/35.15×7.883=0.314由m、n值得查：ω=0.95则x=ωl=0.95×7.88=7.486t=μ+1.15x=1.63+7.534=10.294m(二)、最大弯矩计算:xm=[2ΣE/（kp-ka）γ′]1/2=[2×213.34/（2.283-0.438）×19.05]1/2=3.46Mmax=ΣE(l+xm-a)-（kp-ka）γ′xm3/6=213.34×(7.88+3.46-4.2)-1.845×19.05×3.463/6=1523.25-242.64=1280.61KN·m(为钻孔灌注桩桩身设计依据)(三)、支护桩间距:砼档墙计算宽度为1m,挡土采用挂网喷射80厚砼挡墙,支护桩间距设为800mm，则可知道桩身破坏由挠控制：L/400=0.677q2L4/（100EI）=0.677×173.628×L4×12/（100×0.3×105×500×803）所以L大于800mm取L=800(桩中心点间距)决定采用钻孔灌注桩桩径为400mm(配筋见附图)六、钻孔灌筑桩施工工艺方法要点1.钻孔灌筑桩施工工艺程序是：场地平整→桩位放线、开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→造孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→下钢筋笼和钢导管→灌筑水下混凝土→成桩养护。2.成孔时应先在孔口设圆形6~8mm钢板护筒或砌砖护圈，它的作用是保护孔口、定位导向，维护泥浆面，防止坍方。护筒（圈）内径应比钻头直径大200mm，深一般为1.2~1.5m，如上部松土较厚，宜穿过松土层，以保护孔口和防止塌孔。然后使钻孔机就位，钻头应对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm，开始造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。3.钻孔时应随时测定和控制泥浆密度。如遇较好的粘土层，亦可采取自成泥浆护壁，方法在孔内注满清水，通过钻动使成泥浆护壁。每冲击1~2m应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。排渣时，必须及时向孔内补充泥浆，以防亏浆造成孔内坍塌。（5）在钻进过程中每1~2m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。（6）在钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。（7）成孔后，应用测绳下挂0.5kg重铁碗测量检查孔深，核对无误后，进行清孔，可使用底部带活门的钢抽渣筒，反复掏渣，将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水泵用清水置换，使密度控制在1.15~1.25之间。（8）清孔后应立即放入钢筋笼，并固定在孔口钢护筒上，使其在浇筑混凝土过程中不向上浮起，也不下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即浇筑混凝土，间隔时间不应超过4h，以防泥浆沉淀和坍孔。混凝土浇筑一般采用导管法在水中浇筑。