鄞东南沿山干河分洪隧洞出口深基坑围护结构设计

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摘要：通过设计计算、方案比选确定深基坑设计优化方案。

关键词：沿山干河；深基坑；设计计算；地基处理

中图分类号： S611 文献标识码： A

1工程概况

宁波市鄞东南沿山干河整治工程二期（鄞州段）VII标位于横溪镇境内，上游与横溪水库的下游河道相接，经隧洞后至横溪镇西部的丽水河。

本工程明挖段全长126m，基坑挖深6.9~13.3m。根据浙江省《建筑基坑支护技术标准》（DB33/T1008-2000）的有关规定和周围环境的特点，本基坑工程安全等级定为一级，对应于基坑工程安全等级重要性系数取1.1。

2工程地质情况

根据地质勘察报告，按地基土的土性特征、成因时代、埋藏分布条件及其物理力学性质，将场地勘探深度范围内的地基土划分为三个工程地质层，细分为七个工程地质亚层，由浅入深分述如下：I层 素填土（mlQ4）层厚一般为0.70～2.00m，局部地段厚约2.60～3.50m；VI层：含碎石粉质粘土（dlQ4），层厚9.30～20.30m，顶板高程27.90～1.22m；VII1层：全风化流纹斑岩（J3j），层厚0.90～9.30m，顶板高程2.35～-11.58m；VII2层：强风化流纹斑岩（J3j），层厚0.80～8.80m，顶板高程6.40～-18.68m；VII3层：弱风化流纹斑岩（J3j），层厚1.30～6.30m，顶板高程28.01～-19.90m；VII4层：微风化晶屑玻屑熔结凝灰岩（J3g），层厚14.20m，顶板高程24.81m；VII5层：新鲜晶屑玻屑熔结凝灰岩（J3g），层厚20.00m，顶板高程10.61m。

3周边环境分析

场地周边主要为苗圃、桔地，沿线主要建筑物与基坑关系如下：

4基坑围护方案确定

4.1基坑特点

综合分析本工程的基坑形状、开挖深度、地质条件、周围环境及施工条件，基坑围护设计具有以下几个特点：

(1) 本基坑工程形状较为不规则，隧道部分基坑宽度较窄，下游挡墙部分基坑宽度迅速增大；(2）本基坑工程开挖深度变化较大，最大挖深达13.3m；(3) 基坑影响深度范围内的土层为素填土、含碎石粉质粘土及强风化流纹斑岩；(4) 基坑周边环境较复杂，影响范围内主要有高压电塔、罗池庙及部分民居。

4.2围护方案比选

根据以上这些特点，结合该地区围护经验，总体上一般可考虑如下围护方案：考虑采用土钉墙、SMW工法桩+内支撑、排桩+止水帷幕+拉锚（内支撑）。经方案比选，综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度、施工条件及周围环境等多因素，在确保周围建筑物和基坑安全前提下，遵循“安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工”的原则，经多方案分析比较最后确定：基坑采用排桩+拉锚（内支撑）围护方案，其中隧道部分采用内支撑形式，挡墙敞开段采用拉锚形式。

5基坑围护主要参数计算

5.1计算说明及工程材料

结构自重：钢筋砼重度：γ=25kN/m3；水平压力：水平压力施工阶段对于粘性土地层采用水土合算，对于砂性土地层采用水土分算；使用阶段均按水土分算；地面超载：一般地段20kN/m2。

混凝土：强度等级强度除说明外均为C30；钢筋：HPB300级钢筋、HRB400级钢筋，预埋件为Q335钢；焊条：HPB300级钢筋采用E43型，HRB400级钢筋采用E50型。

5.2主要计算内容及控制标准

5.2.1计算主要内容

(1)围护墙在不同工况下的内力及变形计算；(2)基坑整体稳定验算;(3)坑底土体抗隆起稳定验算；(4)围护体系抗倾覆稳定验算；(5)围护体系抗倾覆稳定验算；(6)抗渗流稳定性验算；(7)围护桩结构计算等。

5.2.2控制标准

工程基坑计算控制标准

项目 一级基坑

整体稳定安全系数 1.35

墙底抗隆起抗隆起稳定安全系数 1.80

坑底抗隆起抗隆起稳定安全系数 2.20

抗倾覆稳定安全系数 1.25

抗渗流稳定安全系数 1.60

围护结构水平位移 30mm

围护结构深层水平位移 30mm

基坑周边地面沉降 30mm

5.3剖面计算书（以标准段为例）

（1）工程概况

标准段开挖深度为12.20m，采用800@1000灌注桩围护结构，桩长为22m，插入比为0.80，桩顶标高为9.5~7.5m。止水帷幕采用600@1000高压旋喷桩，桩长16m，计算时考虑地面超载20kPa。

支撑体系：一道800*800@6000混凝土支撑，两道609×16@3000钢管支撑，无换撑。

本工程按一级进行计算。

（2）地质条件

土层参数 表5.3-1

名称 厚度(m) 重度(kN/m3) 内聚力(kPa) 内摩擦角(°)

素填土 3.05 3.00 18.0 10.00

含碎石粉质粘土 10.6 19.9 26.10 18.70

强风化流纹斑岩 8.8 20.0 30.00 30.00

地下水位埋深0.50m

（3）施工工况

（4）内力变形计算

1）计算参数

①水土压力

水土压力算法表 表5.3-2

土类 水土分/合算

素填土 分算

含碎石粉质粘土 合算

强风化流纹斑岩 分算

②基床系数

基床系数表 表5.3-3

土类 m(MN/m4)

素填土 2.0

含碎石粉质粘土 6.0

强风化流纹斑岩 6.0

③支点刚度

支撑刚度表 表5.3-4

支撑编号 支撑深度(m) 支撑刚度(MN/m2)

1 0.4 928

2 3.35 605

3 8.05 605

3）支点反力汇总

支撑反力汇总表 表5.3-5

支撑编号 支撑深度(m) 支撑压力范围(kN/m)

1 0.40 -126.9～46.4

2 3.35 94.4～365

3 8.05 200～466.7

4）地表沉降计算

计算方法：同济抛物线方法。

计算结果：

（5）整体稳定计算

计算参数：搜索范围：坡顶宽度0.0m；坡顶宽度0.0m。

计算结果

整体稳定安全系数：2.53；要求安全系数：1.35；满足要求。

（6）抗隆起计算

1）墙底抗隆起验算

抗隆起稳定安全系数:9.96；要求安全系数:1.8；满足要求。

2）坑底抗隆起验算

坑底抗隆起稳定安全系数:2.68；要求安全系数:2.2；满足要求。

（7）抗倾覆稳定性计算

抗倾覆稳定安全系数为:1.79；要求安全系数为:1.25；满足要求。

（8）抗渗流稳定性计算

抗渗流稳定安全系数：，要求安全系数：1.6。

5.4钻孔桩配筋计算

围护结构钻孔桩配筋统计表表5.4-1

范围及位置 包络弯矩

特征值（kN*m） 包络弯矩

设计值（kN*m） 需配钢筋mm2 实配主筋

工作井 512 691.2 7742.2 1625，7854mm2

标准段 437 590 4300 925，4418mm2

扩散段 375 506.3 3597 825，3927mm2

5.5钻孔桩抗剪切验算

选取剪力最大部位进行钻孔桩抗剪切验算：

截面验算:Vc=590kN < 0.25×βc×fc×b×h0=2516.8kN 截面满足。

5.6. 计算结论

通过以上计算分析，得出如下结论：

围护结构强度验算满足要求，围护结构变形验算满足要求，地层变形验算满足要求，整体稳定性、抗隆起稳定性、抗倾覆等稳定性验算满足要求。