污水泵房深基坑围护结构方案比选及支撑计算书

污水泵房深基坑围护结构方案比选及支撑计算书

第一章工程概况

一、工程概况

XX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XX市XX区XX道与规划XX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. 《XX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?700mm，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。

（纵断面挖土工况图）

（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。

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?700mm，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-14.00

-6.0000.000

-11.00

-8.500

-6.500

4、环梁与钢板桩连接方式：

工字钢桩

Φ18锚拉筋

混凝土环梁

混凝土环梁与钢板桩交接部位

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?Cm=16.5 MPa，II级钢筋?y=310 Mpa

mm、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(?C A+ ?y 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?

取值按照设计值得70%选取为?C=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%

（2）第二道环梁：N2=1.35γ0Rq1=1.35×1.1×23×277.7=9484.843KN

（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

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。

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?700mm，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。

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 。

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。

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。第一步进行降水井和钻孔灌注桩的施工；地下水位降至设计标示后，土方开挖并配合腰梁施工；混凝土环梁工序配合土方开挖至坑底。施工期间各工序交叉作业。

一、降低原地面

原状地面高程为1.9米，雨水泵站坑底高程为-11.9米（不含地梁），基坑深度为14米（含底板和垫层）。为了减小基坑的侧压力，保证施工安全，泵站将地面降低6米，在泵站进水口一侧留出行车坡道，便于挖坑外运土方。原地面降低后四周设300×300毫米排水沟，对角做水窝子一个。为了防止雨积水流入坑内，在坑上口边缘培梯形土堰一圈。土堰高度500毫米，下水口宽度1.0米。

二、基坑止水及降水施工

本工程地下水控制方法采取大口井降水与水泥搅拌桩止水帷幕相结合。

在基坑外侧打双排水泥搅拌桩作为止水围护。水泥搅拌桩采用Φ700mm咬合200mm，采用32.5MPa普通硅酸盐水泥，水泥掺入量15%。桩长取15m。

主体深度14m，因此土方开挖前首先应当进行基坑的降水工作，本工程基坑降水采用大口井进行。基坑范围内共设6口φ500的大口井，井深23m，坑外设置3口观测井，井深15m。大口井布置在距建

筑物外边线1.5m处，环向均匀布置。

（一）大口井施工工艺流程

测量放线定孔位→成孔→清孔→投砾→洗井→下泵→排水准备

→连管线→排水检测水位

（二）降水施工

1、成孔：管井成井采用反循环钻机成孔，自造泥浆护壁，井旁设置泥浆池或泥浆沟，深度不大于1.5m，成孔直径φ600㎜，深度24m。

2、下管：成孔完毕立即下水泥砾石管，下管前要用竹片绑紧，采用钻机卷扬下管，下管时确保垂直居中。

3、填料：井滤料从井口四周均匀回填，防止将井管挤偏，井底离地面1.5 m用粘性土回填至地面，井口加盖。

（三）大口井施工技术措施:

1、大口井在基坑开挖前5天开始抽水，以保证基坑具有足够降水周期。

2、大口井井径500mm，全孔下入φ500mm无砂管，井口下部3m 的滤管外包一层40目尼龙网，井深范围内回填φ3～7mm滤料。

3、井点钻孔孔径确保垂直，上下一致，孔底比管底深0.5m～1m，无砂管沉设时位置居中、垂直，各节管同心并连接严密，沉设完后，

井点管高出地面30cm。井点管就位固定后，管上口临时封闭，井点滤料保证洁净，投放前先清孔，滤料沿井管周围均匀投放，滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。

4、在以往的大口井施工中，经常会出现井管淤死等现象，主要原因是无砂管安放时没有保证各节管同心导致相互错位，时间一长自然会出现淤死现象。本工程降水周期长，未确保大口井长期抽水，我公司将采取措施，制作铁管箍固定无砂管确保无砂管的垂直度，保证无砂管的同心安放。

第四章土方开挖

本工程土方开挖方量大（放坡降土约18000立方米，基坑挖土方约19000立方米），土方开挖深度深（最大开挖深度为14米左右），且工期紧。

一、开挖步骤

（一）第一层放坡开挖方量约为18000m3，计划7天完成，施做地面排水沟等附属设施。开挖前，先进行施工坑外排水沟；土方开挖选用3台1m3挖土机进行施工，挖方完毕后立即进行水泥搅拌桩止水帷幕、大型机械作业平台及钢板桩施工。

（二）、第二层土方开挖（-6.00—-7.00）

第一步去土完成后，开始挖掘至-7.00为第一道支撑创造工作面，本层土方开挖量约为17100m3，本层土体采用3台挖掘机挖土，土体开挖至设计支撑标高以下0.5米后，进行第一道环粱及支撑施工。开挖分南北两个施工段，均由西向东进行开挖，装运一次完成，并尽量做到晚上装车，白天挖槽集土，在基坑中部，可利用空间优势纵深开挖。环梁支撑处，需投入大量人力紧跟挖土修土。

（三）、第三层土方开挖（-7.00—-9.00）

第二步开挖完成后，开始挖掘为第二道支撑创造工作面，本层土方开挖量约为3400m3，本层土体采用小型挖掘机挖土，吊车配合施工，土体开挖至设计支撑标高后，进行第二道环粱及支撑施工。

二、主要施工技术措施

（一）现场派施工技术人员1-3名，主要负责挖土顺序的控制及做好正确的标高控制，尤其在收底部分，必须按照基坑的不同标高，遵照设计要求加以控制，基底土方300mm厚作为人工铲平，保证基底不要受扰动。严格控制开挖深度达到设计要求，如果发现开挖超深，必须采用砂石换土压实平整。

（二）开挖过程设专人指挥挖机，防止挖机碰撞支撑桩。

三、基坑开挖中注意事项:

（一）基坑严格按分层支撑位置进行施工，及时施加支撑及斜支撑等

加强措施，确保基坑坑壁稳定。施工过程中，密切与施工监测配合，若有不稳定的因素存在，即使报请工程师和设计人员调整施工方案，将基坑开挖对周围环境的影响减至最小程度，确保基坑成型；基坑开挖应把基坑侧壁的稳定成型放在首位，若已开挖的基坑侧壁不稳定时应及时处理。

（二）限制基坑开挖线以外地面堆土堆物荷载不超过20KN/m2，并做好计算校核工作，随时检查确保安全。

（三）开挖过程中随时作好基坑内的排水工作，及时排出坑内积水，确保开挖过程中基坑底部干燥，确保基坑底部强度和稳定性不被破坏。

（四）密切监测基坑周围水位线的变化，当发现问题时及时采取措施以减小基坑降水对周围建筑物的影响。其具体措施详见基坑降水。（五）施工挖土时注意对大口井的保护，防止杂物落入水中。（六）基坑开挖过程中，及时进行地质描述，做好开挖记录，当地质情况变化并与设计不符时，应立即抱监理工程师和设计人员，及时调整施工方法。

（七）变形处理

1、变形处理

基坑开挖后，支护结构发生一定的位移是正常的，但如果位移过

大，或位移发展过快，则往往会造成较严重的后果。如发生这种情况要采取相应的应急措施。

A.加快垫层、底板施工，待底板施工完毕达到设计强度后，沿基坑四周用圆木将底板和工字钢顶严，是最经济的措施之一，它对于制止位移发展也有一定作用。为尽早发挥底版的“水平支撑”作用，应适当提高混凝土的强度等级。

B.进行坑底加固，如采用注浆、高压喷射注浆等。

2、渗漏处理

土方开挖后基壁出现渗水或漏水，如渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方法。对渗水量较大，造成施工困难，可采用引流、修补方法。即在渗漏较严重的部位，先在支护墙上水平（略向上）打入一根钢管，内径20-30mm，使其穿透支护墙体进入墙背土体内，由此将水从该管引出，而后将管边支护墙的薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵，待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时，按上面的方法再进行引流-修补。

第七章施工组织

我公司成立XX道泵站项目经理部,对基坑降水、支护和开挖土方进行全面管理并对基础施工阶段的安全、质量、工期、环保、文明施工等负责.

一、人员安排:

二、施工机构:

施工队由各专业施工队按统一的人员编制自行组建,设队长一人、工长一人。项目经理部设专人进行环保、文明施工、扰民及民扰问题处理等工作。

三、施工准备

1. 技术准备;熟悉、审查施工图纸。

2. 施工现场准备工作：地上地下各种管线及障碍物的勘测定位; 施工现场平整;测量放线;临时道路;临时供水、供电等管线的铺设; 临时设施的塔设; 现场照明设备的安装。

3 .劳动组织准备:建立各施工部的管理组织,集结施工力量、组织劳动力进场,作好施工人员入场教育工作。

4. 材料机械准备:根据相关的设计图纸和施工预算,编制详细的材料

机械设备需要量计划;签定材料供应合同;确定材料运输方案和计划;

组织材料按计划进场和保管。

四、各项资源需要量计划，该计划仅供参考可根据具体情况进行调查。

1.水电需要量计划：需200KV A电量，用水量200m3/天。