洪園閘支護(hù)方案(計算)

1、南水北調(diào)濟(jì)南市區(qū)段輸水工程施工6標(biāo)洪園閘段暗涵基坑支護(hù)、開挖施工方案山東省水利工程局南水北調(diào)濟(jì)南市區(qū)段輸水工程施工6標(biāo)項目經(jīng)理部2009年10月20日一、綜合說明1、工程概況2、工程地質(zhì)條件3、編制依據(jù)二、基坑支護(hù)原因三、基坑支護(hù)、加固方案四、鋼管樁支護(hù)方案1、施工方案2、錨桿施工3、預(yù)應(yīng)力錨桿抗傾覆穩(wěn)定性計算4、鋼管樁的穩(wěn)定性計算五、洪園閘控制室基礎(chǔ)加固方案1、高壓旋噴樁施工方案 2、固結(jié)灌漿施工方案六、基坑土方開挖工程1、基坑開挖方案2、基坑開挖施工3、基坑監(jiān)測1、工程概況南水北調(diào)東線第一期工程濟(jì)南引黃濟(jì)青段輸水工程位于魯中北地區(qū)，沿小清河左堤外通過暗涵、明渠和分洪道了槽輸水。該工程位于濟(jì)

2、南 市區(qū)華山鎮(zhèn)段，北臨黃河，南依泰沂山脈，場區(qū)地貌單元為黃河沖積平原, 地勢平坦，上部雜填土較多。支護(hù)部分位于樁號22+095-22+180段，該段暗涵右側(cè)與小清河洪園閘啟閉機(jī)控制室相鄰，最近處緊靠其基礎(chǔ)底板，最遠(yuǎn)處為2.6m,距其兩側(cè)圓弧擋土墻外輪廓線分別為0.57m> 0.61mo基坑開挖底高程為17.10m,低于洪園閘控制室墻體底板6.5m,小清河現(xiàn)狀水位高程為：19.88m。2、工程地質(zhì)條件場區(qū)位于小清河流域，總體地勢南高北低，小清河呈北東走向，位于 山前傾斜平原與微傾斜低平原的分界處，南部為山前傾斜平原，北部為微 傾斜低平原。據(jù)山東省地貌圖，工程場區(qū)所屬地貌類型為微傾斜低平原區(qū)

3、(vi) 的黃河沖積平原亞區(qū)(vii),微地貌以緩平坡地為主，地形較平坦開闊， 地勢由西向東北緩傾。剝蝕殘丘包括馬鞍山和華山，馬鞍山位于天橋區(qū)西侯莊以西，呈馬鞍 形，山勢陡峻，范圍較小，最高點高程82.0米。華山位于歷城區(qū)華山鎮(zhèn)， 呈北東走向。山勢陡峻，范圍較小，最高點高程75. 9米。該段微地貌類型 為緩平洼地，范圍較小，地形低洼開闊，為黃河沖擊平原，地勢平坦，地 面高程24.5米左右，地下水為第四系孔隙潛水，主要含水層為砂壤土。由于大自然降水和小清河補(bǔ)給，地下水比較豐富。地下水為第四系孔 隙潛水，主要含水層為砂壤土。通過地質(zhì)勘察報告分析洪園閘段暗涵地層 依次為：雜填土：色雜，包括碎石、壤土

4、、建筑垃圾和淤泥質(zhì)土等； 粘土：棕褐色，軟可塑，濕；砂壤土：黃褐色淺灰褐色，松散，飽和;淤泥質(zhì)粘土：灰褐色黑色，軟塑可塑，富含小貝売碎片；粘土： 灰褐色，可塑，局部軟塑，偶含姜石；粘土夾姜石：黃褐色，可塑，含 直徑12 cm的小姜石，量約10%。3、編制依據(jù)3. 1南水北調(diào)東線第一期工程濟(jì)南引黃濟(jì)青濟(jì)南市區(qū)段輸水工程工 程地質(zhì)勘察報告山東省水利勘測設(shè)計院3. 2南水北調(diào)濟(jì)南市區(qū)段輸水工程濟(jì)洛路洪家園橋輸水喑涵第vi標(biāo) 段施工圖設(shè)計山東省水利勘測設(shè)計院3. 3建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)【jgj59-99】3. 4建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程【jgj120-99】3. 5建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范gb50330-20

5、023.6建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范gb50007-20023.7錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范gb50086-20013. 8建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范【yb9258-97】二、基坑支護(hù)原因 此段暗涵施工和洪園閘產(chǎn)生交叉，受洪園閘控制室的影響，我方無法按照設(shè)計邊坡進(jìn)行放坡，為保證施工過程中洪園閘控制室的安全及基坑開 挖邊坡的穩(wěn)定，需要對該段采取支護(hù)及加固措施。三、基坑支護(hù)、加固方案該段工程基坑深度大，地層狀況差，暗涵基坑距離洪園閘控制室太近,無法放坡，為保證施工期間控制室的安全，防止塌方，我局結(jié)合以往相似 工程經(jīng)驗，經(jīng)多方面比較分析，擬對該工程基坑支護(hù)采用鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨 桿與高噴防滲墻相結(jié)合的支護(hù)方式形成一

6、重力式擋土墻，這樣可以達(dá)到既經(jīng)濟(jì)合理又安全可靠的目的。其原理是天然土體通過鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨桿 側(cè)壁與土體的摩擦力幾種結(jié)構(gòu)力相結(jié)合高噴墻防滲止水，形成一個類似重 力墻式的擋土墻結(jié)構(gòu)。其特點在于設(shè)備簡單、施工場地小，成本低、變形 小、無噪音、無污染、施工工期短等。對控制室墻體底部土體采取固結(jié)灌 漿形式，以提高土體的整體強(qiáng)度，防止控制室基礎(chǔ)部位不均勻沉降，提高 基礎(chǔ)土的密實度，減小基礎(chǔ)沉降變形。ui、鋼管樁支護(hù)方案1、施工方案鋼管樁采用114mm無縫鋼管，長8.0m,鋼管樁深入基坑底以下1.5m,樁距選為l0m,成樁后鋼管內(nèi)灌純水泥漿,在距洪園閘控制室基礎(chǔ)底板0.3m 位置布置。根據(jù)施工程地質(zhì)情況及

7、以往施工經(jīng)驗，選用100型油壓地質(zhì)鉆機(jī)。使用的壓漿泵的工作壓力0.54.0mpa,并保證在所有壓力下都有足夠 的供漿量，保證壓力穩(wěn)定，出水均勻，工作可靠。鉆機(jī)安放在平整穩(wěn)固的鉆機(jī)平臺上，鉆孔時，必須保證孔向、孔位準(zhǔn)確，加強(qiáng)鉆孔過程的控制。鋼管施工完成及進(jìn)行灌漿，灌漿水泥采用p.o42.5 復(fù)合普通硅酸鹽水泥。2、錨桿施工鋼管樁完成后，采用錨桿對鋼管樁進(jìn)行加固。錨桿為20鋼筋，長9m, 與水平線方向成45。角從鋼管上部位置斜向插入土中，另一端與鋼管焊接連接。3. 預(yù)應(yīng)力錨桿抗傾覆穩(wěn)定性計算支護(hù)平面示意圖0000000080 0 0 0說明：(1) 鋼管樁深8.0m,樁間距1.0m(2) 防滲墻釆

8、用高噴工藝，墻深150m(3) 錨桿長9. 0m,間距1. om支護(hù)斷面圖土層參數(shù)1雜填土r=20.0 c=lo.o 9=15.02粘性土3砂堆上4 淤泥質(zhì)粘土r-19.5 <19.5)c=9.0(8.0)(p=&0 (7.0)5粘性上6 粘性土1-19.2 (19.2)c=l9.0 (8.0)<p=17.0 (13.0)g ucir o e*i *s4基車信息內(nèi)力計算方法增量法規(guī)范與規(guī)程建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程jgj 120-99基坑等級一級基坑側(cè)壁重要性系數(shù)m1.10基坑深度h （m）6.5鋼管樁嵌固深度（m）8.0樁頂標(biāo)高（m）樁截面類型圓形樁間距（m）1.0有無冠梁有放

9、坡級數(shù)1超載個數(shù)0支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平集中力0放坡信息坡號臺寬(m)坡高(m)坡度系數(shù)1一級坡高6.5m垂直2土層信息1土層數(shù)6坑內(nèi)加固土否內(nèi)側(cè)降水最終深度(m)8.0外側(cè)水位深度(m)10.0內(nèi)側(cè)水位是否隨開挖過程變化否內(nèi)側(cè)水位距開挖面距離彈性計算方法按土層制定x彈性法計算方法m法丿土層參數(shù)1層號土層名稱厚m 層重度 (kn/m3 )浮重度(kn/m3 )粘聚力(kpa)內(nèi)摩擦角(度)1雜填土3.2020.010.0015.002粘性土1.601&612.607.103砂壤土1.9019.23.5010.004淤泥質(zhì)粘土3.9019.59.59.008.005粘性土1.1020.510.

10、59.0015.106粘性土12.0019.29.219.0017.00層號土層-與錨桿體 摩擦阻力(kpa)粘聚力水 下(kpa)內(nèi)摩擦角 水下(度)水上計算方法nvk值抗剪強(qiáng)度116.0m法2.00248.0m法2.00364.0m法2.00470.08.007.00合算m法1.085120.08.0013.00合算m法2.886120.08.0013.00合算m法2.88文錨值息j支錨道數(shù)1支錨支錨類型水平間距(m)豎向間距(m)入射角(° )錨桿總長(m)有效錨固段 長度(m)方案1錨桿1.0單排15.09.09.0方案2錨桿1.5單排15.010.510.5支錨道號預(yù)加力(

11、kn)支錨剛度(mn/m)錨固體直 徑(mm)工況號錨固力調(diào) 整系數(shù)材料抗力(kn)材料抗力 調(diào)整系數(shù)1100.0012.20150方案11.00502.651.0020.0036.75150方案21.00502.651.00土壓力模型及系數(shù)調(diào)整_彈性法土圧力模型工況信息工況信息工況信息深度(m)工況信息1開挖6.50開挖2加撐錨桿、鋼管樁、高噴墻34設(shè)計結(jié)果錨桿參數(shù)錨桿鋼筋級別hrb200錨索材料強(qiáng)度設(shè)計值(mpa)1220.000錨索采用鋼絞線種類1 x7錨桿材料彈性模量(x 105mpa)2.000錨索材料彈性模量(xio'mpa)1.950土與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度分項系數(shù)1.300錨

12、桿荷載分項系數(shù)1.250錨桿參數(shù)支錨道號錨桿最大內(nèi)力彈 性法（kn）錨桿最大內(nèi)力經(jīng) 典法（kn）錨桿內(nèi)力設(shè)計值（kn）錨桿內(nèi)力實用值（kn）1265.49193.41365.05365.052291.17365.98400.36400.36錨桿自山段長度計算簡圖支錨支錨類型鋼筋或鋼 絞線配筋自由段長 度實用值(m)錨固段長 度實用值(m)實配計算 面積(mm2)錨桿剛度 (mn/m)方案1錨桿1e209.0628.455026.01方案2錨桿1e2010.0628.4600130.75抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù):工況g匚777771 雜填土 r=20.0 c=10.0 <p=15.0

13、2粘性土3砂塔上農(nóng)淤泥質(zhì)粘土r-19.5 (19.5)c=9.0 (8.0)<p=8.0 (7.0)5粘性土eof *ks=mamp一一被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩，對于內(nèi)支撐點支點力由內(nèi)支撐抗壓力決定：對于 錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。ma主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。 注意：錨固力計算依據(jù)錨桿實際錨固長度計算。工況仁_序號一支錨類型_材料抗力(kn/m) _錨固力(kn/m)_1_ 錨桿0.000_0.0002 錨桿0.0000.0006749.814+0.000345u.1uuks=1.956>=1.200,滿足規(guī)范要求。工況2：_序號支錨類

14、型材料抗力(kn/m) _錨固力_1_ 錨桿335.103_2_ 錨桿0.000_(kn/m)337.5050.000工況3：“6749.814+3398.691ks= 3450.100ks=2.941 >=1.200,滿足規(guī)范要求。_序號支錨類型材料抗力(kn/m) _錨固力_1_ 錨桿335.103_2_ 錨桿0.000_(kn/m)337.5050.000,3134.154+3398.691ks= 4687.920ks=1.393>=1.200,滿足規(guī)范耍求。工況4：序號_支錨類型材料抗力(kn/m) _錨固力_1_ 錨桿335.103_2_ 錨桿335.103_(kn/m)

15、337.505376.9913134.154+5988.1704687.920ks=1.945>=1.200,滿足規(guī)范要求。工況5：_序號支錨類型材料抗力(kn/m) _錨固力_1_ 錨桿335.103_2_ 錨桿335.103_(kn/m)337.505376.9911547.652+5988.1705109.259ks=1.474>=1.2005滿足規(guī)范要求。安全系數(shù)最小的工況號：工況3_最小安全ks=1.393>=1.200,滿足規(guī)范要求。 乘用方案1錨桿總長9.0米加固方案4、鋼管樁的穩(wěn)定性計算地質(zhì)報告土工試驗建議值層號土層名稱厚m 層£度(kn/m3 )壓

16、縮系數(shù)粘聚力（kpa）內(nèi)摩擦角（度）1雜填土3.2020.00.00010.0015.002粘性土1.6018.60.00012.607.103砂壤土1.9019.20.3713.5010.004淤泥質(zhì)粘土3.9019.50.5519.008.005粘性土1.1020.50.3389.0015.106粘性土12.0019.20.46519.0017.00基坑被動土的壓力強(qiáng)度:ep=l/2（rhhua） x1.25 （動載系數(shù)）r 土溶重h從地面到基坑底部的垂直距離ua常數(shù)：坡比大于1： 0.1時取ua=o. 135土的平均溶重1. 94克/立方厘米基坑深度取 6. 5 米 ep-1/2xi.

17、94x114x114x0. 135x1. 25-2127. 28當(dāng)鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨桿形成的擋土墻向內(nèi)移動，但其位移還不足 以使墻后的土體達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)時，土中剪切力均小于抗剪強(qiáng) 度，土體將仍處于平衡狀態(tài)，這時土對墻的側(cè)壓力（彈性拉力），即 土拉力與墻位移成正比，現(xiàn)基坑開挖前以降水，水動態(tài)壓力可忽略不 計（因地層為粘性土地下水滲透系數(shù)較?。?，即被動土的側(cè)向壓力即 水平剪切力。鋼管的抗剪強(qiáng)度經(jīng)驗公式為ep鋼管二1. 6 kn /平方毫米xs面積x0. 5 （系數(shù)）114鋼管樁的抗剪強(qiáng)度為ep 鋼管二 1 6kn/平方毫米x57x57x3. 14x0. 5 系數(shù)=5199. 97kpa鋼管樁與

18、預(yù)應(yīng)力錨桿墻的穩(wěn)定性系數(shù)ks二5199. 97/2127. 28=2. 4>1. 2 滿足規(guī)范要求 結(jié)論：可采用114 mm鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨桿墻對基坑支護(hù)，鋼管樁間距為1.0米，深8.0米，錨桿長度為9.0米。五、洪園閘控制室基礎(chǔ)加固方案lx高壓旋噴樁工程1. 1施工方案旋噴樁深度為暗涵基坑以下8米，樁長15米，自控制室下游導(dǎo)流墻開始，沿31#、30#、29#暗涵開挖邊線布置，并和上游導(dǎo)流墻連接，穩(wěn)定此段 的土坡。擬采用mgj-50型旋噴樁高壓鉆機(jī)，單管法施工。1.2施工方法（1）施工工藝鉆機(jī)就位一清水壓力鉆進(jìn)成孔一旋噴成樁一樁頭以下3米復(fù)噴一成樁 -移動鉆機(jī)，進(jìn)行下一樁體施工。（2）旋

19、噴樁施工前必須有充分的電力設(shè)備和清水來源，為防止旋噴樁 在施工過程中堵塞噴嘴施工前必須準(zhǔn)備好足夠的無雜質(zhì)清水。施工場地的 平整度直接影響旋噴樁?；颐娴目刂茝亩绊憳额^的整齊性，為提高旋噴 樁的垂直度，施工前必須進(jìn)行場地平整利壓實。（3）旋噴樁垂直度的現(xiàn)場控制：現(xiàn)場樁機(jī)垂直度主要利用樁機(jī)上面自 備的水平尺測量水平度來控制；每次鉆桿接長或者縮短時均需水平尺調(diào)平。（4）水灰比及漿液中顆粒粒徑的現(xiàn)場控制：現(xiàn)場施工前將每個拌漿捅 的體積統(tǒng)計出來，然后根據(jù)拌漿捅的體積利水灰比計算出拌漿桶中合適的 停水面，每桶漿液先后分兩次加水、加水泥拌制。為防止?jié){液中顆粒粒徑 過大堵塞噴嘴，現(xiàn)場施工時設(shè)置兩道漿液過濾網(wǎng)片

20、，網(wǎng)片中網(wǎng)格的規(guī)格為 0. 5mm*0. 5mmo為了保證漿液的濃度，應(yīng)當(dāng)采用二次攪拌配制漿液，即在第 一只攪拌桶中按確定的水灰比配制并攪拌水泥漿液。攪拌3-5分鐘后放入 第二只攪拌桶中待用。禁止采用一只攪拌桶，一邊配漿一邊抽漿，否則難 以控制漿液水灰比。（5）施工參數(shù)的選擇及現(xiàn)場控制：根據(jù)施工地質(zhì)情況，單管旋噴參數(shù)選擇：旋噴壓力：1418mpa,轉(zhuǎn)速：3040轉(zhuǎn)速r/min,升速：2024cm/min（6）旋噴樁隔樁施工旋噴樁施工時應(yīng)該隔樁施工，如果不隔樁施工則會直接影響相鄰且剛 施工完畢的旋噴樁的質(zhì)量（樁徑、樁的垂直度、樁身強(qiáng)度不均勻、斷樁）， 原因如下：旋噴鉆機(jī)利用高壓漿液切割周圍土體成

21、樁，漿液在切割土體的 同時必然會沖擊周圍土體從而使剛施工完畢距離最近的旋噴樁與正在施噴 的旋噴樁的之間土體發(fā)牛位移或者被擊穿，如果土體發(fā)牛位移就會改變剛 施工完畢未達(dá)到強(qiáng)度的旋噴樁的垂直度和樁徑，如果土體被擊穿就會造成 泥漿擠壓到剛施工完畢的旋噴樁漿液中同時也會把剛施工完的旋噴樁上部 分的漿液給排擠出來。1. 3旋噴樁施工過程中特殊情況的處理（1）保證樁身連續(xù)性：在噴漿過程中經(jīng)常會因為停電、機(jī)械故障、噴 嘴堵塞等原因造成施工暫時停止，噴漿連續(xù)性得不到保障樁身就不會有連 續(xù)性，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗再次噴漿時搭接長度為50cm。（2）樁底托盤的形成和樁頭以下34米復(fù)噴：為了增加樁的端承力, 在樁底部

22、脫檔旋噴30秒，即鉆桿原位旋轉(zhuǎn)噴漿不上升，以增加此部位的攪 拌效果和擴(kuò)大樁體的直徑，形成樁底盤。為加強(qiáng)樁頭3米以下樁體的質(zhì)量, 對發(fā)揮樁體的承載力起關(guān)鍵作用，樁頭以下34米進(jìn)行復(fù)噴處理。(3) 施噴過程中土洞的處理：在施工過程中碰到土洞會出現(xiàn)冒漿少或 者不冒漿等現(xiàn)象，如遇土洞則利用旋噴機(jī)進(jìn)行注漿填滿土洞直到冒漿恢復(fù) 正常。2、固結(jié)灌漿工程2. 1施工方案固結(jié)灌漿范圍為基坑開挖邊線及鋼管樁支護(hù)右側(cè)，臨近基坑建筑物周 邊部分。固結(jié)灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，擬分為二序施工?？孜婚g距為 1.0m,斜孔傾角為6度，鉆孔深度為10米?？拷岛佑覀?cè)控制室墻體 處，為提高墻體基礎(chǔ)底部土體的整體強(qiáng)度，垂克孔

23、和斜孔穿插布置，(孔位及垂直孔斜孔布置詳見附圖)2. 2施工方法鉆孔孔徑為75llomm,灌漿采用純水泥漿液，水灰比為0. 5-0. 8, 水泥采用p. 042. 5復(fù)合普通硅酸鹽水泥。漿液壓力采用0. 52. ompa,灌漿 封口厚度不小于1. omo在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0. 4l/min時，繼 續(xù)灌注30min,灌漿可以結(jié)束。根據(jù)施工區(qū)工程地質(zhì)情況，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，使用xy-1型油壓回轉(zhuǎn) 式鉆機(jī)，采用不同直徑的金剛石鉆頭鉆進(jìn)，孔徑為1 lomnio鉆孔吋，必須保 證孔向，孔位準(zhǔn)確。灌漿孔的施鉆按i序、ii序分序段進(jìn)行。為了保護(hù)基礎(chǔ)及便于施工，灌漿孔頂部下套管護(hù)壁或注漿護(hù)壁。每一

24、孔在灌漿前，均進(jìn)行孔內(nèi)沖洗。灌漿壓力與灌漿方法：采用全孔一次灌漿法，灌漿壓力為0. 52. ompao灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，灌漿分二序孔，按i、ii順序進(jìn)行。灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，根據(jù)現(xiàn)場具體情況考慮采用嵌縫、 表面封堵、低壓濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。灌漿過程中發(fā)生串漿時，若串漿孔具備灌漿條件，同時進(jìn)行灌漿，一泵灌一孔， 否則將串漿孔用塞塞位，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖孔， 而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。漿液水灰比和攪漿標(biāo)準(zhǔn)：灌漿漿液濃度由稀到濃逐級變換，漿液按水灰比分為三級：0.8:1, 0.6:1, 0.5:1,當(dāng)灌漿壓力保持不變時,或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持 續(xù)升高時，不改變水灰比。當(dāng)某一比級漿液注入量已達(dá)300l以上，或灌注時間已達(dá)lh,而灌漿壓 力和注入率均無顯著改變時，應(yīng)換濃一級水灰比漿液灌注，當(dāng)注入率大于 30l/min時，根據(jù)施工具體情況，可越級變濃。每個灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，排除鉆孔內(nèi)的積水和污物，采用壓力灌 漿法進(jìn)行封孔，并將孔口抹平。鉆孔灌漿施工工藝框圖四、基坑土方開挖工程1、基坑開挖方案待邊坡支護(hù)、固結(jié)灌漿完成且達(dá)到一定的強(qiáng)度時即進(jìn)行土方開挖。由 于基坑開挖較深，邊坡較陡，靠近建筑物較近等因素，土方擬分層、分段 開挖施工，上下游導(dǎo)流墻及控制室墻體位置采用鋼管樁支