14m深基坑钢支撑施工方案

本工程基坑开挖深度达14m，为保证基坑开挖工作的安全可靠、合理，降低成本、加快施工速度，确保工程按期完成，我公司依据多年积累的高层建筑深基坑施工的成功经验，并聘请本地高校有关专家，参照已完工的地铁车站工况条件和本工程的地质状况，提出本工程采用φ529钢管支撑系统。

10-1-1钢管支撑的设计思路

结合本工程的结构特点，采用在工程框架柱位置设立钢格构柱（按五桩承台考虑），利用钢格构柱架各设钢管，形成双管支撑。每组支撑用钢板连接，钢板间距4.2m，确保双管共同工作。在每排钢格构柱两侧各设纵向钢管支撑一道。

基坑内沿高度方向设置三道钢管支撑，第一道设置在-3m位置，第二道设置在-8.5m位置，第三道设置在-12m位置。

在钢管支撑端部用[20和[10槽钢组合成的钢桁架围檩，确保护壁结构的水平力通过围檩传到支撑，为减小围檩变形，在钢桁架预穿钢绞线，钢桁架吊装就位后进行预应力张拉，以提高钢桁架整体刚度。

10-1-2钢管支撑的计算

10-1-2-1参照依据——地铁站钢管支撑

我公司已顺利完工的地铁站的基坑涉及到七种挖深，分别为9.151mm、9.252m、10.039m、10.117m（采用两道水平钢管支撑）12.778m、12.099m和15.5m（采用三道水平钢管支撑）。支撑跨度9～18米，最长39米。当跨度大于14米时，中部加格构柱以防支撑挠度过大而失稳。同时根据施工的工况，要求施工过程中基础底板和一定高度侧墙浇筑完毕，将最下层水平支撑倒换至侧墙处。支撑与护壁墙之间采用2[40C及钢板组合截面腰梁，保证护壁桩的压力传到支撑上。

根据设计图纸提供支撑轴力，当撑距为3m左右时，两道水平支撑第一道支撑（标高为-0.500m）轴力设计值为642.6kN，第二道支撑（标高为-0.750m）轴力设计值为1310.1kN。三道水平支撑时，第一道支撑（标高为±0.000m）轴力设计值为594.2kN，第二道支撑（标高为-0.750m）轴力设计值为1524.3kN，第三道支撑（标高为-13.000m）轴力设计值为1302.3kN。以此作为计算分析依据。 10-1-2-2小白楼地下广场深基坑力学计算与分析

本次招标没有提供该地铁站的正式地址资料，但我们在该地区进行过多次深基坑施工，积累了该地区深基施工的丰富经验和资料，根据有关资料，我们计算出该地铁站深基的侧压力如下：

根据计算，按照支撑中距8.4m单管承担4.2m范围的护壁结构水平力，采用三道水平支撑时，三道水平支撑的侧压力分别是200kN/m；510kN/m；430kN/m 。

基坑支护采用φ529mm、壁厚8mm的钢管做水平支撑，根据地下结构8400mm柱距的特点，竖向格构柱均布置在结构柱的位置，一根格构柱顶两棵水平钢管支撑，既水平钢管支撑的平均间距为4200mm ，根据支撑的构造特点，分别取第一道16.8m、第二道8.4m、第三道8.4m。

529mm、壁厚8mm的钢管的承载能力计算（不考虑钢管偏心作用）：

1. 抗压强度承载能力计算

截面积 A3.140.25[529(52.91.6)}130.88cm 取第三组材料，f215N/mm2=21.5kN/cm2

222截面抗压强度（不考虑压杆稳定）： 2. 稳定承载能力计算

2.1当计算长度取16.8 m ： i11D2d2=52925132184.22mm 44根据设计图纸和有关规程，计算长度取为16.8m，长细比为： l016.81000=91.2

184.22i由于拟用钢管为焊接钢管，属于b类截面，按=91 查表得0.614。 2814KN×0.614=1728 KN 2.2.当计算长度取8.4m时，则l08.41000=45.6，按=46查表 184.22i得0.874。

2814KN×0.874=2459 KN

3. 水平钢支撑允许最大间距估算：

第一道支撑，计算长度取16.8m ，1728 kN ÷200 kN/m = 8.64 m 取8.4m。 第二道支撑，计算长度取8.4m ，2459 KN÷510 kN/m= 4.82 m 取平均4.2m。 即8.4m 的间距内布置两棵钢管 。

第三道支撑，此处侧压力与第二道支撑接近，同第二道支撑布置。 现按偏心距l/1000 =8.4mm，验算最不利的第二道支撑 。 第二道支撑的轴力：N = 510 kN/m ×4.2m = 2142 kN (a) 强度计算

根据《建筑基坑技术技术规程》（JGJ 120—99），按下式验算：

NMf （1） AW计算长度 8.4m，则l08.4100045.6，按=46查表得0.874。 =

184.22i 对529、壁厚8mm厚钢管：

r40.529(0.529/20.008)43)=0.00168m3 W(R)=(0.529/24R423 =1680cm3

M = 2142KN × 0.84 cm = 1799 KNcm 由（1）得：

N/A ±M/W=2142/130.88.±1799/1680=16.37+1.07 =17.44＜21.5KN/cm2 (满足要求)

（b）稳定计算 按下式计算：

NmMf （2）

NAW(1)NE式中：

所以：NEEA/=2206102130.88/462=12575kN

22NmMAW(1N)NE=2142/0.874/130.88+1799/1680(1—0.874×

2142/12575)=2142/114.4+1799/1429.9=18.7+1.3 =20.0＜21.5kN/cm2 满足要求。 10-1-3钢管支撑与基坑开挖的结合施工

根据现场实际踏勘以及了解的一些现场状况，现有音乐厅拆除日期尚未确定，新建工程下沉广场要于2005年9月份投入使用，我们将本工程划分为两大施工区域，即在现有音乐厅位置沿纵向设置一道双排水泥搅拌桩，将本工程沿纵向切开，先对工程东部进行施工，待音乐厅及西侧原有建筑拆除后再进行施工。

结合工程特点及钢管支撑的设置，本工程的施工工况可分为以下十步进行：（本图介绍某一断面工况，平面上采用按照挖土深度要求，在挖土机前方始终保持一、二、三道支撑各一组，严禁随意开挖）

第一步：施作地下连续墙、钻孔灌注桩及钢格构柱安装。同时进行水泥搅拌桩止水帷幕的施工。 第二步：开挖土体到第一道支撑的位置（-3.000m），施作第一道支撑及钢桁架围檩。 第三步：开挖土体到第二道支撑的位置（-8.500m），施作第二道支撑及钢桁架围檩。 第四步：开挖土体到第三道支撑的位置（-12.000m），施作第三道支撑及钢桁架围檩。

第五步：继续开挖土体至基底，施作垫层、底板防水层；施作结构底板及部分边墙防水层、边墙结构。

第六步：待底板、边墙达到强度后，拆除第三道支撑，施作负三层侧墙防水层及侧墙、顶板。 第七步：施作负二层部分侧墙防水层及部分侧墙至第二道支撑下方。

第八步：待负二层部分侧墙达到强度后，拆除第二道支撑并下移，支撑在侧墙结构上，继续施作负二层侧墙防水层及侧墙、顶板。对于只有地下二层部分则继续施作侧墙防水层及侧墙至第一道支撑下方。

第九步：待砼达到强度后，拆除第一、二道支撑，负二层部分钢支撑下移至楼板部位，继续施作负一层（或负二层）侧墙防水层及侧墙、顶板。

第十步：待砼达到强度后拆除第二道支撑，施作顶板防水层、保护层，回填土方并恢复路面。 10-1-4施工过程中监测

10-1-4-1护壁结构及地表的监测

量测频率 序号 观测名称 方法及工具 测点距离 1-7天 7-15天 15-30天 30天以后 基坑内外情况1 观察 地表沉陷底板2 沉陷 现场观察及地质描述 每次开挖后立即进行 精密水准仪 每25m布设一处 2次/天 1次/天 2天1次 3天1次 地下3 水位观测 水位观测孔 三处 地下水位仪 测斜管 测斜仪 轴力计 2次/天 1次/天 2天1次 3天1次 护壁4 位移 每25m布设一处 2次/天 1次/天 2天1次 3天1次 5 横撑内力 频率接受仪 每50m布设一处 2次/天 1次/天 2天1次 3天1次 6 护壁内力 钢筋计钢筋计 布置在基坑电阻应变底处护壁钢筋上每50m仪 布设一处 分层沉降仪 精密水准仪 2次/天 1次/天 2天1次 3天1次 7 基坑回弹 立柱变形 三处 2次/天 2次/天 1次/天 1次/天 2天1次 2天1次 3天1次 3天1次 8 三处 1、基坑内外情况观察包括：

（1） 基坑周围地面裂缝、塌陷及渗漏水情况。 （2） 地面超载基坑底隆起、管涌情况。

（3） 基坑开挖的地质及其变化情况及支护结构状态等。

2、为减少干扰，保证监测质量，地表监测在夜间11：30～次日凌晨4：30间进行。

3、监测预报及反分析是动态设计与施工的关键和核心，将监测信息及时反馈给设计单位，相互配合。根据监测结果采用得当措施，保证施工质量及安全。 4、监测元件和工具超前准备，虽工程的进展适时增设。

5、变形观测的频率要根据变形速率、施工的不同阶段等因素综合考虑，在观测过程中，根据变形量情况作适当调整。

6、施工监控量测是施工过程中的重要环节，是保证施工质量及安全的重要手段，必须严格按设计实施。

7、基坑附近的建筑物，应根据建筑物的重要性、距离、结构基础类型情况，对地表沉陷量测测点布置及影响范围作相应调整。

10-1-4-2降水监测

降水监测包括水位观测和对周围环境影响监测。 1、水位观测

（1）降水开始前应统测一次自然水位；

（2）抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测3次水位； （3）当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，每天观测1次： （4）在雨季时，观测次数为每日3次； （5）水位观测精度为1cm；

（6）及时整理水位观测记录，绘制水位降深值s与时间t过程曲线图，分析水位下降趋势，预测达到设计降水深度所需时间；

（7）根据水位观测记录查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。

2、周围环境监测

（1）在降水开始前布设地表沉降、管线沉降、建筑物沉降和倾斜测点，并协同监理、业主和有关管理部门作好周围环境原始状况记录；

（2）抽水开始前3天初测三次，取其平均值作为初始值；

（3）抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天进行三次沉降监测； （4）当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，每天观测一次； （5）沉降监测精度为±0.1mm；

（6）及时整理监测结果，绘制沉降值s与时间t过程曲线图，分析沉降趋势，分析降水施工对周围环境的影响程度和范围；

（7）根据监测结果调整降水方案，必要时采取补救措施，确保地下管线和周围建筑物的安全和正常使用。