14m深基坑钢支撑施工方案

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10-1深基坑钢管支撑施工

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 。

φ529mm 、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 2

2

2

cm 88.130})6.19.52(529[25.014.3=--⨯⨯=A 取第三组材料,215=f N/mm 2=21.5kN/cm 2

截面抗压强度(不考虑压杆稳定):

==Af N kN 28145.2188.130=⨯ 2. 稳定承载能力计算

2.1当计算长度取16.8 m : 2241d D i +=

=22.1845135294

122=+mm 根据设计图纸和有关规程,计算长度取为16.8m ,长细比λ为: i

l 0=

λ=2.9122.1841000

8.16=⨯

由于拟用钢管为焊接钢管,属于b 类截面,按λ=91 查表得614.0=ϕ。 2814KN ×0.614=1728 KN 2.2.当计算长度取8.4m 时,则i

l 0=λ=6.4522.1841000

4.8=⨯,按λ=46查表 得874.0=ϕ。

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:

f W

M

A N ≤± (1) 计算长度 8.4m ,则i

l 0=λ=6.4522.1841000

4.8=⨯,按λ=46查表得874.0=ϕ。

对φ529、壁厚8mm 厚钢管:

)(44

3R r R W -=π

=)2/529.0)008.02/529.0(2529.0(44

3

--

⎪⎭

⎝⎛π=0.00168m 3 =1680cm 3

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:

)1(E

m N N W M

A N ϕβϕ-+f ≤ (2) 式中:

22E /λπEA N =

222

3

kN/cm 10206N/mm 10206⨯=⨯=E

所以:22

E /λπEA N ==22246/88.13010206⨯⨯⨯π=12575kN

)

1(E

m N N W M A N ϕβϕ-+=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/cm 2 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