连续墙深基坑内土方的开挖与支护

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1、连续墙深基坑内土方的开挖与支护——刘云海【摘要】竖向接力开挖、一次开挖到底、支撑随挖随撑。【关键词】开挖、支撑设置1、前言太钢150万吨不锈钢炼钢工程中的铁水倒罐站及副原料及铁合金上料系统工程由于结构较深，设计采用地下连续墙进行基坑支护。其中：铁水倒罐坑开挖深度为-12.7m，总土方量约为1.8万立方；副原料及铁合金上料系统开挖最深的部位为-27.3m，总土方量约为6万立方。对于连续墙深基坑的开挖，常规的做法和本次设计采用的做法相同，均采用横向分层施工。即：挖一层土安装一层支撑，直至基坑开挖至设计底标高。这种开挖方法安全可靠

2、性高，但施工周期较长，基坑内只能采用小型挖掘机挖土，吊车出土，进展缓慢。鉴于本工程土方开挖量大、工期要求紧迫的实际情况，经过严格的计算论证，我们打破常规，决定采取竖向开挖、一次到底的施工方法，基坑内的支撑随挖随撑。1、土方开挖该工程采用采用阶梯式法进行施工，以铁水倒罐站为例进行阐述土方开挖。阶梯式开挖主要是从铁水罐坑的北侧退着向南侧分层进行开挖。开挖顺序示意图如下：第一次用一台大型反铲挖掘机从自然地坪挖到第一层支撑底，第一次挖土完后按支撑顺序图进行支撑的支设。支撑支设好后，进行第二次挖土，如此往复进行，直到挖完为止。11第x

3、部分土，用小型挖机进行坑内挖土作业，吊车配合土方垂直运输的方式进行挖除。111111112、支撑计算2.1支撑设置计算设两道横撑，第一道设在-3.20m，第二道设在-8.00m处，自然地坪按-1.00m考虑，地面荷载按10KN/m2考虑，重度r+20KN/m（近视将水土合算），内摩擦角¢=100，粘聚力按c=20KN/m3，计算基坑开挖到-8.5m和-12.7m时横撑的内力及墙板的弯矩。（1）土压力的计算主动土压力不考虑粘聚力，主动土压力系数：Ka=tg2（450-¢/2）=tg2（450-100/2）=0.704主动土压力

4、及地面荷载引起侧压力合力的斜率：η=（rh+q）Ka/h=（20×11.7+10）×0.704/11.7=14.68被动土压力按朗金土压力公式之被动土压力系数：Kp=1/tg2（450-¢/2）=1/tg2（450-100/2）=1.42被动土压力：ep=rxKp-2c=20x×1.42-2×25×1.19=28.4x-59.5得出A=28.4B=59.5（2）假定先设有横顶撑，开挖到-8.5m，此时，支撑段k=1，hok=7.5m，hkm=h1k=5.3m，Nk=N1由公式1/3Ax3m-1/2(ηhmk-B-Ahkk)x

5、2m-(ηhok-B)hkkxm-[η-hkkh2ok-1/6ηh3ok]=0求入土深度xm：1/3×28.4x3m-1/2(14.68×7.5-59.5-28.4×5.3)x2m-(14.68×7.5-59.5)×5.3xm-[1/2×14.68×7.52×5.3-1/6×14.68×7.53]=0119.47x3m+99.92x2m-268.18xm-1156.05=0解得xm=4.024m应用公式:Nk=1/2ηh2ok+ηhokxm-求N1：N1=1/2×14.68×7.52+14.68×7.5×4.024-59.5

6、×4.024-1/2×28.4×4.0242=398.33KN/mM1=14.68×3.23/6=80.17KN٠mM2=14.68×7.53/6-398.33×5.3=-1078.96KN٠m设第一道支撑的轴力及墙体的弯矩图如下所示：（2）设第二道支撑后继续开挖到-12.7m如下图所示，已知：k=2，Ni=N1=398.33KN/m，hok=11.7m，h1k=9.5m，hkk=h2k=4.7m，Nk=N2，其他同上，同样利用公式1/3Ax3m-1/2(ηhmk-B-Ahkk)x2m-(ηhok-B)hkkxm-11[η-

7、hkkh2ok-1/6ηh3ok]=0求入土深度xm：1/3×28.4x3m-1/2（14.68×11.7-59.5-28.4×4.7）x2m-（14.68×11.7-59.5）×4.7xm-[398.33×9.5-4.7×398.33+1/2×14.68×11.72×4.7-1/6×14.68×11.73]=09.47x3m+21.224x2m-527.603xm-2715.80=0解得xm=8.432m由公式Nk=1/2ηh2ok+ηhokxm-解得N2=1/2×14.68×11.72+14.68×11.7×8.432-

8、398.33-59.5×8.432-1/2×28.4×8.4322=543.37KN/mM2=-142.33KNmM3=14.68×11.73/6=3918.613KNm开挖到12.7m深的横撑轴力及墙体弯矩如下图所示：11以上计算参照《建筑施工计算手册》P189内容。2.2支撑稳定性验算