基坑槽钢桩支护方案.pdf
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1、. . 中海石油宁波大榭石化有限公司 宁波大榭加氢联合装置项目设备基础 基 坑 支 护 及 挖 土 方 案 编制人:职务: 审核人:职务: 审批人:职务: 施工单位:中国石化工程建设有限公司 编制日期: 2014 年 6 月 9 日 . . 深基坑钢板桩支护专项方案 第一节工程概况 本工程为宁波大榭加氢联合装置项目,基坑长4.80m、宽 8.80m。基底标 高为-4.6m,对基坑边坡维护决定采用钢板桩进行支护,以达到挡土防止塌方的 目的。 第二节编制依据 一、宁波大榭加氢联合装置项目; 二、 工程地质勘察报告 ; 三、现场测量数据和调查; 四、 建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB5020
2、2-2002 ) ; 第三节钢板桩支护设计思路及要点 根据本工程场地地质情况特点,本工程钢板桩主要作用是为了防止深基坑边 坡的塌方,起到支护边坡的作用。设计要点如下: 一、采用 32C 槽钢钢板桩,桩长12m; 二、钢板桩沿基坑四周连续设置成封闭的帷幕; 三、为保证基坑安全,钢板桩帷幕上设置一道连续的槽钢围檩以加强钢度 及整体性; 第四节槽钢支护结构设计计算书 计算依据: 1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 2、建筑施工计算手册江正荣编著 3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著 4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著 . . 5、土力学与地基基础 一、参数信息 1、基本参数 支护
3、桩材料钢桩支护桩间距 ba(m) 0.1 支护桩嵌入土深度ld(m) 7.7 基坑开挖深度 h(m) 4.3 基坑外侧水位深度ha(m) 0.8 基坑内侧水位深度hp(m) 1.2 支护桩在坑底处的水平位移 量(mm) 12 2、土层参数 土层类型土厚度 h(m) 土重度 (kN/m 3) 粘聚力 c(kPa) 内摩擦角 ( ) 饱和土重度 sat(kN/m 3) 水土分算 填土5 19 10 12 20 否 粘性土8 21 15 18 22 是 粘性土4 21 16 18 22 是 3、荷载参数 类型荷载 q(kpa) 距支护边缘的 水平距离 a(m) 垂直基坑边的 分布宽度 b(m) 平行
4、基坑边的 分布长度 l(m) 作用深度 d(m) 满布荷载3 / / / / 条形局部荷载3.5 4 4 / 0 矩形局部荷载4 5 5 6 2 4、计算系数 结构重要性系数 0 1 综合分项系数 F 1.25 嵌固稳定安全系数Ke1.2 圆弧滑动稳定安全系数Ks1.3 二、土压力计算 . . 土压力分布示意图 附加荷载布置图 1、主动土压力计算 1)主动土压力系数 Ka1=tan 2(45 - 1/2)= tan 2(45-12/2)=0.656; Ka2=tan 2(45 - 2/2)= tan 2(45-12/2)=0.656; Ka3=tan 2(45 - 3/2)= tan 2(45
5、-12/2)=0.656; Ka4=tan 2(45 - 4/2)= tan 2(45-18/2)=0.528; Ka5=tan 2(45 - 5/2)= tan 2(45-18/2)=0.528; . . 2)土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土: 0-0.8m H1= 0h0+q1/ i=0+3/19=0.158m Pak1上=1H1Ka1-2c1Ka1 0.5=19 0.158 0.656-2 10 0.656 0.5=-14.229kN/m2 Pak1下=1(h1+H1)Ka1-2c1Ka1 0.5=19 (0.8+0.158) 0.656-2 10 0.656 0.5=-4.258
6、kN/m2 第2层土: 0.8-4m H2= 1h1+q1/ sati=15.2+3/20=0.91m Pak2上=sat2H2Ka2-2c2Ka2 0.5=20 0.91 0.656-2 10 0.656 0.5=-4.26kN/m2 Pak2下=sat2(h2+H2)Ka2-2c2Ka2 0.5=20 (3.2+0.91) 0.656-2 10 0.656 0.5=37.724kN/m2 第3层土: 4-5m H3= 2h2+q1+q1b1/(b1+2a1)/ sati=79.2+3+1.167/20=4.168m Pak3上=sat3H3Ka3-2c3Ka3 0.5=20 4.168 0
7、.656-2 10 0.656 0.5=38.485kN/m2 Pak3下=sat3(h3+H3)Ka3-2c3Ka3 0.5=20 (1+4.168) 0.656-2 10 0.656 0.5=51.605kN/m2 第4层土: 5-7m H4= 3h3+q1+q1b1/(b1+2a1)/ sati=99.2+3+1.167/22=4.698m Pak4上 = sat4H4-w( h3-ha)Ka4-2c4Ka4 0.5+ w( h3-ha)=22 4.698-10 (5-0.8)0.528-2 15 0.528 0.5+10 (5 -0.8)=52.597kN/m 2 Pak4下 = sa
8、t4(H4+h4)-w( h3-ha)Ka4-2c4Ka4 0.5+ w( h3-ha)=22 (4.698+2)-10(7-0.8)0.528-2 15 0.528 0.5+10 (7-0.8)=85.269kN/m2 第5层土: 7-12m H5= 4h4+q1+q1b1/(b1+2a1)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/ sati=143.2+3+1.167+0.5/22=6.721m Pak5上 = sat5H5-w( h4-ha)Ka5-2c5Ka5 0.5+ w( h4-ha)=22 6.721-10 (7-0.8)0.528-2 15 0.528 0.5+10 (
9、7 -0.8)=85.536kN/m 2 Pak5下 = sat5(H5+h5)-w( h4-ha)Ka5-2c5Ka5 0.5+ w( h4-ha)=22 (6.721+5)-10(12-0.8)0.528-2 15 0.52 8 0.5+10 (12-0.8)=167.216kN/m2 3)水平荷载 . . 临界深度: Z0=Pak2下h2/(Pak2上+ Pak2下)=37.724 3.2/(4.26+37.724)=2.875m; 第1层土 Eak1=0kN; 第2层土 Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.5 37.724 2.875 0.1=5.423kN; aa2=Z0/3+
10、h3=2.875/3+8=8.958m; 第3层土 Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1 (38.485+51.605)0.1/2=4.504kN; aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3 下)+h4=1 (2 38.485+51.605)/(338.485+3 51.605)+7=7.476m; 第4层土 Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=2 (52.597+85.269)0.1/2=13.787kN; aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4 下)+h 5=2 (2 52.597+85.269)/(352.597+3 85.
11、269)+5=5.921m; 第5层土 Eak5=h5(Pa5上+Pa5下)ba/2=5 (85.536+167.216)0.1/2=63.188kN; aa5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3Pa5上+3Pa5下)=5 (2 85.536+167.216)/(385.536+3 167.216)=2.231m; 土压力合力: Eak=Eaki=0+5.423+4.504+13.787+63.188=86.902kN ; 合力作用点: aa= (aaiEaki)/Eak=(0 0+8.958 5.423+7.476 4.504+5.921 13.787+2.231 63.188)/86.90
12、2=3.508m ; 2、被动土压力计算 1)被动土压力系数 Kp1=tan 2(45 + 1/2)= tan 2(45+12/2)=1.525; Kp2=tan 2(45 + 2/2)= tan 2(45+18/2)=1.894; Kp3=tan 2(45 + 3/2)= tan 2(45+18/2)=1.894; 2)土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土: 4.3-5m H1= 0h0/ i=0/19=0m Ppk1上=1H1Kp1+2c1Kp1 0.5=19 0 1.525+2 10 1.525 0.5=24.698kN/m2 . . Ppk1下=1(h1+H1)Kp1+2c1Kp1
13、0.5=19 (0.7+0) 1.525+2 10 1.525 0.5=44.981kN/m2 第2层土: 5-5.5m H2= 1h1/ i=13.3/21=0.633m Ppk2上=2H2Kp2+2c2Kp2 0.5=21 0.633 1.894+2 15 1.8940.5=66.464kN/m2 Ppk2下=2(h2+H2)Kp2+2c2Kp2 0.5=21 (0.5+0.633) 1.894+2 15 1.894 0.5=86.351kN/m2 第3层土: 5.5-12m H3= 2h2/ sati=23.8/22=1.082m Ppk3上 = sat3H3-w( h2-hp)Kp3+
14、2c3Kp3 0.5+ w( h2-hp)=22 1.082-10 (1.2-1.2)1.894+2 15 1.894 0.5+10 (1.2-1.2)=86.372kN/m 2 Ppk3下 = sat3(H3+h3)-w( h2-hp)Kp3+2c3Kp30.5+w( h2-hp)=22 (1.082+6.5)-10(7.7-1.2)1.894+2 15 1.894 0.5+10 (7.7-1.2)=299.104kN/m2 3)水平荷载 第1层土 Epk1=bah1(Pp1上+Pp1下)/2=0.1 0.7 (24.698+44.981)/2=2.439kN; ap1=h1(2Pp1上+P
15、p1下)/(3Pp1上+3Pp1 下)+h2=0.7 (2 24.698+44.981)/(3 24.698+3 44.981)+7=7.316m; 第2层土 Epk2=bah2(Pp2上+Pp2下)/2=0.10.5 (66.464+86.351)/2=3.82kN; ap2=h2(2Pp2上+Pp2下)/(3Pp2上+3Pp2 下)+h 3=0.5 (2 66.464+86.351)/(366.464+3 86.351)+6.5=6.739m; 第3层土 Epk3=bah3(Pp3上+Pp3下)/2=0.16.5 (86.372+299.104)/2=125.28kN ; ap3=h3(2
16、Pp3上+Pp3下)/(3Pp3上+3Pp3下)=6.5 (2 86.372+299.104)/(386.372+3 299.104)=2.652m; 土压力合力: Epk=Epki=2.439+3.82+125.28=131.539kN ; 合力作用点: ap= (apiEpki)/Epk=(7.316 2.439+6.739 3.82+2.652 125.28)/131.539=2.857m ; 3、基坑内侧土反力计算 1)主动土压力系数 . . Ka1=tan 2(45 -1/2)= tan 2(45-12/2)=0.656; Ka2=tan 2(45 -2/2)= tan 2(45-1
17、8/2)=0.528; Ka3=tan 2(45 -3/2)= tan 2(45-18/2)=0.528; 2)土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土: 4.3-5m H1= 0h0/ i=0/19=0m Psk1上 =(0.2 1 2- 1+c1) h0(1- h0/ld) / b+1H1Ka1=(0.2 12 2-12+10) 0 (1-0/7.7)0.012/0.012+190 0.65 6=0kN/m 2 Psk1下 =(0.2 1 2- 1+c1) h1(1-h1/ld) / b+1(h1+H1)Ka1=(0.2 122-12+10) 0.7 (1-0.7/7.7)0.012/0.0
18、12+1 9 (0+0.7) 0.656=25.779kN/m 2 第2层土: 5-5.5m H2= 1h1/ i=13.3/21=0.633m Psk2上 =(0.2 2 2- 2+c2) h1(1-h1/ld) / b+2H2Ka2=(0.2 18 2-18+15) 0.7 (1-0.7/7.7)0.012/0.012+210.6 33 0.528=46.346kN/m 2 Psk2下 =(0.2 2 2- 2+c2) h2(1-h2/ld) / b+2(h2+H2)Ka2=(0.2 18 2-18+15) 1.2 (1-1.2/7.7)0.012/0.012+2 1 (0.633+0.5
19、)0.528=75.165kN/m 2 第3层土: 5.5-12m H3= 2h2/ sati=23.8/22=1.082m Psk3上 =(0.2 3 2- 3+c3) h2(1-h2/ld) / b+ sat3H3-w( h2-hp)Kp3+w( h2-hp)=(0.2 18 2-18+15) 1.2 (1-1. 2/7.7)12/12+22 1.082-10 (1.2-1.2)0.528+10 (1.2-1.2)=75.171kN/m 2 Psk3下 =(0.2 3 2- 3+c3) h3(1-h3/ld) / b+ sat3(H3+h3)-w( h3-hp)Kp3+w( h3-hp)=
20、(0.2 18 2-18+15) 7.7 (1-7.7/7.7)12/12+22 (1.082+6.5)-10(7.7-1.2)0.528+10 (7.7-1.2)=118.753kN/m 2 3)水平荷载 第1层土 Psk1=b0h1(Ps1上+Ps1下)/2=0.10.7 (0+25.779)/2=0.902kN; . . as1=h1(2Ps1上+Ps1下)/(3Ps1上+3Ps1下)+h2=0.7 (2 0+25.779)/(30+3 25.779)+7=7.233m; 第2层土 Psk2=b0h2(Ps2上+Ps2下)/2=0.1 0.5 (46.346+75.165)/2=3.03
21、8kN; as2=h2(2Ps2上+Ps2下)/(3Ps2上+3Ps2 下)+h3=0.5 (2 46.346+75.165)/(346.346+3 75.165)+6.5=6.73m; 第3层土 Psk3=b0h3(Ps3上+Ps3下)/2=0.16.5 (75.171+118.753)/2=63.025kN; as3=h3(2Ps3上+Ps3下)/(3Ps3上+3Ps3下)=6.5 (2 75.171+118.753)/(375.171+3 118.753)=3.007m; 土压力合力: Ppk=Ppki=0.902+3.038+63.025=66.965kN ; 合力作用点: as= (
22、asiPski)/Ppk=(7.233 0.902+6.73 3.038+3.007 63.025)/66.965=3.233m ; Psk=66.965kNEp=131.539kN 满足要求! 三、稳定性验算 1、嵌固稳定性验算 Epkapl/(Eakaal)=131.539 2.857/(86.9023.508)=1.233Ke=1.2 满足要求! 2、整体滑动稳定性验算 圆弧滑动条分法示意图 . . Ksi=cjlj+(qjbj+Gj)cos j-jljtan j/ (qjbj+Gj)sin cj、j 第j土条滑弧面处土的粘聚力 (kPa)、内摩擦角 ( ); bj 第j土条的宽度 (m
23、); j 第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角( ); lj 第j土条的滑弧段长度 (m),取ljbj/cos j; qj 作用在第 j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ; Gj 第j土条的自重 (kN),按天然重度计算; uj 第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa),采用落底式截水帷幕时, 对地下水位以下 的砂土、碎石土、粉土,在基坑外侧,可取ujwhwaj,在基坑内侧,可取 ujwhwpj;滑弧面 在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土,取uj0; w 地下水重度 (kN/m 3); hwaj 基坑外侧第 j土条滑弧面中点的压力水头(m); hwpj 基坑内侧第 j土条滑弧面中点
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