基坑槽钢桩支护方案

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》（GB50202-2002）；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》JGJ120-20122、《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υ(mm)122、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度γ(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ(°)饱和土重度γsat(kN/m3)水土分算填土519101220否粘性土821151822是粘性土421161822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3.544/0矩形局部荷载455624、计算系数结构重要性系数γ01综合分项系数γF1.25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=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-12/2)=0.656；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-12/2)=0.656；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-12/2)=0.656；Ka4=tan2(45°-φ4/2）=tan2(45-18/2)=0.528；Ka5=tan2(45°-φ5/2）=tan2(45-18/2)=0.528；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：0-0.8mH1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+3]/19=0.158mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19×0.158×0.656-2×10×0.6560.5=-14.229kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=19×(0.8+0.158)×0.656-2×10×0.6560.5=-4.258kN/m2第2层土：0.8-4mH2'=[∑γ1h1+∑q1]/γsati=[15.2+3]/20=0.91mPak2上=γsat2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20×0.91×0.656-2×10×0.6560.5=-4.26kN/m2Pak2下=γsat2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=20×(3.2+0.91)×0.656-2×10×0.6560.5=37.724kN/m2第3层土：4-5mH3'=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γsati=[79.2+3+1.167]/20=4.168mPak3上=γsat3H3'Ka3-2c3Ka30.5=20×4.168×0.656-2×10×0.6560.5=38.485kN/m2Pak3下=γsat3(h3+H3')Ka3-2c3Ka30.5=20×(1+4.168)×0.656-2×10×0.6560.5=51.605kN/m2第4层土：5-7mH4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γsati=[99.2+3+1.167]/22=4.698mPak4上=[γsat4H4'-γw(∑h3-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+γw(∑h3-ha)=[22×4.698-10×(5-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(5-0.8)=52.597kN/m2Pak4下=[γsat4(H4'+h4)-γw(∑h3-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+γw(∑h3-ha)=[22×(4.698+2)-10×(7-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(7-0.8)=85.269kN/m2第5层土：7-12mH5'=[∑γ4h4+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γsati=[143.2+3+1.167+0.5]/22=6.721mPak5上=[γsat5H5'-γw(∑h4-ha)]Ka5-2c5Ka50.5+γw(∑h4-ha)=[22×6.721-10×(7-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(7-0.8)=85.536kN/m2Pak5下=[γsat5(H5'+h5)-γw(∑h4-ha)]Ka5-2c5Ka50.5+γw(∑h4-ha)=[22×(6.721+5)-10×(12-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(12-0.8)=167.216kN/m23）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+∑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)/(3×38.485+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)+∑h5=2×(2×52.597+85.269)/(3×52.597+3×85.269)+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)/(3×85.536+3×167.216)=2.231m；土压力合力：Eak=ΣEaki=0+5.423+4.504+13.787+63.188=86.902kN；合力作用点：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+8.958×5.423+7.476×4.504+5.921×13.787+2.231×63.188)/86.902=3.508m；2、被动土压力计算1）被动土压力系数Kp1=tan2(45°+φ1/2）=tan2(45+12/2)=1.525；Kp2=tan2(45°+φ2/2）=tan2(45+18/2)=1.894；Kp3=tan2(45°+φ3/2）=tan2(45+18/2)=1.894；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：4.3-5mH1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19=0mPpk1上=γ1H1'Kp1+2c1Kp10.5=19×0×1.525+2×10×1.5250.5=24.698kN/m2Ppk1下=γ1(h1+H1')Kp1+2c1Kp10.5=19×(0.7+0)×1.525+2×10×1.5250.5=44.981kN/m2第2层土：5-5.5mH2'=[∑γ1h1]/γi=[13.3]/21=0.633mPpk2上=γ2H2'Kp2+2c2Kp20.5=21×0.633×1.894+2×15×1.8940.5=66.464kN/m2Ppk2下=γ2(h2+H2')Kp2+2c2Kp20.5=21×(0.5+0.633)×1.894+2×15×1.8940.5=86.351kN/m2第3层土：5.5-12mH3'=[∑γ2h2]/γsati=[23.8]/22=1.082mPpk3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-hp)]Kp3+2c3Kp30.5+γw(∑h2-hp)=[22×1.082-10×(1.2-1.2)]×1.894+2×15×1.8940.5+10×(1.2-1.2)=86.372kN/m2Ppk3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-hp)]Kp3+2c3Kp30.5+γw(∑h2-hp)=[22×(1.082+6.5)-10×(7.7-1.2)]×1.894+2×15×1.8940.5+10×(7.7-1.2)=299.104kN/m23）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+Pp1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=0.1×0.5×(66.464+86.351)/2=3.82kN；ap2=h2(2Pp2上+Pp2下)/(3Pp2上+3Pp2下)+∑h3=0.5×(2×66.464+86.351)/(3×66.464+3×86.351)+6.5=6.739m；第3层土Epk3=bah3(Pp3上+Pp3下)/2=0.1×6.5×(86.372+299.104)/2=125.28kN；ap3=h3(2Pp3上+Pp3下)/(3Pp3上+3Pp3下)=6.5×(2×86.372+299.104)/(3×86.372+3×299.104)=2.652m；土压力合力：Epk=ΣEpki=2.439+3.82+125.28=131.539kN；合力作用点：ap=Σ(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=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-12/2)=0.656；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-18/2)=0.528；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-18/2)=0.528；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：4.3-5mH1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19=0mPsk1上=(0.2φ12-φ1+c1)∑h0(1-∑h0/ld)υ/υb+γ1H1'Ka1=(0.2×122-12+10)×0×(1-0/7.7)×0.012/0.012+19×0×0.656=0kN/m2Psk1下=(0.2φ12-φ1+c1)∑h1(1-∑h1/ld)υ/υb+γ1(h1+H1')Ka1=(0.2×122-12+10)×0.7×(1-0.7/7.7)×0.012/0.012+19×(0+0.7)×0.656=25.779kN/m2第2层土：5-5.5mH2'=[∑γ1h1]/γi=[13.3]/21=0.633mPsk2上=(0.2φ22-φ2+c2)