上海LNG液化天然氣接收站工程取水口深基坑.doc

目 錄 一、概述3二、設計依據、標準規(guī)范及計算軟件32.1.設計依據32.2.標準規(guī)范32.3.計算軟件3三、工程概況43.1工程概況43.2工程地質條件4四、工程材料5五、結構計算55.1計算結構簡圖55.2基坑施工期內力計算85.2.1 計算原則85.2.2 圍護結構設計85.2.3 基坑施工期內力計算結果85.2.4 鋼支撐及鋼圍檁計算455.2.5 內支撐的平面內力與變形計算515.3基坑使用期內力計算1935.3.1 計算原則1935.3.2 圍護結構設計1945.3.3基坑使用期內力計算結果194219 / 218一、概述本計算書包括上海LNG液化天然氣接收站工程取水口深基坑有關計算。二、設計依據、標準規(guī)范及計算軟件2.1. 設計依據1) 本工程設計委托書；2) 上海液化天然氣有限公司接收站項目3000區(qū)、4000區(qū)巖土工程勘察報告（中國化學工程南京巖土工程公司，2007.5）2.2. 標準規(guī)范1) 上海市標準基坑工程設計規(guī)程（DBJ-61-97）2) 高壓旋噴注漿施工操作技術規(guī)程（HG/T 20691-2006）3) 高壓旋噴注漿技術規(guī)程（YSJ 210-1992）4) 港口工程荷載規(guī)范（JTJ 215-98）5) 建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）6) 鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）7) 建筑鋼結構焊接技術規(guī)程（JGJ 81-2002 J 218-2002）8) 混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2002）9) 建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）10) 建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ 120-99）11) 鋼結構工程施工及驗收規(guī)范（GB50205-2002）12) 上海市標準基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程（DG/TJ08-2001-2006）13) 港口工程灌注樁設計與施工規(guī)程（JTJ248-2001）14) 港口工程混凝土結構設計規(guī)范（JTJ267-98）15) 國家及其它現行有關規(guī)范、規(guī)程及標準2.3. 計算軟件1) 基坑支護采用理正深基坑支護設計軟件5.41版；2) 高樁碼頭縱梁計算軟件，中交四航院。3) 灌注樁配筋計算軟件，中交四航院。三、工程概況3.1 工程概況本工程為上海LNG液化天然氣接收站工程的海水取水口，海水取水口是上海LNG項目重要的組成部分之一，該工程主要功能是為液化天然氣提供升溫氣化的海水，其土建部分由海水取水管、過濾池、泵站前池，泵站進水間等建筑物組成?；娱L49.6米，寬1633米，深約13米。基坑圍護結構采用灌注樁+內支撐體系，灌注樁外側施打高壓旋噴樁進行止水。3.2 工程地質條件1、地形地貌此區(qū)域為削山填海、吹填砂土并夯實，形成了目前的建筑場地，且已經整平，整平后的高程為6.777.57m，高差0.80m，場地起伏不大。2、巖土層分布及特征根據已有地質資料，場地地基巖土自上而下可分為：0A層素填土（Qml），灰黃色，主要由風化巖石碎塊、碎屑及少量粉質粘土組成，巖石碎塊直徑一般520cm，最大超過40cm，土質不均勻，厚度變化較大，填土年限約一年。普遍分布。0B層吹填砂（Qml），灰黃色，主要由粉砂組成，含云母、貝殼及少量有機質，中密狀態(tài)，吹填年限約一年。大部分布。1C層中砂，灰黃色，中密密實，含少量腐植物及貝殼碎片，夾粘性土層，局部夾少量卵礫石，飽和。4B層中風化輝長巖（53）：黃灰綠灰色，成分主要為輝石和長石，輝長結構，塊狀構造；原山體爆破整平區(qū)域內地表下約1.5m受開山爆破作用的影響較強，巖芯呈碎塊狀，取芯率較低，下部受爆破作用的影響較弱，巖芯呈短柱狀，取芯率約80%，巖芯長度大于10cm者較少，風化裂隙發(fā)育，主要的裂隙有兩組，其傾角分別為10o和70o，偶見一組45o的裂隙，裂隙表面有棕黃、棕褐色渲染。屬較軟巖較硬巖，完整程度較破碎，巖體基本質量等級為級。巖土層分布及指標詳見相關的勘察報告。3、地下水地下水屬潛水，主要賦存在0A、0B、1C層內，水位主要受海水漲落潮及大氣降水等因素影響。地下水與海水存在密切的水力聯系。勘察期間測得水位埋深為3.053.75m，相應高程為3.633.90m。四、工程材料1、混凝土灌注樁：C35砼；冠梁、砼支撐：C40級。2、鋼筋（1）、鋼筋：熱軋鋼筋I、II級，材質必須符合現行國家標準和行業(yè)標準的規(guī)定。（2）、內支撐采用外徑600mm鋼管，壁厚16mm；圍檁為2根工63c型鋼及Q235鋼板組合而成。鋼筋、鋼板及型鋼等其性能和質量應符合普通碳素結構鋼技術條件（GB799-88）的規(guī)定，并應有各項性能的質量證明書或檢驗報告。（3）、焊條：HPB235級鋼筋及Q235鋼的焊接采用E43XX系列型焊條；HRB335鋼筋的焊接采用E50XX系列型焊條；HRB400鋼筋焊接采用E55XX系列型焊條。焊條的性能和質量應符合國家現行標準。3、保護層灌注樁：75mm；冠梁：75mm；鋼筋混凝土支撐：75mm。 五、結構計算5.1 計算結構簡圖基坑支護計算簡圖如下： 5.2 基坑施工期內力計算5.2.1 計算原則1) 支護結構構件受荷后不發(fā)生強度破壞；2) 基坑安全等級為一級；3) 采用理正深基坑支護設計軟件 5.41版，矩形荷載模式，按增量法計算。4) 施工期計算時考慮外側水位為+6.66m（絕對標高，即從地面起1.20m深度的位置）。（注：地面絕對標高為+7.86m）5.2.2 圍護結構設計根據工程所處的環(huán)境、工程、水文地質條件以及基坑深度，基坑圍護結構采用灌注樁加內支撐的支護形式。基坑長49.6米，寬1633米，深約13米。圍護結構采用1200mm灌注樁，樁距1.35m，灌注樁的嵌固深度為進入中風化巖4m。樁間止水采用900mm旋噴樁?；娱_挖期間，基坑內設置3道支撐加2道換撐，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐斷面為8001000mm。第二、三道支撐采用600mm的鋼管，鋼管壁厚16mm；支撐水平間距34m；另外在基坑角部設置斜撐，鋼圍檁采用2I63C工字鋼。灌注樁頂部設15002000mm冠梁，第一道鋼筋砼支撐作用于冠梁上。5.2.3 基坑施工期內力計算結果（1）鉆孔Z4計算結果- 支護方案 -排樁支護- 基本信息 -內力計算方法增量法規(guī)范與規(guī)程上海市基坑工程設計規(guī)程 DBJ 08-61-97基坑等級一級基坑深度H(m)13.500嵌固深度(m)4.000樁頂標高(m)0.000樁直徑(m)1.200樁間距(m)1.350混凝土強度等級C30有無冠梁 有 冠梁寬度(m) 1.500 冠梁高度(m) 2.500 水平側向剛度(MN/m) 0.000防水帷幕無放坡級數 0超載個數 1- 超載信息 -超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長度序號 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)128.000- 土層信息 -土層數 5坑內加固土 否內側降水最終深度(m)13.500外側水位深度(m)1.200內側水位是否隨開挖過程變化是內側水位距開挖面距離(m)0.000彈性法計算方法m法- 土層參數 -層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土2.7319.99.95.0025.002粉砂4.9019.89.88.0030.003素填土3.4019.99.95.0025.004中砂1.4019.49.410.0030.005中風化巖10.0022.012.0500.0040.00層號與錨固體摩粘聚力內摩擦角水土計算m值抗剪強度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)120.05.0025.00分算10.50-260.07.0025.00分算10.70-360.04.0024.00分算9.52-460.08.0025.00分算10.80-5120.0500.0040.00合算120.00- 支錨信息 -支錨道數3支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長錨固段道號 (m)(m)()(m)長度(m)1內撐1.0000.800-2內撐1.0004.000-3內撐1.0004.000-支錨預加力支錨剛度錨固體工況抗拉力道號(kN)(MN/m)直徑(mm)號(kN)10.00120.00-2-2500.0050.00-412-3500.0050.00-610- 土壓力模型及系數調整 -彈性法土壓力模型:經典法土壓力模型:層號土類名稱水土水壓力主動土壓力被動土壓力被動土壓力 調整系數調整系數調整系數最大值(kPa)1素填土分算1.5001.2001.00010000.0002粉砂分算1.5001.2001.00010000.0003素填土分算1.5001.2001.00010000.0004中砂分算1.5001.2001.00010000.0005中風化巖合算1.5001.2001.00010000.000- 設計結果 - 結構計算 -各工況：內力位移包絡圖：地表沉降圖：- 冠梁選筋結果 - 鋼筋級別選筋As1HRB3354D18As2HRB3352D16As3HPB235d8200- 腰梁選筋結果 - 鋼筋級別選筋As1HPB2351d12As2HPB2351d12As3HPB235d121- 截面計算 - 截面參數 樁是否均勻配筋 是 混凝土保護層厚度(mm)75樁的縱筋級別HRB335樁的螺旋箍筋級別HRB335樁的螺旋箍筋間距(mm)150彎矩折減系數0.85剪力折減系數1.00荷載分項系數1.25配筋分段數一段各分段長度(m)17.50 內力取值 段內力類型彈性法經典法內力內力號 計算值計算值設計值實用值1基坑內側最大彎矩(kN.m)1036.401852.901211.301211.30基坑外側最大彎矩(kN.m)1154.50547.231349.321349.32最大剪力(kN)745.16778.121024.601024.60段選筋類型級別鋼筋實配計算面積號 實配值(mm2或mm2/m)1縱筋HRB33526D2298839613箍筋HRB335D121501508-1208 加強箍筋HRB335D142000154- 整體穩(wěn)定驗算 -計算方法：瑞典條分法應力狀態(tài)：總應力法條分法中的土條寬度: 0.40m滑裂面數據整體穩(wěn)定安全系數 Ks = 7.984圓弧半徑(m) R = 19.334圓心坐標X(m) X = -1.059圓心坐標Y(m) Y = 15.202- 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 -抗傾覆安全系數:Mp被動土壓力及支點力對樁底的彎矩, 對于內支撐支點力由內支撐抗壓力 決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma主動土壓力對樁底的彎矩;注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 0.000 - 2 內撐 0.000 - 3 內撐 0.000 -Ks = 1.377 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。（2）鉆孔Z6計算結果- 支護方案 -排樁支護- 基本信息 -內力計算方法增量法規(guī)范與規(guī)程上海市基坑工程設計規(guī)程 DBJ 08-61-97基坑等級一級基坑深度H(m)13.000嵌固深度(m)4.000樁頂標高(m)0.000樁直徑(m)1.200樁間距(m)1.350混凝土強度等級C30有無冠梁 有 冠梁寬度(m) 1.500 冠梁高度(m) 2.500 水平側向剛度(MN/m) 0.000防水帷幕無放坡級數 0超載個數 1- 超載信息 -超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長度序號 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)128.000- 土層信息 -土層數 4坑內加固土 否內側降水最終深度(m)13.000外側水位深度(m)1.200內側水位是否隨開挖過程變化是內側水位距開挖面距離(m)0.000彈性法計算方法m法- 土層參數 -層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土3.1819.99.95.0025.002粉砂4.6019.89.88.0030.003素填土2.3019.99.95.0030.004中風化巖15.0022.012.0500.0040.00層號與錨固體摩粘聚力內摩擦角水土計算m值抗剪強度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)120.05.0025.00分算10.50-260.07.0025.00分算10.70-360.04.0024.00分算9.52-4120.0500.0040.00合算120.00- 支錨信息 -支錨道數3支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長錨固段道號 (m)(m)()(m)長度(m)1內撐1.0000.800-2內撐1.0004.000-3內撐1.0004.000-支錨預加力支錨剛度錨固體工況抗拉力道號(kN)(MN/m)直徑(mm)號(kN)10.00120.00-2-2500.0050.00-412-3500.0050.00-610- 土壓力模型及系數調整 -彈性法土壓力模型:經典法土壓力模型:層號土類名稱水土水壓力主動土壓力被動土壓力被動土壓力 調整系數調整系數調整系數最大值(kPa)1素填土分算1.5001.2001.00010000.0002粉砂分算1.5001.2001.00010000.0003素填土分算1.5001.2001.00010000.0004中風化巖合算1.5001.2001.00010000.000- 設計結果 - 結構計算 -各工況：內力位移包絡圖：地表沉降圖：- 冠梁選筋結果 - 鋼筋級別選筋As1HRB3354D18As2HRB3352D16As3HPB235d8200- 腰梁選筋結果 - 鋼筋級別選筋As1HPB2351d12As2HPB2351d12As3HPB235d121- 截面計算 - 截面參數 樁是否均勻配筋 是 混凝土保護層厚度(mm)75樁的縱筋級別HRB335樁的螺旋箍筋級別HRB335樁的螺旋箍筋間距(mm)150彎矩折減系數0.85剪力折減系數1.00荷載分項系數1.25配筋分段數一段各分段長度(m)17.00 內力取值 段內力類型彈性法經典法內力內力號 計算值計算值設計值實用值1基坑內側最大彎矩(kN.m)517.161017.19604.43604.43基坑外側最大彎矩(kN.m)824.76268.55963.94963.93最大剪力(kN)755.50669.721038.821038.82段選筋類型級別鋼筋實配計算面積號 實配值(mm2或mm2/m)1縱筋HRB33527D1868716786箍筋HRB335D121501508-1208 加強箍筋HRB335D142000154- 整體穩(wěn)定驗算 -計算方法：瑞典條分法應力狀態(tài)：總應力法條分法中的土條寬度: 0.40m滑裂面數據整體穩(wěn)定安全系數 Ks = 8.838圓弧半徑(m) R = 18.228圓心坐標X(m) X = -0.995圓心坐標Y(m) Y = 14.095- 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 -抗傾覆安全系數:Mp被動土壓力及支點力對樁底的彎矩, 對于內支撐支點力由內支撐抗壓力 決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma主動土壓力對樁底的彎矩;注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 0.000 - 2 內撐 0.000 - 3 內撐 0.000 -Ks = 1.893 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。（3）鉆孔Z1計算結果- 支護方案 -排樁支護- 基本信息 -內力計算方法增量法規(guī)范與規(guī)程上海市基坑工程設計規(guī)程 DBJ 08-61-97基坑等級一級基坑深度H(m)14.000嵌固深度(m)4.000樁頂標高(m)0.000樁直徑(m)1.200樁間距(m)1.350混凝土強度等級C30有無冠梁 有 冠梁寬度(m) 1.500 冠梁高度(m) 2.500 水平側向剛度(MN/m) 0.000防水帷幕無放坡級數 0超載個數 1- 超載信息 -超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長度序號 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000- 土層信息 -土層數 4坑內加固土 否內側降水最終深度(m)14.000外側水位深度(m)1.200內側水位是否隨開挖過程變化是內側水位距開挖面距離(m)0.000彈性法計算方法m法- 土層參數 -層號土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土3.0619.99.95.0025.002粉砂2.3019.89.88.0030.003素填土1.8019.99.95.0030.004中風化巖12.0022.012.0500.0040.00層號與錨固體摩粘聚力內摩擦角水土計算m值抗剪強度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (MN/m4)(kPa)120.05.0025.00分算10.50-260.07.0025.00分算10.70-360.04.0024.00分算9.52-4120.0500.0040.00合算120.00- 支錨信息 -支錨道數3支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長錨固段道號 (m)(m)()(m)長度(m)1內撐1.0000.800-2內撐1.0004.000-3內撐1.0004.000-支錨預加力支錨剛度錨固體工況抗拉力道號(kN)(MN/m)直徑(mm)號(kN)10.00120.00-2-2250.0050.00-412-3250.0050.00-610- 土壓力模型及系數調整 -彈性法土壓力模型:經典法土壓力模型:層號土類名稱水土水壓力主動土壓力被動土壓力被動土壓力 調整系數調整系數調整系數最大值(kPa)1素填土分算1.5001.2001.00010000.0002粉砂分算1.5001.2001.00010000.0003素填土分算1.5001.2001.00010000.0004中風化巖合算1.5001.2001.00010000.000- 設計結果 - 結構計算 -各工況：內力位移包絡圖：地表沉降圖：- 冠梁選筋結果 - 鋼筋級別選筋As1HRB3354D18As2HRB3352D16As3HPB235d8200- 腰梁選筋結果 - 鋼筋級別選筋As1HPB2351d12As2HPB2351d12As3HPB235d121- 截面計算 - 截面參數 樁是否均勻配筋 是 混凝土保護層厚度(mm)75樁的縱筋級別HRB335樁的螺旋箍筋級別HRB335樁的螺旋箍筋間距(mm)150彎矩折減系數0.85剪力折減系數1.00荷載分項系數1.25配筋分段數一段各分段長度(m)18.00 內力取值 段內力類型彈性法經典法內力內力號 計算值計算值設計值實用值1基坑內側最大彎矩(kN.m)329.45509.86350.04350.04基坑外側最大彎矩(kN.m)623.14189.02662.09662.09最大剪力(kN)384.61268.07480.76480.76段選筋類型級別鋼筋實配計算面積號 實配值(mm2或mm2/m)1縱筋HRB33534D1668366786箍筋HRB335D121501508-1208 加強箍筋HRB335D142000154- 整體穩(wěn)定驗算 -計算方法：瑞典條分法應力狀態(tài)：總應力法條分法中的土條寬度: 0.40m滑裂面數據整體穩(wěn)定安全系數 Ks = 9.315圓弧半徑(m) R = 19.449圓心坐標X(m) X = -1.205圓心坐標Y(m) Y = 15.299- 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 -抗傾覆安全系數:Mp被動土壓力及支點力對樁底的彎矩, 對于內支撐支點力由內支撐抗壓力 決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma主動土壓力對樁底的彎矩;注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內撐 0.000 - 2 內撐 0.000 - 3 內撐 0.000 -Ks = 3.156 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。5.2.4 鋼支撐及鋼圍檁計算5.2.4.1 計算說明（1）第二、三道鋼支撐為60016鋼管撐，圍檁采用2根工63c鋼圍檁；（2）鋼支撐按壓彎構件計算,圍檁按水平方向的受彎構件計算；（3）鋼支撐和鋼圍檁按鋼結構設計規(guī)范的有關公式進行計算；（4）鋼支撐軸力值由基坑施工期計算的內力、計算跨度來確定，鋼圍檁受均布力由基坑施工期計算的內力來確定；5.2.4.2 計算結果計算時選取計算長度最大處，鋼支撐及鋼圍檁計算結果如下：（1）鉆孔Z4孔附近鋼支撐計算結果明挖基坑橫撐強度計算外徑 D=（mm）600彈性模量 E=(N/mm2)206000計算跨度L=(m)10壁厚 t=（mm）16抗壓強度(N/mm2)215偏心距0.04密度 =（kN/m3)78.5截面塑性發(fā)展系數x=1.15最大彎距 Mx=(kN-m)153.6818集中力 q=(kN)5截面塑性發(fā)展系數y=1.15最大彎距 My=(kN-m)0軸心壓力 N=(kN)2809.43小于大于內徑 d=（mm）568慣性