4.4 土钉墙设计计算
支护结构计算之土钉墙计算
支护结构计算之土钉墙计算土钉墙是一种常用的支护结构，可以提供较强的抗侧推力能力。
它通常由土体、土钉和钢筋混凝土面板组成。
土钉墙可以用于边坡、挡土墙、地下工程等土木工程中，具有施工便捷、经济节约等优点。
土钉墙的计算涉及地下水位、土钉的尺寸和布置、土钉的抗拉能力、土体的抗剪强度、钢筋混凝土面板的尺寸等多个方面。
首先，土钉墙的设计通常基于地下水位和土体的力学性质。
地下水位会对土体的抗剪强度产生影响，需要根据具体情况确定土体的抗剪强度。
根据土体的抗剪强度以及地下水位，可以选择合适的土钉长度和布置方式。
一般来说，土钉的长度应大于临界滑动面的深度，布置密度应适宜，一般为每平米4-6根土钉。
其次，土钉的抗拉能力是土钉墙计算的重要参数之一、土钉的抗拉能力可以通过土钉的直径和长度来确定。
一般情况下，土钉的直径在16-32毫米之间，长度在1-3米之间。
土钉的直径和长度的选择应考虑到土钉的抗拉能力要求、施工便捷性和经济性等方面。
土钉的抗拉能力可以通过拉力试验来确定。
拉力试验需要在土钉施工完成后进行，在土钉上施加一定的拉力，通过测量拉力和变形来确定土钉的抗拉能力。
土钉的抗拉能力要求应满足设计要求。
土钉墙的钢筋混凝土面板的尺寸也是计算中需要考虑的因素之一、钢筋混凝土面板的尺寸可以根据土体的抗剪强度和土钉的抗拉能力来确定。
一般来说，钢筋混凝土面板的厚度在20-40厘米之间，宽度一般为土钉的两倍。
在土钉墙计算中，还需要考虑土体的抗剪强度。
土体的抗剪强度可以通过剪切试验来确定。
剪切试验需要在实验室中进行，可以通过测量土体的抗剪强度来确定土体的抗剪强度。
综上所述，土钉墙计算涉及多个方面的参数和因素，需要根据具体情况进行综合考虑和计算。
通过合理选择土钉的尺寸和布置、确定土钉的抗拉能力、计算钢筋混凝土面板的尺寸和估算土体的抗剪强度等步骤，可以得出合理的土钉墙设计方案。
土钉墙支护计算计算(准确)
土钉墙支护计算计算书本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 中国建筑工业出版《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。
土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。
一、参数信息:1、基本参数：侧壁安全级别：二级基坑开挖深度h(m)：7.430；土钉墙计算宽度b'(m)：100；土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层的摩擦角；条分块数：/；不考虑地下水位影响；2、荷载参数：序号类型面荷载q(kPa) 基坑边线距离b0(m) 宽度b1(m)1 局布20.00 4.86 53、地质勘探数据如下：：序号土名称土厚度坑壁土的重度γ 坑壁土的摩擦角φ 聚力C 极限摩擦阻力(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kPa)1 填土 1.30 18.00 18.00 12.00 80.002 粘性土 1.30 18.00 20.00 25.00 100.003 粉土 3.10 19.00 25.00 18.00 110.004 粘性土 1.20 18.00 20.00 25.00 100.005 粉砂 4.10 19.00 35.00 18.00 115.004、土钉墙布置数据：放坡参数：序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)1 7.43 3.00 100.00土钉数据：序号直径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)1 150 6.00 15.00 1.50 1.50二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:单根土钉受拉承载力计算，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99，R=1.25γ0T jk1、其中土钉受拉承载力标准值T jk按以下公式计算：T jk=ζe ajk s xj s zj/cosαj其中ζ--荷载折减系数e ajk --土钉的水平荷载s xj、s zj--土钉之间的水平与垂直距离αj--土钉与水平面的夹角ζ按下式计算：ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
土钉墙支护计算计算准确资料全
土钉墙支护计算计算书本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 中国建筑工业出版《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。
土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。
一、参数信息:1、基本参数：侧壁安全级别：二级基坑开挖深度h(m)：7.430；土钉墙计算宽度b'(m)：100；土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层的摩擦角；条分块数：/；不考虑地下水位影响；2、荷载参数：序号类型面荷载q(kPa) 基坑边线距离b0(m) 宽度b1(m)1 局布20.00 4.86 53、地质勘探数据如下：：序号土名称土厚度坑壁土的重度γ 坑壁土的摩擦角φ 聚力C 极限摩擦阻力(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kPa)1 填土 1.30 18.00 18.00 12.00 80.002 粘性土 1.30 18.00 20.00 25.00 100.003 粉土 3.10 19.00 25.00 18.00 110.004 粘性土 1.20 18.00 20.00 25.00 100.005 粉砂 4.10 19.00 35.00 18.00 115.004、土钉墙布置数据：放坡参数：序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)1 7.43 3.00 100.00土钉数据：序号直径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)1 150 6.00 15.00 1.50 1.50二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:单根土钉受拉承载力计算，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99，R=1.25γ0T jk1、其中土钉受拉承载力标准值T jk按以下公式计算：T jk=ζe ajk s xj s zj/co sαj其中ζ--荷载折减系数e ajk--土钉的水平荷载s xj、s zj --土钉之间的水平与垂直距离αj--土钉与水平面的夹角ζ按下式计算：ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
土钉墙支护计算计算(准确)
土钉墙支护计算计算书本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 中国建筑工业出版社出版《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著人民教同出版社、《地基与基础》第三版中国建筑工业出版社、《土力学》等相关文献进行编制。
土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。
一、参数信息:1、基本参数：侧壁安全级别：二级基坑开挖深度h(m)：7.430；土钉墙计算宽度b'(m)：100；土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层内的内摩擦角；条分块数：/；不考虑地下水位影响；2、荷载参数：序号类型面荷载q(kPa) 基坑边线距离b0(m) 宽度b1(m)1 局布20.00 4.86 53、地质勘探数据如下：：序号土名称土厚度坑壁土的重度γ坑壁土的内摩擦角φ内聚力C 极限摩擦阻力(m) (kN/m3) (°) (kPa)(kPa)1 填土 1.30 18.00 18.00 12.00 80.002 粘性土 1.30 18.00 20.00 25.00 100.003 粉土 3.10 19.00 25.00 18.00 110.004 粘性土 1.20 18.00 20.00 25.00 100.005 粉砂 4.10 19.00 35.00 18.00 115.004、土钉墙布置数据：放坡参数：序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)1 7.43 3.00 100.00土钉数据：序号直径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)1 150 6.00 15.00 1.50 1.50二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:单根土钉受拉承载力计算，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99，R=1.25γ0T jk1、其中土钉受拉承载力标准值T jk按以下公式计算：T jk=ζe ajk s xj s zj/cosαj其中ζ--荷载折减系数e ajk --土钉的水平荷载s xj、s zj--土钉之间的水平与垂直距离αj--土钉与水平面的夹角ζ按下式计算：ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
土钉墙支护计算
土钉墙支护计算一、土钉墙支护的基本原理二、土钉承载力的计算方法土钉的承载力计算通常基于不同类型的土钉与土壤之间的相互作用。
常见的土钉类型包括锚索土钉、固定土钉和预应力土钉。
土钉的承载力计算可按以下步骤进行：1.确定土钉的几何特征，包括直径、长度和间距。
2.选择适当的土钉抗拉强度参数。
3.计算土钉的抗拉强度。
常用的计算方法包括受拉区域法、多点拉伸法和锚固长度法等。
4.判断土钉的抗拉承载力是否满足设计要求。
三、护面结构的稳定性计算方法护面结构的稳定性计算涉及整个结构的平衡和稳定性。
常见的计算方法包括静力法和变形法。
以下是稳定性计算的基本步骤：1.确定护面结构的几何特征，包括高度、宽度和倾角。
2.判断护面结构是否能够满足土体力学参数的要求。
3.根据土体的力学参数和护面结构的几何特征，计算土体对护面结构所产生的压力和剪力。
4.判断土体对护面结构的作用力是否满足设计要求。
四、土钉墙支护计算实例以下是一个手算计算土钉墙支护的简单示例：1.假设土钉的直径为0.3m，长度为8m，间距为1m。
2.选择适当的土钉抗拉强度参数，如σu=250MPa。
3.计算土钉的抗拉强度，可采用受拉区域法。
N = π/4 * d^2 * σu * sin(φ)其中，N为土钉的抗拉力，d为土钉的直径，σu为土钉的抗拉强度，φ为土体的摩擦角。
4.根据土体和护面结构的力学参数，计算土体对护面结构的作用力。
假设土体的重度为20kN/m^3，护面结构的高度为4m，宽度为2m，倾角为10°，则土体对护面结构的作用力可以通过以下公式计算：F = γ * h * b * tan(α)其中，F为土体对护面结构的作用力，γ为土体的重度，h为护面结构的高度，b为护面结构的宽度，α为护面结构的倾角。
带入数值计算得到土体对护面结构的作用力F=8000N。
5.判断土钉的抗拉力和土体对护面结构的作用力是否满足设计要求。
通过以上计算示例，可以看出土钉墙支护计算是一个复杂的工作，需要综合考虑土钉和护面结构的力学参数，以及土体的稳定性和承载力要求。
土钉墙计算
一、初步确定尺寸1.土钉长度 L=mH+S0m--经验系数，一般可取0.7-1.2S0--止浆器长度，一般可取0.8-1.5H--边坡的垂直高度2. 土钉间距 S x S y≤K1d h LS x S y---土钉行距，列距d h--土钉孔直径，由施工钻机确定90—200mm K1--- 注浆系数，一次压力注浆，取1.5-2.52.土钉直径 d b=（20~25）×10-3 S x S y二、内部稳定性验算1.确定潜在破裂面h i≤1/2H时 l=(0.3~0.35)Hh i>1/2H时 l=(0.3~0.35)(H- h i)l--潜在破裂面距墙面的距离H--土钉墙墙高h i--墙顶距第i层土钉的高度2.土压力计算h i≤1/3H时σi=2λaγh i cos（αδ-）h i>1/3H时σi=2/3λaγHcos（αδ-）σi--水平土压应力γ--边坡岩土体容重λa--库仑主动土压力系数α--墙背与竖直面间的夹角 δ--墙背摩擦角 土钉拉力计算βσcos yi i S S E X =i E --距墙顶度第i 层土钉的计算拉力 β--土钉与水平面的夹角 3. 抗拉验算y b i f d T 241π= T i --钉材抗拉力 d b --钉材直径y f --钉材抗拉强度设计值比KE T 1ii≥K 1--土钉抗拉断安全系数取1.5~1.8永久工程取大值 4. 抗拔检算○1根据土钉与孔壁界面岩土抗剪强度$确定有效锚固力 τπei h l d F =1id h --土钉孔直径ei l ---第i 根土钉有效锚固长度τ---锚孔壁对砂浆的极限剪应力可按表选用 ○2根据钉材与砂浆界面的粘结强度确定有效锚固力 g b 2i τπei l d F =g τ--钉材与砂浆间的粘结力按砂浆标准抗压强度f ck 地10%取值 土钉抗拔力F i 取F i1和F i2中的小值验算KE F 2ii>K 2--土钉抗拔安全系数取1.5~1.8永久工程取大值 三、 土钉墙整体稳定性检算 1. 内部整体稳定检算 采用简单条分法∑∑∑∑∑==+++=xiini ii i n i i x i iixiSw P S w S l C K αϕββϕαsin tan sin cos tan cos 11iC i--岩地的聚力i ϕ--岩土的内摩擦角i l --分条（块）的潜在破裂面长度 i w --分条（块）重量性i α--破裂面与水平面夹角 i β--土钉轴线与破裂面的夹角i P --土钉的抗拔能力取F i 和T i 中的小值n--实设土钉排数 S x --土钉水平间距K-施工阶段及使用阶段整体稳定系数&施工阶段K ≥1.3使用阶段K ≥1 2. 土钉墙外部稳定性检算○1土钉墙简化成挡土墙,其厚度不能简单地按土钉的长度来计算,只能考虑被土钉加固成整体的那一段, 挡土墙的计算厚度一般按照土钉水平长度的2/3~11/12选βLCOS B ⎪⎭⎫⎝⎛=1211~320 iB H H tan tan 1tani00α-+=x x H E λγ2021=)tan(αδ-=x yE EL--土钉长度,当多排土钉不等长时取其平均值β--土钉与水平面的夹角i--坡顶地面线与水平面的夹角 H--土钉墙的设计高度 H 0--土压力计算高度 γ--边坡岩土体容重λx --库仑主动水平土压力系数○2抗滑动稳定验算 抗滑安全系数K c 3.1tan ≥⋅=∑xCE N K ϕ○3抗倾覆稳定验算 抗倾覆安全系数K 0 5.10≥=∑∑MM K y○4地基承载力验算 基底合力偏心距 ∑∑∑--=NM M B e y 002地基承载力60B e ≤[]66100≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑B e B N σ60B e ≥[]62320≤⎪⎭⎫⎝⎛-=∑e B N σ ∑N --作用于土钉墙基底上的总垂直力 ∑yM --稳定力系对墙趾的总力矩 ∑0M--倾覆力系对墙趾的总力矩ϕ--土钉墙边坡岩土综合内摩擦角e--基底合力的偏心距若不满足验算要求，重新进行初选更改参数进行验算；若满足验算要求，则结束计算。
土钉墙支护方式计算[详细]
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第2章土钉墙支护计算2.1土钉支护技术2.1.1土钉支护的概念土钉支护亦称锚喷支护,就是逐层开挖基坑,逐层布置排列较密的土钉(钢筋),强化边坡土体,并在坡面铺设钢筋网,喷射混凝土.相应的支护体称为土钉墙,它由被加固的土体、放置在土体中的土钉与喷射混凝土面板三个紧密结合的部分组成.土钉是其最主要的构件,英文名叫Soil Nailing,它的设置有打入法,旋入法,以及先钻孔、后置入、再灌浆三种方法.2.1.2土钉支护的特点与其它支护类型相比,土钉支护具有以下一些特点或优点:1.土钉与土体共同形成了一个复合体,土体是支护结构不可分割的部分.从而合理的利用了土体的自承能力.2.结构轻柔,有良好的延性和抗震性.3.施工设备简单.土钉的制作与成孔、喷射混凝土面层都不需要复杂的技术和大型机具.4.施工占用场地少.需要堆放的材料设备少.5.对周围环境的干扰小.没有打桩或钻孔机械的轰隆声,也没有地下连续墙施工时污浊的泥浆.6.土钉支护是边开挖边支护,流水作业,不占独立工期,施工快捷.7.工程造价低,经济效益好,国内外资料表明,土钉支护的工程造价能够比其它支护低1/2～1/3.8.容易实现动态设计和信息化施工.2.1.3土钉支护的适用范围土钉支护适用于:地下水位以上或经人工降水措施后的杂填土、普通粘土或弱胶结的砂土的基坑支护或边坡加固.一般可用于标准贯入基数N值在5以上的砂质土与N值在3以上的粘性土.单独的土钉墙宜用于深度不大于12米的基坑支护或边坡维护,当土钉墙与放坡开挖、土层锚杆联合使用时,深度可以进一步加大.土钉支护不宜用于含水丰富的粉细砂岩、砂砾卵石层和淤泥质土.不得用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层.2.1.4土钉的作用机理土钉在复合土体中有个整体以下几种作用机理:1.箍束骨架作用:该作用是由于土钉本身的刚度和强度,以及它在土体内分布的空间所决定的.它在复合土体中起骨架作用,使复合土体构成一个整体,从而约束土体的变形和破坏.2.分担作用:在复合土体内,土钉与土体共同承担外荷载和自重应力,土钉起着分担作用.由于土钉有很高的抗拉、抗剪强度和土体无法相比的抗弯刚度,所以在土体进入塑性状态后,应力逐渐向土钉转移.当土体发生开裂后,土钉的分担作用更为突出,这时土钉内出现了弯剪、拉剪等复合应力,从而导致土钉中的浆体碎裂、钢筋屈服.土钉墙之所以能够延迟塑性变形,并表现出渐进性开裂,与土钉的分担作用是密切相关的.3.应力传递与扩散作用:当荷载增加到一定程度,边坡表面和内部裂缝已发展到一定宽度,边坡应力达最大.此时,下部土钉位于滑裂区域以外土体中的部分仍然能够提供较大的抗力.土钉通过它的应力传递作用可将滑裂区域内的应力传递到后面稳定的土体中,分布在较大范围的土体内,降低应力集中程度.4.对坡面变形的约束作用:在坡面上设置的与土钉连在一起的钢筋网喷射混凝土面板使发挥土钉有效作用的重要组成部分.喷射混凝土面板对坡面变形起到约束作用,面板的约束力取决于土钉表面与土之间的摩阻力,当复合土体开裂面区域扩大并连成片时,摩阻力主要来自开裂区域后的稳定复合土体.2.1.5土钉支护设计1.确定土钉墙结构尺寸(1)在初步设计时,应先根据基坑环境条件和工程地质资料,确定土钉墙的适用性,然后确定土钉墙的结构尺寸,土钉墙高度由工程开挖深度决定,开挖面坡度可取60°～90°,在条件许可时,尽可能降低坡面坡度.(2)土钉墙均是分层分段施工,每层开挖的最大高度取决于该土体可以自然站立而不破坏的能力.在砂性土中,每层开挖高度一般为0.5～2.0米,在粘性土中可以增大一些.开挖高度一般与土钉竖向间距相同,常用 1.0～1.5米;每层单次开挖的纵向长度,取决于土体维持稳定的最长时间和施工流程的相互衔接,一般多用10米长.2. 参数设计土钉参数设计主要包括土钉长度、间距、布置、孔径和钢筋直径等.（1） 土钉长度在实际工程中,土钉长度L 常采用坡面垂直高度H 的60%～70%.土钉一般下斜,与水平面的夹角宜为5°～20°.研究表明:对钻孔注浆型土钉,用于粒状土陡坡加固时,L/H 一般为0.5～0.8;对打入型土钉,用于加固粒状土陡坡时,其长度比一般为0.5～0.6.99规程要求L/H 一般为0.5～1.2.其实,在只有饱和软土中才会取L/H 大于1.（2） 土钉直径及间距土钉直径D 一般由施工方法确定.打入的钢筋土钉一般为16～32米米,常是25米米,打入钢管一般是50米米;人工成孔时,孔径一般为70～120米米,机械成孔时,孔径一般为100～150米米.土钉间距包括水平间距(列距)x S 和垂直间距(行距)y S ,其数值对土钉墙的整体作用效果有重要影响,大小宜为1～2米.对于钻孔注浆土钉,可按6～12倍土钉直径D 选定土钉行距和列距,且宜满足:L D K S S y x ⋅⋅=⋅式中:K —注浆工艺系数,一次压力注浆,K=1.5～2.5;D 、L —土钉直径和长度,米;x S 、y S —土钉水平间距和垂直间距,米.2.2支护方案选择本工程场区土层在水平方向的分布比较均匀,成层性好,无软弱土层存在,建筑场地的地基土为均匀地基.基坑开挖深度位于地下水位以上,不需考虑降水和护坡措施,符合土钉墙支护条件,故选择土钉墙作为基坑支护方式.2.3北面土钉墙计算2.3.1土压力计算及土钉布置由设计任务书得基坑开挖深度为7米,建筑物6层,每层荷载取12Kpa,距基坑4米,则总荷载为12×6=72Kpa,建筑物每层3米共18米,根据规范取基坑深为地面下1米,按条形基础扩散,则在基坑深度为5米处有影响,具体如图所示,Kpa z b p b P cd k 2745tan 5210)11872(10tan 2)(0=⨯+⨯-=+-=θσ b －条形基础宽 取10米P k －总的荷载标准值Z －基底至软弱下卧层距离P －扩散后荷载cd σ－基底自重应力值1.主动土压力计算()a a a K c K h q E 2-+=γq —地面荷载(kN );γ—土的重度(3m kN ); c —土层粘聚力(kPa)a K —主动土压力系数,)245(tan 02ϕ-=a K ,ϕ为土层内摩擦角. Ea(1 1)= -2×8×0.839=-13.42(kPa)Ea(1 2)=(18.0×2.1)×0.704-2×8×0.839=13.19(kPa)Ea(2 1)=(18.0×2.1)×0.49-2×8×0.7=7.32(kPa)Ea(2 2)=(18.0×2.1+20.81×2.0)×0.49-2×8×0.7=27.72(kPa)Ea(3 1)=(18.0×2.1+20.81×2.0)×0.438-2×9×0.662=22.87(kPa)荷载影响处Ea ;(3 2)=(21×0.9+18.0×2.1+20.81×2.0)×0.438-2×9×0.662=31.15(kPa)荷载影响处Ea ;(3 1)=(27+18.0×2.1+20.81×2.0+21.00×0.9)×0.438-2×9×0.662=42.97(kPa)Ea(3 2)=( 27+18.0×2.1+20.81×2.0+21.00×3.2)×0.438-2×9×0.662=64.13(kPa)2.土钉参数及布置土钉墙水平倾角为03.73,即按1:0.3放坡,土钉与水平面的倾角α取015,土钉竖直间距取m s y 2.1=,水平间距取m s x 2.1=,机械成孔,取孔径130㎜.具体见图2.2 土钉处主动土压力计算:第1点最大主动土压力根据公式:()a a a K c K h q e 2-+=γe 1.2= 18×1.2×0.704-2×8×0.839=1.78(kPa)e 2.4=(18.0×2.1+20.81×0.3)×0.7-2×8×0.49=22.99(kPa)e 3.6=(18.0×2.1+20.81×1.5)×0.7-2×8×0.49=40.47(kPa)e 4.8=(18.0×2.1+20.81×2.0+21×0.7)×0.438-2×9×0.662=29.3(kPa)e 6.0=(27+18.0×2.1+20.81×2.0+21×1.9)×0.438-2×9×0.662=52.17(kPa)2.3.2土钉设计1.折减系数计算 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=245tan /tan 12tan 12tan 02k k k ϕβϕβϕβξ β－土钉墙坡面与水平面夹角,为03.73(坡度1:0.3).035.213.158242.3232201.210=⨯+⨯+⨯+⨯=ϕ )35.2145(tan /3.73tan 12103.73tan 1)2103.73tan(21-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ47.082.062.0⨯= 08.1=)35.2145(tan /3.73tan 12203.73tan 1)2203.73tan(22-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.064.05.0⨯= 68.0=)35.2145(tan /3.73tan 12233.73tan 1)2233.73tan(23-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.06.047.0⨯= 6.0=)35.2145(tan /3.73tan 12243.73tan 1)2243.73tan(24-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.058.046.0⨯= 58.0=2.受拉荷载标准值计算αξcos /y x ai s s e T =其中:ξ－荷载折减系数;ai e －第i 个土钉位置处的基坑水平荷载标准值,(kPa);x S 、y S ---土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距,(米);α---土钉与水平面的夹角.αξcos /111y x a s s e T ==1.08×1.78×1.2×1.2/cos150=2.87αξcos /222y x a s s e T ==0.68×22.99×1.2×1.2/cos150=23.3αξcos /333y x a s s e T ==0.68×40.47×1.2×1.2/cos150=41.03αξcos /444y x a s s e T ==0.6×29.3×1.2×1.2/cos150=26.2αξcos /555y x a s s e T ==0.6×52.17×1.2×1.2/cos15=46.673.土钉受拉承载力设计值计算土钉受拉承载力设计值按以下公式计算:j uj T T 025.1γ= 其中:i T ---第i 根土钉受拉荷载标准值,(kN);uj T ---第i 根土钉受拉承载力设计值,(kN);0γ---基坑侧壁重要性系数,取1.0.kN T T u 59.387.20.125.125.1101=⨯⨯==γkN T T u 125.293.230.125.125.1202=⨯⨯==γkN T T u 29.5103.410.125.125.1303=⨯⨯==γkN T T u 75.322.260.125.125.1404=⨯⨯==γkN T T u 33.58 46.670.125.125.1505=⨯⨯==γ4.土钉长度设计土钉长度按以下公式计算:∑=sik uj suj i q d T l πγ其中:s γ---土钉受拉抗力分项系数,取1.3;uj d ---第j 根土钉锚固体直径,(米);sik q ---土钉穿越第i 层土体与锚固体极限摩阻力标准取值;查表得kPa q sik 181=,kPa q sik 552=,kPa q sik 703=,kPa q sik 454=.i l ---第i 根土钉在直线破裂面外穿越第i 稳定土体内的长度,(米). m q d T l sik u s u 64.01813.014.33.159.3111=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 69.15513.014.33.113.29222=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 97.25513.014.33.129.51333=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 32.24513.014.33.175.32444=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 13.44513.014.33.133.58555=⨯⨯⨯==∑πγ5、自由段长度的计算自由段长度按以下公式计算:)2sin(sin )2sin()(αϕββϕβ++--=kk fi hi H L 其中:fi L ---第i 排土钉自由段长度(米);H ---基坑深度(米);β---土钉墙坡面与水平面的夹角03.73;α---土钉与水平面的倾角α取015;第1排土钉自由段长度计算,hi=1.2米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()2.17(1++--=f L =5.8×0.44/0.85=3米第1排土钉长度:m L L l f 64.3364.0111=+=+=第2土钉自由段长度计算,hi=2.4米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()4.27(2++--=f L =4.6×0.44/0.85=2.38米第2土钉长度:m L L l f 07.438.269.1222=+=+=第3土钉自由段长度计算,hi=3.6米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()6.37(3++--=f L =3.4×0.44/0.85=1.76米第3土钉长度:m L L l f 73.476.197.2333=+=+=第4土钉自由段长度计算,hi=4.8米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()8.47(4++--=f L =2.2×0.44/0.85=1.14米第4土钉长度:m L L l f 46.314.132.2444=+=+=第5土钉自由段长度计算,hi=6.0米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()8.47(5++--=f L =0.44/0.85=0.23米第5土钉长度:m L L l f 36.423.013.4555=+=+=综合上述计算结果及施工因素,取第1排和第4排土钉长度为8米,第2、3、5排土钉取10米.6、杆体直径计算:土钉杆体的钢筋直径按以下公式计算:yks f KT A max = 其中:s A ---钢筋截面面积()2mm ;yk f ---普通钢筋抗拉强度标准值()2/mm N ;m ax T ---土钉受拉承载力设计值最大值()N ;K ---土钉抗拔力安全系数,取1.3. yks f KT A max ==1.3×58.33×103/400=189.57米米 2选取HRB400钢筋16,21.201mm A s = 纵向受力钢筋去16,面层混凝土厚度取100㎜,钢筋网采用8Φ＠200.2.3.3土钉墙验算1、土钉的内部抗拔力验算τπd T F L L u sd f +≥ 其中:sd F ---土钉的局部稳定性安全系数,取1.3;u T ---土钉的设计内力(N);d ---土钉直径(米);τ---界面粘结强度标准值(kPa).查表得:kPa 601=τ ,kPa 702=τ,kPa 603=τ(1)、第1排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 819.3106013.014.31059.33.133311<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(2)、第2排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 107.3107013.014.31013.293.138.23322<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(3)、第3排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 1009.4107013.014.31029.513.176.13333<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(4)、第4排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 888.2106013.014.31075.323.114.13344<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(5)、第5排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 1033.3106013.014.31033.583.123.03355<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ,满足内部抗拔力要求. 2.抗滑稳定性验算作用在墙后滑移合力为土体主动土压力ax E()[]y x ai i ai i i ax S S K c K h q E ∑-+=2γ作用在墙底断面的抗滑合力i F()ϕtan x i S qB W F += 其中:W ---墙体自重(kN);B ---土钉墙宽度(米),本设计m m m H B 5)6.5~8.2(7)8.0~4.0()8.0~4.0(取===.-=γBH W =5×7×18.4=644KN -γ=18.4KN/米米3抗滑安全系数h K 满足下式:2.1≥=axi h E F K ()[]y x ai i ai i i ax S S K c K H q E ∑-+=2γ=〔(18×2.1×0.704)-2×8×0.839〕+〔(18×2.1+20.81×1.2)0.49-2×8×0.7〕+〔(27+18×2.1+20.81×2+21×2.9)0.438-2×9×0.662〕1.22=147.28KN()ϕtan x i S qB W F += 035.21tan 2.1)527644(⨯+= =365.4KN2.148.228.1474.365>===KNKN E Fi K ax h ,满足抗滑稳定性要求3.抗倾覆稳定性验算抗倾覆力矩w M :()2B S qB W M y w += 倾覆力矩0M :()[]320H S S K c K h q M yx ai i ai i i ∑-+=γ 抗倾覆安全系数要满足以下公式:3.10≥=M M K w q 抗倾覆力矩w M :()2B S qB W M yw += 252.1)527644(⨯⨯+= =2337KN ·米 倾覆力矩0M :()[]320H S S K c K h q M yx ai i ai i i ∑-+=γ 3728.147⨯==343.65 KN ·米抗倾覆安全系数要满足以下公式:3.10≥=M M K w q 3.18.665.34323370>==M M w 满足抗倾覆稳定性要求2.3南面教学楼土钉墙计算2.3.1土压力计算及土钉布置由设计任务书得基坑开挖深度为7米,建筑物6层,每层荷载取12Kpa,距基坑5米,则总荷载为12×6=72Kpa,建筑物每层3米共18米,根据规范取基坑深为地面下1米,按条形基础扩散,则在基坑深度为6米处有影响,具体如图所示,Kpa z b p b P cd k 55.2445tan 6210)11872(10tan 2)(0=⨯+⨯-=+-=θσ b －条形基础宽 取10米P k －总的荷载标准值Z －基底至软弱下卧层距离P －扩散后荷载cd σ－基底自重应力值1.主动土压力计算()a a a K c K h q E 2-+=γq —地面荷载(kN );γ—土的重度(3m kN ); c —土层粘聚力(kPa)a K —主动土压力系数,)245(tan 02ϕ-=a K ,ϕ为土层内摩擦角. Ea(1 1)= -2×8×0.839=-13.42(kPa)Ea(1 2)=(18.0×2.1)×0.704-2×8×0.839=13.19(kPa)Ea(2 1)=(18.0×2.1)×0.49-2×8×0.7=7.32(kPa)Ea(2 2)=(18.0×2.1+20.81×2.0)×0.49-2×8×0.7=27.72(kPa)Ea(3 1)=(18.0×2.1+20.81×2.0)×0.438-2×9×0.662=22.87(kPa)荷载影响处Ea ;(3 2)=(21×1.9+18.0×2.1+20.81×2.0)×0.438-2×9×0.662=40.35(kPa)荷载影响处Ea ;(3 1)=(24.55+18.0×2.1+20.81×2.0+21.00×1.9)×0.438-2×9×0.662=51.1(kPa)Ea(3 2)=( 24.55+18.0×2.1+20.81×2.0+21.00×3.2)×0.438-2×9×0.662=63.06(kPa)2.土钉参数及布置土钉墙水平倾角为03.73,即按1:0.3放坡,土钉与水平面的倾角α取015,土钉竖直间距取m s y 2.1=,水平间距取m s x 2.1=,机械成孔,取孔径130㎜.具体见图2.2 土钉处主动土压力计算:第1点最大主动土压力根据公式:()a a a K c K h q e 2-+=γe 1.2= 18×1.2×0.704-2×8×0.839=1.78(kPa)e 2.4=(18.0×2.1+20.81×0.3)×0.7-2×8×0.49=22.99(kPa)e 3.6=(18.0×2.1+20.81×1.5)×0.7-2×8×0.49=40.47(kPa)e 4.8=(18.0×2.1+20.81×2.0+21×0.7)×0.438-2×9×0.662=29.3(kPa)e 6.0=(24.55+18.0×2.1+20.81×2.0+21×1.9)×0.438-2×9×0.662=51. 1(kPa)2.3.2土钉设计1.折减系数计算 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=245tan /tan 12tan 12tan 02k k k ϕβϕβϕβξ β－土钉墙坡面与水平面夹角,为03.73(坡度1:0.3).035.213.158242.3232201.210=⨯+⨯+⨯+⨯=ϕ )35.2145(tan /3.73tan 12103.73tan 1)2103.73tan(21-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.082.062.0⨯= 08.1=)35.2145(tan /3.73tan 12203.73tan 1)2203.73tan(22-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.064.05.0⨯= 68.0=)35.2145(tan /3.73tan 12233.73tan 1)2233.73tan(23-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.06.047.0⨯= 6.0=)35.2145(tan /3.73tan 12243.73tan 1)2243.73tan(24-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.058.046.0⨯= 58.0=2.受拉荷载标准值计算αξcos /y x ai s s e T =其中:ξ－荷载折减系数;ai e －第i 个土钉位置处的基坑水平荷载标准值,(kPa);x S 、y S ---土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距,(米);α---土钉与水平面的夹角.αξcos /111y x a s s e T ==1.08×1.78×1.2×1.2/cos150=2.87αξcos /222y x a s s e T ==0.68×22.99×1.2×1.2/cos150=23.3αξcos /333y x a s s e T ==0.68×40.47×1.2×1.2/cos150=41.03αξcos /444y x a s s e T ==0.6×29.3×1.2×1.2/cos150=26.2αξcos /555y x a s s e T ==0.6×51.1×1.2×1.2/cos150=45.713.土钉受拉承载力设计值计算土钉受拉承载力设计值按以下公式计算:j uj T T 025.1γ=其中:i T ---第i 根土钉受拉荷载标准值,(kN);uj T ---第i 根土钉受拉承载力设计值,(kN);0γ---基坑侧壁重要性系数,取1.0.kN T T u 59.387.20.125.125.1101=⨯⨯==γkN T T u 125.293.230.125.125.1202=⨯⨯==γkN T T u 29.5103.410.125.125.1303=⨯⨯==γkN T T u 75.322.260.125.125.1404=⨯⨯==γkN T T u 14.5771.450.125.125.1505=⨯⨯==γ4.土钉长度设计土钉长度按以下公式计算:∑=sik uj suj i q d T l πγ其中:s γ---土钉受拉抗力分项系数,取1.3;uj d ---第j 根土钉锚固体直径,(米);sik q ---土钉穿越第i 层土体与锚固体极限摩阻力标准取值;查表得kPa q sik 181=,kPa q sik 552=,kPa q sik 703=,kPa q sik 454=.i l ---第i 根土钉在直线破裂面外穿越第i 稳定土体内的长度,(米). m q d T l sik u s u 64.01813.014.33.159.3111=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 69.15513.014.33.113.29222=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 97.25513.014.33.129.51333=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 32.24513.014.33.175.32444=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 04.44513.014.33.114.57555=⨯⨯⨯==∑πγ5、自由段长度的计算自由段长度按以下公式计算:)2sin(sin )2sin()(αϕββϕβ++--=kk fi hi H L 其中:fi L ---第i 排土钉自由段长度(米);H ---基坑深度(米);β---土钉墙坡面与水平面的夹角03.73;α---土钉与水平面的倾角α取015;第1排土钉自由段长度计算,hi=1.2米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()2.17(1++--=f L =5.8×0.44/0.85=3米第1排土钉长度:m L L l f 64.3364.0111=+=+=第2土钉自由段长度计算,hi=2.4米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()4.27(2++--=f L =4.6×0.44/0.85=2.38米第2土钉长度:m L L l f 07.438.269.1222=+=+=第3土钉自由段长度计算,hi=3.6米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()6.37(3++--=f L =3.4×0.44/0.85=1.76米第3土钉长度:m L L l f 73.476.197.2333=+=+=第4土钉自由段长度计算,hi=4.8米)15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()8.47(4++--=f L =2.2×0.44/0.85=1.14米第4土钉长度:m L L l f 46.314.132.2444=+=+=第5土钉自由段长度计算,hi=6.0米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()8.47(5++--=f L =0.44/0.85=0.23米第5土钉长度:m L L l f 27.423.004.4555=+=+=综合上述计算结果及施工因素,取第1排和第4排土钉长度为8米,第2、3、5排土钉取10米.6、杆体直径计算:土钉杆体的钢筋直径按以下公式计算:yks f KT A max = 其中:s A ---钢筋截面面积()2mm ;yk f ---普通钢筋抗拉强度标准值()2/mm N ;m ax T ---土钉受拉承载力设计值最大值()N ;K ---土钉抗拔力安全系数,取1.3.yks f KT A max ==1.3×57.14×103/400=185.71米米 2选取HRB400钢筋16,21.201mm A s = 纵向受力钢筋去16,面层混凝土厚度取100㎜,钢筋网采用8Φ＠200.2.3.3土钉墙验算1、土钉的内部抗拔力验算τπd T F L L u sd f +≥ 其中:sd F ---土钉的局部稳定性安全系数,取1.3;u T ---土钉的设计内力(N);d ---土钉直径(米);τ---界面粘结强度标准值(kPa).查表得:kPa 601=τ ,kPa 702=τ,kPa 603=τ(1)、第1排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 819.3106013.014.31059.33.133311<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(2)、第2排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 107.3107013.014.31013.293.138.23322<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(3)、第3排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 1009.4107013.014.31029.513.176.13333<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(4)、第4排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 888.2106013.014.31075.323.114.13344<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(5)、第5排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 1020.3106013.014.31014.573.123.03355<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ,满足内部抗拔力要求. 2.抗滑稳定性验算作用在墙后滑移合力为土体主动土压力ax E()[]y x ai i ai i i ax S S K c K h q E ∑-+=2γ作用在墙底断面的抗滑合力i F()ϕtan x i S qB W F += 其中:W ---墙体自重(kN);B ---土钉墙宽度(米),本设计m m m H B 5)6.5~8.2(7)8.0~4.0()8.0~4.0(取===.-=γBH W =5×7×18.4=644KN -γ=18.4KN/米米3抗滑安全系数h K 满足下式:2.1≥=axi h E F K ()[]y x ai i ai i i ax S S K c K H q E ∑-+=2γ=〔(18×2.1×0.704)-2×8×0.839〕+〔(18×2.1+20.81×1.2)0.49-2×8×0.7〕+〔(22.45+18×2.1+20.81×2+21×2.9)0.438-2×9×0.662〕1.22=145.74KN()ϕtan x i S qB W F += 035.21tan 2.1)545.22644(⨯+= =354.73KN2.143.274.14573.354>===KNKN E Fi K ax h ,满足抗滑稳定性要求3.抗倾覆稳定性验算抗倾覆力矩w M :()2B S qB W M y w += 倾覆力矩0M :()[]320H S S K c K h q M yx ai i ai i i ∑-+=γ 抗倾覆安全系数要满足以下公式:3.10≥=M M K w q 抗倾覆力矩w M :()2B S qB W M yw += 252.1)545.22644(⨯⨯+= =2268.75KN ·米倾覆力矩0M :()[]320H S S K c K h q M yx ai i ai i i ∑-+=γ 3774.145⨯==340.06 KN ·米抗倾覆安全系数要满足以下公式:3.10≥=M M K w q 3.167.606.34075.22680>==M M w 满足抗倾覆稳定性要求2.3西面土钉墙计算2.3.1土压力计算及土钉布置由设计任务书得基坑开挖深度为7米,建筑物7层,每层荷载取12Kpa,距基坑4.5米,则总荷载为12×7=84Kpa,建筑物每层3米共21米,根据规范取基坑深为地面下1.4米,按条形基础扩散,则在基坑深度为5.9米处有影响,具体如图所示,Kpa z b p b P cd k 73.2645tan 6210)4.11884(10tan 2)(0=⨯+⨯-=+-=θσ b －条形基础宽 取10米P k －总的荷载标准值Z －基底至软弱下卧层距离P －扩散后荷载cd σ－基底自重应力值1.主动土压力计算()a a a K c K h q E 2-+=γq —地面荷载(kN );γ—土的重度(3m kN ); c —土层粘聚力(kPa)a K —主动土压力系数,)245(tan 02ϕ-=a K ,ϕ为土层内摩擦角. Ea(1 1)= -2×8×0.839=-13.42(kPa)Ea(1 2)=(18.0×2.1)×0.704-2×8×0.839=13.19(kPa)Ea(2 1)=(18.0×2.1)×0.49-2×8×0.7=7.32(kPa)Ea(2 2)=(18.0×2.1+20.81×2.0)×0.49-2×8×0.7=27.72(kPa)Ea(3 1)=(18.0×2.1+20.81×2.0)×0.438-2×9×0.662=22.87(kPa)荷载影响处Ea ;(3 2)=(21×1.9+18.0×2.1+20.81×2.0)×0.438-2×9×0.662=40.35(kPa)荷载影响处Ea ;(3 1)=(26.73+18.0×2.1+20.81×2.0+21.00×1.8)×0.438-2×9×0.662=51.13(kPa)Ea(3 2)=( 26.73+18.0×2.1+20.81×2.0+21.00×3.2)×0.438-2×9×0.662=64.01(kPa)2.土钉参数及布置土钉墙水平倾角为03.73,即按1:0.3放坡,土钉与水平面的倾角α取015,土钉竖直间距取m s y 2.1=,水平间距取m s x 2.1=,机械成孔,取孔径130㎜.具体见图2.2 土钉处主动土压力计算:第1点最大主动土压力根据公式:()a a a K c K h q e 2-+=γe 1.2= 18×1.2×0.704-2×8×0.839=1.78(kPa)e 2.4=(18.0×2.1+20.81×0.3)×0.7-2×8×0.49=22.99(kPa)e 3.6=(18.0×2.1+20.81×1.5)×0.7-2×8×0.49=40.47(kPa)e 4.8=(18.0×2.1+20.81×2.0+21×0.7)×0.438-2×9×0.662=29.3(kPa)e 6.0=(26.73+18.0×2.1+20.81×2.0+21×1.9)×0.438-2×9×0.662=52.05(kPa)2.3.2土钉设计1.折减系数计算 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=245tan /tan 12tan 12tan 02k k k ϕβϕβϕβξ β－土钉墙坡面与水平面夹角,为03.73(坡度1:0.3).035.213.158242.3232201.210=⨯+⨯+⨯+⨯=ϕ)35.2145(tan /3.73tan 12103.73tan 1)2103.73tan(21-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.082.062.0⨯= 08.1=)35.2145(tan /3.73tan 12203.73tan 1)2203.73tan(22-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.064.05.0⨯= 68.0=)35.2145(tan /3.73tan 12233.73tan 1)2233.73tan(23-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.06.047.0⨯= 6.0=)35.2145(tan /3.73tan 12243.73tan 1)2243.73tan(24-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-=ξ 47.058.046.0⨯= 58.0=2.受拉荷载标准值计算αξcos /y x ai s s e T =其中:ξ－荷载折减系数;ai e －第i 个土钉位置处的基坑水平荷载标准值,(kPa);x S 、y S ---土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距,(米);α---土钉与水平面的夹角.αξcos /111y x a s s e T ==1.08×1.78×1.2×1.2/cos150=2.87αξcos /222y x a s s e T ==0.68×22.99×1.2×1.2/cos150=23.3αξcos /333y x a s s e T ==0.68×40.47×1.2×1.2/cos150=41.03αξcos /444y x a s s e T ==0.6×29.3×1.2×1.2/cos150=26.2αξcos /555y x a s s e T ==0.6×52.05×1.2×1.2/cos150=46.563.土钉受拉承载力设计值计算土钉受拉承载力设计值按以下公式计算:j uj T T 025.1γ=其中:i T ---第i 根土钉受拉荷载标准值,(kN);uj T ---第i 根土钉受拉承载力设计值,(kN);0γ---基坑侧壁重要性系数,取1.0.kN T T u 59.387.20.125.125.1101=⨯⨯==γkN T T u 125.293.230.125.125.1202=⨯⨯==γkN T T u 29.5103.410.125.125.1303=⨯⨯==γkN T T u 75.322.260.125.125.1404=⨯⨯==γkN T T u 2.5856.460.125.125.1505=⨯⨯==γ4.土钉长度设计土钉长度按以下公式计算:∑=sik uj suj i q d T l πγ其中:s γ---土钉受拉抗力分项系数,取1.3;uj d ---第j 根土钉锚固体直径,(米);sik q ---土钉穿越第i 层土体与锚固体极限摩阻力标准取值;查表得kPa q sik 181=,kPa q sik 552=,kPa q sik 703=,kPa q sik 454=.i l ---第i 根土钉在直线破裂面外穿越第i 稳定土体内的长度,(米). m q d T l sik u s u 64.01813.014.33.159.3111=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 69.15513.014.33.113.29222=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 97.25513.014.33.129.51333=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 32.24513.014.33.175.32444=⨯⨯⨯==∑πγ m q d T l sik u s u 11.44513.014.33.12.58555=⨯⨯⨯==∑πγ5、自由段长度的计算自由段长度按以下公式计算:)2sin(sin )2sin()(αϕββϕβ++--=kk fi hi H L 其中:fi L ---第i 排土钉自由段长度(米);H ---基坑深度(米);β---土钉墙坡面与水平面的夹角03.73;α---土钉与水平面的倾角α取015;第1排土钉自由段长度计算,hi=1.2米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()2.17(1++--=f L =5.8×0.44/0.85=3米第1排土钉长度:m L L l f 64.3364.0111=+=+=第2土钉自由段长度计算,hi=2.4米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()4.27(2++--=f L =4.6×0.44/0.85=2.38米第2土钉长度:m L L l f 07.438.269.1222=+=+=第3土钉自由段长度计算,hi=3.6米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()6.37(3++--=f L =3.4×0.44/0.85=1.76米第3土钉长度:m L L l f 73.476.197.2333=+=+=第4土钉自由段长度计算,hi=4.8米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()8.47(4++--=f L =2.2×0.44/0.85=1.14米第4土钉长度:m L L l f 46.314.132.2444=+=+=第5土钉自由段长度计算,hi=6.0米 )15235.213.73sin(3.73sin )235.213.73sin()8.47(5++--=f L =0.44/0.85=0.23米第5土钉长度:m L L l f 34.423.011.4555=+=+=综合上述计算结果及施工因素,取第1排和第4排土钉长度为8米,第2、3、5排土钉取10米.6、杆体直径计算:土钉杆体的钢筋直径按以下公式计算:yks f KT A max =其中:s A ---钢筋截面面积()2mm ;yk f ---普通钢筋抗拉强度标准值()2/mm N ;m ax T ---土钉受拉承载力设计值最大值()N ;K ---土钉抗拔力安全系数,取1.3. yks f KT A max ==1.3×58.2×103/400=189.15米米 2选取HRB400钢筋16,21.201mm A s = 纵向受力钢筋去16,面层混凝土厚度取100㎜,钢筋网采用8Φ＠200.2.3.3土钉墙验算1、土钉的内部抗拔力验算τπd T F L L u sd f +≥ 其中:sd F ---土钉的局部稳定性安全系数,取1.3;u T ---土钉的设计内力(N);d ---土钉直径(米);τ---界面粘结强度标准值(kPa).查表得:kPa 601=τ ,kPa 702=τ,kPa 603=τ(1)、第1排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 819.3106013.014.31059.33.133311<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(2)、第2排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 107.3107013.014.31013.293.138.23322<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(3)、第3排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 1009.4107013.014.31029.513.176.13333<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(4)、第4排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 888.2106013.014.31075.323.114.13344<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ 满足内部抗拔力要求.(5)、第5排土钉的内部抗拔力验算m m d T F L w sd f 1026.3106013.014.3102.583.123.03355<=⨯⨯⨯⨯⨯+=+τπ,满足内部抗拔力要求. 2.抗滑稳定性验算作用在墙后滑移合力为土体主动土压力ax E()[]y x ai i ai i i ax S S K c K h q E ∑-+=2γ作用在墙底断面的抗滑合力i F()ϕtan x i S qB W F += 其中:W ---墙体自重(kN);B ---土钉墙宽度(米),本设计m m m H B 5)6.5~8.2(7)8.0~4.0()8.0~4.0(取===.-=γBH W =5×7×18.4=644KN -γ=18.4KN/米米3抗滑安全系数h K 满足下式:2.1≥=axi h E F K ()[]y x ai i ai i i ax S S K c K H q E ∑-+=2γ=〔(18×2.1×0.704)-2×8×0.839〕+〔(18×2.1+20.81×1.2)0.49-2×8×0.7〕+〔(26.73+18×2.1+20.81×2+21×2.9)0.438-2×9×0.662〕1.22 =147.11KN()ϕtan x i S qB W F += 035.21tan 2.1)573.26644(⨯+==364.77KN2.148.211.14777.364>===KNKN E Fi K ax h ,满足抗滑稳定性要求 3.抗倾覆稳定性验算抗倾覆力矩w M :()2B S qB W M y w += 倾覆力矩0M :()[]320H S S K c K h q M yx ai i ai i i ∑-+=γ 抗倾覆安全系数要满足以下公式:3.10≥=M M K w q 抗倾覆力矩w M :()2B S qB W M yw += 252.1)573.26644(⨯⨯+= =2332.95KN ·米倾覆力矩0M :()[]320H S S K c K h q M y x ai i ai i i ∑-+=γ 3711.147⨯= =343.26 KN ·米抗倾覆安全系数要满足以下公式:3.10≥=M M K w q 3.18.626.34395.23320>==M M w 满足抗倾覆稳定性要求参考文献1.《基础工程》张明义主编..北京:中国建材工业出版社,20032.《岩土工程勘察》王奎华主编..北京:中国建筑工业出版社,20053.《高层建筑箱形与筏形基础的设计计算》. 钱力航.北京:中国建筑工业出版社,20034.《基坑工程》刘宗仁主编.哈尔滨工业大学出版社,20085.《深基坑工程》高大钊主编.中国机械出版社,20036.《土木工程专业毕业设计指南岩土工程分册》袁聚云等,,水电出版社,19997《深基坑支护结构实用内力计算手册》黄强编著.［米］. 中国建筑工业出版社.19958.《深基坑支护工程实例集》黄强惠永宁主编.［米］.中国建筑工业出版社19979.《简明深基坑工程设计施工手册》赵志缙应惠清主编.［米］.中国建筑工业出版社199710．土力学与基础工程[米],武汉:武汉工业大学出版社,200011．《基坑土钉支护技术规范》(CECS 96:97).中国建筑工业出版社,199712.房屋建筑学[米], 北京:中国建筑工业出版社,199713．混凝土结构设计原理(第三版) [米],中国建筑工业出版社, 200514．建筑结构抗震设计[米], 北京:中国建筑工业出版社,200615．混凝土结构设计规范(GB50010-2002) [米],北京:中国建筑工业出版社16．建筑结构荷载规范(GB50009-2001) [米],北京:中国建筑工业出版社17．楼梯设计手册[米],北京:中国建筑工业出版社18．混凝土结构与砌体结构设计(第三版) [米],中国建筑工业出版社, 2005 19．工业于民用建筑抗震设计手册[米], 北京:中国建筑科学研究院,1985 20．结构力学[米], 武汉:武汉理工大学出版社,200021．建筑地基基础规范 (GB50007-2002) [米], 北京:中国建筑工业出版社22．地基基础设计与计算 [米],北京:人民交通出版社23．高层建筑箱形和筏形基础技术规范(JGJ6-99) [米],中国建筑工业出版社24.建筑结构CAD-PKP米软件应用[米],中国建筑工业出版社, 200425. 土木工程专业英语[米],科学出版社,2005。
土钉墙支护计算计算(准确)
土钉墙支护计算计算书本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 中国建筑工业出版《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。
土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。
一、参数信息:1、基本参数：侧壁安全级别：二级基坑开挖深度h(m)：7.430；土钉墙计算宽度b'(m)：100；土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层的摩擦角；条分块数：/；不考虑地下水位影响；2、荷载参数：序号类型面荷载q(kPa) 基坑边线距离b0(m) 宽度b1(m)1 局布20.00 4.86 53、地质勘探数据如下：：序号土名称土厚度坑壁土的重度γ 坑壁土的摩擦角φ 聚力C 极限摩擦阻力(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kPa)1 填土 1.30 18.00 18.00 12.0080.002 粘性土 1.30 18.00 20.00 25.00100.003 粉土 3.10 19.00 25.00 18.00110.004 粘性土 1.20 18.00 20.00 25.00 100.005 粉砂 4.10 19.00 35.00 18.00 115.004、土钉墙布置数据：放坡参数：序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)1 7.43 3.00 100.00土钉数据：序号直径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)1 150 6.00 15.00 1.50 1.50二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:单根土钉受拉承载力计算，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99，R=1.25γ0T jk1、其中土钉受拉承载力标准值T jk按以下公式计算：T jk=ζe ajk s xj s zj/cosαj其中ζ--荷载折减系数e ajk--土钉的水平荷载s xj、s zj --土钉之间的水平与垂直距离αj--土钉与水平面的夹角ζ按下式计算：ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
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宜低于M10 。
§4.4
§4.4.3
土钉墙设计计算
土钉墙构造要求
7、喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，
间距宜为150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，
面层厚度不宜小于80mm； 8、坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。 9、当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施； 土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排
土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值 表6.1.4
§4.4
§4.4.2
土钉墙设计计算
土钉墙设计
（三）土钉墙整体稳定性分析
土钉墙应根据施工期间不同
开挖深度及基坑底面以下可能 滑动面采用圆弧滑动简单条分 法按下式进行整体稳定性验算：
§4.4
土钉墙设计计算
式中n——滑动体分条数； m——滑动体内土钉数； rk——整体滑动分项系数，可取1.3； r0——基坑侧壁重要性系数； wi——第i条分条土重，滑裂面位于粘性土或粉土中时，按上覆土层 的饱和土重度计算；滑裂面位于砂土或碎石类土中时，按上覆土层的浮重 度计算； bi——第i分条宽度； cik——第i分条滑裂面处土体固结不排水（快）剪粘聚力标准值； ψik——第i分条滑裂面处土体固结不排水（快）剪内摩擦角标准值； θi——第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角； αj——土钉与水平面之间的夹角； Li——第i分条滑裂面处弧长； s——计算滑动体单元厚度； Tnj——第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力
排水沟
降水井或者截水帷幕 集水井和排水沟
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
1、上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%
后方可开挖下层土方及下层土钉施工。
2、基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段分层 进行。在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度 的允许偏差宜为±20mm，在坡面喷射混凝土支护前，应清 除坡面虚土。
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
8、注浆作业应符合以下规定：
（1）注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净；注
浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注 浆泵及其管路； （2）注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm处，孔 口部位宜设置止浆塞及排气管；
（3）土钉钢筋应设定位支架。
sxj、szj——第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距； qsik——土钉穿越第i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值，应 由现场试验确定，如无试验资料，可采用表6.1.4确定； li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内的长度，
破裂面与水平面的夹角为（β+φk）/2。
§4.4
土钉墙设计计算
§4.4
2）缺点
土钉墙设计计算
（1）需有允许设置土钉的地下空间；浅层市政设施和 地下构筑物容易影响土钉施工。
（2）地质条件较差的土层（如地下水丰富的松散砂土、
流塑及软塑粘性土）需结合其他加固方法施工； （3）永久性支护需考虑锈蚀等耐久性问题； （4）由于占用地下空间，故可能会给邻近基础施工带 来不便。
下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm；
（2）喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离 宜为0.6～1.0m； （3）喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根 据气温确定，宜为3～7h。
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
6、喷射混凝土面层中的钢筋网铺设应符合下列规定：
（1）钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
9、土钉墙应按下列规定进行质量检测： （1）土钉采用抗拉试验检测承载力，同一条件下，试
验数量不宜少于土钉总数的1%，且不应少于3根；
（2）墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜 每100m2墙面积一组，每组不应少于3点。
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
3、土钉墙施工可按下列顺序进行：
（1）应按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射
混凝土厚度控制标志； （2）喷射第一层混凝土； （3）钻孔安设土钉、注浆，安设连接件； （4）绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土；
（5）设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。
§4.4
（3）内力分布为非线性，面层受力不是最大。
破裂面
§4.4
土钉墙设计计算
4、土钉的优缺点 1）优点： （1）材料用量和工程量少，施工速度快；工时节约50%～ 70%； （2）施工设备轻便，操作方法相对简单； （3）场地土层适用性强； （4）结构轻巧，柔性大，延展性好； （5）施工所需的场地较小，能贴近已有建筑物进行施工； （6）安全可靠；分层开挖分层支护，信息化施工； （7）经济；比锚杆节约10 ～30%；比灌注桩支护节约 1/3 ～2/3；
§4.4
§4.4.1
土钉墙设计计算
概述
5、应用范围
（1）基坑、边坡临时支护；
（2）永久性支护； （3）现有挡土墙的加固、抢险； （4）边坡加固。
§4.4
6、土钉与锚杆的比较
土 钉
土钉墙设计计算
锚 主动受力
杆
被动受力 全长受力 密布,形成重力式挡土墙 面层不是主要受力部分 一般长度3-12m 浆体直径70～120mm 单根受力<100kN 不施加或施加较小的预应力
持开挖面的稳定。
1 3 5 2 4 6
3
2
4
土钉节点
§4.4
§4.4.1 概述 2、工作原理：
土钉墙设计计算
（1）摩擦加筋机理
土钉与周围土体间通过注浆产生握裹力，阻止基坑坑 壁沿破裂面产生滑动，起到了对坑壁土体的约束作用；同 时土钉还能够起到分担荷载并将土中应力传递、扩散到土 体深部的稳定土层中的作用。
第四章
§4.1
§4.2
基坑支护结构计算与设计
基坑支护技术现状及其发展
基坑支护结构设计原则
§4.3
§4.4
排桩、地下连续墙设计计算
土钉墙设计计算
§4.5
§4.6
水泥土墙设计计算
地下水控制
§4.7
基坑监测
§4.4
土钉墙设计计算
§4.4.1 概述
1、概念 天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉并与喷射砼面板相 结合，形成类似重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保
厚度不宜小于20mm； （2）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢 筋网被混凝土覆盖后铺设； （3）钢筋网与土钉应连接牢固。
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
7、 土钉注浆材料应符合下列规定：
（1）注浆材料宜选用水泥浆或水泥砂浆；水泥浆的水
灰比宜为0.5，水泥砂浆配合比宜为1∶1～1∶2（重量比）， 水灰比宜为0.38～0.45； （2）水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次 拌合的水泥浆、水泥砂浆应在初凝前用完。
Tnj=πdnjΣqsiklni
式中lni——第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度。
§4.4
§4.4.3
土钉墙设计计算
土钉墙构造要求
1．一般用于基坑开挖深度在15m以内的边坡，土钉墙墙
面坡度不宜大于1∶0.1；
2．土钉长度一般为开挖深度的0.5～1.2倍，其间距宜 取1～2m，土钉与水平面夹角宜取5 ̊ ～20 ̊ ； 3．为保证土钉与护坡面层的有效连接，常设有承压板 和加强钢筋；
水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
§4.4.3
土钉墙构造要求
10、水患防治： （1）排：地面排水沟、导水孔； （2）挡：地面挡水墙，截水帷幕； （3）降：降水井； （4）封：混凝土封闭坡面及坡顶附近，及时封底； （5）抽：坑内设置集水井、坑抽水。 挡水堤
护面 长度40~60mm，直径 ≥40mm，间距1.5~2m 的导水孔
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
4、土钉成孔施工宜符合下列规定： （1）孔深允许偏差 ±50mm； （2）孔径允许偏差 ±5mm；
（3）孔距允许偏差 ±100mm；
（4）成孔倾角偏差 ±5%。
§4.4
§4.4.4
土钉墙设计计算
土钉墙施工与检验
5、喷射混凝土作业应符合下列规定： （1）喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自
§4.4
§4.4.2
土钉墙设计计算
土钉墙设计
（二）土钉抗拉承载力计算
单根土钉抗拉承载力计算应符合下式要求：
1.25 0T jk Tuj
式中Tjk——第j 根土钉受拉荷载标准值：
T jk eajk s xj szj / cos j
荷载折减系数
tg
k
2
1 1 2 [ ] / tg (45 ) k t g 2 tg 2
uj
Tuj——第j根土钉抗拉承载力设计值： T
1
s
d nj qsik li
§4.4
§4.4.2
土钉墙设计计算
土钉墙设计
（二）土钉抗拉承载力计算
αj——第j根土钉与水平面的夹角。
rs——土钉抗拉抗力分项系数，取1.3； dnj——第j根土钉锚坑水平荷载标准值；
（2）类重力式挡土墙机理
（3）准粘聚力机理
§4.4
土钉墙设计计算
摩擦加筋机理 加筋后
φ
类重力式挡土墙机理
C’ C
加筋前
φ
准粘聚力机理
§4.4
§4.4.1
3、特点：
土钉墙设计计算
概述