土木工程专业毕业设计计算书.doc

XXXX城市建设学院毕业设计 摘要毕业设计是我们专业课学习的最后一个综合实践性教学环节。本设计主要包括两部分衡阳市一中学教学楼的建筑结构设计和厦门市金盛大厦的基坑支护设计。教学楼占地总面积为1360.8，建筑高度为23.4m，共计六层，各层层高均为3.9m，不设地下室。该教学楼为框架结构，建筑设计主要包括平面设计、立面设计、剖面设计。结构设计采用手算和PKPM软件辅助计算，主要包括：结构选型，梁、柱、墙等构件尺寸的确定、框架内力分析、截面设计等。厦门市金盛大厦基坑深度为8.0m，采用了土钉墙支护、悬臂桩支护和桩锚支护三种形式，人工挖孔桩的内力计算采用等值梁法，并根据规范要求进行桩身配筋计算和锚杆的设计计算；采用了瑞典简单条分法验算了放坡的稳定性，同时，土钉墙的内部整体稳定性和外部整体稳定性也根据规范要求进行了验算。最后，对基坑工程各个施工过程编制了相应的施工组织设计。在设计过程中，我遵循着“适用、安全、经济、美观”的设计原则，严格按照最新规范及相关规定进行设计，其中采用的计算方法均参照相关书籍。关键词：框架结构；土钉墙；悬臂桩支护；桩锚支护；稳定性Abstract:The design projection for graduation is the last practice teaching segment of study of our specialized courses.The design includes two parts -The structural design of a teaching building of a middle school in Hengyang City and the supporting design of the foundation pit of XiaMen JinSheng building. The teaching building covers an area of 1360.8 square meters, of total building height of 23.4m,a total of six, layers of story are 3.9m, no basement. The teaching building is frame structure, The architectural design includes the plane drawing design, the elevation drawing design and the profile drawing design. The Structure design is by hand and PKPM software auxiliary calculation, the mission of the frame structural design mainly have: the type selection ,the size of beams、pillars、walls ,framework internal force analysis, section design etc. Foundation of Xiamen JinSheng building depth 8.0m, with soil nailing wall, cantilever retaining piles and piles anchor bracing three forms, the internal force calculation of artificial dig-hole pile using the method of equivalent beam, and in accordance with regulatory requirements for pile reinforcement calculation and bolt design calculation; used Sweden simple slice method was checked, put the stability of slope, while the soil nail wall inside the overall stability of the overall stability and external regulatory requirements are also based on the checking and use of deep-based management isHang the software was checked; Finally, all construction excavation prepared corresponding construction organization design.In the design process, I follow applicable, safety, economy, beautiful design principle, in strict accordance with the latest standard and related regulations to carry on the design, use among them are refer to the calculation method of relevant books.Keywords: frame structure; soil nailing wall; Cantilever pile supporting; pile anchor supporting; stability.目录摘要IAbstract:II1.工程概况11.1建筑概况：11.2工程地质条件：11.3水文地质条件：21.4技术条件：22.建筑设计42.1建筑物功能与特点：42.1.1平面设计：42.1.2立面设计：42.1.3防火设计：42.1.4伸缩缝设置：42.1.5屋面：42.2结构方案的的选择及结构布置：52.2.1结构方案的选择：52.2.2楼盖形式选择：52.2.3楼梯形式选择：52.2.4材料的选择：52.3工程做法：52.3.1屋面做法：62.3.2楼面做法：62.3.3墙身做法：62.3.4门窗做法：72.3.5楼梯间做法：73.结构设计93.1楼面（屋面）荷载、墙体、楼梯荷载计算说明93.1.1教学楼屋面荷载：93.1.2教学楼楼面荷载（标准层楼面荷载）：93.1.3教学楼卫生间荷载：93.1.4墙体荷载：93.1.5楼梯荷载：93.2.荷载计算：93.2.1屋面荷载(不上人屋面)：93.2.2楼面荷载：103.2.3卫生间荷载：103.2.4墙体荷载：113.2.5楼梯间荷载：123.2.6结构设计结果：124.基坑支护设计164.1基坑工程概况:164.2设计依据及设计说明:174.2.1设计方案编制依据：174.2.2设计方案编制说明:174.3支护方式选择及初步确定设计参数：174.3.1选择原则：174.3.2支护结构选型与布置：174.4北侧AD段土钉墙放坡支护设计：184.4.1土钉墙支护概况：194.4.2上部放坡：194.4.3土钉墙的基本参数:224.4.4土钉最大拉力计算:234.4.5土钉筋材抗拉强度验算:244.4.6土钉抗拔出验算:254.4.7土钉墙支护内部稳定性分析:264.4.8土钉墙支护外部稳定性分析:294.4.9喷混凝土面层设计:304.5南侧BC段、东侧CD段悬臂桩支护设计:314.5.1 BC、CD段支护方案选择：314.5.2水平荷载及水平抗力的计算：324.5.3悬臂式支护结构嵌固深度设计值计算：374.5.4基坑支护结构抗倾覆稳定性验算：374.5.5基坑整体稳定性验算：384.5.6基坑底部土体的抗隆起稳定性验算：414.5.7基坑底部土体抗渗流稳定性验算：424.5.8人工挖孔桩设计：424.5.9冠梁的设计及配筋：454.5.10人工挖孔桩护壁配筋计算：464.6西侧AD段桩锚支护设计：464.6.1 AD段支护方案选择:464.6.2水平荷载及水平抗力的计算：474.6.3桩身内力计算方法介绍:534.6.4单层支锚桩计算：544.6.5整体稳定性分析:564.6.6基坑抗隆起稳定性验算:584.6.7基坑抗渗流稳定性验算:604.6.8支护结构踢脚稳定性验算:604.6.9桩身配筋计算:614.6.10锚杆长度计算：644.6.11冠梁的设计计算：675.施工组织设计685.1施工平面布置：685.2基坑监测:695.2.1外围地面、邻近既有建（构）筑物沉降监测:695.2.2护坡支护体系位移监测:705.2.3观测精度要求:705.2.4注意事项:705.3施工工艺及要求：715.3.1土钉墙施工工艺：715.3.2人工挖孔桩施工工艺:745.3.3冠梁施工工艺:795.3.4锚杆施工工艺:803.2.5基坑降水施工工艺：815.3.6主体工程施工工艺：86参考文献：90致谢92VI xxx城市建设学院毕业设计 1.工程概况1.1建筑概况：该工程为衡阳市一中学教学楼，建筑占地总面积1360.8平方米，建筑形状为矩形，总长81m，总宽16.8m，层高均为3.9m，共6层，总高为23.4m。六层多为教室。室内外高差为0.45m。详见建筑施工图。该建筑为钢筋混凝土框架结构，属乙类建筑。结构形式采用钢筋混凝土框架结构。1.2工程地质条件：工程场地位于衡阳盆地残剥积地带上，原始地貌上属陆相稳定型盆地，地貌单元为冲洪积型地貌。根据本次野外勘察结果，结合室内土工试验，场地地基土自上而下描述如下：（1）杂填土：黄褐色，红褐色等杂色，主要由建筑垃圾组成，含植物根茎及大量砖块、石块及卵石，堆填时间长久，基本已完成自重固结，呈稍密状态，稍湿。（2）粉质粘土：红褐色，黄褐色，呈花斑网纹状，偶见黑色铁锰质氧化物颗粒浸染，光泽反应稍有光滑，摇震反应无，干强度稍高-较高，韧性中等，可塑-硬塑，与下部粉土界限不明显，稍湿。（3）粉土：黄褐色，可塑状态，刀切面粗糙，摇震反应较慢，稍有返浆现象，上部与粉质粘土界限不明显，稍湿-湿。（4）砂夹卵石：黄褐色，灰黄色，颗粒呈圆型及亚圆型，粒径10mm-40mm之间，最大可达50mm，分选性一般，颗粒之间为砂质或泥质充填，中密状态，稍湿。（5）中风化灰岩：灰色，块状结构，中厚层状构造，主要矿物成分为方解石、白云石，见有风化节理，构造面以层面为主，偶见裂隙面，岩芯多呈块状、短柱状、长柱状，岩体完整程度为较破碎，岩石坚硬程度为坚硬，该层为稳定下伏基岩，厚度大，分布广。表1.1工程地质条件土层名称厚层（m）含水率w（%）重度r（kN/m3）内摩擦角（0）粘聚力C（kPa）压缩模量ES（Mpa）承载力设计值（kPa） 杂填土3.52517.55990粉质黏土6.82519.816.316.56.5140 粉土5.423.619.417255.4200砂夹卵石2.8350中风化岩 未探穿20001.3水文地质条件：场地水文地质条件较简单，场地地下水可划分为上层滞水和基岩裂隙水，上层滞水未形成统一的稳定水位，上层滞水主要赋存于杂填土中，受大气降水和周围地表水或附近区域地表水补给，且随季节变化，含水量相对较丰富；基岩裂隙水赋存于下伏基岩裂隙中，主要为大气降水和侧向补给，迳流速度慢，含水量微弱。受区域地形地貌控制，地下水总体向低洼处排泄。地下水稳定水位埋深为3.5米，建议抗浮水位按47.00m取值。根据水样水质简分析，场地土对混凝土结构不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性。1.4技术条件：1、抗震设防：小于6度；2、防火等级：二级；3、建筑物类型：乙类；4、基本风压，主导风向：全年为西北风,夏季为东南风；5、气温条件：最热月平均29.6，最冷月平均4.2，夏季极端最高39.8,冬季极端最低9.5；6、雨雪条件：年总雨量1520mm，日最大降水强度187mm/d,暴雨降水3.3L/SO.100m2，最大积雪80mm.基本雪压0.35kN/m2。7、建筑使用年限：50年；2.建筑设计2.1建筑物功能与特点：2.1.1平面设计：建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，采用横向6.9m、3.0m纵向4.5m、8.4m的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。2.1.2立面设计：该建筑为中学教学楼，其立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗和玻璃幕墙。外墙面选用面砖饰面，不同分隔区采用不同的颜色区隔，以增强美感。2.1.3防火设计：防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距27m,满足间距50m的要求。2.1.4伸缩缝设置：该建筑为现浇钢筋混凝土框架结构，根据规范本结构形式伸缩缝的最大间距为55米，该教学楼边长为81.0米，所以设置一个600mm的伸缩缝，详见图纸。2.1.5屋面：屋面形式为平屋顶，防水等级为二级，平屋顶排水坡度为2%，排水坡度的形式为垫置坡度，排水方式为外排水。2.2结构方案的的选择及结构布置：2.2.1结构方案的选择：本工程底层无地下室，上部为开间6.9m和9.0m的教学楼，其结构方案采用框架结构。边柱和角柱均采用500mm500mm的方柱，楼板厚度取120mm。梁尺寸根据跨度确定，规范要求一般梁尺寸为梁跨度的，主梁尺寸取为250mm700mm、250500mm，次梁取为200400mm ，梯梁截面尺寸为200mm400mm。架框梁、板、柱全部现浇，混凝土用C30；上部砌体结构各层采用Mu15烧制页岩砖，现浇楼梯直到屋顶。2.2.2楼盖形式选择：各层板均采用现浇。2.2.3楼梯形式选择：采用板式楼梯。2.2.4材料的选择：1）混凝土：基础梁、板的混泥土采用C30，上部框架各层梁、板、柱混凝土均采用C30。2）钢筋：上部框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235；楼板的受力钢筋采用HPB235；基础梁的纵向受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235；筏板的受力钢筋、箍筋均采用HPB235。3）墙体材料：墙体采用Mu15烧制页岩砖及M10混合砂浆砌筑2.3工程做法：室内设计标高，室内外高差为0.45m。2.3.1屋面做法：刚性防水和高聚物改性沥青卷防水屋面40mm厚C25刚性防水层铺油毛毡隔离层一道25mm厚挤塑泡沫成品保温层高分子防水卷材一层1.2cm厚20mm厚1:2.5水泥砂浆找平水泥炉渣2%找坡120mm厚钢筋混凝土板20mm厚混合砂浆打底2.3.2楼面做法：1.房间、走道楼面：瓷砖面层10mm厚（20厚1：2.5水泥砂浆找平）120mm厚钢筋混凝土板20mm厚混合砂浆打底无保温层的V型钢龙骨吊顶2.卫生间楼面：瓷砖面层10mm厚（20mm厚1：2.5水泥砂浆找平）高分子防水卷材一层1.2厚20mm厚1：2.5水泥砂浆向地漏找坡120mm厚钢筋混凝土板20mm厚混合砂浆打底涂料两度2.3.3墙身做法：墙身均为普通机制页岩砖围墙，用M5混合砂浆砌筑。1.外墙面做法：20mm厚混合砂浆抹面20mm厚水泥砂浆找平240mm厚浆砌普通砖小瓷砖贴面（20mm水泥砂浆打底）2.内墙面做法：20mm厚纸混合砂浆抹面20mm厚水泥砂浆找平240mm厚浆砌普通砖20mm厚水泥砂浆找平20mm厚混合砂浆抹面瓷砖贴面20mm厚，高1200mm（10mm混合砂浆打底）3.屋顶女儿墙：20mm厚混合砂浆抹面20mm厚水泥砂浆找平0.8米高240mm厚浆砌普通砖小瓷砖贴面（20mm水泥砂浆打底）2.3.4门窗做法：教学楼一楼正面大门为玻璃门，其他均为木门，所有窗均为铝合金窗，门窗表见图纸，具体做法参考中南标。2.3.5楼梯间做法：40厚补偿收缩混凝土防水层15厚聚乙烯薄膜一层3厚或改性沥青防水卷材基层处理剂一遍20厚1：2.5水泥砂浆找平层20厚（最薄处）1:8水泥膨胀珍珠岩找坡干铺100厚水泥珍珠岩板120mm厚钢筋混凝土现浇板20m厚石灰砂浆粉刷层3.结构设计3.1楼面（屋面）荷载、墙体、楼梯荷载计算说明3.1.1教学楼屋面荷载：恒载标准值、设计值的计算。恒载值为屋盖的结构自重。活载标准值根据GB 50009-2001上人屋面为2.0kN/ m2，不上人屋面为0.5kN m23.1.2教学楼楼面荷载（标准层楼面荷载）：恒载标准值、设计值的计算：恒载值为屋盖的结构自重。根据GB 50009-2001活载标准值上人屋面为2.5kN/m23.1.3教学楼卫生间荷载：楼盖结构自重的标准值和设计值的计算:活载标准值为2.5kN/m23.1.4墙体荷载：实心砖墙双面粉刷恒载标准值：240mm厚为5.24kN/m2墙体荷载计算时，为了简化计算，计算不扣除门、窗洞口恒载线荷载。3.1.5楼梯荷载：楼梯结构自重标准值和设计值计算，包括楼梯梯段、平台、栏杆自重。教学楼楼梯活载标准值为2.5kN/m23.2.荷载计算：3.2.1屋面荷载(不上人屋面)：40mm厚C25刚性防水层 250.04=1kN/m2铺油毛毡隔离层一道 0.25kN/m225mm厚挤塑泡沫成品保温层 0.20.025=0.005kN/m2高分子防水卷材一层1.2mm厚 0.01kN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平 200.02=0.4kN/m2水泥炉渣2%找坡 140.072=1.008kN/m2120mm厚钢筋混凝土板 250.12=3kN/m220mm厚石灰砂浆打底 170.02=0.34kN/m2V型钢龙骨吊顶 0.25kN/m2恒载标准值 =6.263kN/m2活载标准值 0.5kN/m2荷载设计值 3.2.2楼面荷载：瓷砖面层10mm厚（20mm厚1：2.5水泥砂浆找平） 250.03=0.75kN/m2120mm厚钢筋混凝土现浇板 250.12=3kN/m220mm厚混合砂浆粉刷层 170.02=0.34kN/m2V型钢龙骨吊顶 0.25kN/m2恒载标准值 =4.34kN/m2活载标准值 2.5kN/m2荷载设计值 3.2.3卫生间荷载：瓷砖面层10mm厚（20mm厚1：2.5水泥砂浆找平）250.03=0.75kN/m2高分子防水卷材一层1.2mm厚 0.01kN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆向地漏找坡 200.02=0.4kN/m2120厚钢筋混凝土板 250.1=3.0kN/m220mm厚混合砂浆打底 170.02=0.34kN/m2涂料两度 0.02kN/m2恒载标准值 =4.52kN/m2活载标准值 2.5 kN/m2荷载设计值 3.2.4墙体荷载：为简化荷载计算，本工程未考虑门窗洞口对墙身面积的影响，均以实体墙对待。第一标准层荷载计算：250mm700mm梁下墙重外墙：20mm厚混合砂浆抹面 3.90.0217=1.326kN/m20mm厚水泥砂浆找平 3.90.0220=1.56kN/m240mm厚浆砌普通砖 0.24183.9=16.848kN/m20mm厚水泥砂浆找平 3.90.0220=1.56kN/m20mm厚混合砂浆抹面 3.90.0217=1.326kN/m小瓷砖贴面（20mm水泥砂浆打底） 3.90.55 =2.145kN/m合计 24.77kN/m荷载设计值 内墙：瓷砖贴面1200mm（10mm水泥砂浆打底） 20mm厚混合砂浆抹面 3.90.0217=1.326kN/m20mm厚水泥砂浆找平 3.90.0220=1.56kN/m240mm厚浆砌普通砖 0.24183.9=16.848kN/m20mm厚水泥砂浆找平 3.90.0220=1.56kN/m20mm厚石灰抹 面 3.90.0217=1.326kN/m合计 23.28kN/m荷载设计值 女儿墙(顶层女儿墙)：20mm厚混合砂浆抹面 0.80.0217=0.272kN/m20mm厚水泥砂浆找平 0.80.0220=0.32kN/m240mm厚浆砌普通砖 0.24180.8=3.456kN/m小瓷砖贴面（20mm水泥砂浆打底） 0.80.55 =0.44kN/m合计 4.488kN/m3.2.5楼梯间荷载：40厚补偿收缩混凝土防水层15厚聚乙烯薄膜一层3厚或改性沥青防水卷材基层处理剂一遍20厚1：2.5水泥砂浆找平层20厚（最薄处）1:8水泥膨胀珍珠岩找坡干铺100厚水泥珍珠岩板由建筑配件图集98ZJ001查得自重 2.6120mm厚钢筋混凝土现浇板 20m厚石灰砂浆粉刷层 恒载标准值 5.94活载标准值 2.5荷载设计值 3.2.6结构设计结果：将以上计算荷载数据输入PKPM软件，进入PK板块计算框架，得到-轴的内力图，分别为轴力包络图、剪力包络图、弯矩包络图。图3.1弯矩包络图图3.2剪力包络图图3.3轴力包络图4.基坑支护设计4.1基坑工程概况:厦门市金盛大厦位于江头的中心，南靠拟建的三号线，现为三层民房，围护桩外沿与民房最小距离仅约0.5；北面为规划的江头建行大厦空地；东面拟建天龙大楼，现为三层民房，围护桩外沿与其最小距离也是0.5m；西面紧靠已建成的江头路，江头路段中有已通自来水的自来水管和未通气的煤气管线。该场地南、北、东、西四面高程相同，地下室开挖二层，四面挖深都是8m，场地地质条件较好，土层物理力学性质指标如下：表4.1土的物理力学性质指标汇总表层号土层名称层厚（m） 天然重度 内摩擦角（度） 粘聚力 1杂填土2.51815102冲积粘土21914323坡积粘土2.519.522304残积土A2.518.225295残积土B/17.52228该场地的地下水为埋深约2.5m；根据抽水实验成果：试验段岩土层为砂质粘土、脉岩残积土、强、中、微风化花岗岩，其渗透系数为0.10m/d;试验段岩土层为砂质粘土、残积砂质粘土，其渗透系数为6.45m/d。4.2设计依据及设计说明:4.2.1设计方案编制依据：(1)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；(2)建筑基坑支护技术规范（JGJ79-2002）；(3)基坑土钉支护技术规程(4)场地工程地质勘察报告(5)其它国家和地方有关规范、规程、标准；(6)施工现场的实际情况、周边环境和设计的相关要求。4.2.2设计方案编制说明:(1)建筑结构安全等级为二级，其基坑重要性系数=1.0。(2)围护结构平面布置应满足地下室边墙外界尺寸要求，并按规范允许的结构受力变形，施工误差等要求进行放线施筑;深度应满足地下室净空要求。(3)地震烈度：本场地地震烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g(4)场地地震土类型：中弱土层(5)建筑场地类别：类。4.3支护方式选择及初步确定设计参数：4.3.1选择原则：.技术先进；.施工可行 ；.安全可靠；.经济合理。进行挡土结构设计时应综合考虑下列因素：.基坑的几何尺寸、形状、开挖深度；.工程地质、水文地质条件、土层分布及其物理力学性质、地下水情况；.支挡结构所受的荷载及大小；.基坑周围的环境、建筑、道路交通及地下管线情况。4.3.2支护结构选型与布置：支护结构选型应考虑结构的空间效应和受力特点，要用有利支护结构材料受力性状的型式。该基坑西侧AB段紧靠公路，路段下有管线，采用桩锚支护体系（人工挖孔排桩+土层锚杆）；南侧BC段与东侧CD段与三层民房相邻，支护桩外沿距其距离仅为0.5，采用人工挖孔悬臂排桩支护相结合的维护形式；基坑北侧AD段为待建工地该方向无重要建筑物和构筑物，有足够的放坡空间，综合考虑造价和施工条件等，采用局部放坡加土钉墙的支护形式。基坑采用管井井点坑内降水形式，以防止残积土层浸水软化，并相应提高土层的C、值。基坑平面图如下所示：图4.1基坑平面图4.4北侧AD段土钉墙放坡支护设计：基坑北侧为待建工地该方向无重要建筑物和构筑物，有足够的放坡空间，综合考虑造价和施工条件等，采用局部放坡加土钉墙的支护形式。4.4.1土钉墙支护概况：如图4.2所示，基坑深度为8m，基坑北侧为待建工地该方向无重要建筑物和构筑物，有足够的放坡空间，综合考虑造价和施工条件等，采用局部放坡加土钉墙的支护形式，上部2m放坡，下部6m做土钉墙支护，土钉墙坡度取为。初步设定为五排土钉。 图4.2土钉墙支护剖面简图4.4.2上部放坡：（1）放坡概况：对上部2m土体采取1：1放坡处理，对坡面层喷射C20素混凝土进行基本保护。（2）稳定性分析：放坡稳定性分析采用瑞典圆弧法，通过费伦纽斯近似方法确定最危险滑动面的圆心位置，如图2.14，半径r=4.0m。安全系数根据以下公式进行计算：式中：-抗滑力矩； -滑动力矩； -第i土条天然重度； -第土条弧线中点切线与水平线夹角； -第i土条底面中点所处的土层的内摩擦角； 图4.3放坡稳定性分析图 -第i土条的宽度； -地表超载；-第i土条底部弧长, ；1.按比例画出基坑的截面图，如图所示，垂直截面方向取1m长进行计算；2.取任意滑动圆弧的圆心，取半径r=4m,取土条宽度b=0.1r=0.4m，取O点竖直线通过的土条为0号，右边分别为i=110,左边分别为（-1-7）。3.计算各土条的重力。，其中为各土条中间的高度，从图中按比例量出。4.量出第i土条弧线中点切线与水平线夹角，按下式计算弧长，列表计算各土条的如下表：表4.1放坡稳定性系数计算表-7-39.128.756.790.268-5.52-6-36.879.447.550.268-5.66-5-30.0011.9310.330.249-5.97-4-23.5812.8811.810.249-5.15-3-17.4614.0013.360.249-4.20-2-11.5416.2315.910.249-3.25-1-5.7419.5719.400.249-1.960022.6022.600.249015.7425.3325.200.2492.53211.5427.7527.200.2495.55317.4628.4327.120.2498.53423.5827.2925.020.24910.92530.0026.3022.780.24913.15636.8723.8419.070.26814.30744.4321.3915.270.26814.97853.1318.0810.850.26814.46964.1613.335.820.26812.001068.3211.464.230.26810.6575.32计算弧长的公式为：故将以上数据代入得安全系数：满足要求。4.4.3土钉墙的基本参数:如图3所示，下部6m为土钉墙。土钉墙坡度取为70初步设定为五排土钉，土钉长度从上至下依次为：7.5m，6.0m，6.0m，6.0m，5.0m。水平间距、垂直间距均为1.2m，土钉材料选用HRB335级钢筋，直径25mm，土钉孔径120mm，倾角10。上部放坡视作超载，故地表超载：。图4.4土钉墙剖面示意图4.4.4土钉最大拉力计算:根据建筑基坑支护技术规程（CECS96：97）计算在土体自重和地表均布荷载作用下每一土钉中所受的最大拉力或设计内力，可按图4.5所示的侧压力分布图形用下式求出： 图4.5侧压力分布示意图式中：-土钉倾角，本设计-土钉长度中点所处深度位置上的侧压力；-土钉长度中点所处深度位置上由支护土体自重引起的侧压力；对于砂土和粉土，有：；对一般粘性土，有：。其中H为基坑深度. -地表均布荷载引起的侧压力。第一层土为杂填土，厚度2.5m，故，经计算，列表计算得结果如下：表4.2土钉最大拉力计算表土钉号土钉长度中点所处深度位置（m）(kPa)(kPa)(kN)13.8242.6734.16112.224.8431.225.282.336.0431.225.282.347.2432.822.9681.458.2932.822.9681.44.4.5土钉筋材抗拉强度验算:各层土钉在设计内力作用下应满足下列强度条件：式中：-土钉的局部稳定性安全系数，取1.21.4，基坑深度较大时取较大值； -土钉设计拉力； -土钉钢筋直径，本设计；-钢筋抗拉强度标准值，采用HRB335级钢筋，；代入数据得： 表4.3土钉筋材抗拉强度验算表土钉号1145.9180.92107.0180.93107.0180.94105.8180.95105.8180.9故所有土钉均满足抗拉强度要求。4.4.6土钉抗拔出验算:如前图所示，为防止土钉从破裂面内侧稳定土体中拔出，此时各排土钉的长度宜满足以下要求：式中：-破裂线内土钉长度，如图。 -土钉孔径（m），本设计； -土钉与土体之间的界面粘结强度（kPa），查基坑土钉支护技术规程CECS96：97 表5.1.5取值，由土质条件“粘土，可塑”取,残积土取；代入数据，得： 表4.4土钉抗拔出验算表土钉号11.424.867.521.114.326.030.794.326.040.474.176.050.164.175.0由上表知：对于每一层土钉，都有，故土钉长度满足抗拔出验算的规定。4.4.7土钉墙支护内部稳定性分析:土钉支护的内部稳定性分析采用圆弧破裂面条分法。如图5所示，在土条i上作用有土体自重，地表荷载，土钉极限抗拉力。其中取以下较小值按土钉受拔条件:按土钉受拉屈服条件：式中：-土钉孔径； -土钉钢筋直径； -土钉在破坏面一侧深入稳定土体的长度； -土钉与土体之间的界面粘结强度；表4.5土钉极限抗拉力R取值表土钉号1114.5180.9292.1180.9397.9180.94124.3180.95109.4180.9土钉支护内部稳定性安全系数为： 式中： -土条i底面中点切线与水平面之间的夹角（）； -土条i的宽度（m）； -土条i底面所处第j层土的内摩擦角（）；-土条i底面所处第j层土的粘聚力（kPa）； -破坏面上第k排土钉的最大抗力； -第k排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹角()； -第k排土钉的水平间距（m）； 图4.6土钉墙内部整体稳定性分析条分法计算简图1.按比例画出基坑的截面图，如图所示，垂直截面方向取1m长进行计算；2.取任意滑动圆弧的圆心，取半径r=10m,取土条宽度b=0.1r=1.0m，取O点高出坡顶3m，弧线通过坡底，定出0点位置，土条编号从左至右边分别为i=16。3.计算各土条的重力。，其中为各土条中间的高度，从图中按比例量出。4.量出第i土条弧线中点切线与水平线夹角，按下式计算弧长计算结果见下表。用同样的方法重复上述步聚，直至找到最危险滑动面。表4.6土钉墙内部整体稳定性分析计算表129.0890.420.8740.486235.87114.480.8100.586343.32137.780.7280.686451.81116.260.6180.786562.3786.660.4640.885670.9160.860.3270.945表4.7土钉墙内部整体稳定性分析计算表土钉排号k（）1810.98195.400.1562620.88276.750.4683550.81981.580.5744470.731103.580.6815360.58891.160.802将上表基本数据代入得：表4.8土钉墙内部整体稳定性分析计算表43.9436.8343.9933.1815.2767.0837.4627.3837.0436.0894.5240.6427.0441.2147.3291.3829.1430.9848.38104.2676.7810.2221.7468.0873.1157.515.4430.30=431.22160.73151.14258.20275.96根据以上数据，该土钉支护内部稳定性安全系数为：查基坑土钉支护技术规程CECS96：97 表5.3.1，“基坑深度6-12m，支护内部整体稳定性系数最低值为1.3”.故内部整体稳定性满足要求。4.4.8土钉墙支护外部稳定性分析:土钉与原位土体组成复合土体，形成类似重力式挡墙的土钉墙。抗滑移稳定性分析：抗滑移安全系数应满足：式中:-作用于墙背的主动土压力；根据桩锚支护中的数据，有： ； -土钉墙底面上产生的抗滑力，由下式给出：，式中：-墙体自重；:土钉墙计算宽度（m），取B=5.0m；代入数据得：代入以上数据，得：；故抗滑移稳定性满足要求。4.4.9喷混凝土面层设计:喷射混凝土面层的作用除保证土钉之间局部土体的稳定以外，还要使土钉周围的土压力有效地传给土钉，这就要求土钉钉头与面层连接牢靠。将面层视作支撑于土钉上的无梁连续板，面层厚度100mm，面层跨度为：；式中：-土钉的垂直间距； -土钉墙的倾角，此处；在土体自重及地表超载作用下，喷混凝土面层所受的侧压力为：；式中：S-土钉水平间距和竖向间距中的较大值，单位为m；对于上部的面层，有：；对于下部的面层，有：；取上、下两部分平均值:钉上带土钉作用处弯矩：；跨中弯矩： ；跨中带支座处： ；跨中带跨中处： ；只有土钉连接处的局部弯矩较大，其他界面弯矩较小，经计算选配：钢筋，土钉连接处适当加强；4.5南侧BC段、东侧CD段悬臂桩支护设计:4.5.1 BC、CD段支护方案选择：厦门市金盛大厦位于江头的中心，南靠拟建的三号线，现为三层民房，围护桩外沿与其民房最小距离仅约0.5；东面拟建天