土钉墙支护计算

1.1计料1象资料：本区属大陆季风型气候，冬季长而寒冷，夏季短而炎热.多年平均气温9.0，最高气，最低气,多年平均降水量585mm,大降水量853。90mm，降水多集中7月；标准冻1.26m，最大降雪深27cm,基本雪压0.3Kpa；历年最多风向为西北，最大风速，极大风为，最大风力9级,平均为1～2级。1工程地水文地质概根据勘探揭露，厂区在钻探截露深度之内均见地下水，圆砾层为其含水层，属第四系潜,略有承压性；稳定水位埋深为6.80，稳定水位标高为263.43～265.72m.由于本工程勘察处不同时期区域资料位变幅为～2.00m,抗浮设计水位267.22m。地下水对混凝土及混凝土中钢筋微腐蚀性，对钢结构有微腐蚀性。该拟建物位于承德市承德县板城大街筑场地地貌单元属老牛河二级阶地场地标高为270.53～272。57m，地貌单一。表1地岩特编号地层名称平厚度(颜密实度稠状态

性状描述①②③错!⑤⑥⑦

杂填土粘质粉土细砂圆砾粉质粘土强风化泥质砂岩中风化泥质砂岩

。219.7。55-—-——

黄褐黄褐褐黄褐黄灰黄紫红、灰白紫红、黄白

松散稍密稍密密实稍密密实密实

可塑可塑可塑可塑可塑可塑硬塑

以粉土、碎石组局部见建筑垃圾稍湿，土质稍均匀无光泽干度、韧性低主要颗粒为石英、长石，含砾石砾石磨圆度好，骨架颗粒以花岗岩、石英岩、灰岩为主,中等风,洪积形成饱和，无光干强度，韧性低岩芯成碎块状，见云母，粉砂结构，泥质胶,表层风化成砂土状岩芯呈短柱状致密坚硬泥胶结块状结构岩体基本质量等级为Ⅵ级

II表2土物力性参土层

湿密度

饱和度

液性指数

重度

压缩模量

粘聚力摩角

桩极限桩限地承侧阻端载代号①

ρg/

Sr%

L。

KN/m

8

9.1

C

Qsik

②

。。

。

③

。

7

。4

9.6

。

170

④

9

。

。29

。

⑤⑥⑦

。。

。。。

-—

。3

9.6

。

。

第章土钉墙支计算2.1钉护术土钉支护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。土钉支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。。钉支护的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值在5以上的砂质土与N值在3上的粘性土。单独的土钉墙宜用于深度不大于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。土钉的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:在复合土体内钉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所以在土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转.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: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,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。。钉支护设1.确定土钉墙结构尺寸（1)在初步设计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5～2。0m，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1.0～1.5m；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10m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的60％～70％。土钉一般下斜，与水平面的夹角宜为5°～。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规程要求一般为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16～32mm,常是25mm打入钢管一般是人工成孔时径一般为70机械成孔时，孔径一般为100土钉间距包括水平间(距）和垂直间距（行)，其数值对土钉墙xy的整体作用效果有重要影响，大小宜为1对于钻孔注浆土钉,按6倍土钉直径D选定土钉行距和列距,且宜满足：SK式中：K-注浆工艺系数，一次压力注浆,K=1。5～2.5D、L-土钉直径和长度，m；、—土钉水平间距和垂直间距，m。x2.2护案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侧钉计

a1a12。土压力计及土钉置由设计任务书得基坑开挖深度为穿越三个土层具体如图所示，地面均布荷载为50开挖深度位于地下水位以上，故不用考虑降水.1.主动土压力计算hKaaq—地面荷载(kN

a

3

—土的重度（kNm）;c-土层粘聚力（kPa）K

—主，K2)为土2层内摩擦角.图2.1土层分布图2。

土层分布图

19.73。Kpa，K2)22

)0.495Kpa,K2a2

2

)0.528,K2

a2

各层土压力计算：填土表面处的土压力

a0

qK500.495a素填土底面土压力qa1

)K(500.49570.1611a粘质粉土顶面土压力K11

a

64.663粘质粉土底面土压力q)KKa22

a2

(5089.8418.130.99)0.5280.528Kpa

2.土钉参数及布置土钉墙水平倾角73.3

0

,按1：0.3放坡，土钉与水平面的倾

取5

0

，土钉竖直间距取sm水平间距取，机械成孔取孔径10㎜。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e1

h1

K11

K

10.4957.010.495Kpa同理eKpa,e53.13a2a3eKpaa3图2。2右侧钉墙土钉布2。土钉设1.折减系数计算

0tantantan0tantantan

tan2

－土钉墙坡面与水平面夹角，（坡度1：0.3）.tan

1222

19.73

tan

/19.73

19.730.5040.30.4950.66

tan

/tantan2

2

11/tan2

0.6722。受拉荷载标准值计算scosx

其中－荷载折减系数；e－第i个土钉位置处的基坑水平荷载标准值ai、--—土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距）;xy

———土钉与水平面的夹角。/11y

0.6629.23/cos15

43.582

ess/2a2x

同理得

57.87/cos15T,TKN343.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：

0

j其中T———第i根土钉受拉荷载标准值,（kNiT

uj

—-—第i根土钉受拉承载力设计值

——-基坑侧壁重要性系数，取。0T1.25u

T1.250TuT1.25u3T1.25u4

T1.2588.96111.200T102.100T124.54155.68044.土钉长度设计土钉长度按以下公式计算:l

i

Tujuj

sq

sik其中-——土钉受拉抗力分项系数，取。3；s

uj

--—第j根土钉锚固体直径—-—土钉穿越第层土体与锚固体极限摩阻力标准取值；查表

sik1

65,q

70

sik

65kPa。l———第i土钉在直线破裂面外穿越第i稳定土体内的长度（mi

120icos0120icos0Tlsu

54.483.14

mTl2su

3.14

l3

Tu3u3

3.14

m5、自由段长度的计算自由段长度按以下公式计算:Lfi

Hsinsin2其中：-—-第i土钉自由段长度（mfiH

-—-基坑深度（；---土钉墙坡面与水平面的夹0；--—土钉与水平面的倾取10；Z---第i排土钉到地面的距离（mi第1排土钉自由段长度计算，1.0il

f

Hsin

sin

2

90

2

5.64sin

sin73.3

2

/90

2.75m第1排土钉长度：L2.755.55m1f第2排土钉自由段长度计算,2.52l

f2

H2cossin

5.642.5sin73.3

73.373.3sin73.3/cos90

m

030030第2土钉长度：L22

f2

5.76第3土钉自由段长度计算Z3l

f3

Hsinsin

5.64sin

sin73.3

2

/902

0.97L33

f3

0.976.17m第4排土钉自由段长度计算,5.5m4l

f

Hsinsin

cos

2

5.64sin

73.3sin73.3/90

0.083L4

f

8.050.0838.13综合上述计算结果及施工因素，取第1～4土钉长度分别取6m、8m、7m、11m。6、杆体直径计算：土钉杆体的钢筋直径按以下公式计算:KTAmaxf其中：—--钢筋截面面积；sf

——-普通钢筋抗拉强度标准值N2；Tmax

—--土钉受拉承载力设计值最大K

-—-土钉抗拔力安全系数，取。

KTmax400

2选取三级钢筋28,A615mm

2

ffffff纵向受力钢筋去14,面层混凝土厚度取㎜加强筋取二级钢筋14，钢筋网采。2。。钉墙验算1、土钉的内部抗拔力验算Lf

u其中：———土钉的局部稳定性安全系数，取。3；T---土钉的设计内力（；

---土钉直径（M———界面粘结强度标准值（kPa)查