土釘墻支護計算

1.1計料1象資料：本區(qū)屬大陸季風(fēng)型氣候，冬季長而寒冷，夏季短而炎熱.多年平均氣溫9.0，最高氣，最低氣,多年平均降水量585mm,大降水量853。90mm，降水多集中7月；標(biāo)準(zhǔn)凍1.26m，最大降雪深27cm,基本雪壓0.3Kpa；歷年最多風(fēng)向為西北，最大風(fēng)速，極大風(fēng)為，最大風(fēng)力9級,平均為1～2級。1工程地水文地質(zhì)概根據(jù)勘探揭露，廠區(qū)在鉆探截露深度之內(nèi)均見地下水，圓礫層為其含水層，屬第四系潛,略有承壓性；穩(wěn)定水位埋深為6.80，穩(wěn)定水位標(biāo)高為263.43～265.72m.由于本工程勘察處不同時期區(qū)域資料位變幅為～2.00m,抗浮設(shè)計水位267.22m。地下水對混凝土及混凝土中鋼筋微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有微腐蝕性。該擬建物位于承德市承德縣板城大街筑場地地貌單元屬老牛河二級階地場地標(biāo)高為270.53～272。57m，地貌單一。表1地巖特編號地層名稱平厚度(顏密實度稠狀態(tài)

性狀描述①②③錯!⑤⑥⑦

雜填土粘質(zhì)粉土細砂圓礫粉質(zhì)粘土強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖

。219.7。55-—-——

黃褐黃褐褐黃褐黃灰黃紫紅、灰白紫紅、黃白

松散稍密稍密密實稍密密實密實

可塑可塑可塑可塑可塑可塑硬塑

以粉土、碎石組局部見建筑垃圾稍濕，土質(zhì)稍均勻無光澤干度、韌性低主要顆粒為石英、長石，含礫石礫石磨圓度好，骨架顆粒以花崗巖、石英巖、灰?guī)r為主,中等風(fēng),洪積形成飽和，無光干強度，韌性低巖芯成碎塊狀，見云母，粉砂結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠,表層風(fēng)化成砂土狀巖芯呈短柱狀致密堅硬泥膠結(jié)塊狀結(jié)構(gòu)巖體基本質(zhì)量等級為Ⅵ級

II表2土物力性參土層

濕密度

飽和度

液性指數(shù)

重度

壓縮模量

粘聚力摩角

樁極限樁限地承側(cè)阻端載代號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

。

。

第章土釘墻支計算2.1釘護術(shù)土釘支護概念土釘支護亦稱錨噴支護就是逐層開挖基坑，逐層布置排列較密的土釘（鋼筋強化邊坡土體，并在坡面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土。相應(yīng)的支護體稱為土釘墻它由被加固的土體放置在土體中的土釘與噴射混凝土面板三個緊密結(jié)合的部分組成。土釘是其最主要的構(gòu)件，英文名叫Nailing，它的設(shè)置有打入法，旋入法，以及先鉆孔、后置入、再灌漿三種方法。2。土釘支的特點與其它支護類型相比，土釘支護具有以下一些特點或優(yōu)點1.土釘與土體共同形成了一個復(fù)合體,土體是支護結(jié)構(gòu)不可分割的部而合理的利用了土體的自承能力。2.結(jié)構(gòu)輕柔，有良好的延性和抗震性.3.施工設(shè)備簡單.土釘?shù)闹谱髋c成孔噴射混凝土面層都不需要復(fù)雜的技術(shù)和大型機具。4.施工占用場地少。需要堆放的材料設(shè)備少。5.對周圍環(huán)境的干擾小沒有打樁或鉆孔機械的轟隆聲,也沒有地下連續(xù)墻施工時污濁的泥漿。6.土釘支護是邊開挖邊支護，流水作業(yè)，不占獨立工期，施工快捷7.工程造價低，經(jīng)濟效益好,國內(nèi)外資料表明，土釘支護的工程造價能夠比其它支護低1/2~1/3。8.容易實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計和信息化施工.2。。釘支護的用范圍土釘支護適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水措施后的雜填土普通粘土或弱膠結(jié)的砂土的基坑支護或邊坡加固。一般可用于標(biāo)準(zhǔn)貫入基數(shù)值在5以上的砂質(zhì)土與N值在3上的粘性土。單獨的土釘墻宜用于深度不大于的基坑支護或邊坡維護，當(dāng)土釘墻與放坡開挖、土層錨桿聯(lián)合使用時，深度可以進一步加大。土釘支護不宜用于含水豐富的粉細砂巖砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土不得用于

沒有自穩(wěn)能力的淤泥和飽和軟弱土層。2。土釘?shù)挠脵C理土釘在復(fù)合土體中有個整體以下幾種作用機理：1.箍束骨架作用：該作用是由于土釘本身的剛度和強度，以及它在土體內(nèi)分布的空間所決定的.它在復(fù)合土體中起骨架作用，使復(fù)合土體構(gòu)成一個整體，從而約束土體的變形和破壞。2.分擔(dān)作用:在復(fù)合土體內(nèi)釘土體共同承擔(dān)外荷載和自重應(yīng)力土釘起著分擔(dān)作用。由于土釘有很高的抗拉、抗剪強度和土體無法相比的抗彎剛所以在土體進入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn).土體發(fā)生開裂后，土釘?shù)姆謸?dān)作用更為突出，這時土釘內(nèi)出現(xiàn)了彎剪、拉剪等復(fù)合應(yīng)力，從而導(dǎo)致土釘中的漿體碎裂、鋼筋屈服土釘墻之所以能夠延遲塑性變形，并表現(xiàn)出漸進性開裂，與土釘?shù)姆謸?dān)作用是密切相關(guān)的3.應(yīng)力傳遞與擴散作用:荷載增加到一定程度邊坡表面和內(nèi)部裂縫已發(fā)展到一定寬度,坡應(yīng)力達最大。此時，下部土釘位于滑裂區(qū)域以外土體中的部分仍然能夠提供較大的抗力土釘通過它的應(yīng)力傳遞作用可將滑裂區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力傳遞到后面穩(wěn)定的土體中分布在較大范圍的土體內(nèi)降低應(yīng)力集中程度。4.對坡面變形的約束作用坡面上設(shè)置的與土釘連在一起的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板使發(fā)揮土釘有效作用的重要組成部分噴射混凝土面板對坡面變形起到約束作用面板的約束力取決于土釘表面與土之間的摩阻力當(dāng)復(fù)合土體開裂面區(qū)域擴大并連成片時摩阻力主要來自開裂區(qū)域后的穩(wěn)定復(fù)合土體。2。。釘支護設(shè)1.確定土釘墻結(jié)構(gòu)尺寸（1)在初步設(shè)計應(yīng)先根據(jù)基坑環(huán)境條件和工程地質(zhì)資料，確定土釘墻的適用性然后確定土釘墻的結(jié)構(gòu)尺寸土釘墻高度由工程開挖深度決定開挖面坡度可取60°～90°，在條件許可時盡可能降低坡面坡度（2）土釘墻均是分層分段施工，每層開挖的最大高度取決于該土體可以自然站立而不破壞的能力。在砂性土中，每層開挖高度一般5～2。0m，在粘性土中可以增大一些。開挖高度一般與土釘豎向間距相同，常1.0～1.5m；每層單次開挖的縱向長度取決于土體維持穩(wěn)定的最長時間和施工流程的相互銜接一般

多用10m長。2.參數(shù)設(shè)計土釘參數(shù)設(shè)計主要包括土釘長度、間距、布置、孔徑和鋼筋直徑等（1）土釘長度在實際工程中，土釘長度L常采用坡面垂直高度的60％～70％。土釘一般下斜，與水平面的夾角宜為5°～。研究表明：對鉆孔注漿型土釘，用于粒狀土陡坡加固時，L/H一般為0.5～0。8；對打入型土釘，用于加固粒狀土陡坡時，其長度比一般為0。5規(guī)程要求一般為0。5~1。2。其實，在只有飽和軟土中才會取L/H大于1。（2）土釘直徑及間距土釘直徑D一般由施工方法確定.打入的鋼筋土釘一般為16～32mm,常是25mm打入鋼管一般是人工成孔時徑一般為70機械成孔時，孔徑一般為100土釘間距包括水平間(距）和垂直間距（行)，其數(shù)值對土釘墻xy的整體作用效果有重要影響，大小宜為1對于鉆孔注漿土釘,按6倍土釘直徑D選定土釘行距和列距,且宜滿足：SK式中：K-注漿工藝系數(shù)，一次壓力注漿,K=1。5～2.5D、L-土釘直徑和長度，m；、—土釘水平間距和垂直間距，m。x2.2護案擇本工程場區(qū)土層在水平方向的分布比較均勻成層性好，無軟弱土層存在,建筑場地的地基土為均勻地基坑開挖深度位于地下水位以上，不需考慮降水和護坡措施，符合土釘墻支護條件,故選擇土釘墻作為基坑支護方式.2.3側(cè)釘計

a1a12。土壓力計及土釘置由設(shè)計任務(wù)書得基坑開挖深度為穿越三個土層具體如圖所示，地面均布荷載為50開挖深度位于地下水位以上，故不用考慮降水.1.主動土壓力計算hKaaq—地面荷載(kN

a

3

—土的重度（kNm）;c-土層粘聚力（kPa）K

—主，K2)為土2層內(nèi)摩擦角.圖2.1土層分布圖2。

土層分布圖

19.73。Kpa，K2)22

)0.495Kpa,K2a2

2

)0.528,K2

a2

各層土壓力計算：填土表面處的土壓力

a0

qK500.495a素填土底面土壓力qa1

)K(500.49570.1611a粘質(zhì)粉土頂面土壓力K11

a

64.663粘質(zhì)粉土底面土壓力q)KKa22

a2

(5089.8418.130.99)0.5280.528Kpa

2.土釘參數(shù)及布置土釘墻水平傾角73.3

0

,按1：0.3放坡，土釘與水平面的傾

取5

0

，土釘豎直間距取sm水平間距取，機械成孔取孔徑10㎜。具體見圖2.2.土釘處主動土壓力計算：第1點最大主動土壓力e1

h1

K11

K

10.4957.010.495Kpa同理eKpa,e53.13a2a3eKpaa3圖2。2右側(cè)釘墻土釘布2。土釘設(shè)1.折減系數(shù)計算

0tantantan0tantantan

tan2

－土釘墻坡面與水平面夾角，（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。受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算scosx

其中－荷載折減系數(shù)；e－第i個土釘位置處的基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值ai、--—土釘與相鄰?fù)玲數(shù)钠骄?、垂直間距）;xy

———土釘與水平面的夾角。/11y

0.6629.23/cos15

43.582

ess/2a2x

同理得

57.87/cos15T,TKN343.土釘受拉承載力設(shè)計值計算土釘受拉承載力設(shè)計值按以下公式計算：

0

j其中T———第i根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值,（kNiT

uj

—-—第i根土釘受拉承載力設(shè)計值

——-基坑側(cè)壁重要性系數(shù)，取。0T1.25u

T1.250TuT1.25u3T1.25u4

T1.2588.96111.200T102.100T124.54155.68044.土釘長度設(shè)計土釘長度按以下公式計算:l

i

Tujuj

sq

sik其中-——土釘受拉抗力分項系數(shù)，取。3；s

uj

--—第j根土釘錨固體直徑—-—土釘穿越第層土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)取值；查表

sik1

65,q

70

sik

65kPa。l———第i土釘在直線破裂面外穿越第i穩(wěn)定土體內(nèi)的長度（mi

120icos0120icos0Tlsu

54.483.14

mTl2su

3.14

l3

Tu3u3

3.14

m5、自由段長度的計算自由段長度按以下公式計算:Lfi

Hsinsin2其中：-—-第i土釘自由段長度（mfiH

-—-基坑深度（；---土釘墻坡面與水平面的夾0；--—土釘與水平面的傾取10；Z---第i排土釘?shù)降孛娴木嚯x（mi第1排土釘自由段長度計算，1.0il

f

Hsin

sin

2

90

2

5.64sin

sin73.3

2

/90

2.75m第1排土釘長度：L2.755.55m1f第2排土釘自由段長度計算,2.52l

f2

H2cossin

5.642.5sin73.3

73.373.3sin73.3/cos90

m

030030第2土釘長度：L22

f2

5.76第3土釘自由段長度計算Z3l

f3

Hsinsin

5.64sin

sin73.3

2

/902

0.97L33

f3

0.976.17m第4排土釘自由段長度計算,5.5m4l

f

Hsinsin

cos

2

5.64sin

73.3sin73.3/90

0.083L4

f

8.050.0838.13綜合上述計算結(jié)果及施工因素，取第1～4土釘長度分別取6m、8m、7m、11m。6、桿體直徑計算：土釘桿體的鋼筋直徑按以下公式計算:KTAmaxf其中：—--鋼筋截面面積；sf

——-普通鋼筋抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值N2；Tmax

—--土釘受拉承載力設(shè)計值最大K

-—-土釘抗拔力安全系數(shù)，取。

KTmax400

2選取三級鋼筋28,A615mm

2

ffffff縱向受力鋼筋去14,面層混凝土厚度取㎜加強筋取二級鋼筋14，鋼筋網(wǎng)采。2。。釘墻驗算1、土釘?shù)膬?nèi)部抗拔力驗算Lf

u其中：———土釘?shù)木植糠€(wěn)定性安全系數(shù)，取。3；T---土釘?shù)脑O(shè)計內(nèi)力（；

---土釘直徑（M———界面粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa)查