土釘墻支護計算

土釘墻支護計算土釘墻支護計算/NUMPAGES19土釘墻支護計算土釘墻支護計算1.1設計資料1.1.1本區(qū)屬大陸季風型氣候，冬季長而寒冷，夏季短而炎熱。多年平均氣溫，最高氣溫，最低氣溫，多年平均降水量585mm，最大降水量853.90mm，降水多集中在7、8、9月；標準凍深1.26m，最大降雪深度27cm，基本雪壓0.3Kpa；歷年最多風向為西北，最大風速20m/s，極大風為26m/s，最大風力9級，平均為1～2級。1.1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，屬第四系潛水，略有承壓性；穩(wěn)定水位埋深為6.80～7.90m，穩(wěn)定水位標高為263.43～265.72m.由于本工程勘察處不同時期，據(jù)區(qū)域資料，水位變幅為1.00～2.00m，抗浮設計水位267.22m。地下水對混凝土及混凝土中鋼筋微腐蝕性，對鋼結構有微腐蝕性。該擬建物位于承德市承德縣板城大街。建筑場地地貌單元屬老牛河二級階地，場地標高為270.53～272.57m，地貌單一。表1地層巖性特征編號地層名稱平均厚度(m)顏色密實度稠度狀態(tài)性狀描述①雜填土0.95黃褐松散可塑以粉土、碎石組成，局部見建筑垃圾②粘質(zhì)粉土3.21黃褐稍密可塑稍濕，土質(zhì)稍均勻，無光澤，干強度、韌性低③細砂0.83褐黃稍密可塑主要顆粒為石英、長石，含礫石eq\o\ac(○,4)圓礫9.7褐黃密實可塑礫石磨圓度好，骨架顆粒以花崗巖、石英巖、灰?guī)r為主，中等風化，沖洪積形成⑤粉質(zhì)粘土0.52灰黃稍密可塑飽和，無光澤，干強度，韌性低⑥強風化泥質(zhì)砂巖2.55紫紅、灰白密實可塑巖芯成碎塊狀，見云母，粉砂結構，泥質(zhì)膠結，表層風化成砂土狀⑦中風化泥質(zhì)砂巖紫紅、黃白密實硬塑巖芯呈短柱狀，致密堅硬，泥質(zhì)膠結，塊狀結構巖體基本質(zhì)量等級為Ⅵ級表2土層物理力學性質(zhì)參數(shù)土層代號濕密度飽和度液性指數(shù)重度壓縮模量粘聚力摩擦角樁極限側阻樁極限端阻地基承載力ρg/m3Sr%ILKN/m3100MPa200MPa300MPaCkPa?°QsikkPaqkPakPa①2.0180.60.0218.08.49.11060186550060②2.0589.40.0419.611.313.515.415.228.770700180③2.0195.30.4319.97.48.49.634.217.06580016020.017.0④2.0894.011.8020.09.810.912.629.411.970800170⑤2.0692.3—19.12829.331.1032701000240⑥1.9393.40.3120.49.610.311.2451570900180⑦2.0393.2—19.33536.337.1030801700280第2章土釘墻支護計算2.1土釘支護技術土釘支護的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，并在坡面鋪設鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土。相應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合的部分組成。土釘是其最主要的構件，英文名叫SoilNailing，它的設置有打入法，旋入法，以及先鉆孔、后置入、再灌漿三種方法。土釘支護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：土釘與土體共同形成了一個復合體，土體是支護結構不可分割的部分。從而合理的利用了土體的自承能力。結構輕柔，有良好的延性和抗震性。施工設備簡單。土釘?shù)闹谱髋c成孔、噴射混凝土面層都不需要復雜的技術和大型機具。施工占用場地少。需要堆放的材料設備少。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。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。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。容易實現(xiàn)動態(tài)設計和信息化施工。土釘支護的適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、普通粘土或弱膠結的砂土的基坑支護或邊坡加固。一般可用于標準貫入基數(shù)N值在5以上的砂質(zhì)土與N值在3以上的粘性土。單獨的土釘墻宜用于深度不大于12m的基坑支護或邊坡維護，當土釘墻與放坡開挖、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。土釘?shù)淖饔脵C理土釘在復合土體中有個整體以下幾種作用機理：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。它在復合土體中起骨架作用，使復合土體構成一個整體，從而約束土體的變形和破壞。分擔作用：在復合土體內(nèi)，土釘與土體共同承擔外荷載和自重應力，土釘起著分擔作用。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度，所以在土體進入塑性狀態(tài)后，應力逐漸向土釘轉移。當土體發(fā)生開裂后，土釘?shù)姆謸饔酶鼮橥怀?，這時土釘內(nèi)出現(xiàn)了彎剪、拉剪等復合應力，從而導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饔檬敲芮邢嚓P的。應力傳遞與擴散作用：當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，邊坡應力達最大。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。土釘通過它的應力傳遞作用可將滑裂區(qū)域內(nèi)的應力傳遞到后面穩(wěn)定的土體中，分布在較大范圍的土體內(nèi)，降低應力集中程度。對坡面變形的約束作用：在坡面上設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，當復合土體開裂面區(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)定復合土體。土釘支護設計確定土釘墻結構尺寸（1）在初步設計時，應先根據(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構尺寸，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，每層開挖高度一般為0.5～2.0m，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，常用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。參數(shù)設計土釘參數(shù)設計主要包括土釘長度、間距、布置、孔徑和鋼筋直徑等。土釘長度在實際工程中，土釘長度L常采用坡面垂直高度H的60%～70%。土釘一般下斜，與水平面的夾角宜為5°～20°。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0.5L/H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。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50mm；人工成孔時，孔徑一般為70～120mm，機械成孔時，孔徑一般為100～150mm。土釘間距包括水平間距（列距）和垂直間距（行距），其數(shù)值對土釘墻的整體作用效果有重要影響，大小宜為1～2m。對于鉆孔注漿土釘，可按6～12倍土釘直徑D選定土釘行距和列距，且宜滿足：式中：K—注漿工藝系數(shù)，一次壓力注漿，K=1.5～2.5；D、L—土釘直徑和長度，m；、—土釘水平間距和垂直間距，m。2.2支護方案選擇本工程場區(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?；娱_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右側土釘墻計算土壓力計算及土釘布置由設計任務書得基坑開挖深度為5.64m，穿越三個土層，具體如圖2.1所示，地面均布荷載為50kPa，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q—地面荷載（）；—土的重度（）；c—土層粘聚力（kPa）—主動土壓力系數(shù)，，為土層內(nèi)摩擦角。圖2.1土層分布圖2.1土層分布圖=，c=7.01，各層土壓力計算：填土表面處的土壓力素填土底面土壓力粘質(zhì)粉土頂面土壓力粘質(zhì)粉土底面土壓力2.土釘參數(shù)及布置土釘墻水平傾角為，即按1:0.3放坡，土釘與水平面的傾角取，土釘豎直間距取，水平間距取，機械成孔，取孔徑100㎜。具體見圖2.2。土釘處主動土壓力計算：第1點最大主動土壓力同理得圖2.2右側土釘墻土釘布土釘設計1.折減系數(shù)計算－土釘墻坡面與水平面夾角，為（坡度1:0.3）。2.受拉荷載標準值計算其中：－荷載折減系數(shù)；－第i個土釘位置處的基坑水平荷載標準值，（kPa）；、土釘與相鄰土釘?shù)钠骄?、垂直間距，（m）；土釘與水平面的夾角。同理得3.土釘受拉承載力設計值計算土釘受拉承載力設計值按以下公式計算：其中：第i根土釘受拉荷載標準值，（kN）；第i根土釘受拉承載力設計值，（kN）；基坑側壁重要性系數(shù)，取1.0。4.土釘長度設計土釘長度按以下公式計算：其中：土釘受拉抗力分項系數(shù)，取1.3；第j根土釘錨固體直徑，（m）；土釘穿越第i層土體與錨固體極限摩阻力標準取值；查表得，，。第i根土釘在直線破裂面外穿越第i穩(wěn)定土體內(nèi)的長度,(m)。5、自由段長度的計算自由段長度按以下公式計算：其中：第i排土釘自由段長度（m）；基坑深度（m）；土釘墻坡面與水平面的夾角；土釘與水平面的傾角??；第i排土釘?shù)降孛娴木嚯x（m）。第1排土釘自由段長度計算，第1排土釘長度：第2排土釘自由段長度計算，第2土釘長度：第3土釘自由段長度計算，第4排土釘自由段長度計算，綜合上述計算結果及施工因素，取第1～4排土釘長度分別取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：其中：鋼筋截面面積；普通鋼筋抗拉強度標準值；土釘受拉承載力設計值最大值；土釘抗拔力安全系數(shù)，取1.3。選取三級鋼筋28，縱向受力鋼筋去14，面層混凝土厚度取100㎜，加強筋取二級鋼筋14，鋼筋網(wǎng)采用＠150。土釘墻驗算1、土釘?shù)膬?nèi)部抗拔力驗算其中：土釘?shù)木植糠€(wěn)定性安全系數(shù)，取1.3；土釘?shù)脑O計內(nèi)力（N）；土釘直徑（M）；界面粘結強度標準值（kPa）。查表得：，，（1）、第1排土釘?shù)膬?nèi)部抗拔力驗算滿足內(nèi)部抗拔力要求。（2）、第2排土