东兴寺立交桥3号墩老拱座后背基坑土钉墙支护计算书解析

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 18.00 115.00 4、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.φ--土的内摩擦角e ajk按根据土力学按照下式计算：e ajk=∑{［(γi×s zj)+q0］×K ai-2c（K ai）1/2}2、土钉抗拉承载力设计值T uj按照下式计算T uj=(1/γs）πd nj∑q sik l i其中d nj-—土钉的直径。

土钉墙支护计算书永昌县同人商贸影视城工程；属于框架;地上5层;地下1层；建筑高度：32m；标准层层高：4.5m ；总建筑面积：17590平方米；总工期：500天；施工单位：金昌市隆凯建筑安装工程有限公司本工程由永昌县万安房地产开发有限公司投资建设，华诚博远（北京）建筑规划设计有限公司设计，兰州岩土华夏有限公司勘察，金昌恒业建设工程监理有限公司监理，金昌市隆凯建筑安装工程有限公司组织施工；由李玉龙担任项目经理，张得文担任技术负责人。

本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 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：一级基坑开挖深度h(m)：10.000；土钉墙计算宽度b'(m)：30.00；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：20；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 满布15.00 -- --3、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 极限摩擦阻力饱和重度(m) (kN/m3) (°) (kPa) (kPa) (kN/m3)1 杂填土 1.60 18.00 30.00 15.00 112.00 1.002 角砾层 2.6 19.00 30.00 5.50 112.00 1.003 粉砂 2.30 19.50 30.50 30.00 112.00 20.004 角砾 1.40 21.50 37.50 12.50 112.00 1.00放坡参数：序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)1 9.00 4.00 30.00土钉数据：序号孔径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)1 50.00 9.00 15.00 1.40 1.502 50.00 9.00 15.00 1.40 1.503 50.00 7.00 15.00 1.40 1.504 50.00 7.00 15.00 1.40 1.505 50.00 7.00 15.00 1.40 1.506 50.00 7.00 15.00 1.40 1.507 50.00 7.00 15.00 1.40 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 120-2012，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)/t an2(45°-φ/2)其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。

第一章基坑边坡计算一、工程概况（一）土质分布情况①1杂填土（Q4ml）:由粉质粘土混较多的碎砖、碎石子等建筑垃圾及生活垃圾组成。

层厚0.50〜4.80米。

①2素填土（ Q4ml）:主要由软〜可塑状粉质粘土夹少量小碎石子、碎砖组成。

层厚0.40〜2.9 0米。

①3淤泥质填土（Q4ml）:。

主要为原场地塘沟底部的淤泥，后经翻填。

分布无规律，局部分布。

层厚0.80〜2.30米o②1粉质粘土（ Q4al）:可塑，局部偏软塑，中压缩性，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，土质不均匀，该层分布不均，局部缺失。

层顶标高 5.00〜13.85米, 层厚0.50〜8.20米。

②2粉土夹粉砂（Q4al）:中压缩性，干强度及韧性低。

夹薄层粉砂，具水平状沉积层理，单层厚1.0〜5.0cm,局部富集。

该层分布不均匀，局部缺失。

层顶标高1.30〜10.93米，层厚0.80〜4.50米。

②3含淤泥质粉质粘土（ Q4al）:软〜流塑，高压缩性，干强度、韧性中等偏低。

局部夹少量薄层状粉土及粉砂，层顶标高 1.87〜10.03米，层厚1.0 0〜13.50米o②4粉质粘土（Q4al）:饱和，可塑，局部软塑，中压缩性，层顶标高-8.30〜7.27 米，层厚1.10〜14.60米o③1粉质粘土（Q3al）:可〜硬塑，中压缩性。

干强度高，韧性高。

含少量铁质浸染斑点及较多的铁锰质结核。

该层顶标高-11.83〜13.23米，层厚1.40〜14.00米o③2粉质粘土（Q3al河塑，局部软塑，中压缩性。

该层顶标高-18.83〜6.83米，层厚2.2 0 〜23.70米o④粉质粘土混砂砾石（Q3al）:可塑，局部软塑，中偏低压缩性，干强度中等，韧性中等。

该层顶标高-26.73〜-10.64米，层厚0.50〜6.50米。

（二）支护方案的选择根据本工程现场实际情况，基坑各部位确定采取如下支护措施1、3#楼与4#楼地下室相邻处，地下室间距4.8m,基坑底高差5.0m, 土质分布为②1、(02、③1 土层，采取土钉墙支护的方式。

土钉墙支护计算说明书12020年4月19日土钉墙支护计算书一、计算依据1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2、《建筑施工计算手册》江正荣编著3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著二、计算参数22020年4月19日3 2020年4月19日42020年4月19日序号 直径d(mm) 长度l(m)入射角α(°)横向间距Sx(m)竖向间距Sz(m)土钉杆体材料 杆体截面积As(mm 2) 抗拉强度标准值fyk(N/mm 2) 抗拉强度设计值fy(N/mm 2)1 2 120 1206 715 151 11.5 3钢筋 钢管314 314400 400360 360三、土钉承载力计算 1、主动土压力计算剖面图1）主动土压力系数Kai=tan 2(45°- φi/2）第1层土:K a1=tan2(45°-18/2)=0.527864第2层土:K a2=tan2(45°-12/2)=0.65575第3层土:K a3=tan2(45°-20/2)=0.4902912）土压力、地下水产生的水平荷载各层土所受的土压力：(1)地表处：P ak1上=qK a1-2c1K a10.5=10*0.527864-2*12*0.5278640.5=-12.1584kN/m2(2)第2层土:P ak2上=(q+γ1*h1)K a1-2c1K a10.5=46*0.527864-2*12*0.5278640.5=6.84473kN/m2P ak2下=(q+γ1*h1)K a2-2c2K a20.5=46*0.65575-2*10*0.655750.5=13.9688kN/m2(3)第3层土:P ak3=(q+γ1*h1+γ2*h2)K a2-2c2K a20.5=112*0.65575-2*10*0.655750.5=57.2483kN/m252020年4月19日3）水平荷载(1)第1层土:E ak1=h1P ak1b a/1=2*-12.1584*1/1=-24.3168kN(2)第2层土:E ak2=h2(P ak2上+P ak2下)b a/2=2*(6.84473+13.9688)*1/2=20.8136kN(3)第3层土:E ak3=h3P ak3b a/3=3*57.2483*1/3=57.2483kN土压力合力：E ak=ΣE aki=53.7451kN2、单根土钉的轴向拉力标准值Nk,j：由公式JGJ120- 5.2.2公式得：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαjφak=(φ1h1+φ2h1+...+φi h i)/h=24ζ=tan((β-φak)/2)(1/tan((β+φak)/2))-1/tan(β))/tan2(45°-φak/2)=0.199964ΝΑ¶¤1:S x1=1 S z1=1.5N k1=ζη1P ak1S x1S z1/cos(α1)=4.62022N1=γ0γF N k,1=5.77527N1=5.77527≤f y*A s=113.04kN62020年4月19日ΒϊΧγΗσΝΑ¶¤2:S x2=1 S z2=3N k2=¦Ζ¦Η2P ak2S x2S z2/cos(α2)=28.4169N2=γ0γF N k,2=35.5211N2=35.5211≤f y*A s=113.04kNΒϊΧγΗσ3、单根土钉的极限抗拔承载力计算：如图计算可知：——根据建筑基坑支护技术规程JGJ120- ，表5.2.5取值故Rk,j=πdj i故极限抗拔承载力为Rk,j/Nk,j72020年4月19日土钉1:L1=2.43867R k,1=110323土钉2:L2=1.39353R k,2=17336582020年4月19日四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算1）抗滑动稳定性验算δ=φ/3=5.55556B=0.6H-0.8H，取B=0.7H=0.7*5=3.5W=γHB=350kNσ=(W+qB)/A=385f=τ=σtanφ+c=116.261由公式，抗滑移安全系数计算得：γ=(qB+W+E a sinδ)f/E a cosδ=487.062≥1.3满足要求2）抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算,由下式确定92020年4月19日γt=3B(qB+W+2E a sinδ)/2*H*E a cosδ=4.50097≥1.3满足要求102020年4月19日。

土钉墙支护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》江正荣编着中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编着人民教同出版社、《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:12134放坡参数：序号放坡高度(m)放坡宽度(m)平台宽度(m) 17.702.5412.00 土钉参数：序号孔径(mm)长度(m)入射角(度)竖向间距(m)水平间距(m) 1120.004.0015.001.502.00 2120.007.0015.001.502.00 3120.005.0015.001.502.00R=1.25γ1T jk =ζe ajk 其中e ajk --s xj 、s zj αj --其中β--φ--e ajk e ajk 2T uj =(1/γs )πd nj ∑q sik l i 其中d nj --土钉的直径。

γs --土钉的抗拉力分项系数，取1.3 q sikli--土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度。

第1号土钉钢筋的直径ds至少应取：0.000mm；第2第3公式中：γk--γ--ωi--第bi--第cik--第φik--第iθi--第αj--Li--第s --Tnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。

T nj =πdnj∑qsiklnjlnj--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把各参数代入上面的公式，进行计算可得到如下结果：--------------------------------------------------------------------------------- 计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第1步3.55229.482-0.4542.2902.334示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m) 第2步3.26629.482-0.9094.5794.668 示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m) 第3步2.18629.482-1.3636.8697.003 示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第4步-第1第2第3第4(1)K H =f'/E ah 式中，E ah f'μ为土体的滑动摩擦系数； W 为所计算土体自重(kN) q 为坡顶面荷载(kN/m 2)； B a 为荷载长度；S v 为计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算 1级坡：K H =33.47>1.3，满足要求！ (2)抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算： K Q =M G /M Q式中，M G --由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定 M G =W×B C ×qB a ×(B'-B+b×B a /2) 其中，W 为所计算土体自重(kN) 其中，q 为坡顶面荷载(kN/m 2) B c 为土体重心至o 点的水平距离； B a 为荷载在B 范围内长度；b B'M k --M k =E ah ×l 其中，E ah l h 1级坡：K。

土钉墙支护计算书计算依据：1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122、《建筑施工计算手册》江正荣编著3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著5、《地基与基础》第三版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、基本参数放坡参数：K a1=tan2(45°- φ1/2）= tan2(45-18/2)=0.528；K a2=tan2(45°- φ2/2）= tan2(45-18/2)=0.528；K a3=tan2(45°- φ3/2）= tan2(45-12/2)=0.656；K a4=tan2(45°- φ4/2）= tan2(45-20/2)=0.49；第1层土：0-1.2m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/20=0mP ak1上=γ1H1'K a1-2c1K a10.5=20×0×0.528-2×12×0.5280.5=-17.439kN/m2P ak1下=γ1(h1+H1')K a1-2c1K a10.5=20×(1.2+0)×0.528-2×12×0.5280.5=-4.767kN/m2第2层土：1.2-2m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γsati=[24]/20=1.2mP ak2上=[γsat2H2'-γw(∑h1-h a)]K a2-2c2K a20.5+γw(∑h1-h a)=[20×1.2-10×(1.2-1.2)]×0.528-2×12×0.52 80.5+10×(1.2-1.2)=-4.767kN/m2P ak2下=[γsat2(H2'+h2)-γw(∑h1-h a)]K a2-2c2K a20.5+γw(∑h1-h a)=[20×(1.2+0.8)-10×(2-1.2)]×0.528-2×12×0.5280.5+10×(2-1.2)=7.457kN/m2第3层土：2-4m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γsati=[40]/19=2.105mP ak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-h a)]K a3-2c3K a30.5+γw(∑h2-h a)=[19×2.105-10×(2-1.2)]×0.656-2×10×0.65 60.5+10×(2-1.2)=12.79kN/m2P ak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-h a)]K a3-2c3K a30.5+γw(∑h2-h a)=[19×(2.105+2)-10×(4-1.2)]×0.656-2×10×0.6560.5+10×(4-1.2)=44.598kN/m2第4层土：4-5m(+0)H4'=[∑γ3h3]/γsati=[78]/22=3.545mP ak4上=[γsat4H4'-γw(∑h3-h a)]K a4-2c4K a40.5+γw(∑h3-h a)=[22×3.545-10×(4-1.2)]×0.49-2×18×0.490. 5+10×(4-1.2)=27.295kN/m2P ak4下=[γsat4(H4'+h4)-γw(∑h3-h a)]K a4-2c4K a40.5+γw(∑h3-h a)=[22×(3.545+1)-10×(5-1.2)]×0.49-2×18×0.490.5+10×(5-1.2)=43.175kN/m21）水平荷载临界深度：Z0=P ak2下h2/(P ak2上+ P ak2下)=7.457×0.8/(4.767+7.457)=0.488m；第1层土E ak1=0kN；第2层土E ak2=0.5P ak2下Z0b a=0.5×7.457×0.488×1=1.82kN；a a2=Z0/3+∑h3=0.488/3+3=3.163m；第3层土E ak3=h3(P a3上+P a3下)b a/2=2×(12.79+44.598)×1/2=57.388kN；a a3=h3(2P a3上+P a3下)/(3P a3上+3P a3 )+∑h4=2×(2×12.79+44.598)/(3×12.79+3×44.598)+1=1.815m；下第4层土E ak4=h4(P a4上+P a4下)b a/2=1×(27.295+43.175)×1/2=35.235kN；a a4=h4(2P a4上+P a4下)/(3P a4上+3P a4下)=1×(2×27.295+43.175)/(3×27.295+3×43.175)=0.462m；土压力合力：E ak=ΣE aki=0+1.82+57.388+35.235=94.443kN；合力作用点：a a= Σ(a ai E aki)/E ak=(0×0+3.163×1.82+1.815×57.388+0.462×35.235)/94.443=1.336m；1、单根土钉的轴向拉力标准值N k,j：N k,j=ζηj P ak,j S xj S zj/cosαj其中ζ--荷载折减系数ηj--第j层土钉轴向拉力调整系数P ak,j--第j层土钉处的主动土压力强度标准值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N j=γ0γF N k,j=1×1.25×5.32=6.65kN≤f y A s=400×314=125.6kN满足要求！R k,j/N k,j=29.423/5.32=5.531≥K t=1.6满足要求！序号Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性0 5.5316.65125.6满足要求满足要求1 7.44621.8125.6满足要求满足要求根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求，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如下图，按照下式进行整体稳定性验算：圆弧滑动法示意图公式中：c j、φj──第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)；b j──第j土条的宽度(m)；θj──第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角(°)；l j──第j土条的滑弧段长度(m)，取l j＝b j/cosθj；q j──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ；ΔG j──第j土条的自重(kN)，按天然重度计算；u j──第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa)，采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取u j＝γw h waj，在基坑内侧，可取u j＝γw h wpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取u j＝0；γw──地下水重度(kN/m3)；h waj──基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；h wpj──基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；Rˊk,k──第k根土钉在圆弧滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载力标准值的较小值；αk──表示第k层土钉的倾角；θk──圆弧面在第k层土钉处的法线与垂直面的夹角；ψv──计算系数，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ, φ表示的是第k层土钉与滑弧交点处土的内摩擦角。

基坑支护设计土钉墙计算书土钉墙（Ⅰ-Ⅰ）1. 支护范围：基坑南侧及西侧，深度为地面下8.20m（-8.76m）。

2．土钉墙面垂直，坡顶设计荷载20kpa。

土钉墙(Ⅰ)施工参数一览表设计项目: 复合土钉墙1[ 设计简图 ]----------------------------------------------------------------------[ 设计条件 ]----------------------------------------------------------------------[ 基本参数 ]所依据的规程或方法：《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99基坑深度： 8.200(m)基坑内地下水深度： 9.000(m)基坑外地下水深度： 5.500(m)基坑侧壁重要性系数： 1.000土钉荷载分项系数： 1.250土钉抗拉抗力分项系数： 1.300整体滑动分项系数： 1.300[ 坡线参数 ]坡线段数 1序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)1 -0.000 8.200 90.0[ 土层参数 ]土层层数 3序号土类型土层厚容重饱和容重粘聚力内摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土 (m) (kN/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)1 杂填土 1.800 20.0 20.0 10.0 12.0 30.0 30.0 合算2 粉土 4.300 20.0 18.0 20.0 25.0 60.0 60.0 分算3 粘性土 6.200 20.0 18.0 20.0 25.0 80.0 80.0 分算[ 超载参数 ]超载数 1序号超载类型超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式长度(m) 1 局部均布 20.00 0.000 5.000 1.500 条形[ 土钉参数 ]土钉道数 4序号水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm)1 1.500 1.500 10.0 1002 1.500 3.000 10.0 1003 1.500 1.500 10.0 1004 1.500 1.500 10.0 100[ 花管参数 ]基坑内侧花管排数 0基坑内侧花管排数 1序号横向间距(m) 纵向间距(m) 倾角(0) 钻孔直径(mm) 长度(m) 发挥系数抗拉力(kN)1 0.300 1.500 90.0 130 10.00 1.000 100.0[ 锚杆参数 ]锚杆道数 1序号水平间距(m)竖向间距(m)倾角(0)锚固体直径(mm)锚杆长度(m)锚固长度(m)抗拉力(kN) 1 1.500 3.000 10.0 150 9.00 6.00 100.0[ 坑内土不加固 ]施工过程中局部抗拉满足系数: 1.000施工过程中内部稳定满足系数: 1.000[ 内部稳定设计条件 ]考虑地下水作用的计算方法：总应力法土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500圆弧滑动坡底截止深度(m)： 0.000(m)圆弧滑动坡底滑面步长(m)： 1.000(m)----------------------------------------------------------------------[ 设计结果 ]----------------------------------------------------------------------[ 局部抗拉设计结果 ]工况开挖深度破裂角土钉号设计长度最大长度(工况) 拉力标准值拉力设计值(m) (度) (m) (m) Tjk(kN) Tj(kN)1 2.000 51.7 02 5.000 55.2 1 3.974 3.974( 2) 34.2 38.53 6.500 55.7 1 3.362 3.974( 2) 5.2 5.9 2 4.497 4.497( 3) 63.0 70.94 8.000 56.0 1 4.244 4.244( 4) 5.2 5.92 4.008 4.497( 3) 36.1 40.63 3.112 3.112( 4) 64.9 73.1 5 8.200 56.1 1 4.362 4.362( 5) 5.2 5.92 4.127 4.497( 3) 36.1 40.63 3.233 3.233( 5) 64.9 73.14 3.503 3.503( 5) 105.7 118.9 [ 内部稳定设计结果 ]工况号安全系数圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m) 土钉号土钉长度1 1.401 -4.017 12.875 7.6202 1.520 -22.295 19.977 27.9031 5.8003 1.331 -28.724 23.857 36.2761 5.8002 5.8004 1.235 -31.273 20.836 37.4681 5.8002 5.8003 4.3005 1.423 -32.270 20.817 38.4021 5.8002 5.8003 4.3004 4.300[ 土钉选筋计算结果 ]土钉号土钉拉力(抗拉) 土钉拉力(稳定) 计算钢筋面积配筋配筋面积1 38.5 105.2 215.6 1D18 254.52 70.9 127.1 221.3 1D18 254.53 73.1 159.1 237.3 1D18 254.54 118.9 195.8 227.5 1D18 254.5[ 喷射混凝土面层计算 ][ 计算参数 ]厚度： 80(mm)混凝土强度等级: C20配筋计算as: 15(mm)水平配筋: d6@250竖向配筋: d6@250配筋计算as: 15荷载分项系数: 1.200[ 计算结果 ]编号深度范围荷载值(kPa) 轴向 M(kN.m) As(mm^2) 实配As(mm^2) 1 0.00 1.50 0.4 x 0.031 188.6(构造) 113.1y 0.031 188.6(构造) 113.12 1.50 4.50 5.7 x 0.231 188.6(构造) 113.1y 0.860 188.6(构造) 113.13 4.50 6.00 24.1 x 1.997 188.6(构造) 113.1y 1.997 188.6(构造) 113.14 6.00 7.50 45.9 x 3.801 292.9 113.1y 3.801 292.9 113.15 7.50 8.20 63.4 x 0.000 188.6(构造) 113.1y 3.883 299.6 113.1[ 外部稳定计算参数 ]所依据的规程：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002土钉墙计算宽度: 6.000(m)墙后地面的倾角: 0.0(度)墙背倾角: 90.0(度)土与墙背的摩擦角: 12.0(度)土与墙底的摩擦系数: 0.400墙趾距坡脚的距离: 0.000(m)墙底地基承载力: 160.0(kPa)抗水平滑动安全系数： 1.300抗倾覆安全系数： 1.600[ 外部稳定计算结果 ]重力: 789.6(kN)重心坐标: ( 3.000, 4.777）超载: 45.0(kN)超载作用点x坐标: 3.750(m)土压力: 42.7(kPa)土压力作用点y坐标: 2.788(m)基底平均压力设计值 142.2(kPa) < 160.0基底边缘最大压力设计值 169.4(kPa) < 1.2*160.0抗滑安全系数: 4.055 > 1.300抗倾覆安全系数: 10.233 > 1.6004.3.3土钉墙（Ⅱ-Ⅱ）设计方案1. 支护范围：基坑北侧，深度为地面下8.20m（-8.76m）。

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12m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。

精心整理土钉墙支护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》江正荣编着中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编着人民教同出版社、《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:12134放坡参数：序号放坡高度(m)放坡宽度(m)平台宽度(m)17.702.5412.00土钉参数：序号孔径(mm)长度(m)入射角(度)竖向间距(m)水平间距(m) 1120.004.0015.001.502.002120.007.0015.001.502.003120.005.0015.001.502.00二、土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:R=1.25γ01T jk=ζe ajk s其中ζe ajk--s xj、s zj--αj--ζζ=tan[(β-其中β--φ--e ajke ajk=∑{[(γ2T uj=(1/γs其中d nj--土钉的直径。

γs--土钉的抗拉力分项系数，取1.3q sikl i--土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度。

第1号土钉钢筋的直径ds至少应取：0.000mm；第2号土钉钢筋的直径ds至少应取：11.366mm；第3公式中：γk--γ0--ωi--第ib i--第ic ik--第iφik--第iθi--第iαj--L i--第is --T nj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。

T nj=πd nj∑q sik l njl nj--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把各参数代入上面的公式，进行计算可得到如下结果：---------------------------------------------------------------------------------计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第1步3.55229.482-0.4542.2902.334示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m) 第2步3.26629.482-0.9094.5794.668示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m) 第3步2.18629.482-1.3636.8697.003示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m) 第4步第1第2第3第4(1)K H=f'/E ah式中，Ef'μW为所计算土体自重(kN)q为坡顶面荷载(kN/m2)；B a为荷载长度；S v为计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算1级坡：K H=33.47>1.3，满足要求！(2)抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算：K Q=M G/M Q式中，M G--由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定M G=W×B C×qB a×(B'-B+b×B a/2)其中，W为所计算土体自重(kN)其中，q为坡顶面荷载(kN/m2)B c为土体重心至o点的水平距离；B a为荷载在B范围内长度；b为荷载距基坑边线长度；B'为土钉墙计算宽度；M k--M k=E ah×l其中，El h1级坡：K。

土钉墙的设计一、土钉墙的设计土钉几何尺寸设计土钉长度设计计算公式L＝mH+S0式中：m为经验系数一般可取0.7→1.2；S0为止浆器长度一般可取0.8→1.5m；H为边坡的垂直高度（m）。

土钉间距设计由下式确定s x s y≤k l d h L式中：s x、s y为土钉行距、列距；d h为土钉孔直径，由施工钻机确定，一般为90→200mm；k l为注浆系数，一次压力注浆，取1.5→2.5。

土钉钉材直径d b按下式估算d b＝（20→25）÷1000×s x s y同时按土钉过量伸长或屈服进行土钉直径验算，按界面摩阻力进行锚固力计算。

二、土钉墙内部稳定验算土钉墙土压力计算及潜在破裂面确定假定潜在破裂面为双折线，既墙顶至墙顶以下0.75H范围内的破裂面为直线，其下为斜线（图8-3）。

图8-3潜在破裂面图土钉墙面层土压力简化图土钉墙面层后土压力强度公式为q＝m e kγh式中：m e为工作条件系数，临时支撑为1.1，永久支撑为1.2；k为土压力系数，K＝0.5（k0+k a），k0、k a分别为静止土压力和主动土压力系数；γ为土容重；h为土压力作用点到坡顶的距离，当h≤0.5H时，h取实际值，当h＞0.5H时，h取0.5H。

土压力分布见图8-3。

抗拉断裂验算πd b2f y／4E i≥1.5式中：E i为第I列单根土钉所承担的土压力，E i＝q i s x s y；f y为钉材抗拉设计值（kPa）；q i为第I列单根土钉所在位置面层后土压力强度。

抗拔验算在土压力作用下，土钉应具有足够的界面阻力而不被拔出，应满足下式τπd h L ei／E i≥F s式中：L ei为第i列土钉有效锚固长度；τ为锚孔对砂浆的极限剪应力（kPa）；F s为安全系数，取1.3→2.0，永久工程取大值。

土钉墙的设计内容对于一般土钉墙工程，设计内容为：1、根据总体设计布置确定土钉墙的平、剖面尺寸；2、根据边坡岩土特征确定分层施工高度；3、确定土钉布置方式和间距；4、确定土钉的直径、长度和倾角；5、确定土钉钢筋的类型、直径和构造；6、注浆配比和注浆方式；7、喷射混凝土面板设计及坡顶防护设计；8、土钉墙内部及整体分析；9、排水系统设计；10、现场监测和质量控制设计。

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/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。

前言基坑工程是为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周边环境下不受损害而采取的支护结构、加固、降水和土方开挖与回填等工程总称。

随着近年来城市建设的飞速发展，高层、超高层建筑和地下市政设施日益增多，基坑开挖深度也日益加深，涌现出许多深基坑工程。

土钉墙支护技术是近年来发展起来的一种新型挡土结构，凭借其独有的经济、安全、快速的优势在基坑支护中迅速发展，并应用于大量工程之中。

土钉墙支护结构是将一系列的钢筋（或钢绞线）水平或近似水平设置于拟加固的原位土边坡中，然后在坡面喷预制面板而形成的射混凝土或挂预制面板而形成的结构体系，用以改良土体的抗剪强度从而提高边坡的稳定性。

由被加固的原位土体、布置较密的土钉和喷射于坡面上的混凝土面板组成。

在基坑开挖的边坡中应用土钉，形成复合墙体，不仅有效地提高了土体的整体刚度，弥补了土地抗拉、抗剪的不足，而且通过相互作用，土体自身结构强度潜力得到充分发挥，显著提高了整体强度稳定性。

试验表明：土钉复合墙体与素土承载力相比，经北京工业大学试验提高2~3倍，并延迟了塑性变形阶段。

土钉墙支护结构适合于地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等地层，不宜用于淤泥或淤泥质土等软土地层，支护深度不超过18米。

土钉墙支护设计方法主要为基于极限平衡原理的稳定性分析，主要包括：Fellenius法，Bishop法、Jaubu法等。

其中，条分法简化方法在工程应用较多。

工程地质概况该基坑位于深圳市南山区文心五路与海德一道交叉处，呈长方形，用地面积约为8000m，构筑物基础采用预应力管桩，基坑开挖深度7.45~12m，基坑周边均为市政道路，道路下埋设有多种管线。

基坑开挖范围内主要土层为填土、淤泥、残积砾质黏性土。

主要物理力学参数为：填土厚约4m，r=17.6kN／m3，c=l0kPa，φ=12o；淤泥厚约2.5m, r=17.0kN／m3。

，c=4kPa，φ=10o；其下的黏性土重度r=18.5kN／m3，c=22kPa，φ=20o；其中砾质黏性土由花岗岩风化而形成，可塑～硬塑状态。