土钉墙支护计算

土钉墙支护计算计算书

合肥市小仓房污水处理厂一期工程二标工程；属于结构;地上0层;地下0层；建筑高度：0m；标准层层高：0m ；总建筑面积：0平方米；总工期：180天；施工单位：安徽水安建设发展股份有限公司。

本工程由合肥市重点局投资建设，北京市政设计研究/合肥市政设计有限公司设计，合肥市勘察院地质勘察，浙江江南工程管理股份有限公司监理，安徽水安建设发展股份有限公司组织施工；由邹总担任项目经理，邹总担任技术负责人。

工程说明：合肥市小仓房污水处理厂拟建于包河区大圩乡境内，繁华大道（规划道路）以北。一期日处理污水规模10万m3/d，总征地面积13.8ha，占地面积9.9ha，附属建筑面积2950m2,生产建筑面积6045.1m2。

本次工程主要包括进水泵房及粗格栅间、出水井、细格栅间、曝气沉沙池、砂水分离车间、污泥泵房、沉淀池、配水井、提升泵房、滤池设备间、紫外消毒渠道以及场内土方挖填、道路、排水管道等全部工作内容。

建筑物结构形式主要以钢筋砼框架为主，个别为砖混结构，部分构筑物主要为现浇钢筋砼整体结构。

拟建场地现主要为水田，地形较平坦，西部局部为藕塘及沟渠。实测地面高程8.60~12.62m，最大高差4.02m。根据现场地址情况，大部分构筑物地下软基采用水泥搅拌桩形成复合地基处理。

场地地下水类型主要有两类：一类分布于①层素填土中的上层滞水及②层淤泥质粉质粘土、③层粘土中的孔隙水，水量与地势高低及填土厚度有较大关系，场地地下水较丰富，主要由大气降水、地表水渗入为主补给，无统一地下水位，排泄途径主要是蒸发及渗入低洼处为主。水位标高8.60~10.53m。另一类为分布于⑥层粉土及⑦层粉土夹粉砂中的承压水，主要由地下径流渗透补给，与南淝河河水联系密切，其承压水头一般大于4m。

鉴于以上地质及水文情况，对于大部分深基坑部位均需要进行降、排水施工，以确保基坑边坡及构筑物自身的安全。

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)：6.000； 土钉墙计算宽度b'(m)：13.00；

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； 考虑地下水位影响；

基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：3.000； 基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：7.000；

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 10.00 1.5 2

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 粘性土 8.00 18.00 30.00 15.00 112.00 20.00

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 6.00 3.00 6.00 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) 1 120.00 6.00 20.00 2.00 1.00 2 120.00 5.00 20.00 1.50 1.00

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=1.25γ0Tjk

1、其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算： Tjk=δeajksxjszj/cosαj 其中 δ

--荷载折减系数

eajk --土钉的水平荷载

sxj、szj --土钉之间的水平与垂直距离 αj --土钉与水平面的夹角 δ按下式计算：

δ=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

eajk按根据土力学按照下式计算： eajk=∑{[(γi×szj)+q0]×Kai-2c(Kai)1/2} 2、土钉抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算 Tuj=(1/γs)πdnj∑qsikli 其中 dnj --土钉的直径。

γs --土钉的抗拉力分项系数，取1.3

qsik --土与土钉的摩擦阻力。根据JGJ120-99 表6.1.4和表4.4.3选取。 li --土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度。

层号 有效长度(m) 抗拉承载力(kN) 受拉荷载标准值(kN) 初算长度(m) 安全性

1 4.60 149.39 0.00 1.40 满足

2 4.12 133.97 3.98 1.00 满足 第1号土钉钢筋的直径ds至少应取：0.000 mm； 第2号土钉钢筋的直径ds至少应取：4.111 mm；

三、土钉墙整体稳定性的计算:

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99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：

公式中：

γk --滑动体分项系数，取1.3； γ0 --基坑侧壁重要系数； ωi --第i条土重； bi --第i分条宽度；

cik --第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪粘聚力标准值； φik--第i条滑土裂面处土体固结不排水(快)剪内摩擦角标准值； θi --第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角； αj --土钉与水平面之间的夹角； Li --第i条土滑裂面的弧长； s --计算滑动体单元厚度；

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。 Tnj=πdnj∑qsiklnj

lnj --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：

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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 1.732 29.589 -0.156 2.961 2.965 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 1.559 29.589 -0.274 5.182 5.189 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) 第3步 1.610 29.589 -0.469 8.883 示意图如下：

-------------------------------------------------------------------------------------- 计算结论如下：

第 1 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.732>1.30 满足要求! m]

第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.559>1.30 满足要求! m]

第 3 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.610>1.30 满足要求! m]

半径R(m) 8.896

标高 -2.000 标高 -3.500 标高 -6.000 [ [ [

四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算

(1)抗滑动稳定性验算 抗滑动安全系数按下式计算： KH=f'/Eah≥1.3

式中，Eah为主动土压力的水平分量(kN)；

f'为墙底的抗滑阻力(kN)，由下式计算求得： f'=μ(W+qBaSv)

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/m2)； Ba为荷载长度；

Sv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：KH=13.00>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：

KQ=MG/MQ

式中，MG--由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定 MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2) 其中，W为所计算土体自重(kN) 其中，q为坡顶面荷载(kN/m2) Bc为土体重心至o点的水平距离； Ba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；

ME--由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定 Mk=Eah×lh

其中，Eah为主动土压力的水平分量（kN）；

lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾O水平面的垂直距离。 1级坡：KQ=80.96>1.5，满足要求！