目錄 1 2 3 6 6 7 8 8 9 12 13 13 15 16考慮實際條件，相較于其他支護技術而言，土釘墻支護技術對于本工程施工更加方便適用，能夠充分保證基坑支護的安全性，及工程造價的經濟可行性。土釘技術一般不適用于兼做擋水結構，本工程所在地地下水位較深，項目作業中基本不考慮地下水情況；并且土釘支護技術適用于具有一定粘結性的雜填土、粉質土、粘性土及弱膠結構的沙土邊坡，本基坑上部土層是以粘性土為主的雜填土，對變形要求在安全系數范圍內即可，較為符合土釘支護技術的適用性及其特點。土釘支護技術是利用土釘的特殊構造來進行支護，使邊坡坡面得到加固[10]。相較于其他支護技術而言，土釘支護的施工規模較小，不需要使用到大型機械來進行操作施工；土釘承受荷載不大，很多施工情況只需利用噴射混凝土和一些小型號的墊板就可以實現工程要求；一般情況每0.5—2.0m3便會設置一根，土釘長度的對大部分能夠與土層相結合，單筋破壞在可控范圍內，土釘的施工要求較容易滿足，這對于區域施工而言也比較符合實際施工情況。表1.1基坑場地土的物理力學性質表層序厚度（m）土層類型重度r（kN/m3）內摩擦角（°）粘聚力C（KPa）彈性模量（MPa）11.5雜填土（粘性土）20.016.020.01621.7粗砂18.730.00.036[11]Ф22鋼筋，長度均為10米，孔徑為100mm，角度為10°。土釘設計參數表、初步設計圖如下：表1.2土釘設計參數表序號水平間距（m）垂直間距（m）入射角度（°）鉆孔直徑（mm）土釘長度（m）11.501.5010.01001021.501.5010.010010一、粘聚力C平均值：式（1.1）式中：C——粘聚力加權平均值（Kpa）；——各土層粘聚力（Kpa）；——第i層土的厚（m）。重度r平均值：式（1.2）式中：——重度加權平均值（KN/m3）；——各土層重度（KN/m3）；——第i層土的厚（m）。內摩擦角平均值：式（1.3）φ=23.75°二、主動土壓力系數求解式（1.4）式中：φ——內摩擦角加權平均值（°）；——各土層內摩擦角（°）；——第i層土的厚（m）。三、土體側壓力計算土釘長度中點所處深度位置上的側壓力式（1.5）式中：——由支護土體自重在土釘中點所處深度的位置之上引起的側壓力；——地表均布荷載引起的側壓力。1、求解由自重引起的側壓力對于的砂土和粉土：式（1.6）對于的粘性土：另外，規范中對粘性土：式（1.8）所以側壓力符合規范式中：——上面求得的基坑深度范圍內平均重度，平均粘聚力；H——基坑的深度。2、求解地表均布荷載引起的側壓力式（1.9）式中：——主動土壓力系數；q——地表均布荷載，此次設計中取，取。3、求解土體側壓力土釘設計內力：式（1.10）式中：——土釘傾角（°），本次設計為10°；——土釘垂直間距（m），本次設計為1.5m；——土釘水平間距（m），本次設計為1.5m；p——土體側壓力。各層土釘在設計內力作用下應滿足下式：式（1.11）式中：——土釘的局部穩定性安全系數，本次設計中取1.2；N——土釘設計內力；d——土釘鋼筋直徑；——鋼筋抗拉強度標準值，本次設計中取335N/mm2。所以土釘鋼筋強度和直徑滿足要求。土體位移條件由圖釘尺寸控制,土釘越長,土體位移越小,更能體現土釘支護作用[12]。各層土層的長度需要滿足下列條件：式（1.12）式中：l——土釘設計長度；——土釘軸線與下圖所示傾角等于斜線的交點至土釘外端點的距離；此處，內摩擦角φ值為前面求得的基坑范圍內φ平均值；——土釘孔徑，此次設計取100mm；τ——土釘與土體之間的界面粘結強度，此次設計取80kN；圖1.2土釘長度示意圖第一排土釘的設計長度為3.6m，由圖1.2得第一排土釘的長度取，滿足長度要求。第二排土釘的設計長度為3.0m，由圖1.2得第一排土釘的長度取，滿足長度要求。表1.3土釘長度驗算表土釘編號（kN）li（m）（m）計算長度（m）設計長度（m）1800.676622.333.006623.62800.07962.332.40963.0根據驗算結果，土釘的設計長度均符合要求。對支護作內部整體穩定分析時，土體破壞面上每一土釘達到的極限抗拉能力Ri按下列公式計算，并取其中的最小值：按土釘受拔條件式（1.13）按土釘受拉屈服條件式（1.14）式中：——土釘孔徑，本次設計取100mm；d——鋼筋直徑，本次設計取22mm；——第i層土釘在破壞面一側伸入穩定土體中的長度；——土釘與土體之間的界面粘結強度，此次設計取80kN；由圖1.2可得：按土釘受拔條件，代入數據得：按土釘受拉屈服條件，代入數據得：R取以上最小值土釘支護的內部整體穩定性分析是指邊坡土體中可能出現的破壞面發生在支護內部并穿過全部或部分土釘。計算出安全系數，才能確保土釘支護內部穩定性，以保障整個支護工程能夠安全施工。計算內部穩定性安全系數：式（1.15）式中：——在不同土層的土體所承受的自重應力和附加應力；——土條i圓弧破壞面切線與水平面的夾角；——土條的寬度，本次設計取1m；——土條i圓弧破壞面所處第j層土的內摩擦角；——土條i圓弧破壞面所處第j層土的粘聚力；——破壞面上第k排土釘的最大抗力；——第k排土釘軸線與該處破壞面切線之間的夾角；——第k排土釘的水平間距，按照前面設計選取。表1.4支護內部整體穩定性安全系數表基坑深度（m）≤66~12≥12安全系數最低值1.21.31.4圖1.3圓弧破壞面普通條封法示意圖關于土釘支護內部整體穩定性安全系數計算的相關參數計算結果如下：表1.5土條相關參數表土條號?i（m）αi（°）φj（°）cj（kPa）sinαicosαitanφj112823.759.380.46950.88290.44213823.759.380.61570.78800.44314923.759.380.75470.65610.44416323.759.380.89100.45400.44表1.6土條相關參數表土條號158.016722.538110.624127.2388241.301815.360311.903627.2766332.76169.457711.296621.7251411.27212.851020.660812.7164總計149.352250.207157.485191.9569表1.7土條相關參數表序號βk（°）Rk（kN）sinβkcosβkShk(m)159140.007890.85720.51501.548.069435.2043238140.007890.61570.78801.573.550825.2862總計121.620260.4905將相關數據代入公式：所以土釘支護內部穩定性滿足要求。分層開挖，在施工時較為安全，適用于大多數土質，土方量產生的少，有利與整體施工。土釘支護應驗算應滿足規定要求，確保每個階段都能達到標準,否則應考慮增加一定數量的預應力錨桿[13]。圖1.4圓弧破壞面普通條分法示意圖關于分層開挖內部穩定性安全系數計算的相關參數計算結果如下：表1.8土條相關參數表土條號?i（m）αi（°）φj（°）cj（KPa）sinαicosαitanφj113323.759.380.54460.83870.44215723.759.380.83870.54470.44表1.9土條相關參數表土條號1130.889748.302011.184071.2825251.925712.445017.220543.5501總計182.815460.74728.4045111.8326表1.10土條相關參數表序號βk（°）Rk（KN）sinβkcosβkShk(m)159140.007890.85720.51501.548.069435.2043238140.007890.61570.78801.573.550825.2862總計121.620260.4905將相關數據代入公式：所以分層開挖內部穩定性滿足要求。抗滑安全系數式（1.16）式中：——（土釘）擋土墻自重的水平分量；——（土釘）擋土墻自重的豎直分量；——土對（土釘）擋土墻背的摩擦系數；——（土釘）擋土墻后主動土壓力的水平分量（kN）；一、計算（土釘）擋土墻寬度B（m），按下式計算：式（1.17）式中：α——土釘與水平面之間的夾角；L——土釘長度（取最短土釘的長度值）。二、計算擋土墻每延米自重：式（1.18）式中：γ——基坑深度范圍內土重度；h——基坑深度。重度分量計算：式（1.19）式（1.20）式中：——擋墻基底傾角，本次設計；三、剛性擋土墻背土壓力E的計算：取底面摩擦系數，墻背后土體考慮粘聚力c的影響，綜合內摩擦角。1、土壓力系數k?計算：式（1.21）式中：k0——靜止土壓力系數，；ka——主動土壓力系數，，φ指基坑內土層平均摩擦角。代入數據計算得：2、墻背每延米土壓力Ea計算：式（1.22）式中：γ——基坑深度范圍內土重度；h——基坑深度。3、土壓力分量Ean，Eat計算：式（1.23）式（1.24）4、抗滑安全系數計算及校驗：式（1.25）代入數據得：所以抗滑動穩定性安全系數滿足要求。抗傾覆安全系數：式（1.26）式中：Eax——Ea的水平分力，；Eaz——Ea的豎向分力，；G——擋土墻每延米自重；x0——，B是擋墻寬度；xf——土壓力作用點至墻趾的水平距離，本次設計因土釘墻，并非實際擋土墻，；zf——土壓力作用點至墻趾的垂直距離，本次設計，h是擋土即基坑高度。代入數據得：所以抗傾覆穩定性滿足要求。計算噴混凝土面層所受的側向土壓力：式（1.27）其中：式中：P01——即Pm；s——土釘水平間距和豎向間距中的較大值，這里取1.5