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1、1.1设计资料1。1.1气象资料:本区属大陆季风型气候，冬季长而寒冷，夏季短而炎热 .多年平均气温 9.0。，最高气温41.5C，最低气温-23.3C，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；标准冻深1.26m，最大降雪深度27cm, 基本雪压0.3Kpa；历年最多风向为西北，最大风速20m/s，极大风为26m/s，最 大风力9级,平均为12级。1。1。2工程地质水文地质概况根据勘探揭露，厂区在钻探截露深度之内均见地下水，圆砾层为其含水层， 属第四系潜水，略有承压性；稳定水位埋深为6.807。90m，稳定水位标高为 263.43265.72m.由于本工
2、程勘察处不同时期，据区域资料，水位变幅为1.00 2.00m，抗浮设计水位267.22m。地下水对混凝土及混凝土中钢筋微腐蚀性，对钢 结构有微腐蚀性。该拟建物位于承德市承德县板城大街。建筑场地地貌单元属老牛河二级阶地, 场地标高为270.53272。57m，地貌单一。表1地层岩性特征编号地层名称平均厚度(m)颜色密实度稠度状态性状描述杂填土0.95黄褐松散可塑以粉土、碎石组成，局部见建筑垃圾粘质粉土3。21黄褐稍密可塑稍湿，土质稍均匀,无光泽,干强度、韧性低细砂0.83褐黄稍密可塑主要颗粒为石英、长石，含砾石错误!圆砾9.7褐黄密实可塑砾石磨圆度好，骨架颗粒以花岗岩、石英岩、灰岩为 主，中等风
3、化，冲洪积形成粉质粘土0.52灰黄稍密可塑饱和，无光泽,干强度，韧性低强风化泥 质砂岩2。55紫红、灰白密实可塑岩芯成碎块状，见云母，粉砂结构，泥质胶结,表层风 化成砂土状中风化泥 质砂岩- -紫红、黄白密实硬塑岩芯呈短柱状，致密坚硬，泥质胶结，块状结构岩体基本 质量等级为W级表2土层物理力学性质参数土层代号湿密 度饱和 度液性指数重度压缩模量粘聚力摩擦角桩极限 侧阻桩极限 端阻地基承 载力pg/ m3Sr%kKN/m3100MPa200MPa300MPaC kPa0Qsik kPaqkPakPa2.0180.60。0218.08。49.110601865500602.0589.40。0419
4、。611.313.515.415。228.7707001802.0195。30.4319.97。48。49.634。217.06580016020.017。02.0894.011.8020.09。810。912。629。411。9708001702。0692。3-19.12829.331.10327010002401.9393。40.3120.49.610.311.24515709001802。0393。219。33536。337。1030801700280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）
5、，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
6、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1/21/3。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
7、，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。2. 分担作用:在复合土体内，土钉与土体共同承担外荷载和自重应力，土钉起着分 担作用。由于土钉有很高的抗拉、抗剪强度和土体无法相比的抗弯刚度所以 在土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移.当土体发生开裂后，土钉的分 担作用更为突出，这时土钉内
8、出现了弯剪、拉剪等复合应力，从而导致土钉 中的浆体碎裂、钢筋屈服.土钉墙之所以能够延迟塑性变形，并表现出渐进性 开裂，与土钉的分担作用是密切相关的.3. 应力传递与扩散作用:当荷载增加到一定程度，边坡表面和内部裂缝已发展到 一定宽度，边坡应力达最大。此时，下部土钉位于滑裂区域以外土体中的部分 仍然能够提供较大的抗力.土钉通过它的应力传递作用可将滑裂区域内的应 力传递到后面稳定的土体中，分布在较大范围的土体内，降低应力集中程度。4. 对坡面变形的约束作用：在坡面上设置的与土钉连在一起的钢筋网喷射混凝 土面板使发挥土钉有效作用的重要组成部分.喷射混凝土面板对坡面变形起 到约束作用，面板的约束力取决
9、于土钉表面与土之间的摩阻力，当复合土体开 裂面区域扩大并连成片时,摩阻力主要来自开裂区域后的稳定复合土体。2。1。5 土钉支护设计1. 确定土钉墙结构尺寸(1) 在初步设计时，应先根据基坑环境条件和工程地质资料，确定土钉墙的适用 性，然后确定土钉墙的结构尺寸，土钉墙高度由工程开挖深度决定，开挖面坡度 可取6090，在条件许可时，尽可能降低坡面坡度.(2) 土钉墙均是分层分段施工，每层开挖的最大高度取决于该土体可以自然站 立而不破坏的能力。在砂性土中，每层开挖高度一般为0.52。0m，在粘性土中 可以增大一些。开挖高度一般与土钉竖向间距相同，常用1.01.5m ；每层单次 开挖的纵向长度，取决于
10、土体维持稳定的最长时间和施工流程的相互衔接，一般 多用10m长。2. 参数设计土钉参数设计主要包括土钉长度、间距、布置、孔径和钢筋直径等.(1) 土钉长度在实际工程中，土钉长度L常采用坡面垂直高度H的60%70%。土钉一 般下斜，与水平面的夹角宜为520。研究表明：对钻孔注浆型土钉，用于粒 状土陡坡加固时，L/H 一般为0.50。8；对打入型土钉，用于加固粒状土陡坡 时，其长度比一般为0。50.6.99规程要求L/H 一般为0。51。2。其实，在 只有饱和软土中才会取L/H大于1。(2) 土钉直径及间距土钉直径D 一般由施工方法确定.打入的钢筋土钉一般为1632mm，常是 25mm，打入钢管一
11、般是50mm；人工成孔时，孔径一般为70120mm，机械成孔时， 孔径一般为100150mm。土钉间距包括水平间距(列距)S和垂直间距(行距)S，其数值对土钉墙 的整体作用效果有重要影响，大小宜为12m。对于钻孔注浆土钉，可按612 倍土钉直径D选定土钉行距和列距，且宜满足：S - S = K - D - L式中：K-注浆工艺系数，一次压力注浆,K=1。52.5；D、L-土钉直径和长度，m；S、S 一土钉水平间距和垂直间距，m。2.2支护方案选择本工程场区土层在水平方向的分布比较均匀，成层性好，无软弱土层存在， 建筑场地的地基土为均匀地基.基坑开挖深度位于地下水位以上，不需考虑降水 和护坡措施
12、，符合土钉墙支护条件,故选择土钉墙作为基坑支护方式.2.3右侧土钉墙计算2。3.1 土压力计算及土钉布置由设计任务书得基坑开挖深度为5.64m,穿越三个土层，具体如图2.1所示， 地面均布荷载为50 kPa,开挖深度位于地下水位以上，故不用考虑降水.1.主动土压力计算I .3图2.1 土层分布图b =（q + yh）K -2c匝q地面荷载（kN）；y 土的重度（kNm3）;c-土层粘聚力（kPa）K a 主动土压力系数，K = tan2 （450 -：），中为土 层内摩擦角.2。1 土层分布图矿19.73中19.73 ，c=7。01 Kpa， K 广 tan2(45 - ) = tan2(45
13、- ) = 0.495 平2 =18,c = 6.7Kpa,K 2 = tan2(45。?)= 0.528,寸匚=0.726各层土压力计算： 填土表面处的土压力b = qK = 50 x 0.495 = 24.75 a 0a素填土底面土压力b 1 = (q + YR) K 1 = (50 +19.32 x 4.65) x 0.495 = 70.16Kpa粘质粉土顶面土压力b = (q+y h )K 一 2c (K = 64.663Kpa a11 1a 2* a 2粘质粉土底面土压力a2b = (q+y h +y h )K 一2c、K = (50+89.84+18.13x0.99)x0.528一
14、2x6.7x0328 = 84.250Kpa a 2112 2 a 2a 22.土钉参数及布置土钉墙水平倾角为73.30,即按1： 0.3放坡，土钉与水平面的倾角a取150，土钉 竖直间距取七=1.5m，水平间距取s = 1.5m，机械成孔,取孔径100哑。具体见图 2.2.土钉处主动土压力计算：第1点最大主动土压力e + yh，K 一 2c J K(50 +1 9.32 x 0.99) x 0.495 - 2 x 7.0 1 x *0495 = 29.23Kpa同理得e 2 = 57.87Kpa,e 3 = 53.13Kpae = 73.51Kpa图2。2右侧土钉墙土钉布2。3.2 土钉设计1.折减系数计算6= tan 421, p + 甲 tan Ptank 厂/tan2 450 一P 一土钉墙坡面与水平面夹角，为 73.30(坡度 1： 0.3).1P +甲tan +21tan p(/ tan2 45k=tan73.3 -19.73tan竺*tan 73.3,(心。19
