土钉墙课程设计

Z i ——第 i 排土钉到地面的距离（m） 。
L fi
0 H Zi sin 90 / cos sin 2 2
（3）土钉长度确定： 根据比较可知，按照《建筑基坑支护设计规程》计算
L Lej L fj
rk rmb h
（1-9）
ok 为任意深度附加竖向应力标准值，当支护结构外侧地面作用满布附
加荷载 qo 时
ok qo
（1-10）
1k 为任意深度附加竖向应力标准值，当距支护结构 b1 外侧，地表作用
有宽度为 bo 的条形附加荷载 q1 （1-11） 第 i 层土钉处的主动土压力为
Fi Fs Ei
(1-23)
其中
Fi Dh Lei
单根土钉支撑范围内面层上的土压力 Ei 按下式计算：
(1-24)
Ei qi S x S y
式中 大值，取 1.9；
(1-25)
Fs ——安全系数取 1.3~2.0。临时性工程取小值，永久性取
Fi ——锚固力； Dh ——钉孔直径；
qi ——作用于第 i 面层上的土压力；
i ——破裂面与水平面的夹角，此处为 46°；
ik ——第 i 层土的内摩擦角；
j ——第 j 根土钉与水平面夹角，此处均为 15°；
j ——第 j 根土钉处破裂面与水平面夹角，此处与 i 相等；
Tnj ——第 j 根土钉的抗拔力, Tnj d nj qsik lni ；
K ——施工阶段及使用阶段整体稳定系数，施工阶段大于等
（1-17）
（4）土钉长度调整 为保证每根土钉长度都在坡高的 0.5 到 1.2 倍之间，且边坡在施工与使 用过程中有足够的稳定性适当加大土钉长度，确定如下：
图 1.5 为土钉在图层中布置草图，破裂角是破裂面与水平面的夹角为
( k ) / 2 (700 220 ) / 2 460
K a ——郎肯主动土压力系数， K a tan 2 (450 / 2) 。
主动土压力 Ea 作用在离墙底的距离为 临界深度
可得土压力分布图如下：
4.1.1.2 地震作用下土压力的计算 按谐振定律的计算方法，在地震时作用在挡土墙上的土压力，在墙顶处 最大，向下逐渐减小。因此，地震土压力的分布图形可以认为呈倒三角形。
度,(m)。
(2)自由段长度
L fi
式中
0 H Zi sin 90 / cos sin 2 2 L fi ——第 i 排土钉自由段长度（m） ；
； H ——基坑深度（m）
（1-16）
——土钉墙坡面与水平面的夹角 700 ； ——土钉与水平面的倾角 取 15 0 ；
2.土钉墙整体稳定性验算 （1）内部整体稳定性验算 为确保施工过程中每一层开挖都是安全的，所以演算开挖过程中每一层 的稳定性。边坡稳定性可以由下列公式验算：
c
i 1
n
ik n
n n 1 Lis s (Wi q0bi ) cos i tan ik Tnj cos( j j ) sin( j j ) tan k / 2 i 1 i 1
（1-12）
式中
β——土钉墙坡面与水平面的夹角；
k ——土的内摩擦角标准值;
——荷载折减系数。
2.单根土钉受拉荷载标准值:
T jk eajk s xj s zj / cos a j
（1-13）
式中
ζ——荷载折减系数； eajk ——第 j 根土钉位置处的基抗水平荷载(土压力)标准
值；
sxj、szj ——第 j 根土钉与相邻土钉平均水平、垂直间距； αj ——第 j 根土钉与水平面的夹角。
——界面摩阻力；
选取第 i 排土钉, 有效锚固段长度:
满足土钉抗拔力稳定性要求 （2）土钉抗裂验算（选取受力最大的土钉验算） 在面层土压力作用下，不使土钉端部产生过量的伸长或屈服，土钉配筋 应满足下式：

4
式中
db f y Ei
2
1.5
（1-26）
db——钢筋直径； fy——钢筋抗拉强度标准值。
（1-28）
式中：
Gn G cos 0
其中， G 为挡土墙每延米自重； 0 为挡土墙的基角倾角， 0 00 。
G G sin 0 Ean Ea cos( 0 )
其中，Ea 为挡土墙每延米上作用的主动土压力； 为墙背与基底水平面 的夹角， 110 0 。
于 1.3，使用阶段大于等于 1.5。 满足整体稳定性要求。 （2）外部整体稳定性验算 抗滑稳定性验算 把土钉加固后的土体作为土钉墙的整体，可视为一重力式挡土墙，如图 1.7 所示。根据《支挡结构设计》（见图 3.3）：抗滑力与滑动力之比应满 足下式：
Ks (Gn Ea n ) 1.3 Ea G pc
Fsd N 1.1
d 2
4
f yk
（1-22）
式中
Fsd ——土钉局部稳定安全系数，取 1.2-1.4；
N——土钉的设计内力； d——土钉钢筋直径；
f yk ——钢筋抗拉强度标准值。
4.1.1.5 边坡土钉墙的验算 1.土钉墙内部稳定性验算 （1）土钉的内部抗拔力验算 根据《基坑土钉支护技术规程》 CECS96 : 97 方法；
Ea Ea sin( 0 )
《支挡结构设计》表 3.2 所示。取 0.35。 为基底摩擦系数， 抗滑稳定性要求
0.3m
1.0m
1.3m
（1-6）
ajk 为作用在 Z j 处的竖向应力标准值
ajk rk 0 k 1k
（1-7）
rk 为计算点处自重竖向应力标准值，计算方法如下；
a.当计算点位于表破开挖底面以上时：
rk rm z j
b.当计算点位于表破开挖底面以上时：
（1-8）
s o (Wi q0 bi ) sin i 1.5
i 1
(1 27)
式中
ciK ——第 i 层土的粘聚力；
0 ——整体滑动分项系数，取 1.1；
li ——破裂面在第 i 层土中的长度；
s ——计算单元宽度，这里取 1.3m；
Wi ——滑移体中第 i 层土的重量； q0 ——边坡上方荷载强度，这里为 0；
L Lf Fsd Tu d
其中： Fsd ——土钉的局部稳定性安全系数，1.2-1.4，取 1.4； ； Tu ——土钉的设计内力（N）
d ——土钉直径（M） ；
——界面粘结强度标准值（kPa） ， 50kPa 。
1） 、第 i 排土钉的内部抗拔力验算
满足内部抗拔力要求。 （2）土钉抗拔稳定验算 根据《基坑支护设计手册》王步云破裂面假定方法，可知： 在面层土压力作用下，土钉内部潜在滑裂面后的有效锚固段应具有足够 的界面摩阻力而不被拔出，应满足下式：
根据比较可知按照建筑基坑支护设计规程计算fjej1174土钉长度调整为保证每根土钉长度都在坡高的05到12倍之间且边坡在施工与使用过程中有足够的稳定性适当加大土钉长度确定如下
4.1.1.1 土压力计算 在同一土层中土压力变化呈线性，所以只计算不同土层分界面处的土压 力。由朗肯主动土压力计算公式：
a zK a 2c K a
——土钉的倾角；
对于
c 0.05 沙土和粉土 H
p1 pm 0.55 K aH
（1-20）
对于
c 0.05 一般粘性土 H
p1 pm K a (1
黏土中p m 值应不小于0.2H
2c 1 )H 0.55 K aH H K a
（1-21）
（2）土钉配筋
下：
N s c / h
式中
N s ——稳定系数；
（1-5）
h ——土坡高度。
由《土力学》图 10-7，土坡稳定计算图查得 N S 0.12 ，土坡的极限高 度为
9.1m
1.3m
图 1.4 土钉布置图
对于粉土及粘性土，由《支挡结构设计》第 9.1.1 可得，土钉处的静止 土压力计算如下：
eakj ajk K ai 2c jk K ai
K ai tan 2 (450 ik / 2)
1k q1
bo bo 2b1
地震时叠加后土钉处土压力为
4.1.1.4 土钉设计 1.荷载折减系数的确定： 荷载折减系数 可由下列公式计算得出：
k 1 1 2 0 tan / tan (45 k 2 ) 2 tan tan k 2
5 土钉配筋计算 根据《基坑土钉支护技术规程》CECS96∶97 方法，土钉拉力可按图 1-1 所示土压力分布计算 (1)土钉拉力
N 1 ps x s y cos
（1-18） （1-19）
p p1 pq
式中
N ——土钉设计内力；
p ——土钉长度中点所处深度处的侧压力； p1 ——自重引起的土压力； p q ——地表均布荷载引起的土压力，此处为 0；
Ea 1 H 2 K a 2cH K a 2c 2 / 2
(1-1) (1-2)
式中
a ——主动土压力强度，kPa；
Ea——主动土压力，kN/m
——墙后填土重度，kN/m3，地下水位以下采用有效重度；
c ——填土的黏聚力பைடு நூலகம்kPa；
——填土的内摩擦角，度；
z ——所计算点离填土面的距离，m；
Tuj 1
s
d nj qsik li
（1-15）
式中
s ——土钉受拉抗力分项系数，取 1.3；
d uj ——第 j 根土钉锚固体直径，取 0.13（m） ； q sik ——土钉穿越第 i 层土体与锚固体极限摩阻力标准， 取值
qsik =50kPa； l i ——第 i 根土钉在直线破裂面外穿越第 i 稳定土体内的长
pa nc K cC p (1 )(1 K c sin ) A( ) TE cos y
(1-3)
1.1.3 土钉参数及布置 初步设定坡角 700 ，土钉与水平面的倾角 取 150 ，土钉的竖向和水 平间距为 s y 1.3m, s x 1.3m ，机械成孔，取孔径为 130mm。滑移体平均内摩 擦角 k 。则由土钉布置图可知第一层开挖深度为 1.0m，具体见图 1-4 所 示。根据《土力学》10.3 节粘性边坡稳定性。按照稳定系数法稳定性计算如
可得各土钉受拉荷载标准值：
3.土钉抗拉承载力设计值
单根土钉抗拉承载力计算符合下列要求：
1.25 oT jk Tuj
（1-14）
式中
0——基坑侧壁重要性系数，取 1.1； Tjk——第 j 根土钉受拉荷载标准值； Tuj——第 j 根土钉抗拉承载力设计值。
由公式得各土钉抗拔力设计值：
4.土钉长度计算： 土钉长度计算按《建筑基坑支护设计规程》（JGJ-120-99）计算，公式 如下： （1）锚固段长度