土钉墙支护技术计算(手算)

目录

1.工程概况 (1)

2.求土钉所受土体侧压力p (1)

3.求土钉所受的拉力N (2)

4.求土钉长度L (2)

5.求土钉钢筋直径d (3)

6．边坡喷混凝土面层计算 (4)

7.边坡稳定性验算 (6)

7.1外部整体稳定性验算 (6)

7.2内部整体稳定性验算 (7)

8.基坑分层开挖高度计算 (10)

1.工程概况

[例]基坑开挖深度H=7.4m ，土钉孔径d 0=0.1m ，土质为一般粘性土，呈坚硬状态，土的内摩擦角ψ=25°，土的粘聚力c=18 kPa 土钉与土体之间的界面粘结强度г=50 kPa ，土的重度γ=19 kN/m 3 ，地面超荷载q=20 kN/m 2 ，试求土钉所受的拉力，土钉长度、直径、边坡喷混凝土厚度及配筋并进行边坡稳定性验算。

2.求土钉所受土体侧压力p

公式： c 18==0.130.05197.4

H γ⨯＞ 对于c 0.05H

γ≤的砂土和粉土 即： P=0.55 Ka γH

对于c 0.05H

γ＞的一般黏性土 即： P 1=0.552c - a 1

K H H Ka H ⎛ ≤⎝γγγ 黏性土P 1 的取值不小于0.2γH 已知式中，

2a=tan 45-=2K ϕ⎛⎫︒ ⎪⎝

⎭0.4060.637 侧 压P 1=21810.4061-7.47.40.637=⨯⎛⎫⨯⨯⨯⨯ ⎪⨯⎝⎭

191934.14 kN/㎡ 侧 压P q =Ka ∙q=0.406×20=8.12 kN/㎡

侧压力P= P 1+P q =34.14+8.12=42.26 kN/㎡

3.求土钉所受的拉力N

公式： 1=pS S cos X Y N θ

Θ为土钉的倾角，取10°；S X 为土钉水平间距，取1.0m ；S Y 为土钉水竖向距，取1.4m 。

1-41=

42.26 1.0 1.4=cos10N ⨯⨯⨯60.08 kN 51 =42.26 1.0 1.1=cos10N ⨯⨯⨯47.16 kN

4.求土钉长度L

公式： L=L 1+La

土钉支护布置如图，取土钉的局部稳定性安全系数Fsd =1.3

土钉在破坏面一侧伸入稳定土体的长度La ；

sd 0 1.360.08a===d 3.1420.150

F N L πτ⨯⨯⨯ 4.97 m ，取5m （土钉孔径d 0） 土钉长度：L=L 1+La

式中，L 1按图求得。

经计算可得出各土钉长度，其长度由上而下分别为：7.50m 、7.00m 、6.50m 、6.00m 、5.50m 。

5.求土钉钢筋直径d

公式：

2

sd =1.1f 4yk d F N π

d 土钉采用HRB335钢筋，取f y =300 N/mm 2

则：

d =17.36mm 使用∅18mm 钢筋。

6．边坡喷混凝土面层计算

在土体自重及地表均布荷载q 作用下，喷射混凝土面层所受的侧向土压力为：

P 0=(P 01+P q )

式中： 01110.5=0.70.5P 0.7P 5S P -⎛⎫⨯+≤ ⎪⎝⎭

，（S 为土钉水平间距和竖直间距较大值）。

即： 01 1.40.5=0.70.534.145P -⎛

⎫⨯+⨯= ⎪⎝⎭

16.25 kN/㎡≤0.7×34.14=23.9 kN/㎡ 则： P 0=(P 01+P q )=1.2×（16.25+8.12）=29.24 kN/㎡

按四边简直板形式配制钢筋：

1.00.7141.4

X Y l l == 查双向板在均布荷载作用下的内力系数表得：

水平方向：K X =0.0683

竖直方向：K Y =0.0317

求水平方向配筋：

q x =p 0l Y =29.24×1.4=40.94 kN ∙m

M X = K X q X l x 2=0.0683×40.94×10002=27.96×105 N ∙mm

选用钢筋：

200

=;=s s c s y M M a A f bh f h γ 式中，取fc=9.6N/mm 2(喷射混凝土强度等级为C20)，喷射混凝土面层厚度为100mm ，则h0=80mm

5

22027.9610=0.0469.6100080

s c M a f bh ⨯==⨯⨯ 查下表：γs=0.976

采用HPB300钢筋，fy=270 N/mm 2

则： 52027.9610=132.620.97627080

s s y M A mm f h γ⨯==⨯⨯ 采用∅6@200mm 。

同理竖直方向可求得：

q y =p 0l X =29.24×1.0=29.24 kN ∙m

M y = K y q y l y 2=0.0317×29.24×14002=18.17×105 N ∙mm

选用钢筋：

200

=;=s s c s y M M a A f bh f h γ 式中，取fc=9.6N/mm 2(喷射混凝土强度等级为C20)，喷射混凝土面层厚度为100mm ，则h0=80mm

5

22018.1710=0.02969.6100080

s c M a f bh ⨯==⨯⨯ 查下表：γs=0.820，采用HPB300钢筋，fy=270 N/mm 2

则： 52018.1710=102.590.82027080

s s y M A mm f h γ⨯==⨯⨯ 采用∅6@200mm 。

考虑到喷射混凝土面层在土钉端部处的抗冲切，可在该处配制承压钢板与土钉焊接，并相应在混凝土中设置抗冲切钢筋。

7.边坡稳定性验算

当边坡土质比较好，可只进行外部整体稳定性验算；当边坡土质为软弱黏性土时，则要进行内部整体稳定性验算。分析与重力式挡土墙分析相同，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙，主要验算整个支护底面水平滑动和整个支护绕基坑底角倾覆，并验算此时支护底面的地基承载力验算。

土钉墙支护施工阶段整体稳定性验算分以下两种情况：

7.1外部整体稳定性验算

（1）抗滑移稳定性