地基处理及基坑支护毕业设计

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）六冶佳苑 G3 楼地基处理及基坑支护设计摘要本设计为洛阳市六冶佳苑住宅小区，根据地质情况、周围环境，考虑到社会经济效益综合众多支护技术的特点，同时参考当地的建筑经验和施工现场的具体情况，完成了该住宅基坑围护的方案论证和设计。其中地基处理采用刚柔性桩复合地基，基坑支护分别采用桩锚支护和土钉墙支护两种方案，运用了理论计算、土力学、结构力学、钢筋混凝土、基坑支护等专业技术，对钻孔灌注桩的结构内力、结构构造、支撑锚杆进行计算设计。本论文主要通过土钉墙以及钻孔灌注桩与锚杆支护结构在某基坑的应用，介绍了基坑围护结构桩墙的设计，并进行了围护桩墙的内力计算、结构计算；支撑结构锚杆的

2、设计，进行了锚杆的内力计算、结构计算,验算包括桩锚系统的抗隆起验算、抗倾覆验算、深层剪切滑移验算、整体稳定性验算。结构设计合理，节省造价，施工方便，工期合理。关键词：深基坑工程；地基处理；灰土桩；CFG 桩；基坑支护；土钉墙，钻孔灌注桩；锚杆；稳定性验算；洛阳理工学院毕业设计（论文）I IFound Treatment and Excavation Design Process ofSix metallurgical Jiayuan G3 buildingABSTRACTThe design is for the rule of Luoyang six Jiayuan residential

3、area. According to the geological conditions and the surrounding environment, we take into account the socio-economic benefits of supporting technology integrated many features,and refer to local building experience and the specific circumstances of the construction site,and finally complete the res

4、idential base pit envelope demonstration program and design. Found treatment is using rigid flexible piles composite foundation,and excavation were used to pile anchor and soil nailing ,in the design we have used heoretical calculations, soil mechanics,structural mechanics, reinforced concrete, exca

5、vation and other professional technology,finally design bored forces on the structure, structures, supporting bolt.This thesis is mainly about applications of soil nailing and bolting bored with the structure of a pit,and it describes the foundation pit construction- pile wall design, and carrys out

6、 retaining pile wall force calculation, structural calculations; support structure - soil anchor design, carrys out bolt force calculation, structural calculations; support structure - soil anchor design, carrys out bolt force calculation, structural calculations;Checking is including pile heave anc

7、hor system checking, checking against overturning, deep shear sliding checking, checking overall stability.Structure design is reasonable,cost is saving, construction is convenient,period is reasonable.KEY WORDS:deep deep excavation; foundation treatment; lime pile; CFG pile;excavation; soil nail wa

8、ll;bored; bolt ;Stability Checking;洛阳理工学院毕业设计（论文）II II目 录前 言 .1第一章 地基处理 .21.1 工程概况 .21.2 场地地质条件 .21.2.1 地质资料：.21.2.2 水位：.21.2.3 桩的极限侧阻力标准值.31.3 地基处理方案选定 .31.3.1 地基处理的对象与分类.31.3.2 地质条件与处理方案的选择.31.3.3 复合地基处理.41.4 应力分担计算 .81.4.1CFG 桩数要求.81.4.2 应力分担比.91.4.3 应力分担系数.91.4.4 应力分担.101.5 沉降 .101.5.1 刚性桩、柔性桩与土

9、构成的复合土层压缩量.101.5.2 柔性桩桩端一下刚性桩与土构成的复合土层压缩量.121.5.3 沉降量.131.6 小结 .13第二章 土钉墙设计 .142.1 土钉墙支护的基本原理及构造要求.142.1.1 土钉墙支护的基本原理.142.1.2 土钉墙的构造要求.152.2 土钉墙的设计与计算.152.2.1 土钉墙土层参数计算.15洛阳理工学院毕业设计（论文）IIIIII2.2.2 确定土钉布置图.162.2.3 土钉长度计算.172.2.4 锚固段的长度计算.172.3 整体稳定性验算.202.4. 第 i 条土体提供的抗滑力与致滑力计算.212.5 土钉锚固力计算.222.6 小结

10、 .23第三章 桩锚的设计与计算 .243.1 作用在支护结构上的荷载计算.243.1.1 土压力计算理论 .243.1.2 地面荷载引起的侧压力 .253.1.3 土压力计算 .273.2 锚撑式支护结构设计.293.2.1 计算规定 .293.2.2 反弯点的确定 .293.2.3 水平支撑力计算 .303.3 桩墙嵌固深度的确定.333.3.1 桩墙嵌固深度的计算理论 .333.3.2 嵌固深度的计算 .333.4 支护结构的设计长度.353.5 结构计算.353.5.1 截面弯矩设计值的计算 .353.5.2 截面剪力设计值的计算 .383.5.3 支点结构支点力设计值 .383.6

11、支护桩的配筋计算.383.6.1 钻孔灌注桩结构及计算特点 .383.6.2 拟用条件 .393.6.3 支护桩配筋计算 .403.7 锚杆计算.423.7.1 锚杆的构造及类型.423.7.2 土层锚杆的作用机理及布置要求.43洛阳理工学院毕业设计（论文）IVIV3.7.3 锚杆的设计计算理论 .443.7.4 锚杆设计计算.453.8 基坑的稳定性验算.483.8.1 基坑的抗倾覆稳定性验算 .483.8.2 基坑的抗隆起稳定性验算 .523.8.3 基坑整体稳定性验算 .543.9 小结 .54第四章 基坑工程监测 .564.1 工程概况.564.2 基坑工程监测的目的与内容 .564.

12、3 监测点的布置原则 .564.3.1 一般规定 .574.3.2 基坑及支护结构 .574.4 小结 .58结 论 .59谢 辞 .60参考文献 .61外文资料翻译 .62洛阳理工学院毕业设计（论文）0 0前 言 基坑工程是一个划时代的岩土工程课题，基坑工程的大量实践为我国基础工程建设积累了大量的成功经验，取得了不少实效的教训。事实上，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展，特别是在 20 世纪，随着经济的发展，大量高层超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，迫使工程技术人员须从新的角度去审视基坑工程这一古老的课题，导致许多新的理论新的经验或

13、研究方法得以出现与成熟。通过科学分析研究，从深基坑工程的成功与失败中总结实践经验，对深基坑工程存在的问题进行探讨以进一步提高认识，促进技术发展。施工环境越复杂，施工难度就越大，因而基坑事故频频发生，如何选择更安全更经济的施工方案对工程完成质量以及社会的影响具有重要意义。由于深基坑施工环境的复杂性，对施工过程的管理工作将有更加严格的要求。对深基坑工程的正确设计和施工，将预防与防护相结合，能带来巨大的经济和社会效益，对加快工程进度和保护工程周围环境能发挥重要作用。基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和其周围土体的变形，以保证周围环境(相邻建筑及地厂公共设施等)

14、的安全。在安全前提下，设计要合理，又能节约造价、方便施上、缩短工期。要提高基坑工程的设计与施工水平，必须正确选择土压力、计算方法和计算参数，选择合理的支护结构体系，同时还要响应丰富的设计和施工经验教训。由于基坑土有一定的湿陷性，所以本工程采用灰土桩消除湿陷性，用 CFG桩增加地基的承载能力，而基坑支护由于西边距道路较近，所以选择采用钻孔灌注桩和锚杆支护，其余侧开阔无建筑，因此采用土钉墙支护。最后进行了围护桩墙的内力计算、结构计算；支撑结构锚杆的设计，进行了锚杆的内力计算、结构计算；桩锚系统的抗隆起验算、抗倾覆验算、深层剪切滑移验算、整体稳定性验算。结构设计合理，节省造价，施工方便，工期合理。洛

15、阳理工学院毕业设计（论文）1 1第一章 地基处理1.1 工程概况拟建住共 35 层，地上 34 层，地下一层，结构类型为剪力墙，基础类型为筏板基础，基础面积为 31.219.6，荷载大小为 550kPa,基础埋深为 8.1m,地下水位在地表下 20m 处，无需降水。工程场地西侧距已有道路较近，其余方向周边环境开阔无建筑，但要考虑施工期间的堆土、重车运输等荷载。1.2 场地地质条件1.2.1 地质资料：根据工程地质报告，地面以下各土层的主要物理力学性能指标参见表 11，承载力指标参见表 11 。表 11 土层物理力学指标土层土壤名称层厚（m）含水量(%)重度（kN/m ）3承载特征值（kPa）黄

16、土状粉质粘土3.222217.6黄土状粉质粘土2.893018.4-1黄土状粉质粘土2.172518.2130黄土状粉质粘土2.982418.15150粉质粘土3.222518.5140粉质粘土2.9922.518.51601.2.2 水位：地下水初见水位埋深 20.421.3m 之间，地下水位变化幅度 3.0m 左右，可以不考虑降水。洛阳理工学院毕业设计（论文）2 21.2.3 桩的极限侧阻力标准值表 12 桩的极限侧阻力标准值sikq层号液性指数lI状态干作业钻孔桩sikq0.25硬可塑66kPa0.67可塑58kPa1 0.45硬可塑54kPa0.60可塑57kPa0.32硬可塑60kP

17、a0.45硬可塑61kPa1.3 地基处理方案选定1.3.1 地基处理的对象与分类 根据 GB500252004建筑地基设计规范中规定，场地为非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为 I 级，湿陷性中等。1.3.2 地质条件与处理方案的选择地质条件： 根据钻孔和探井揭露，拟建区表层为人工堆填的填土，上部为第四系全新统坡洪积的黄土状粉质粘土，下部为第四系上更新统坡洪积及冲洪积的粉质粘土、粉土、粉砂、中砂、砾砂、卵石，具有明显的二元结构。 环境条件： 工程场地原为旧房拆除区，周围无高大建筑，对周围环境影响不大，西侧距已有道路较近，其余方向周边环境情况开阔无建筑，但要考虑施工期间的堆土、重车运输等荷载。 综

18、合考虑地基土的湿陷性中等，所以选择采用灰土桩消除地基土的湿陷性，洛阳理工学院毕业设计（论文）3 3采用 CFG 桩来提高地基土的承载力。1.3.3 复合地基处理1 1柔性桩桩径和桩距柔性桩桩径和桩距 安装孔布置原则和要求，桩孔间距应保证桩间土挤密后达到要求的密实度和消除湿陷性为原则，桩孔宜按正方形布桩，桩孔间的中心距离可为粧直径的2.02.5 倍。初步选定灰土桩为柔性桩，桩孔直径选为 400mm。 桩间距也可按下式估算： （1-1）ddcdcdLmaxmax887. 0 式中： L 桩孔之间的中心距离（m） ； - 桩孔直径（m） ；d -桩间土的最大干密度（kN/m ） ；maxd3 （kN

19、/m ） ；处理前土的平均干密度d3 桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，为 桩c-max-1cdd1d间土挤密后的平均干密度。对重要工程不宜小于 0.93，对于一般工程不c-c-宜小于 0.90。 )44. 399. 222. 398. 2(44. 36 .1499. 25 .1322. 38 .1398. 26 .14d=14.1 kN/md3洛阳理工学院毕业设计（论文）4 4 87. 061. 141. 11cmax-dd取 0.93c- 47. 141. 161. 193. 061. 193. 04 . 0887. 0L为方便计算，桩间距定位 2m。2.2.灰土桩（柔性桩）桩长灰土桩（柔

20、性桩）桩长根据地层情况，选用第1 层粉质粘土作为基础持力层，桩顶位于持力层中，初定有效桩长m。7l3.3.一根柔性桩桩分担的处理面积一根柔性桩桩分担的处理面积正方形布桩，按正方形计算等效圆直径：m （1-2）26. 2213. 113. 11Lde面积置换率： （1-3）031. 026. 24 . 02221211eddm承担处理地基面积：m （1-4）01. 44211eedA2 - 1 根灰土桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m） ；1ed - 灰土桩的直径（m） ；1d - 1 根灰土挤密桩所承担的处理地基面积（m ） ；1eA2地基土的天然承载力为持力层的承载力 即211.56kPa

21、。skf根据经验，对于灰土挤密桩地基，不应大于处理前的 2 倍，并不应大于洛阳理工学院毕业设计（论文）5 5250kPa。4.刚性桩（CFG 桩）设计 CFG 桩采用长螺旋钻孔压灌桩法施工，一般为 350600 mm,桩径取 4d，初步设计桩距 L=2m。第层卵石层承载力为 600kPa,初定有效桩长为 12m。5.CFG5.CFG 桩分担的处理面积桩分担的处理面积正方形布桩，按正方形计算等效圆直径m （1-5）26. 2213. 113. 12Lde面积置换率： （1-6）049. 026. 25 . 02222221eddm承担处理地基面积： m （1-7）01. 4426. 214. 3

22、42222eedA2式中： - 1 根 CFG- 分担的处理地基面积的等效圆直径（m） ；2ed - CFG 桩的直径（m） ；2d6.6.刚性桩单桩承载力计算刚性桩单桩承载力计算初步设计时可按下列公式估算单桩竖向承载力特征值： （1-8）nippisipaAqlqR122为方便计算，上式宜可改写为： （1-9）222PpspaAqlqR式中： - 单桩竖向承载力计算值（kN） ；aR-桩周土的平均侧阻力特征值（kPa） ；2P洛阳理工学院毕业设计（论文）6 6 - 桩长，15m；2l - 天然土层桩的端阻力特征值，600kPa；Pq-单桩截面积，0.19625；2PA其中7 .59)44.

23、399. 222. 398. 218. 06144. 36199. 26022. 35798. 218. 054sq即kPa。7 .59sq69.152319625. 0600157 .5957. 1aR即kN。69.1523aR7.7.刚刚柔性桩复合地基承载力特征值柔性桩复合地基承载力特征值 刚柔性桩复合地基承载力特征值可以通过现场复合地基承载力试验确定。初步设计时也可以按下式计算： （1-10）skpaaaspkfmmARmARmf)1 (/21332222111式中：-刚性桩承载力发挥系数，无经验时可取 0.81.0,褥垫层较厚时1取小值，取 0.8； -刚性桩面积置换率，=0.049；

24、1m1m -柔性桩面积置换率，=0.056；2m2m -柔性桩承载力发挥系数，无经验时可取 0.750.95,褥垫层较厚2时取小值，取 0.75； -基底土的承载力特征值，130kPa；skf -刚性桩的单桩竖向承载力特征值， （kN） ；1aR -柔性桩的单桩竖向承载力特征值， （kN） ；2aR -刚性桩的截面积，0.19625；2PA -柔性桩的截面积，0.125；3PA -桩间土的承载力发挥系数，按当地经验或实验结果取值，无经验3时取 0.50.9；洛阳理工学院毕业设计（论文）7 7代入数据： 04.748 .18435.30440.149)049. 0125. 01 (6 . 012

25、5. 0550056. 075. 019625. 069.1523031. 08 . 0spkf =563.19kPa550kPa 满足要求。8.8. CFGCFG 桩桩体的强度计算桩桩体的强度计算已知：单桩的实际竖向承载力kN,桩的截面积 m69.1523aR19625. 0PA2则桩体的实际承载强度为：kPa （1-11）03.776419625. 069.1523PacARq要求的桩体材料试验强度：kPa （1-12）05.1552819625. 069.152322PacARq式中：- 单桩竖向承载力计算值，1523.69kPa；aR - CFG 单桩截面积，0.19625；PA 2

26、单桩承载力安全系数；因此，必须使桩体混合料的无侧限抗压强度值达到 15528.69kPa,以kPa 作为设计值。C35 混凝土的轴心抗压强度为 16.7MPa=16700kPa,69.15528cq故采用 C35 混凝土的桩体材料符合要求。1.4 应力分担计算1.4.1CFG 桩数要求根据前面计算参数，CFG 桩总数量 （1-2PAmAn 洛阳理工学院毕业设计（论文）8 813）式中：-CFG 桩截面积，0.19625；2PA -建筑物基底实有面积，437.1；Am - CFG 桩面积置换率，取 0.049；代入数据 14.10919625. 01 .437049. 0n实际布 CFG 桩 1

27、10 根，符合要求。1.4.2 应力分担比采用公式： （1-scfqn2014）式中：-CFG 桩单桩竖向承载力实际抗压强度，=7764.03kPa;2cq2cq -桩间土天然承载力平均值，=211.56kPa;sfsf1:70.3656.21103.776420scfqn1.4.3 应力分担系数应力集中系数： （1-135.13049. 0) 170.36(170.36) 1(100mnn15） 符合要求。 洛阳理工学院毕业设计（论文）9 9应力减少系数： （1-136. 0049. 0) 170.36(11) 1(110mn16）符合要求。1.4.4 应力分担桩体承担的应力为： （1-PP

28、C17）式中：-桩体自身分担的应力；CP -应力集中系数，13.35； P 建筑物基底计算压力 563.19kPa；所以kPa 满足要求。56.21103.20219.56335.13 PPC1.5 沉降刚柔性桩复合地基沉降量可按下式计算： （1-18）321SSSS式中：-刚性桩、柔性桩与土构成的复合土层压缩量（mm） ；1S -柔性桩端以下，刚性桩与土构成的复合土地层压缩量（mm） ；2S -刚性桩端以下天然土层压缩量（mm）,按现行国家标准建筑地基3S基础设计规范GB50007 的有关规定进行计算；1.5.1 刚性桩、柔性桩与土构成的复合土层压缩量刚性桩、柔性桩与土构成的复合土层压缩量可

29、按下式计算：1S洛阳理工学院毕业设计（论文）1010 （1-)(11101111iiiinispliszzEpS19）式中：-刚性桩、柔性桩与土构成的复合土层压缩量计算经验系数，宜按当地1s经验取值，无经验时可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007 的有关规定执行； -柔性桩桩长范围内所划分的土层数；1n -对应于荷载效应准永久组合下的基础底面处的附加应力（kPa） ；0p -刚性桩、柔性桩与土构成的第 i 层复合土层的复合压缩模量（MPa） ；spliE -基础底面至第 i 层土地面的距离（m） ；iz -基础底面计算点至第 i 层土底面范围内平均应力系数；i -基础底面计算点至第

30、 i-1 层土底面范围内的平均应力系数；1i 其中各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的倍；即 （1-akspkff20）式中：-复合地基承载力特征值，563.19kPa；spkf-基础底面下天然地基承载力特征值，149.40kPa；akf77. 340.14919.563akspkff基本参数见表 1-3：各土层的参数表 1-3（m）iz压缩系数压缩模量（）iE-10.180.2628.653.070.3224.516.290.2234.319.250.1841.47洛阳理工学院毕业设计（论文）111112.720.1744.11变形计算经验系数表 1-4sMpaSE/2.54.07

31、.015.020.0s1.11.00.70.40.2由线性内插法得： （1-21）54. 71 . 981. 25 . 616. 36 . 706. 381. 216. 306. 31siiiSEAAE；68. 0)0 . 754. 7(87 . 04 . 07 . 0s代入数据：)17. 673.1082.1196.11(68. 0)19. 025. 919. 072.12(47.41388)27. 025. 619. 025. 9(31.3438831. 007. 327. 029. 6(51.24388)26. 018. 031. 007. 3(65.2838868. 01S =27.6

32、6mm1.5.2 柔性桩桩端一下刚性桩与土构成的复合土层压缩量柔性桩桩端一下，刚性桩与土构成的复合土层压缩量可按下式计算：2S （1-22）)(11120221iiiinniispszzEpS式中： -柔性桩桩端以下，刚性桩与土构成的复合土层压缩量计算经验系数，2s宜按当地经验取值，无经验时可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007 的有关规定执行； -刚性桩桩长范围内所划分的土层数；n -对应于荷载效应准永久组合下的基础底面处的附加应力（kPa） ；0p -柔性桩桩端以下，刚性桩与土构成的第 i 层复合土层的复合压缩模ispE2量（MPa） ；洛阳理工学院毕业设计（论文）1212 M

33、Pa98.140 .21347. 14 .10875. 0347. 1875. 0SE由插值法得：s40. 0s)91. 284. 1 (40. 0)18. 07 .132 . 03 .15(17.79388)17. 072.1218. 07 .13(98.6338840. 02S=1.90mm 1.5.3 沉降量沉降量由于刚性桩桩端以下没有软弱土层，且桩端以下的土层比加固部分土层密实度大，沉降量很小，所以不需计算，现假定与相同，即=3S2S2S3S90. 190. 166.27321SSSS =31.46mm1.6 小结CFG 桩：桩径采用 500mm,桩距及桩长计算决定，以1 层作为持力层

34、。 柔性桩：灰土桩，桩径初步选为 400mm。 基础最大宽度为 19.6m,最大基础长度为 31.2m。 基础占地范围面积 m 。2底板实有面积 A=m 。1 .4374 .138 . 98 . 92 .312本工程地基处理采用直径 400mm,桩长 7m,间距 2.0m 矩形布桩形式的灰土桩消除湿陷性，其中基坑开挖线内布桩 136 根，基坑外布桩 58 根，总计 194 根。同时采用直径 500mm,桩长 12m,间距 2.0m 矩形布桩形式的 CFG 桩提高地基土的承载能力，总计 110 根。经地基承载力和沉降验算，得地基的实际承载力为洛阳理工学院毕业设计（论文）1313561.0kPa,

35、大于地基所要要求的 550kPa,地基总的沉降量为 31.46mm,符合实际要求。洛阳理工学院毕业设计（论文）1414第二章 土钉墙设计所谓的土钉通常是指在基坑开挖过程中，在基坑边壁上钻出的、与土壁接近垂直的深孔，然后插入钢筋并压力注入水泥浆或水泥砂浆，从而形成的与周围土体全长紧密结合的加筋注浆体。当土体不易成孔时，可将管壁上带有注浆小孔的钢管直接击入或顶入土中，然后在钢管内用压力注浆形成土钉。土钉墙是采用较密排列的土钉加固基坑侧壁土体，并在基坑侧壁上设置配筋混凝土护面等，从而形成的一种支护结构。土钉墙是采用较密排列的土钉加固基坑侧壁土体，并在基坑侧壁上设置配筋混凝土护面等，从而形成的一种支护

36、结构。由于本工程除西侧外，其余拟建场地比较开阔没有任何建筑，为了节约支护成本，及早在施工期内完成，所以采用土钉墙支护，这样做既经济又合理。2.1 土钉墙支护的基本原理及构造要求2.1.1 土钉墙支护的基本原理土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性，在基坑开挖时，可存在使边坡保持直立的临界高度，但在超过这个深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。一般护坡措施均基于支挡护坡的被动制约机制，以挡土结构承受其后的土体侧压力，防止土体整体稳定性破坏。土钉墙技术则是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不足。因此通过以增强边坡土体自身稳定性

37、的主动制约机制为基础的复合土体。不仅效地提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。洛阳理工学院毕业设计（论文）15152.1.2 土钉墙的构造要求 土钉墙墙面坡度不宜大于。1 . 0:1 土钉与水平面夹角宜为。205 土钉的直径应根据成孔机具确定，一般为mm。12070 土钉的水平间距和垂直间距宜为m。21 土钉的钢筋一般采用、，钢筋直

38、径为mm。400HRB500HRB3216 土钉的注浆材料为水泥浆或水泥砂浆，强度等级不低于 M20。 面层一般采用喷射混凝土，并在其中配置钢筋。喷射混凝土的强度等级一般不低于,厚度不小于mm。钢筋的直径一般为mm，间距为20C80106mm。分层施工上下段钢筋网搭接长度大于mm。300150300 本工程土钉墙的构造如下：土钉墙墙面坡度为，土钉的水平间距设75计为 1.6m，垂直间距设计为 1.6m，土钉与水平面夹角为，土钉的钢筋采用10，直径为 20mm，面层喷射混凝土强度用，厚度 80mm，钢筋直径400HRB20C8mm，间距 200mm，分层施工上下段钢筋网搭接长度 400mm。 2

39、.2 土钉墙的设计与计算由于本工程除西侧外，其余拟建场地比较开阔没有任何建筑，为了节约支护成本，及早在施工期内完成，所以除西侧 AH 段采用桩锚支护，其余各侧采用土钉墙支护。2.2.1 土钉墙土层参数计算 计算、 、的加权平均值，求主动土压力系数，荷载折减系数cak kN/ m （2-03.181 . 82 .1899. 14 .1889. 26 .1722. 31iiicdd31）kPa （2-50.131 . 899. 1171589. 21022. 31iiicddc2）洛阳理工学院毕业设计（论文）1616 （2-89.185 . 82099. 11889. 21922. 31iiicd

40、d3）主动土压力系数： （2-51. 0)289.1845(tan)245(tan22ak4）荷载折减系数 69. 0)289.1845(tan/ )75tan1289.1875tan1(289.1875tan)245(tan/ )tan12tan1(2tan222.2.2 确定土钉布置图计算土钉主动受拉区高度hm （2-5）09. 203.181)051. 05 .132(1)2(qkcha本工程在基坑顶面以下 2.0m 处开始布置土钉，如图 2-1：洛阳理工学院毕业设计（论文）1717图 2-1 土钉布置图2.2.3 土钉长度计算自由段的长度计算由正弦定理得： （2-6）28sin75si

41、n57sin01ilhH由土钉布置图可知： m m0 . 21h6 . 32h m m2 . 53h8 . 64h可得土钉自由段长度为： m m54. 31ol61. 202l m m68. 103l75. 004l2.2.4 锚固段的长度计算锚固段的长度计算1.1.第一排土钉长度计算第一排土钉长度计算第一排土钉距基坑顶面的距离m。0 . 21h土钉布置处的水平荷载标准值： （2-51. 0)245(tan021aK7） （2-51. 010251. 0)0 . 26 .170(2)(1111aaakkckzqe8） =3.67kPa单根土钉受拉荷载标准值：洛阳理工学院毕业设计（论文）1818

42、 kN （2-9）58. 610cos6 . 16 . 167. 369. 0cos1111jzxakkasseT单根土钉的抗拉承载力设计值： kN （2-23. 858. 60 . 125. 125. 1101kuTT10）由公式 可得 （2-aisiksujldqT1siksajaidqTl11）即m14. 1301 . 014. 33 . 123. 811siksuadqTl故m,由构造要求取m。68. 414. 154. 31011alll0 . 61l2.2.第二排土钉长度计算第二排土钉长度计算第二排土钉距基坑顶面的距离m。6 . 32h土钉布置处的水平荷载标准值： （2-528.

43、0152528. 0)38. 04 .1822. 36 .170(2)(22222112aaakkckzzqe12） =11.82kPa单根土钉受拉荷载标准值： kN （2-20.2110cos6 . 16 . 182.1169. 0cos2222jzxakkasseT13）单根土钉的抗拉承载力设计值： kN （2-50.2620.210 . 125. 125. 1202kuTT14）由公式 可得 aisiksujldqT1siksajaidqTl即m （2-66. 3301 . 014. 33 . 150.2622siksuadqTl洛阳理工学院毕业设计（论文）191915）故 , 取 6.

44、5m。27. 661. 266. 32022alll2l3.3.第三排土钉长度计算第三排土钉长度计算第三排土钉距基坑顶面的距离m2 . 53h土钉布置处的水平荷载标准值： （2-528. 0152528. 0)98. 14 .1822. 36 .170(2)(22222113aaakkckzzqe16） =27.36kPa单根土钉受拉荷载标准值： kN （2-07.4910cos6 . 16 . 136.2769. 0cos3333jzxakkasseT17）单根土钉的抗拉承载力设计值： kN （2-34.6107.490 . 125. 125. 1303kuTT18）由公式 可得 aisik

45、sujldqT1siksajaidqTl即m （2-46. 8301 . 014. 33 . 134.6133siksuadqTl19）故m。66.1346. 82 . 53033alll4.4.第四排土钉长度计算第四排土钉长度计算第四排土钉距基坑顶面的距离m。8 . 64h土钉布置处的水平荷载标准值： 49. 020249. 0)69. 02 .1889. 24 .1822. 36 .170(2)(3333322114aaakkckzzzqe洛阳理工学院毕业设计（论文）2020 =31.98kPa单根土钉受拉荷载标准值： kN （2-36.5710cos6 . 16 . 198.3169.

46、0cos4444jzxakkasseT20）单根土钉的抗拉承载力设计值： kN （2-70.7136.570 . 125. 125. 1404kuTT21）由公式 可得aisiksujldqT1siksajaidqTl即m （2-93. 5501 . 014. 33 . 170.7144siksuadqTl22）故m。68. 693. 575. 04044alll2.3 整体稳定性验算第 i 条土体与滑裂面之间的摩阻力计算用割线长度代替弧长第一条土体：滑裂面处各土层粘聚力标准值：kPa98.11533615211600.1032201kc圆弧割线与水平面的夹角：691滑动面单元体厚度：m0 .

47、 2b第 1 条土滑裂面割线弧长：m （2-58. 5)6990sin(0 . 2)90sin(11sl23）故，第一条土体提供的摩阻力：洛阳理工学院毕业设计（论文）2121kPa72.1330.258.598.11111slcik同理，可依次计算剩余 4 条土体摩阻力，见表格 2-1：表 2-1 各条土层的相关数据第一条土第二条土第三条土第四条土kic11.98kPa12.98kPa13.39kPa13.50kPas 2.0m 2.0m 2.0m 2.0mi 59402310il 5.580m 2.61m 2.17m 1.57mslciiik133.72kPa67.76kPa58.11kPa

48、32.85kPa故：=133.72+67.76+58.11+32.85=292.44kPaslciiik2.4. 第 i 条土体提供的抗滑力与致滑力计算抗滑力： （2-24）niikiiiqbws1tancos)(致滑力： （2-25）niiiikqbws1sin)(其中, ; 取加权平均重度 18.03kN/m3 ，整体滑动分项系iiihbwk数取 1.3。计算简图如图 2-2：洛阳理工学院毕业设计（论文）2222图 2-2 抗滑力滞滑力计算简图89.18tan10cos024 . 203.1889.18tan23cos042. 7203.1889.18tan40cos017. 6203.1

49、889.18tan69cos067. 2203.182tancos)(1niikiiiqbws=467.14kPa10sin)024 . 203.18(23sin)042. 7203.18(40sin)017. 6203.18(69sin)067. 2203.18(3 . 10 . 12sin)(10niiiikqbws=-916.43kPa2.5 土钉锚固力计算单根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力按下式计算： （2-26）nisiknjnjlqdT对第一根土钉：m;kPa;m1 . 01jd301ksq55. 01il故：kPa12.555.0301.014.31jT对第二根土钉：

50、洛阳理工学院毕业设计（论文）2323m;kPa;m1 . 02jd302ksq19. 12il故：kPa21.1119.1301.014.32jT同理，根据已知参数 m，m，20. 43il95. 34il kPa；kPa；303ksq504ksq 取相同值 0.1m。d 可依次计算得： kPa56.393jT kPa02.604jT计算 （2-27）ikjjjjmjnjaaTtan)sin(21)cos(1其中：土钉与水平面夹角，分别为。10jaj10234069、 因为，在计算时选取滑动体单元厚度 s=2.0m,而土钉间距取的 1.6m,在计算时应乘以ikjjjjmjnjaaTtan)si

51、n(21)cos(1系数。5 . 10 . 289.18tan)1010sin(21)1010cos(02.6089.18tan)1023sin(21)1023cos(56.3989.18tan)1040sin(21)1040cos(21.1189.18tan)1069sin(21)1069cos(12.55.10.2tan)sin(21)cos(1ikjjjjmjnjaaT=178.81kPa综上，根据土钉墙整体稳定性验算公式：096.3143.91681.17814.46744.292sin)(tan)sin(21)cos(tancos)(111iniiikikjjjjmjnjikinii

52、iiiikqbwsaaTqbwsslc洛阳理工学院毕业设计（论文）2424 故，满足整体稳定性。2.6 小结本工程对 ABCDEFGB 段采用土钉墙支护形式，其中土钉的打设上覆土层厚度为 2.5m,水平间距和竖直间距均为 1.6m,即按 1.6m1.6m 的规格布置土钉，土钉与水平面之间的间距取 10，通过验算，土钉的抗滑力和止滑力满足要求。洛阳理工学院毕业设计（论文）2525第三章 桩锚的设计与计算3.1 作用在支护结构上的荷载计算土压力的计算是结构内力计算的基础，反弯点的计算关系到嵌固深度的确定、锚杆的设计和结构的设计。3.1.1 土压力计算理论土压力是指土体作用在支护结构上的侧向压力，通

53、常是由土的自重和地面荷载产生的。土压力的大小与土的重度、土的抗剪强度、地下水位、支护结构体系的刚度及横向位移条件以及基坑工程的施工方法等因素相关。土压力主要包括静止土压力、主动土压和被动土压力。由于围护结构的墙体竖直，背后填土面水平，因此可以用土体处于极限平衡状态时的最大和最小主应力的关系即朗肯土压力理论来计算作用于墙背上的土压力。由土体的极限平衡理论，可得到土中某点处于极限平衡状态时主应力之间的关系为：对于粘性土： （31）213tan (45)2 tan(45)22c （32）231tan (45)2 tan(45)22c式中：大主应力1小主应力3当墙背是竖直、填土面是水平时，处于主动状态

54、时可以应用极限平衡理论计算主动土压力：ae （33）aaakczkcp2245tan2245tan213当墙背是竖直、填土面是水平时，处于被动状态时可以应用极限平衡理论计算被动土压力：pe洛阳理工学院毕业设计（论文）2626 （34）pppkczkcp2245tan2245tan231即： （35）aaiiakckhqp2 （36）ppjjpkckhp2其中： （37）245tan2ak （38）245tan2pk3.1.2 地面荷载引起的侧压力采用分层计算的方法来计算主动土压力。（1）已知条件如表 3-1：表 3-1 各土层参数表层号重度(kN/m )3层厚(m)粘聚力(kPa)内摩擦角()

55、岩土名称17.63.221019黄土状粉质粘土18.42.891518黄土状粉质粘土-118.22.171720黄土状粉质粘土18.152.982119黄土状粉质粘土18.53.222220粉质粘土（2）计算区段划分见表 3-2：表 3-2 建筑场地区段参数区段西北东南段位号AHGFABBCDEBGFEDC地面荷载20KPa0KPa0KPa0KPa开挖深度8.1m8.1m8.1m8.1m（3）主被动土压力系数洛阳理工学院毕业设计（论文）2727第层土：k N/ m ,kPa,m6 .1713101c19122. 31h主动土压力系数： 0.509245tan21ak21945tan2第二层土：

56、k N/ m ,kPa,m4 .1823102c19222. 32h主动土压力系数： =0.53245tan22ak21845tan2第-1 层土：k N/ m ,kPa,m2 .1833173c20217. 23h主动土压力系数： =0.49245tan23ak22045tan2被动土压力系数： =2.04245tan23pk21845tan2第层土：k N/ m ,kPa,m15.1843214c20498. 24h主动土压力系数： =0.509245tan24ak21945tan2被动土压力系数： =1.97245tan24pk21945tan2第层：k N/ m ,kPa,m5 .18

57、53225c20522. 35h =0.49245tan25ak22045tan2被动土压力系数： =2.04245tan25pk22045tan2洛阳理工学院毕业设计（论文）28283.1.3 土压力计算 计算支护结构的受力时，一般假设为：支护结构所受外荷载为挡土侧在基坑面以上为三角形分布的主动土压力，基坑面以下为矩形分布的附加压力。基坑面以上仅考虑开挖面以上荷载所产生的主动土压力，开挖面以下的土体自重所产生的主动土压力近似认为与坑内土体的土压力平衡。（1）主动土压力计算由公式（35）可得各层土分界处的主动土压力桩顶处： （39）509. 0102509. 0)020(2)0(111aaak

58、ckqp上 =-4.09kPa第层土底部： （310）509. 0102509. 0)22. 36 .1720(2)(111111aaakckhqp下 =24.76kPa第层土顶部： （311）528. 0152528. 0)22. 36 .1720(2)(222112aaakckhqp上 =18.68kPa 第层土底部: （312）53. 015253. 0)89. 24 .1822. 36 .1720(2)(22222112aaakckhhqp下 =46.76kPa第-1 层土上部：洛阳理工学院毕业设计（论文）2929 （313）49. 017249. 0)89. 24 .1822. 36

59、 .1720(2)(33322113aaakckhhqp上 =39.83kPa坑内底部： 49. 017249. 0)2 .1899. 189. 24 .1822. 36 .1720(2)(333332211aaakckhrhhqp坑顶 =57.57kPa第层土上部： 51. 018251. 0)2 .1817. 289. 24 .1822. 36 .1720(2)(4443322114aaakckhrhhqp上 =60.51kPa（2） 被动土压力计算由公式（36） （314）ppjjpkckhp2可得坑内顶部的被动土压力: （315）04.217204.202.182333pppkckhp

60、 =48.56kPa第-1 层土底部的被动土压力: （316）04.217204.218.02.1823333pppkckhp下 =55.26kPa第层土顶部的被动土压力: （317）97.118297.118.02.18233334pppkckhp上 =56.90kPa第层土底部的被动土压力:洛阳理工学院毕业设计（论文）303097.118297.1)98.215.1818.02.18(2)(44444334pppkckhhp下 =163.18kPa第层土顶部的被动土压力:04.222204.2)98.215.1818.02.18(2)(55544335pppkckhhp上 =179.87k