某工程土钉墙设计计算书

某工程土钉墙设计计算书土钉墙设计计算书本计算依据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)。1.地质勘探数据如下：序号 h(m) (kN/m3) C(kPa) () 极限摩阻(kPa) 计算方法 土类型 1 4.00 10.00 4.00 10.00 18.0 水土分算 填土 2 7.40 15.70 15.00 20.00 48.0 水土分算 填土 表中：h为土层厚度(m), 为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa), 为内摩擦角()。基坑外侧水标高-13.00m，基坑内侧水标高-9.00m。2.基本计算参数：地面标高0.00m，基坑坑底标高-6.00m。3.地面超载：序号 布置方式 作用区域 标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m 1 局部荷载 基坑外侧 0.00 32.70 0.50 4.00 2 局部荷载 基坑外侧 0.00 60.00 4.50 5.00 4.土钉墙布置数据：放坡级数为1级坡。序号 坡高m 坡宽m 坡角 平台宽m 1 6.00 0.30 87.14 0.00 土钉数据：16 ，M15水泥浆层号 孔径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m) 1 120.00 10.00 10.00 1.30 1.30 2 120.00 11.00 10.00 1.30 1.30 3 120.00 9.00 10.00 1.30 1.30 4 120.00 9.00 10.00 1.30 1.30 一、水土压力的计算1.作用在挡土面上的主动土压力分布：第1层土上部标高0.00m，下部标高-0.50m Ea1上 = (10.000.00)tg2(45-10.00/2)-24.00tg(45-10.00/2) = -6.71kN/m2(取0.0) Ea1下 = (10.000.50+26.16)tg2(45-10.00/2)-24.00tg(45-10.00/2)+1.000.5010.0-1.000.5010.0tg2(45-10.00/2) = 16.71kN/m2第2层土上部标高-0.50m，下部标高-4.00m Ea2上 = (10.000.50+10.000.00+26.16)tg2(45-10.00/2)-24.00tg(45-10.00/2)+1.000.5010.0-1.000.5010.0tg2(45-10.00/2) = 16.71kN/m2 Ea2下 = (10.000.50+10.003.50+26.16)tg2(45-10.00/2)-24.00tg(45-10.00/2)+1.004.0010.0-1.004.0010.0tg2(45-10.00/2) = 51.71kN/m2第3层土上部标高-4.00m，下部标高-4.50m Ea3上 = (10.000.50+10.003.50+15.700.00+26.16)tg2(45-20.00/2)-215.00tg(45-20.00/2)+1.004.0010.0-1.004.0010.0tg2(45-20.00/2) = 31.82kN/m2 Ea3下 = (10.000.50+10.003.50+15.700.50+47.59)tg2(45-20.00/2)-215.00tg(45-20.00/2)+1.004.5010.0-1.004.5010.0tg2(45-20.00/2) = 48.72kN/m2第4层土上部标高-4.50m，下部标高-5.00m Ea4上 = (10.000.50+10.003.50+15.700.50+15.700.00+47.59)tg2(45-20.00/2)-215.00tg(45-20.00/2)+1.004.5010.0-1.004.5010.0tg2(45-20.00/2) = 48.72kN/m2 Ea4下 = (10.000.50+10.003.50+15.700.50+15.700.50+47.59)tg2(45-20.00/2)-215.00tg(45-20.00/2)+1.005.0010.0-1.005.0010.0tg2(45-20.00/2) = 55.12kN/m2第5层土上部标高-5.00m，下部标高-6.00m Ea5上 = (10.000.50+10.003.50+15.700.50+15.700.50+15.700.00 +47.59)tg2(45-20.00/2)-215.00tg(45-20.00/2)+1.005.0010.0-1.005.0010.0tg2(45-20.00/2) = 55.12kN/m2 Ea5下 = (10.000.50+10.003.50+15.700.50+15.700.50+15.701.00 +21.43)tg2(45-20.00/2)-215.00tg(45-20.00/2)+1.006.0010.0-1.006.0010.0tg2(45-20.00/2) = 55.09kN/m22.主动土压力合力： EA=(0.00+16.71)0.50/2.0+(16.71+51.71)3.50/2.0+(31.82+48.72)0.50/2.0+(48.72+55.12)0.50/2.0+(55.12+55.09)1.00/2.0=225.06kN/m3.主动土压力对墙底的平衡力矩与力臂： MA=0.000.50/2.05.75+(16.71-0.00)0.50/2.05.67 +16.713.50/2.03.75+(51.71-16.71)3.50/2.03.17 +31.820.50/2.01.75+(48.72-31.82)0.50/2.01.67 +48.720.50/2.01.25+(55.12-48.72)0.50/2.01.17 +55.121.00/2.00.50+(55.09-55.12)1.00/2.00.33 =379.04kN.m/m二、滑动稳定与倾覆稳定的计算 土作用深度取 h=6.00m； 土作用宽度取 b=5.04m； 土体的自重取 G=6.85kN/m3； 地表的附加荷载 Q=47.59kN/m2； 基坑底部摩擦角为20.0。 土钉墙的抗滑力为 W=(6.005.046.85+5.0447.59)tg20.0=162.74kN/m 滑动力为 F=225.06kN/m 抗滑安全系数为 Kh=162.74/225.06=0.72<1.3 土钉墙的抗倾覆力矩为 Mw=(6.005.046.85+5.0447.59)5.04/2.0=1127.08kN.m/m 倾覆力矩为 Mo=379.04kN.m/m 抗倾覆安全系数为 Kh=1127.08/379.04=2.97>1.5 三、土钉抗拔承载力的计算 层号 有效长度(m) 抗拉承载力(kN) 受拉荷载标准值(kN) 安全系数 1 7.09 37.03 58.17 37.03/(1.251.1058.17)=0.46<1.0不满足! 2 8.90 72.00 72.98 72.00/(1.251.1072.98)=0.72<1.0不满足! 3 7.70 107.21 64.99 107.21/(1.251.1064.99)=1.20>1.0满足! 4 8.51 118.39 50.75 118.39/(1.251.1050.75)=1.70>1.0满足! 整体结构计算结果如下： 土钉的抗拉承载力为334.63kN； 土钉的受拉荷载标准值为246.88kN； 土钉的安全系数为K=334.63/(1.251.10246.88)=0.986<1.0不满足要求! 四、内部整体稳定性的计算 计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第1步 0.38 48.57 5.18 0.00 6.63 第2步 0.60 53.57 5.85 1.20 9.27 第3步 0.72 53.57 5.91 5.40 12.82 第4步 0.89 53.57 5.38 3.00 10.07 第5步 0.83 53.57 6.00 4.20 11.83 计算结论如下： 第 1步开挖内部整体稳定性安全系数= 0.37<1.30不满足要求！ 第 2步开挖内部整体稳定性安全系数= 0.60<1.30不满足要求！ 第 3步开挖内部整体稳定性安全系数= 0.72<1.30不满足要求！ 第 4步开挖内部整体稳定性安全系数= 0.89<1.30不满足要求！ 第 5步开挖内部整体稳定性安全系数= 0.83<1.30不满足要求！