1、1本科毕业论文系列开题报告土木工程利时大厦基坑围护设计1一、选题的背景与意义近年来,随着城市建设的不断发展,基坑围护已成为结构设计人员经常碰到的问题。选用经过设计优化的,既经济又可靠的支护方案是保证深基础工程的质量、安全、效益的关键环节。我国高层建筑发展很快，地下空间的充分利用，促进了深基础的发展，随而产生了基坑支护设计与施工问题，而基坑的深度至为关键，目前已达20，30多米。基坑的围护的设计与施工已是当前高层建筑高层的热点与难点。我们国家已经有不少基础工程由于深基坑围护设计失误，导致重大经济损失并延误建设工期。因此，如何保证深基础基坑支护工程既安全可靠又经济合理，已成为当前城市建设中的一项重
2、要课题。同时本次课题将帮助我了解土钉墙围护结构方面的一些知识，清楚学生设计与工程设计的区别，同时找出自己设计的缺点，强化理解。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容本课题为利时大厦基坑围护设计，采用形式是土钉墙围护，因此研究方向锁定为土钉墙围护。土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持开挖面的稳定。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡。土钉墙围护结构对开挖深度十分敏感，容易产生较大的变
3、形，有可能对相邻的建筑物产生不良的影响。这种结构适用于土质较好，开挖深度较小的基坑。因此，在研究开挖过程中，必须保持周围土体的稳定性，满足地下施工有足够空间要求，保证基坑周围相邻的建筑物，构筑物的地下管线在地下结构施工期间不受损害，要充分发挥基坑控制土体变形的作业，同时要求基坑有截水的能力，结合降水，排水等措施，将地下水位降到作业面以下。同时考虑基坑的安全性和经济性，优化工程。2拟解决的主要问题（1）基坑的优化如何保证基坑工程的设计与施工既经济又安全，如何改进设计理念，如何不断完善施工工艺，改进基坑的构造。（2）设计问题基坑周边地基失稳的估计，支护结构的主要破坏形式，支撑开挖的有限元分析，估计
4、墙体水平移动的位移，检验基坑的稳定性及必要的调整。三、研究的方法与技术路线设计的土钉墙基坑工程应根据周围土体，建筑物的特点，考虑结构受力特点和造价经济合理性等综合因素。基坑设计时应满足建筑的施工要求、使用功能要求和建筑结构要求，因此将次设计可以分3个部分，建筑设计、结构设计和施工设计。1、建筑设计部分完成围护设计画出平面图、剖面图，并撰写设计说明书。2、结构设计部分结构布置确定结构方案，利用土力学基本理论，相关模型计算。结构计算（1）、基坑构造，确定计算参数及计算简图（2）、确定嵌入深度（3）、基坑支护墙体上的土压力（内力计算）（4）、位移计算（5）、抗滑移验算（6）、稳定性验算。3、结构施工
5、图（1）、结构平面图（2）、土钉施工图结构施工图要反映结构设计的全部内容，图中的数据、尺寸必须与结构设计计算书一致，与建筑施工图协调统一。四、研究的总体安排与进度1）、101207101210阅读相关参考资料、熟悉任务书的有关要求，撰写开题报告和文献综述。3（2）、101210101220建筑设计。内容包括建筑方案设计、设计说明书、绘制施工图（平面图、立面图、剖面图、节点构造详图）。（3）、101221101227结构布置。确定结构方案。（4）、101228110124毕业实习调研。考察实际工程，增强实践知识，搜集图纸资料。（5）、110225110307荷载计算。包括荷载及水平地震作用（6）
6、、110308110321内力强度计算。进行竖向荷载作用下的强度计算、水平荷载作用下的内力和土压力，侧移计算。结构设计、计算的过程中，应及时整理计算书。（7）、110322110404配筋计算、结构设计、计算的过程中，应及时整理说明书和计算书。（8）、110405110411进行基础验算。（9）、110412110425使用结构设计软件重新设计并完成全部结构施工图（10）、110426110507完成计算书的完善和补充工作，准备答辩。五、主要参考文献1同济大学等编房屋建筑学中国建筑工业出版社,20052东南大学、浙江大学等编土力学中国建筑工业出版社，20053华南理工大学、浙江大学等编基础工程
7、中国建筑工业出版社，20084朱慈勉主编结构力学（上册/下册）M高等教育出版社，20045建筑地基基础设计规范GB5000720026张立人主编建筑结构检测鉴定与加固M武汉理工大学出版社，20107应惠清主编土木工程施工（第二版）M北京高等教育出版社，200978滕智明，朱金铨编著混凝土结构及砌体结构（上册）（第二版）M北4京中国建筑工业出版社，20039混凝土结构设计规范（GB500102002）S中国建筑工业出版社，200210建筑结构荷载规范（GB500092001）S中国建筑工业出版社，200211建筑地基基础设计规范GB500072002S中国建筑工业出版社，200212建筑制图标准
8、GB/T50104200113宁波市行业标准宁波市建筑桩基设计施工细则（2001甬DBJ0212），2001宁波14欧新新等主编建筑结构设计与PKPM系列程序应用北京机械工业出版社，200515梁兴文，史庆轩编土木工程专业毕业设计指导科学出版社，200316地基基础设计计算与实例M北京人民交通出版社，200817建筑地基基础设计常用资料速查手册M北京地震出版社，200618SOILMECHANICSTECHNOLOGYMARCUSMTRUITT,PEPROFESSOROFCIVILENGINEERINGTEXASA4基坑土钉支护技术规程（CECS9697）5浙江省标准建筑地基基础设计规范（DB
9、33/10012003）；4、建筑地基基础设计规范（GBJ789）5、建筑基坑支护技术规程（JGJ12099）212方案设计原则在确保基坑及周围建（构）筑物安全可靠的情况下，采用最简明的支护手段，保证围护结构及土体在施工期间的整体稳定性，达到节省材料，施工方便，加快施工进度，降低工程造价的目的。213基坑特点分析（1）基坑围护范围内2层砂质粉土性能较好，设一层地下室，开挖深度约为50米，场地现为菜地，地形平坦。（2）基坑东北两侧距已建道路和生活区较近，西南两侧较空旷，在做好地下水的降水工作前提下，可采用自然放坡。开挖坡度宜为107。（3）地下室工程桩采用钻孔灌注桩。（4）工程桩采用600800
10、钻孔灌注桩，对土体扰动较小。（5）根据浙江省建筑基坑工程技术规程，本基坑属二级基坑，重要性指数010214方案适用范围分析及经济,技术比较基坑支护结构的比较选择围护结构类型适用情况经济性15放坡开挖适用于开挖深度比较小及施工现场有足够的放坡场所的工程，故本工程适用。1000元/米重力式围护结构适用于较浅的，基坑周围场地宽裕的，对变形控制要求不高的基坑工程，故本工程不适用。3000元/米土钉墙适用于开挖深度小于5M的二，三级基坑；不适用与淤泥土质及未经降水处理的地下水位以下的土层中，故本工程适用。；2000元/米悬臂式围护结构适用于土质较好，开挖深度较浅的基坑工程，故本工程适用，但考虑到经济性和
11、施工难易程度的问题，采用土钉墙3000元/米拉锚式围护结构多用于砂土地基或粘土地基。需要足够的场地设置锚桩或其他锚固物，或者要求土体有足够的锚固力，本工程场地，土体受限，故不适用。3000元/米逆作拱墙围护结构基坑侧壁安全等级宜为二，三级；淤泥和淤泥质土场地不宜采用；基坑深度不宜大于12M；地下水位高于基坑地面时，应采取降水或截水措施，本工程不适用。3000元/米据此表分析本工程采用自然放坡加土钉墙围护形式。22围护布置及计算参数取值说明（1）根据基坑开挖深度和场地放坡条件，本工程分成4个计算剖面。各具体情况详见“基坑计算剖面图”所示；（2）地面荷载取值及支护结构部件初选值根据施工道路、出土口
12、、材料堆场及制作场地部位分析，基坑周围附近较大荷载来自于钢筋堆场，按规范要求，若地面荷载小于15KPA荷载按15KPA取值，根据规范JGJ12099要求，土钉长度取值应根据不同开挖深度来确定，因土质较好，所以土钉直径暂取小值为18MM，二级钢，成孔直径为100MM，入射角度取15度；土钉水平及竖向间距均取13M。（3）本工程各地质层物理力学性质见下表各地质层物理力学性质统计表层号岩土名称重度（KN/M）粘聚力C（KPA）内摩擦角（）层厚（M）1素填土21砂质粉土18821572736822砂质粉土18932213011323粘质粉土191214524957163、参数信息与初步选值31基本参数
13、侧壁安全级别二级计算剖面44基坑开挖深度HM47；土钉长度确定根据规范要求，土钉长度宜为开挖深度的0612倍，但考虑到44剖面上有模板及加工机械堆放，所以取大值，即1247564M，暂取6M，但模板与加工器械产生荷载并不大，取15KPA。根据规范要求，墙体底部与顶部土钉应布置较为密集，所以竖向四排布置，开始计算。土钉墙计算厚度BM第一部分为墙体的均匀压缩加固带，它的厚度为2/3LL为土钉长度）；第二部分为钢筋网喷射砼支护的厚度，为1/6L；第三部分为土钉尾部非均匀压缩带，为1/6L，但不能全部作为土墙厚度考虑，取1/12L所以土墙厚度为三部分之和，即11/12L。土钉长度为6M，则计算厚度55
14、M条分块数5；并暂时选定条分宽度为1M。32荷载参数序号分布均布荷载QKPA基坑边线距离M1全场分布15001根据地质勘察报告信息，本工程土层并没有明显分界，且力学性能接近，所以仅取21层砂质粉土作为计算土层。33地质勘探数据取值如下序号土体名称土层厚度M重度（KN/3M）内摩擦角粘聚力C（KPA）极限摩擦阻力（KPA）1砂质粉土681882273157324174、设计计算4144剖面计算411土钉墙布置数据放坡参数序号放坡高度M放坡宽度M平台宽度M坡度44470188050104土钉参数序号成孔直径MM土钉直径（MM）长度M入射角度竖向间距M水平间距M44100186151313412土钉
15、抗拉承载力的计算单根土钉受拉荷载计算，根据规范JGJ12099，0125JKRT（1）其中土钉受拉荷载标准值JKT按以下公式计算/COSJKAJKXJZJJTESSA其中荷载折减系数EAJK土钉的水平荷载SXJ、SZJ土钉之间的水平与垂直距离AJ土钉与水平面的夹角按下式计算211TAN/TAN452TAN2TAN2KK其中土钉墙坡面与水平面的夹角。18土的内摩擦角水平荷载标准值AJKE对于粉土及粘性AJKE2AJKAIIKAIKCK01AJKRKKK1882478845RKMJJZKPA015KQKPA，10K（基坑周围无条形附加荷载），因此0188451510345AJKRKKKKPA2TA
16、N4503712IKAIKAJKE103450371215703711925KPA折减系数268227311273TAN/TAN456822732TAN6822TAN207则0719251313/COS152358JKTKN，则125123582948RKN土钉抗拉承载力设计值UJT1NJSIKISDQL式中S土钉抗拉抗力分项系数NJD第J根土钉锚固体直径IL第J根土钉在直线破裂面外穿越第I稳定土体内的长度，破裂面与水平面的夹角为2K19示意图如下所以UJT1NJSIKISDQL10132443313413KN2948KN,满足要求413土钉墙整体稳定性的计算根据规程JGJ12099要求，土钉
17、墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定计算0111001COSTANCOS1SINTANSIN02NNMSIKIIIIIKNJJJIIJNJJIKKIIIIFCLSSWQBTAASWQB公式中N滑动体条分数M滑动体内土钉数K滑动体分项系数，取130基坑侧壁重要系数；为10WI第I条土重；20BI第I分条宽度；CIK第I条滑土裂面处土体粘结力；IK第I条滑土裂面处土体的内摩擦角；I第I条土滑裂面处中点切线与平面夹角；J土钉与水平面之间的夹角；LI第I条土滑裂面的弧长；S计算滑动体单元厚度TNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极
18、限抗拉力，按下式计算。NJNJSIKNJTDQLLNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外穿越第I层稳定土体内的长度第一层土方开挖，开挖深度27M，标高27M，可求得各参数。根据规范CECS9697要求每层开挖时土钉深度应满足下式要求,10314SDFNLLD；式中1COSVHNPSS1QPPP，继续按照规范要求，21055055TAN4518822710372APKHKPA，2103715557QAPKQKPA，P10375571594KPA所以11159413132789COSCOS15VHNPSSKN,101227892333,3143140180SDFNLLD满足要求331401324103305
19、NJTKN，18821275081/IWBHKNM代入公式得1571213135081151COS34TAN2731305COS1534SIN1534TAN27321313105081151SIN34380,SF满足要求考虑基坑底面以下可能滑动面，再做整体稳定验算。331401324104407NJTKN18821478845/IWBHKNM1571213138845151COS34TAN2731407COS1534SIN1534TAN27321313108845151SIN34320,SF满足要求224、抗滑动及抗倾覆稳定根据规范CECS9697，土钉支护的外部稳定性分析与重力式挡土墙的分析
20、类似，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙，分别验算1抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算13SAFKE式中，EA为主动土压力KN/M；23F为墙底的抗滑阻力，由下式计算求得AFWQB为土体的滑动摩擦系数（取内摩擦角的正切值，即TANTAN273052）；W为所计算土体自重KN/MQ为坡顶面荷载KN/M2；BA为荷载长度；计算主动土压力AE因为有地面荷载存在，所以将地面荷载换算成土层厚度1507971882QHM218824707970371215703711926/AAAHHKCKKNM临界深度0222157314274188203711882TAN452ACZMK所以1192627
21、572655/2AEKNM在计算土体自重时，把此直角梯形分成一个矩形和一个直角三角形2411882473188218847265833482WWWKN矩三角/M所以05234815131911FKN/M，则19117213,2655SFKEA满足要求，安全。2抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算16GTQMKM式中，MG由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定B12GMWWB矩三角其中，W为所计算土体自重KN其中，Q为坡顶面荷载KN/M2B1、B2为土体重心至O点的水平距离；B为土钉墙计算宽度；所以265368831251078GMMQ由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定QA
22、MEL275726552443QM所以10784416,244GQQMKM满足要求，安全3地基承载力验算根据合力矩等于各分力矩之和的原理（对O点取矩），可求得合力N作用点对O点的距离C及对基底形心的偏心距E。10782443028348CM，553028022BEC所以55091766BEM，基底应力呈梯形分布MAX634816327121225030055ANEPKPAFKPABB，满足要求254233剖面计算421基本参数计算剖面33基坑开挖深度HM42；土钉长度确定根据规范要求，土钉长度宜为开挖深度的0612倍，且33剖面上并无钢筋及其他较大荷载物堆场，所以土钉长度值基本取中，即1424
23、2M，暂取5M，坡度暂定为104，竖向分三排布置，开始计算。土钉墙计算宽度BM第一部分为墙体的均匀压缩加固带，它的厚度为2/3LL为土钉长度）；第二部分为钢筋网喷射砼支护的厚度，为1/6L；第三部分为土钉尾部非均匀压缩带，为1/6L，但不能全部作为土墙厚度考虑，取1/12L所以土墙宽度为三部分之和，即11/12L。土钉长度为5M，则计算宽度46M条分块数5；并暂时选定条分宽度为1M。2荷载参数序号类型均布荷载QKPA基坑边线距离M1全场分布15001根据地质勘察报告信息，本工程土层并没有明显分界，且力学性能接近，所以仅取21层砂质粉土作为计算土层。3地质勘探数据取值如下序号土体名称土层厚度M重
24、度（KN/3M）内摩擦角粘聚力C（KPA）极限摩擦阻力（KPA）1砂质粉土68188227315732426设计计算422土钉墙布置数据放坡参数序号放坡高度M放坡宽度M平台宽度M坡度33420168050104土钉参数序号成孔直径MM土钉直径（MM）长度M入射角度竖向间距M水平间距M33100185151313423土钉抗拉承载力的计算单根土钉受拉荷载计算，根据规范JGJ12099，0125JKRT（1）其中土钉受拉荷载标准值JKT按以下公式计算/COSJKAJKXJZJJTESSA其中荷载折减系数EAJK土钉的水平荷载SXJ、SZJ土钉之间的水平与垂直距离AJ土钉与水平面的夹角按下式计算21
25、1TAN/TAN452TAN2TAN2KK其中土钉墙坡面与水平面的夹角。土的内摩擦角27水平荷载标准值AJKE对于粉土及粘性AJKE2AJKAIIKAIKCK01AJKRKKK1882427904RKMJJZKPA015KQKPA，10K（基坑周围无条形附加荷载），因此017904159404AJKRKKKKPA2TAN4503712IKAIKAJKE94040371215703711576KPA折减系数268227311273TAN/TAN456822732TAN6822TAN207则0715761313/COS15193JKTKN，则12511932413RKN（2）土钉抗拉承载力设计值U
26、JT28所以UJT1NJSIKISDQL10132444563513KN2413KN,满足要求424土钉墙整体稳定性的计算根据规程JGJ12099要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定计算0111001COSTANCOS1SINTANSIN02NNMSIKIIIIIKNJJJIIJNJJIKKIIIIFCLSSWQBTAASWQB公式中N滑动体条分数M滑动体内土钉数K滑动体分项系数，取130基坑侧壁重要系数；为10WI第I条土重；BI第I分条宽度；CIK第I条滑土裂面处土体粘结力；IK第I条滑土裂面处土体的内摩擦角；I第
27、I条土滑裂面处中点切线与平面夹角；29J土钉与水平面之间的夹角；LI第I条土滑裂面的弧长；S计算滑动体单元厚度TNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。NJNJSIKNJTDQLLNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外穿越第I层稳定土体内的长度第一层土方开挖，开挖深度24M，标高24M，可求得各参数。根据规范CECS9697要求每层开挖时土钉深度应满足下式要求,10314SDFNLLD；式中1COSVHNPSS1QPPP，继续按照规范要求，21055055TAN451882249222APKHKPA，037115557QAPKQKPA，P9225571479KPA所以111479
28、13132588COSCOS15VHNPSSKN30,10122588233,3143140180SDFNLLD满足要求33140132410330NJTKN，代入公式得18821244517/IWBHKNM1571213134517151COS34TAN273130COS1534SIN1534TAN27321313104517151SIN34670,SF满足要求考虑基坑底面以下可能滑动面，再做整体稳定验算。331401324104407NJTKN18821427904IWBH1571213137904151COS34TAN2731407COS1534SIN1534TAN27321313107
29、904151SIN340,SF满足要求314、抗滑动及抗倾覆稳定1抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算13SAFKE32式中，EA为主动土压力KN/M；F为墙底的抗滑阻力，由下式计算求得AFWQB为土体的滑动摩擦系数（取内摩擦角的正切值，即TANTAN273052）；W为所计算土体自重KNQ为坡顶面荷载KN/M2；BA为荷载长度；218824207970371215703711576/AAAHHKCKKNM临界深度0222157314274188203711882TAN452ACZKM所以1157622571779/2AEKNM在计算土体自重时，把此直角梯形分成一个矩形和一个直角三角形18
30、82423188242168237133369/WWWKNM矩三角33所以052369151320202FKN，则2020211313,1779SAFKE满足要求，安全。2抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算16GTQMKM式中，MG由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定B12GMWWB矩三角其中，W为所计算土体自重KNB1、B2为土体重心至O点的水平距离；B为土钉墙计算宽度；所以237318133112902GMMQ由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定QAMEL2257177913483QM所以9026616,1348GTQMKM满足要求，安全3地基承载力验算根据合力矩等
31、于各分力矩之和的原理（对O点取矩），可求得合力N作用点对O点的距离C及对基底形心的偏心距E。902134824370CM，4624022BEC所以46076766BEM，基底应力呈梯形分布MAX637018043121225030046ANEPKPAFKPABB，满足要求344322剖面计算1基本参数计算剖面22基坑开挖深度HM42；土钉长度确定根据规范要求，土钉长度宜为开挖深度的0612倍，但22剖面上有砌筑用砖及细石沙土堆放，所以土钉长度值取大值，即124251M，暂取6M，坡度暂定为107，分三排布置，开始计算。土钉墙计算宽度BM第一部分为墙体的均匀压缩加固带，它的厚度为2/3LL为土钉
32、长度）；第二部分为钢筋网喷射砼支护的厚度，为1/6L；第三部分为土钉尾部非均匀压缩带，为1/6L，但不能全部作为土墙厚度考虑，取1/12L所以土墙宽度为三部分之和，即11/12L。土钉长度为6M，则计算宽度55M条分块数5；并暂时选定条分宽度为1M。2荷载参数序号类型均布荷载QKPA基坑边线距离M1全场分布20001根据地质勘察报告信息，本工程土层并没有明显分界，且力学性能接近，所以仅取21层砂质粉土作为计算土层。3地质勘探数据取值如下序号土体名称土层厚度M重度（KN/3M）内摩擦角粘聚力C（KPA）极限摩擦阻力（KPA）1砂质粉土681882273157324设计计算35431土钉墙布置数据
33、放坡参数序号放坡高度M放坡宽度M平台宽度M坡度22420294050107土钉参数序号成孔直径MM土钉直径（MM）长度M入射角度竖向间距M水平间距M22100186151313432土钉抗拉承载力的计算单根土钉受拉荷载计算，根据规范JGJ12099，0125JKRT（1）其中土钉受拉荷载标准值JKT按以下公式计算/COSJKAJKXJZJJTESSA其中荷载折减系数EAJK土钉的水平荷载SXJ、SZJ土钉之间的水平与垂直距离AJ土钉与水平面的夹角按下式计算211TAN/TAN452TAN2TAN2KK其中土钉墙坡面与水平面的夹角。土的内摩擦角水平荷载标准值AJKE对于粉土及粘性36AJKE2A
34、JKAIIKAIKCK01AJKRKKK1882427904RKMJJZKPA020KQKPA，10K（基坑周围无条形附加荷载），因此017904209904AJKRKKKKPA2TAN4503712IKAIKAJKE99040371215703711762KPA折减系数25527311273TAN/TAN45552732TAN552TAN203则0317621313/COS15925JKTKN，则12519251156RKN（2）土钉抗拉承载力设计值UJT37所以UJT1NJSIKISDQL101324385630213KN1156KN,满足要求433土钉墙整体稳定性的计算根据规程JGJ12
35、099要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定计算0111001COSTANCOS1SINTANSIN02NNMSIKIIIIIKNJJJIIJNJJIKKIIIIFCLSSWQBTAASWQB公式中N滑动体条分数M滑动体内土钉数K滑动体分项系数，取130基坑侧壁重要系数；为10WI第I条土重；BI第I分条宽度；CIK第I条滑土裂面处土体粘结力；IK第I条滑土裂面处土体的内摩擦角；I第I条土滑裂面处中点切线与平面夹角；J土钉与水平面之间的夹角；LI第I条土滑裂面的弧长；S计算滑动体单元厚度38TNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外
36、锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。NJNJSIKNJTDQLLNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外穿越第I层稳定土体内的长度第一层土方开挖，开挖深度24M，标高24M，可求得各参数。根据规范CECS9697要求每层开挖时土钉深度应满足下式要求,10314SDFNLLD；式中1COSVHNPSS1QPPP，继续按照规范要求，21055055TAN451882249532APKHKPA，0372074QAPKQKPA，P953741693KPA所以11169313132962COSCOS15VHNPSSKN,10122962235,3143140180SDFNLLD满足要求331401324104407
37、NJTKN，代入公式得18821244517/IWBHKNM391571213134517201COS27TAN2731407COS1527SIN1527TAN27321313104517201SIN27260,SF满足要求考虑基坑底面以下可能滑动面，再做整体稳定验算。331401324103305NJTKN18821427904/IWBHKNM1571213137904201COS27TAN2731305COS1527SIN1527TAN27321313107904201SIN27200,SF满足要求40434抗滑动及抗倾覆稳定1抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算13SAFKE式中，E
38、A为主动土压力的水平分量KN/M；F为墙底的抗滑阻力，由下式计算求得AFWQB为土体的滑动摩擦系数（取内摩擦角的正切值，即TANTAN273052）；W为所计算土体自重KNQ为坡顶面荷载KN/M2；41BA为荷载长度；计算主动土压力AE因为有地面荷载存在，所以将地面荷载换算成土层厚度2010631882QHM218824210630371215703711762/AAAHHKCKKNM0222157314274188203711882TAN452ACZKM所以1176225232223/2AEKNM在计算土体自重时，把此直角梯形分成一个矩形和一个直角三角形1882423051882422942
39、37116353/WWWKNM矩三角所以052353201319708F，则1970888713,2223SAFKE满足要求，安全。422抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算16GTQMKM式中，MG由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定B12GMWWB矩三角其中，W为所计算土体自重KN其中，Q为坡顶面荷载KN/M2B1、B2为土体重心至O点的水平距离；B为土钉墙计算宽度；所以2374241161961230GMMQ由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定QAMEL252322231873QM所以123065716,187GQQMKM满足要求，安全3地基承载力验算根据合力矩等于
40、各分力矩之和的原理（对O点取矩），可求得合力N作用点对O点的距离C及对基底形心的偏心距E。1230187343353CM，55343022BEC所以46076766BEM，基底应力呈梯形分布MAX63531642121225030055ANEPKPAFKPABB，满足要求434411剖面计算441基本参数侧壁安全级别二级计算剖面11基坑开挖深度HM47；土钉长度确定根据规范要求，土钉长度宜为开挖深度的0612倍，但考虑到11剖面上大量钢筋堆放及加工机械堆放，所以取大值，即1247564M，暂取6M，竖向分四排布置，开始计算。土钉墙计算厚度BM第一部分为墙体的均匀压缩加固带，它的厚度为2/3LL
41、为土钉长度）；第二部分为钢筋网喷射砼支护的厚度，为1/6L；第三部分为土钉尾部非均匀压缩带，为1/6L，但不能全部作为土墙厚度考虑，取1/12L所以土墙厚度为三部分之和，即11/12L。土钉长度为6M，则计算厚度55M条分块数5；并暂时选定条分宽度为1M。2荷载参数序号分布均布荷载QKPA基坑边线距离M1全场分布30001根据地质勘察报告信息，本工程土层并没有明显分界，且力学性能接近，所以仅取21层砂质粉土作为计算土层。442地质勘探数据取值如下序号土体名称土层厚度M重度（KN/3M）内摩擦角粘聚力C（KPA）极限摩擦阻力（KPA）1砂质粉土68188227315732444443土钉墙布置数
42、据放坡参数序号放坡高度M放坡宽度M平台宽度M坡度11470379050107土钉参数序号成孔直径MM土钉直径（MM）长度M入射角度竖向间距M水平间距M11100186151313444土钉抗拉承载力的计算单根土钉受拉荷载计算，根据规范JGJ12099，0125JKRT（1）其中土钉受拉荷载标准值JKT按以下公式计算/COSJKAJKXJZJJTESSA其中荷载折减系数EAJK土钉的水平荷载SXJ、SZJ土钉之间的水平与垂直距离AJ土钉与水平面的夹角按下式计算211TAN/TAN452TAN2TAN2KK其中土钉墙坡面与水平面的夹角。土的内摩擦角水平荷载标准值AJKE对于粉土及粘性45AJKE2
43、AJKAIIKAIKCK01AJKRKKK1882478845RKMJJZKPA030KQKPA，10K（基坑周围无条形附加荷载），因此0188453011845AJKRKKKKPA2TAN4503712IKAIKAJKE11845037121570371248KPA折减系数25527311273TAN/TAN4503552732TAN552TAN2则032481313/COS1513JKTKN，则1251131625RKN（2）土钉抗拉承载力设计值UJT46所以UJT1NJSIKISDQL101324439134413KN1625KN,满足要求445土钉墙整体稳定性的计算根据规程JGJ120
44、99要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定计算0111001COSTANCOS1SINTANSIN02NNMSIKIIIIIKNJJJIIJNJJIKKIIIIFCLSSWQBTAASWQB公式中N滑动体条分数M滑动体内土钉数K滑动体分项系数，取130基坑侧壁重要系数；为10WI第I条土重；BI第I分条宽度；CIK第I条滑土裂面处土体粘结力；IK第I条滑土裂面处土体的内摩擦角；I第I条土滑裂面处中点切线与平面夹角；J土钉与水平面之间的夹角；LI第I条土滑裂面的弧长；S计算滑动体单元厚度TNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外锚固体
45、与土体的极限抗拉力，按下式计算。NJNJSIKNJTDQLLNJ第J根土钉在圆弧滑裂面外穿越第I层稳定土体内的长度47第一层土方开挖，开挖深度28M，标高28M，可求得各参数。根据规范CECS9697要求每层开挖时土钉深度应满足下式要求,10314SDFNLLD；式中1COSVHNPSS1QPPP，继续按照规范要求，21055055TAN4518822810372APKHKPA，03730111QAPKQKPA，P10371112147KPA所以11214713133756COSCOS15VHNPSSKN,01237560015,3143140180SDFNLD满足要求331401324104407NJTKN，18821285270/IWBHKNM代入公式得481282121313527301COS27TAN2731407COS1527SIN1527TAN2732131310527301SIN272270,SF满足要求考虑基坑底面以下可能滑动面，再做整体稳定验算。331401324103305NJTKN18821478845/IWBHKNM1571213138845301COS27TAN2731305COS1527SIN1527TAN27321313108845301S
