1、土钉墙支护计算书计算依据：1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-20122、建筑施工计算手册江正荣编著3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著5、地基与基础第三版土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。一、参数信息1、基本参数侧壁安全级别 二级 基坑开挖深度h(m) 9土体的滑动摩擦系数 1.3 条分块数 10土钉墙计算宽度B(m) 15 基坑外侧水位到坑顶的距离(m) 1.2基坑内侧水位到坑顶的距离(m) 9.5 基坑地面至抗隆起计算平面之间的距离D(m)0.52、荷载参数序号 类型 面荷载q(kPa) 荷载宽度b(m) 基坑边线距离a(m
2、)1 局布荷载 2.5 6 23、土层参数序号 土名称 土厚度(m)坑壁土的重度(kN/m3)坑壁土的内摩擦角()粘聚力C (kPa)极限摩擦阻力(kPa)饱和重度(kN/m3)1 填土 3 18 18 12 20 202 粘性土 3.5 19 14 10 60 193 粘性土 3.5 19 20 18 60 224、土钉墙布置数据放坡参数：序号 放坡高度L(m) 放坡宽度W(m) 平台宽度B(m)1 9 6 2土钉参数：序号 孔径d(mm) 长度l(m) 入射角()竖向间距Sz(m)土钉杆体材料杆体截面积As(mm2)抗拉强度标准值fyk(N/mm2)抗拉强度设计值fy(N/mm2)1 12
3、0 6 15 1.5 钢筋 314 400 3602 120 7 15 1.5 钢筋 314 400 3603 120 7 15 1.5 钢筋 314 400 3604 120 7 15 1.5 钢筋 314 400 3605 120 7 15 1.5 钢筋 314 400 3605、计算系数结构重要性系数 0 1 综合分项系数 F 1.25土钉抗拔安全系数K t 1.6 圆弧滑动稳定安全系数K s 1.3抗滑移安全系数K sl 1.2 抗倾覆安全系数K ov 1.3抗隆起安全系数K he 1.6 经验系数 b 0.6二、土钉承载力计算Ka1=tan2(45- 1/2）= tan 2(45-1
4、8/2)=0.528；Ka2=tan2(45- 2/2）= tan 2(45-18/2)=0.528；Ka3=tan2(45- 3/2）= tan 2(45-14/2)=0.61；Ka4=tan2(45- 4/2）= tan 2(45-14/2)=0.61；Ka5=tan2(45- 5/2）= tan 2(45-20/2)=0.49；第1层土：0-1.2m(+0)H1=0h0/i=0/18=0m/18=0mPak1上 =1H1Ka1-2c1Ka10.5=1800.528-2120.5280.5=-17.439kN/m2Pak1下 =1(h1+H1)Ka1-2c1Ka10.5=18(1.2+0)
5、0.528-2120.5280.5=-6.034kN/m2第2层土：1.2-3m(+0)H2=1h1/sati=21.6/20=1.08m/20=1.08mPak2上 =sat2H2-w(h1-ha)Ka2-2c2Ka20.5+w(h1-ha)=201.08-10(1.2-1.2)0.528-2120.5280.5+10(1.2-1.2)=-6.034kN/m2Pak2下 =sat2(H2+h2)-w(h1-ha)Ka2-2c2Ka20.5+w(h1-ha)=20(1.08+1.8)-10(3-1.2)0.528-2120.5280.5+10(3-1.2)=21.47kN/m2第3层土：3-4
6、m(+0)H3=2h2/sati=57.6/19=3.032m/19=3.032mPak3上 =sat3H3-w(h2-ha)Ka3-2c3Ka30.5+w(h2-ha)=193.032-10(3-1.2)0.61-2100.610.5+10(3-1.2)=26.54kN/m2Pak3下 =sat3(H3+h3)-w(h2-ha)Ka3-2c3Ka30.5+w(h2-ha)=19(3.032+1)-10(4-1.2)0.61-2100.610.5+10(4-1.2)=42.03kN/m2第4层土：4-6.5m(+0)H4=3h3/sati=76.6/19=4.032m/19=4.032mPak
7、4上 =sat4H4-w(h3-ha)Ka4-2c4Ka40.5+w(h3-ha)=194.032-10(4-1.2)0.61-2100.610.5+10(4-1.2)=42.03kN/m2Pak4下 =sat4(H4+h4)-w(h3-ha)Ka4-2c4Ka40.5+w(h3-ha)=19(4.032+2.5)-10(6.5-1.2)0.61-2100.610.5+10(6.5-1.2)=80.755kN/m2第5层土：6.5-9m(+0)H5=4h4/sati=124.1/22=5.641m/22=5.641mPak5上 =sat5H5-w(h4-ha)Ka5-2c5Ka50.5+w(h
8、4-ha)=225.641-10(6.5-1.2)0.49-2180.490.5+10(6.5-1.2)=62.64kN/m2Pak5下 =sat5(H5+h5)-w(h4-ha)Ka5-2c5Ka50.5+w(h4-ha)=22(5.641+2.5)-10(9-1.2)0.49-2180.490.5+10(9-1.2)=102.34kN/m21）水平荷载临界深度：Z 0=Pak2下 h2/(Pak2上 + Pak2下 )=21.471.8/(6.034+21.47)=1.405m；第1层土Eak1=0kN；第2层土Eak2=0.5Pak2下 Z0ba=0.521.471.4051=15.08
9、3kN；aa2=Z0/3+h3=1.405/3+6=6.468m；第3层土Eak3=h3(Pa3上 +Pa3下 )ba/2=1(26.54+42.03)1/2=34.285kN；aa3=h3(2Pa3上 +Pa3下 )/(3Pa3上 +3Pa3下 )+h4=1(226.54+42.03)/(326.54+342.03)+5=5.462m；第4层土Eak4=h4(Pa4上 +Pa4下 )ba/2=2.5(42.03+80.755)1/2=153.481kN；aa4=h4(2Pa4上 +Pa4下 )/(3Pa4上 +3Pa4下 )+h5=2.5(242.03+80.755)/(342.03+380
10、.755)+2.5=3.619m；第5层土Eak5=h5(Pa5上 +Pa5下 )ba/2=2.5(62.64+102.34)1/2=206.225kN；aa5=h5(2Pa5上 +Pa5下 )/(3Pa5上 +3Pa5下 )=2.5(262.64+102.34)/(362.64+3102.34)=1.15m；土压力合力：Eak=Eaki=0+15.083+34.285+153.481+206.225=409.074kN；合力作用点：aa= (aaiEaki)/Eak=(00+6.46815.083+5.46234.285+3.619153.481+1.15206.225)/409.074=2
11、.634m；1、单根土钉的轴向拉力标准值N k,j：Nk,j=jPak,jSxjSzj/cosj其中 -荷载折减系数j-第j层土钉轴向拉力调整系数Pak,j-第j层土钉处的主动土压力强度标准值Sxj、S zj-土钉之间的水平与垂直距离j-土钉与水平面的夹角Nj=0FNk,j=11.251.962=2.452kNfyAs=400314=125.6kN 满足要求！Rk,j/Nk,j=19.201/1.962=9.786Kt=1.6 满足要求！序号 Rk,j/Nk,j Nj(kN) fyAs(kN) 抗拔安全性 抗拉安全性0 9.786 2.452 125.6 满足要求 满足要求1 4.298 25
12、.722 125.6 满足要求 满足要求2 2.787 47.511 125.6 满足要求 满足要求3 2.715 56.807 125.6 满足要求 满足要求4 3.304 47.515 125.6 满足要求 满足要求三、土钉墙整体稳定性的计算根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012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性验算：圆弧滑动法示意图公式中：cj、 j 第j土条滑弧面处土的粘聚力 (kPa)、内摩擦角() ；bj第j 土条的宽度(m)；j第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角() ；lj第j土条的滑弧
13、段长度(m) ，取l jb j/cosj；qj作用在第 j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ；Gj第j土条的自重(kN)，按天然重度计算；uj第j 土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa) ，采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取u j whwaj，在基坑内侧，可取uj whwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取u j0；w地下水重度(kN/m 3)；hwaj基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；hwpj基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；Rk,k第k根土钉在圆弧滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载力标准值的
14、较小值；k表示第k层土钉的倾角；k圆弧面在第k层土钉处的法线与垂直面的夹角；v计算系数，取 v=0.5sin(k+k)tan, 表示的是第k层土钉与滑弧交点处土的内摩擦角。把各参数代入上面的公式，进行计算可得到如下结果：-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 1.341 33.653 0.001 2.228 2.228 示意图如下：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2步 1.345 33.653 0.003 4.457 4.457 示意图如下：计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m)
15、半径R(m) 第3步 1.306 33.653 0.004 6.685 6.685 示意图如下：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4步 1.457 33.653 0.006 8.914 8.914 示意图如下：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5步 1.599 33.653 0.007 11.142 11.142 示意图如下：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6步 1.491 33.653 0.009 13.371 13.371 示意图如下：-计算结论如下：第 1
16、 步开挖内部整体稳定性安全系数 k= 1.341=1.300 满足要求! 标高 -1.500 m第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数 k= 1.345=1.300 满足要求! 标高 -3.000 m第 3 步开挖内部整体稳定性安全系数 k= 1.306=1.300 满足要求! 标高 -4.500 m第 4 步开挖内部整体稳定性安全系数 k= 1.457=1.300 满足要求! 标高 -6.000 m第 5 步开挖内部整体稳定性安全系数 k= 1.599=1.300 满足要求! 标高 -7.500 m第 6 步开挖内部整体稳定性安全系数 k= 1.491 1.300 满足要求! 标高 -9.000 m四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算1）抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算：f/Eah1.2式中，E ah为主动土压力的水平分量(kN)；f为墙底的抗滑阻力 (kN)，由下式计算求得：
