基坑支護(hù)設(shè)計(jì)手冊(cè)

基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)手冊(cè)2004年目錄1土壓力1.1庫(kù)侖土壓力1.2朗肯土壓力1.3特殊情況下的土壓力1.4《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》土壓力1.5工程實(shí)測(cè)土壓力1.6土壓力計(jì)算模型2基坑穩(wěn)定性2.1土坡穩(wěn)定性2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性2.3基坑底面抗隆起穩(wěn)定性2.4基坑底面抗?jié)B流穩(wěn)定性3土釘墻3.1概述3.2《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》方法3.3《建筑基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》方法3.4《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》方法3.5王步云建議的方法3.6冶金部建筑研究總院建議的方法3.7王長(zhǎng)科建議的方法3.8工程實(shí)例4重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)5樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)5.1樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型5.2懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)5.3錨撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)6錨桿6.1錨桿承載力6.2錨桿穩(wěn)定性1土壓力1.1庫(kù)侖土壓力1773年，法國(guó)科學(xué)家?guī)靵鲎龀鰞身?xiàng)假定，提出了土壓力理論?！?〕墻后填土為砂土〔黏聚力c=0〕；〔2〕產(chǎn)生主動(dòng)、被動(dòng)土壓力時(shí)，墻后填土形成滑楔體，其滑裂面為通過(guò)墻腳的平面。主動(dòng)土壓力〔圖1.1-1、圖1.1-2〕庫(kù)侖主動(dòng)土壓力為：〔1.1-1〕〔1.1-2〕〔1.1-3〕式中----主動(dòng)土壓力強(qiáng)度；----總主動(dòng)土壓力；----墻背傾角；----墻背填土外表的傾角；----墻背和土體之間的摩擦角；----土的重力密度、內(nèi)摩擦角；圖1.1-1主動(dòng)狀態(tài)下的滑動(dòng)楔體圖1.1-2庫(kù)侖主動(dòng)土壓力----主動(dòng)土壓力系數(shù)。其他符號(hào)見(jiàn)圖1.1-1、圖1.1-2。被動(dòng)土壓力庫(kù)侖被動(dòng)土壓力為：〔1.1-4〕〔1.1-5〕〔1.1-6〕式中----被動(dòng)土壓力強(qiáng)度；----總被動(dòng)土壓力；----被動(dòng)土壓力系數(shù)。其他符號(hào)見(jiàn)圖1.1-3。圖1.1-3庫(kù)侖被動(dòng)土壓力1.2朗肯土壓力1857年，朗肯假定墻背垂直光滑，根據(jù)土的極限平衡理論提出了朗肯土壓力理論。朗肯主動(dòng)土壓力朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：〔1.2-1〕〔1.2-2〕式中----垂直向應(yīng)力；----主動(dòng)土壓系數(shù)；----抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。朗肯被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：〔1.2-3〕〔1.2-4〕式中----主動(dòng)土壓力系數(shù)。1.3特殊情況下的土壓力坡頂?shù)孛娣撬綍r(shí)的土壓力計(jì)算土壓力時(shí)，先將坡頂?shù)孛娣纸鉃樗胶蛢A斜面，分別計(jì)算，最后在進(jìn)行組合。坡頂傾斜時(shí)的土壓力〔1.3-1〕坡頂水平時(shí)的土壓力〔1.3-2〕如圖1.3-1時(shí)，經(jīng)分解和組合，土壓力為圖中的陰影局部。圖1.3-1地面非水平時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力近似計(jì)算坡頂超載作用下的土壓力1.彈性理論解圖1.3-3線荷載圖1.3-4條形荷載2.《建筑邊坡工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB50330-2002的規(guī)定〔圖1.3-5〕〔a〕線荷載〔b〕條形荷載圖1.3-5坡頂超載作用下的土壓力注：---kN/m；---kN/m21.4《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99土壓力《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99采用了朗肯土壓力理論，并規(guī)定對(duì)于碎石土及砂土，采用水土分算；對(duì)粘性土及粉土采用水土合算。當(dāng)計(jì)算基坑底面以下各深度處的基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力時(shí)，規(guī)定豎向自重應(yīng)力一律采用基坑底面標(biāo)高處的數(shù)值。基坑外側(cè)豎向應(yīng)力〔圖1.4-1〕〔a〕自重壓力〔b〕坡頂均布?jí)毫Α瞔〕坡頂局部荷載圖1.4-1基坑外側(cè)豎向應(yīng)力水平荷載〔主動(dòng)土壓力〕〔圖1.4-2〕圖1.4-2水平荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖〔1〕水土分算〔碎石土及砂土〕當(dāng)計(jì)算點(diǎn)位于地下水位以上時(shí)：〔1.4-1〕2〕當(dāng)計(jì)算點(diǎn)位于地下水位以下時(shí)：總應(yīng)力法：〔1.4-2〕〔1.4-3〕式中----第層土的主動(dòng)土壓力系數(shù)；----深度處的總豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，由自重壓力和附加應(yīng)力組成；、----第層土的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值〔采用總應(yīng)力指標(biāo)〕；----基坑外側(cè)計(jì)算點(diǎn)深度；----基坑外側(cè)水位深度；----水的重力密度；----計(jì)算參數(shù)，當(dāng)<時(shí)，取=；當(dāng)≥時(shí)，取=；----計(jì)算參數(shù)，當(dāng)≤時(shí)，取=1；當(dāng)＞時(shí)，取=0。有效應(yīng)力法：〔1.4-4〕〔1.4-5〕式中----第層土的主動(dòng)土壓力系數(shù)；----深度處的有效豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；、----第層土的有效黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值、有效內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值〔有效應(yīng)力指標(biāo)〕；----基坑外側(cè)計(jì)算點(diǎn)深度處的水壓力；〔2〕水土合算〔黏性土及粉土〕〔1.4-6〕水平抗力〔被動(dòng)土壓力〕〔圖1.4-3〕圖1.4-3水平抗力計(jì)算圖〔1〕水土分算〔碎石土及砂土〕總應(yīng)力法：〔1.4-7〕有效應(yīng)力法：〔1.4-8〕式中〔1.4-9〕〔2〕水土合算〔黏性土及粉土〕〔1.4-10〕1.5工程實(shí)測(cè)土壓力1.6土壓力計(jì)算模型2基坑穩(wěn)定性2.1土坡穩(wěn)定分析瑞典圓弧法1915年，瑞典人彼得森〔Petterson〕提出，邊坡穩(wěn)定平安系數(shù)可按下式計(jì)算：〔2.1-1〕式中符號(hào)見(jiàn)圖2.1-1。圖2.1-1瑞典圓弧法1927年，費(fèi)倫紐斯〔FelleniusW〕通過(guò)大量計(jì)算，指出φ=0的簡(jiǎn)單土坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過(guò)坡腳。當(dāng)φ≠0時(shí)，費(fèi)倫紐斯認(rèn)為最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面的圓心位于圖2.1-2中的MO線上。圖2.1-2費(fèi)倫紐斯法條分法對(duì)多層土以及邊坡外形比擬復(fù)雜的情況，要確定邊坡的形心和重量是比擬困難的。這是采用條分法就比擬容易。條分法的原理是：將邊坡垂直分條，計(jì)算各條對(duì)滑弧中心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩，然后分別求其和，再按式〔2.1-1〕計(jì)算邊坡穩(wěn)定平安系數(shù)。見(jiàn)圖2.2-1。對(duì)條件力假定的不同，就構(gòu)成了不同的計(jì)算方法。圖2.2-1條分法計(jì)算原理1.太沙基公式1936年，太沙基〔TerzaghiK〕基假定，土條兩側(cè)的外作用力大小相等方向相反，并且作用在通一條直線上。邊坡穩(wěn)定平安系數(shù)為：〔2.1-2〕2.畢肖甫公式1955年，畢肖甫〔BishopAW〕認(rèn)為，不考慮條件作用力是不妥當(dāng)?shù)?。如圖2.2-2示，當(dāng)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，土條內(nèi)滑弧面上的抗剪強(qiáng)度之發(fā)揮了一局部，并與切向力Ti相等，即：圖2.2-2畢肖甫計(jì)算簡(jiǎn)圖〔2.1-3〕將所有的力都投影到弧面的法線方向，得：〔2.1-4〕當(dāng)土坡處于極限平衡時(shí)，各土條的力對(duì)滑弧中心的力矩之和為零〔注意這時(shí)條間內(nèi)力互相抵消〕，得：〔2.1-5〕將式〔2.1-4〕、〔2.1-5〕代入式〔2.1-3〕得穩(wěn)定平安系數(shù)：〔2.1-6〕畢肖甫建議不計(jì)土條間的摩擦力之差，即令Hi+1-Hi=0，代入上式，得：〔2.1-7〕利用經(jīng)理平衡條件，F(xiàn)x=0，F(xiàn)y=0,并結(jié)合式〔2.1-3〕和Hi+1-Hi=0，得：〔2.1-8〕將式〔2.1-8〕代入式〔2.1-7〕，得：〔2.1-9〕式〔2.1-9〕這就是著名的簡(jiǎn)化畢肖甫公式。3.坡高和臨界坡角的關(guān)系2002年，王長(zhǎng)科參考朗肯、庫(kù)爾曼理論和李妥德公式，建立了基坑邊坡的坡高和臨界坡角的關(guān)系：〔2.1-10〕式中、H----臨界坡角、坡高；、、----坡土的重力密度、黏聚力、內(nèi)摩擦角；----坡頂均布超載。[例1]石家莊某工程位于市中心，基坑開(kāi)挖深度12.0坡土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表2.1-1土層厚度/kN/m3/kPa/deg11.519.4302723.819.5202434.719.1222640.719.103651.319.82325平均值19.321.226.0[解]、、采用厚度加權(quán)平均值，將數(shù)值代入式〔2.1-10〕，得穩(wěn)定平安系數(shù)為1.0時(shí)的臨界坡角：=55.60穩(wěn)定平安系數(shù)為1.3時(shí)的坡角為：2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算采用條分法，按下式驗(yàn)算。〔a〕〔b〕圖2.2-1整體穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)無(wú)地下水時(shí)：〔2.2-1〕當(dāng)坑內(nèi)外有地下水位差時(shí)：式中——土的天然重度，kN/m3;h——土條高度，m；ai——土條底面中心至圓心連線與垂線的夾角，〔°〕；c、φ——土的固結(jié)快剪峰值抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。kPa、〔°〕L——每一土條弧面的長(zhǎng)度；q——地面超載，kPa；b——土條寬度，m。Mp——每延米中的樁產(chǎn)生的抗滑力矩；對(duì)于支護(hù)樁邊坡，需計(jì)算圓弧切樁與圓弧通過(guò)樁尖時(shí)的基坑整體穩(wěn)定性。圓弧切樁時(shí)需考慮切樁阻力產(chǎn)生的抗滑作用，即每延米中樁產(chǎn)生的抗滑力矩Mp。樁抗力力矩Mp由圖5.4-1(b)及下式計(jì)算確定〔2.2-2〕式中Mp——每延米中的樁產(chǎn)生的抗滑力矩，kN?m/m；——樁與滑弧切點(diǎn)至圓心連線與垂線的夾角；Mc——每根樁身的抗彎彎矩，kN?m/單樁；hi——切樁滑弧面至坡面的深度，m；——hi范圍內(nèi)土的重度，kN/m3；Kp、Ka——被動(dòng)土壓力系數(shù)與主動(dòng)土壓力系數(shù)；d——樁徑，m；Δd——兩樁間的凈距，m。對(duì)于地下連續(xù)墻支護(hù)d+Δd=1.0m。2.3基坑底面抗隆起穩(wěn)定分析當(dāng)基坑底為軟土?xí)r，應(yīng)按以下兩種條件驗(yàn)算坑底土涌起穩(wěn)定性。1〕因基坑外的荷載及由于土方開(kāi)挖造成的基坑內(nèi)外的壓差，使支護(hù)樁端以下土體向上涌土，可按下式和圖2.3-1〔a〕進(jìn)行驗(yàn)算。〔2.3-1〕式中Nc——承載力系數(shù)，Nc=5.14；τ0——由十字板試驗(yàn)確定的總強(qiáng)度，kPa；——土的重度，kN/m3；D——入土深度部土隆起抗力分項(xiàng)系數(shù)，≥1.4；t——支護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度，m；h——基坑開(kāi)挖深度，m；q——地面荷載，kPa?！瞐〕〔b〕圖2.3-1基坑底抗隆起2〕考慮支護(hù)墻彎曲抗力作用的基坑底土體向上涌起，可按下式和圖2.3-1〔b〕驗(yàn)算。〔2.3-2〕式中Mp——基坑底部處支護(hù)樁、橫墻截面抗彎彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，kN﹒mh——基坑底部處土隆起抗力分項(xiàng)系數(shù)，h≥1.3。2.4基坑底面抗?jié)B流穩(wěn)定分析〔1〕當(dāng)上部為不透水層，坑底下某深度處有承壓水層時(shí)，按下式和圖2.4-1驗(yàn)算滲流穩(wěn)定。圖2.4-1基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算〔2.4-1〕式中m——透水層以上土的飽和重度，kN/m3；——透水層頂面距基坑底面的深度，m；pw——含水層壓力，kPa；Rw——基坑底土層滲流穩(wěn)定抗力分頂系數(shù)，Rw≥1.2?！?〕當(dāng)由上式驗(yàn)算不滿足要求時(shí)，應(yīng)采取降水等措施。〔3〕坑底下某深度范圍內(nèi)，無(wú)承壓水層時(shí)，可按下式和圖2.4-2驗(yàn)算滲流穩(wěn)定?！?.4-2〕式中m——t深度范圍內(nèi)土底飽和重度；Δh——基坑內(nèi)外地下水位的水頭差，m；Rw——基坑底土層滲流穩(wěn)定抗力分項(xiàng)系數(shù)，Rw≥1.1；圖2.4-2基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算w圖2.4-2基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算3土釘墻3.1概述根本概念1.原理土釘支護(hù)是以較密排列的插筋作為土體主要補(bǔ)強(qiáng)手段，通過(guò)插筋錨體與土體和噴射混凝土面層共同工作，形成補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合土體，到達(dá)穩(wěn)定邊坡的目的。2.土釘墻的適用條件1〕土釘墻適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結(jié)砂土的基坑支護(hù)和邊坡加固。2〕土釘墻宜用于深度不大于12m的基坑支護(hù)和邊坡支護(hù)，當(dāng)土釘墻與有限放坡、預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合使用時(shí)，深度可增加。3〕土釘墻不宜用于含水豐富的粉細(xì)砂層、砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土；不得用于沒(méi)有自穩(wěn)能力的淤泥和飽和軟弱土層。4〕現(xiàn)場(chǎng)需有允許設(shè)置土釘?shù)牡叵驴臻g。如為永久性土釘，更需長(zhǎng)期占用這些地下空間。當(dāng)基坑附近有地下管線或建筑物根底時(shí)，那么在施工時(shí)有相互干擾的問(wèn)題。5〕土釘支護(hù)如果作為永久性結(jié)構(gòu)，需要專門(mén)考慮銹蝕等耐久性問(wèn)題。3.土釘分類鉆孔注漿土釘：先在土中鉆孔，置入鋼筋，然后沿全長(zhǎng)注漿，為使土釘鋼筋處于孔的中心位置，有足夠的漿體保護(hù)層，需沿釘長(zhǎng)每隔2～3m設(shè)對(duì)中支架。土釘外露端宜做成螺紋并通過(guò)螺母、鋼墊板與配筋噴射混凝土面層相連，在注漿體硬結(jié)后用扳手?jǐn)Q緊螺母使土釘中產(chǎn)生約為設(shè)計(jì)拉力10%左右的預(yù)應(yīng)力。打入土釘：在土體中直接打入角鋼、圓鋼或鋼筋等，不再注漿。由于打入式土釘與土體間的粘結(jié)摩阻強(qiáng)度低，釘長(zhǎng)又受限制，所以布置較密，可用人力或振動(dòng)沖擊鉆、液壓錘等機(jī)具打入。打入釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是不需要預(yù)先鉆孔，施工速度快但不適用與礫石土和密實(shí)膠結(jié)土，也不適用于效勞年限大于2年的永久支護(hù)工程。打入注漿土釘：是直接將帶孔的鋼管打入土中，然后高壓注漿形成土釘，這種土釘特別適合于成孔困難的砂層和軟弱土層。4.支護(hù)面層〔1〕臨時(shí)性土釘支護(hù)的面層通常用50～150mm厚的網(wǎng)噴混凝土組成，混凝土等級(jí)不宜低于C20，一般用一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑為ф6～ф8，必要時(shí)在土釘頭之間設(shè)2ф16加強(qiáng)鋼筋。網(wǎng)格為正方形，邊長(zhǎng)200～300mm。土釘端部與面層的連接宜采用螺母、墊板法?！?〕永久性土釘支護(hù)的面層噴射混凝土的厚度至少取150～250mm，設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，分二次噴成。為了改善建筑外觀，也可在第一次網(wǎng)噴射混凝土的根底上，現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土面層或貼上一層預(yù)制鋼筋混凝土板。〔3〕土工織物作為土釘支護(hù)面層土工織物覆蓋在土坡上，用土釘錨在土坡內(nèi)，擰緊土釘時(shí)將織物曳向土體并使面層形成拉膜，同時(shí)使受約束的表層土受壓。5.排水系統(tǒng)為了防止地表水滲透對(duì)噴射混凝土面層產(chǎn)生壓力，并降低土體強(qiáng)度和土體與釘之間的界面粘結(jié)力，土釘支護(hù)必須有良好的排水系統(tǒng)。施工開(kāi)挖要先做好地面排水，設(shè)置地面排水溝引走地表水，和設(shè)置不透水的混凝土地面防止近處的地表水向下滲透。沿基坑邊緣地面要墊高防止地表水注入基坑內(nèi)。隨著向下開(kāi)挖和支護(hù)，可從上到下設(shè)置淺表排水管，即用直徑60～100mm、長(zhǎng)300～400mm的短塑料管插入坡面以便將噴射混凝土面層背后的水排走，其間距和數(shù)量隨水量而定。在基坑底部應(yīng)設(shè)排水溝和集水井，排水溝需防滲漏，并宜離開(kāi)面層一定距離。施工工藝土釘墻和其他類似技術(shù)的比擬土釘墻和其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用廣州安信大廈復(fù)合土釘墻3.2《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99方法土釘抗拉承載力〔圖3.2-1〕圖3.2-1土釘支護(hù)抗拉承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖1—噴射混凝土面層；2—土釘〔1〕單根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算〔3.2-1〕其中荷載折減系數(shù)ζ可按下式計(jì)算〔3.2-2〕式中β——土釘墻坡面與水平面的夾角；——土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。ζ——荷載折減系數(shù)；eajk——第j根土釘位置處的基抗水平荷載(土壓力)標(biāo)準(zhǔn)值；sxj、szj——第j根土釘與相鄰?fù)玲斊骄健⒋怪遍g距；αj——第j根土釘與水平面的夾角。〔2〕對(duì)于基坑側(cè)壁平安等級(jí)為二級(jí)的土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按試驗(yàn)確定，基坑側(cè)壁平安等級(jí)為三級(jí)時(shí)可按下式計(jì)算：〔3.2-3〕式中s——土釘抗拉抗力分項(xiàng)系數(shù)，取1.3；dnj——第j根土釘錨固體直徑；qsik——土釘穿越第i層土土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值。li——第j根土釘在直線破裂面外穿越第i穩(wěn)定土體內(nèi)的長(zhǎng)度，破裂面與水平面的夾角為?！?〕單根土釘抗拉承載力計(jì)算應(yīng)符合以下要求：〔3.2-4〕式中0——基坑側(cè)壁重要性系數(shù)；Tjk——第j根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Tuj——第j根土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算〔圖3.2-2〕圖3.2-2整體穩(wěn)定性驗(yàn)算1—噴射混凝土面層；2—土釘〔1〕單根土釘在圓弧滑裂面外錨固體與土體的極限抗拉力可按下式確定：〔3.2-5〕式中dnj——第j根土釘?shù)闹睆剑籷sik——土釘穿越第i層土土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值。lni——第j根土釘在圓弧滑裂面外穿越第i層穩(wěn)定土體內(nèi)的長(zhǎng)度?！?〕土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開(kāi)挖深度及基坑底面以下可能滑動(dòng)面采用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法，取一定長(zhǎng)度邊坡體，按下式進(jìn)行計(jì)算：≥0〔3.2-6〕式中n——土條數(shù)；m——滑動(dòng)體內(nèi)土釘數(shù)；rk——整體滑動(dòng)分項(xiàng)系數(shù)，取1.3；0——基坑側(cè)壁重要性系數(shù)；wi——第i分條土重，滑裂面位于粘結(jié)土或粉土中時(shí)，按上覆土層的飽和土重度計(jì)算；滑裂面位于砂土或碎石類土中時(shí)，按上覆土層的浮重度計(jì)算；bi——第i分條寬度；cik——第i分條滑裂面處土體固結(jié)不排水〔快〕剪粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值；ik——第i分條滑裂面處土體固結(jié)不排水〔快〕剪內(nèi)摩擦角；θi——第i分條滑裂面處中點(diǎn)切線與水平面夾角；——土釘與水平面之間的夾角；Li——第i分條滑裂面處弧長(zhǎng)；s——計(jì)算滑動(dòng)體單元厚度；Tnj——第j根土釘在圓弧滑裂面外錨固體與土體的極限抗拉力。構(gòu)造要求土釘墻設(shè)計(jì)及構(gòu)造應(yīng)符合以下要求：1．土釘墻墻面坡度不宜大于1:0.1；2．土釘必須和面層有效連接，應(yīng)設(shè)置承壓板或加強(qiáng)鋼筋等構(gòu)造措施，承壓板或加強(qiáng)鋼筋應(yīng)與土釘螺栓連接或鋼筋焊接連接；3．土釘?shù)拈L(zhǎng)度宜為開(kāi)挖深度的0.5~1.2倍，間距宜為1~2m，與水平面夾角宜為50~200;4．土釘鋼筋宜采用=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII級(jí)鋼筋，鋼筋直徑宜為16~32mm，鉆孔直徑宜為70~12Omm；5．注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強(qiáng)度等級(jí)不宜低于M10；6．噴射混凝土面層宜配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為6~10mm；間距宜為150~300mm；噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm7.坡面上下段鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于300mm3.3《建筑基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》YB9258-97方法抗拔力和錨固長(zhǎng)度(1)土釘設(shè)計(jì)軸向拉力值〔3.3-1〕(2)鋼筋截面積〔3.3-4〕(3)錨固長(zhǎng)度〔3.3-5〕式中q----土壓力強(qiáng)度；sx、sy----土釘橫豎間距；fptk----鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；D----土釘鉆孔直徑；qs----黏結(jié)強(qiáng)度；K----抗力分項(xiàng)系數(shù)。內(nèi)部穩(wěn)定分析驗(yàn)算內(nèi)部穩(wěn)定分析采用條分法，計(jì)算公式為：〔3.3-6〕式中----土的天然重度；----土條高度；----土條底面中心至圓心連線與垂線的夾角；、----土的固結(jié)快剪峰值抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；----土條圓弧面長(zhǎng)度；----地面超載；----土條寬度；----土釘抗拉力對(duì)圓心產(chǎn)生的抗滑力矩；----圓弧半徑；----整體穩(wěn)定性抗力分項(xiàng)系數(shù)。外部穩(wěn)定分析驗(yàn)算以土釘原位加固土體，當(dāng)土釘?shù)竭_(dá)一定密度時(shí)所形成的復(fù)合體就會(huì)出現(xiàn)類似錨定板群錨現(xiàn)象中的破裂面后移現(xiàn)象，在土釘加固范圍內(nèi)形成一個(gè)“土墻〞，在內(nèi)部自身穩(wěn)定得到保證的情況下，它的作用類似重力式擋墻，因此，可用重力式擋墻的穩(wěn)定性分析方法對(duì)土釘墻進(jìn)行分析。如圖3.3-1。圖3.3-1土釘支護(hù)外部整體穩(wěn)定性分析〔a〕滑移；〔b〕傾覆；〔c〕整體失穩(wěn)1.土墻厚度確實(shí)定〔圖3.3-2〕圖3.3-2土墻厚度將土釘加固的土體分三個(gè)局部來(lái)確定土墻厚度。第一局部為鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)的厚度，土釘間土體由噴射混凝土面板穩(wěn)定，通過(guò)面層設(shè)計(jì)計(jì)算保證土釘間土體的穩(wěn)定，噴射混凝土支護(hù)作用區(qū)厚度為L(zhǎng)/6；L為土中平均釘長(zhǎng)；第二局部為墻體的均勻壓縮加固帶，它的厚度為2L/3；第三局部為土釘尾部非均勻壓縮帶，厚度為L(zhǎng)/6，但不能全部作為土墻厚度來(lái)考慮，取1/2值作為土墻的計(jì)算厚度，即L/12。所以土墻厚度為三局部之和，即〔約0.9L〕，當(dāng)土釘傾斜時(shí)，土墻厚度為〔α為土釘與水平面之間的夾角〕。2.抗滑移驗(yàn)算如圖3.3-3所示，抗滑移驗(yàn)算可按下式進(jìn)行：(3.3-7)式中1——抗滑移抗分項(xiàng)系數(shù)，取1≥1.3；q ——地面均布荷截；B——土墻厚度；W——土釘支護(hù)沿基坑單位長(zhǎng)度自重；f——土釘墻與基坑底的摩擦系數(shù)，可取基底土體抗剪強(qiáng)度τ；δ——土釘墻與墻后土的摩擦角，無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)取δ=φ/3～φ/2。圖3.3-3滑移計(jì)算圖3.3-4傾覆計(jì)算3.抗傾覆驗(yàn)算如圖3.3-4所示,抗傾覆驗(yàn)算可按下式進(jìn)行：(3.3-8)式中γt——抗傾覆抗力系數(shù)，取γt≥1.3；H——開(kāi)挖深度；構(gòu)造要求〔1〕初步選定土釘支護(hù)各組成局部尺寸及參數(shù)：a.錨固體孔徑：D=8～15cmb.土釘長(zhǎng)度：一般對(duì)非飽和土，土釘長(zhǎng)度與開(kāi)挖深度H之比為0.6~1.0范圍內(nèi)，密實(shí)及干硬性粘土取小值；c.土釘直徑：一般為20~35mm，不少于16mm=2\*ROMANII級(jí)以上螺紋鋼筋；d.注漿材料：水泥砂漿或水泥素漿，水泥采用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不小于425"，水灰比1:0.40~0.50；e.墻面傾角：垂直方向傾角00~250，土釘水平方向傾角一般為50~200，利用重力向孔中注漿時(shí)傾角不宜小于150；f.間距：水平間距為(10~15)D，一般為0.8~1.20m，垂直間距依土層及計(jì)算確定，一般0.8~1.20m。上下插筋交錯(cuò)排列。遇局部軟弱土層間距可低于g.鋼絲網(wǎng)或鋼筋網(wǎng)片：無(wú)地下水、土質(zhì)好時(shí)可用一般鋼絲網(wǎng)，土體穩(wěn)定性差時(shí)可用鋼筋網(wǎng)片，一般采用φ6的=1\*ROMANI級(jí)鋼筋焊成15~20cm方格形網(wǎng)片。面層砂漿或噴射混凝土厚度為50~150mm；h.錨板：直徑30~35cm六邊形或方形混凝土預(yù)制板，內(nèi)配構(gòu)造筋，厚度大于7cm。也可采用長(zhǎng)度不小于400的井字鋼筋(φ16)〔2〕鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層設(shè)計(jì)可按以下構(gòu)造要求：a.鋼筋網(wǎng)可用φ6~φ8鋼筋，網(wǎng)眼宜為150~300mm，必要時(shí)可在土釘頭之間設(shè)2φb.噴射面層的混凝土等級(jí)不宜低于C20，噴射面層厚度宜取80~150mm(土質(zhì)差時(shí)取大值，反之取小值〔3〕如遇有軟弱土層，可增設(shè)加強(qiáng)錨桿，土釘與錨桿合用?！?〕土釘頭與鋼筋網(wǎng)連接。當(dāng)土釘頭之間有加強(qiáng)鋼筋通過(guò)時(shí)，宜與土釘頭焊接；當(dāng)土釘頭之間無(wú)加強(qiáng)鋼筋通過(guò)時(shí)，可用不小于4φ16、長(zhǎng)度為200~3003.4《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》CECS96∶97方法土釘抗拉計(jì)算1.土釘拉力土釘拉力可按圖3.4-1所示土壓力分布計(jì)算：〔3.4-1〕其中〔3.4-2〕式中----土釘設(shè)計(jì)內(nèi)力；----土釘長(zhǎng)度中點(diǎn)所處深度處的側(cè)壓力；----自重引起的土壓力；----地表均布荷載引起的土壓力；----土釘?shù)膬A角；----土釘豎向間距、水平間距。圖3.4-1土壓力分布〔a〕土釘墻；〔b〕自重引起的土壓力；〔c〕地表均布荷載引起的土壓力說(shuō)明：1.自重引起的土壓力峰值按下式計(jì)算：2.地表均布荷載引起的土壓力按下式計(jì)算：3.主動(dòng)土壓力系數(shù)按下式計(jì)算：2.土釘長(zhǎng)度各層土釘?shù)拈L(zhǎng)度宜滿足下式要求：〔3.4-3〕式中----土釘長(zhǎng)度；----土釘在滑動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度，見(jiàn)圖3.4-2；圖3.4-2土釘長(zhǎng)度確實(shí)定----土釘孔徑；----土釘錨固體和土之間的黏結(jié)強(qiáng)度；----土釘局部穩(wěn)定性平安系數(shù)，取1.2～1.4。3.土釘配筋各層土釘在內(nèi)力作用下應(yīng)滿足下式；〔3.4-4〕式中----土釘鋼筋截面積；----鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。噴射混凝土面層計(jì)算噴射混凝土面層所受的側(cè)向土壓力按下式估算：〔3.4-5〕〔3.4-6〕式中s----土釘水平間距和垂直間距的大值，以m為計(jì)量單位。內(nèi)部穩(wěn)定性計(jì)算〔圖3.4-3〕取單位長(zhǎng)度〔1列土釘控制的邊坡長(zhǎng)度〕支護(hù)進(jìn)行計(jì)算，〔3.4-7〕式中Wi、Qi----作用于土條i的自重和附加荷載；αi----圓弧破壞面切線與水平面的夾角；Δi----土條i的寬度；cj、φj----土條i破壞面處第j層土的黏聚力、內(nèi)摩擦角；Rk-----破壞面上第k排土釘?shù)淖畲罂沽?；βk----第k排土釘軸線與該處破壞面切線之間的夾角；Shk----第k排土釘?shù)乃介g距。圖3.4-3內(nèi)部穩(wěn)定外部穩(wěn)定性計(jì)算〔圖3.4-4〕土釘支護(hù)的外部整體穩(wěn)定性分析與重力式擋土墻的穩(wěn)定分析相同〔圖3.4-4〕，可將由土釘加固的整個(gè)土體視作重力式擋土墻，分別驗(yàn)算：圖3.4-4外部穩(wěn)定驗(yàn)算1〕整個(gè)支護(hù)沿底面水平滑動(dòng)(圖3.4-4a)；2〕整個(gè)支護(hù)繞基坑底角傾復(fù)，并驗(yàn)算此時(shí)支護(hù)底面的地基承載力(圖3.4-4b)；以上驗(yàn)算可參照《建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ7-89)中的計(jì)算公式，計(jì)算時(shí)可近似取墻體反面的土壓力為水平作用的朗金主動(dòng)土壓力，取墻體的寬度等于底部土釘?shù)乃酵队伴L(zhǎng)度?？顾交瑒?dòng)的平安系數(shù)應(yīng)不小于1.2；抗整體傾復(fù)的平安系數(shù)應(yīng)不小于1.3，且此時(shí)的墻體底面最大豎向壓應(yīng)力不應(yīng)大于墻底土體作為地基持力層的地基承載力設(shè)計(jì)值土的1.2倍。3〕整個(gè)支護(hù)連同外部土體沿深部的圓弧破壞面失穩(wěn)(圖3.4-4c)，可參照前述內(nèi)部穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，但此時(shí)的可能破壞面在土釘?shù)脑O(shè)置范圍以外，計(jì)算時(shí)公式中的土釘抗力為零，相應(yīng)的平安系數(shù)要求不變。構(gòu)造要求〔1〕土釘鋼筋用=3\*ROMANIII級(jí)或=2\*ROMANII級(jí)熱軋變形鋼筋，直徑在18~32mm范圍內(nèi)；〔2〕土釘孔徑在75~15Omm之間，注漿強(qiáng)度等級(jí)不低于l2MPa，3天不低于6MPa；〔3〕土釘長(zhǎng)度與基坑深度之比對(duì)非飽和土宜在0.6到1.2的范圍內(nèi)，密實(shí)砂土和堅(jiān)硬粘土中可取低值；對(duì)軟塑粘性土，/比值不應(yīng)小千1.0。為了減少支護(hù)變形，控制地面開(kāi)裂，頂部土釘?shù)拈L(zhǎng)度宜適當(dāng)增加。非飽和土中的底部土釘長(zhǎng)度可適當(dāng)成少，但不宜小于0.5；含水量高的黏性土中的底部土釘長(zhǎng)度那么不應(yīng)縮減；〔4〕土釘?shù)乃胶拓Q向間距Sh和Sv，宜在1.2~2.0m的范圍內(nèi)，在飽和粘性土中可小到l.0m，在干硬粘性土中可超過(guò)2.0〔5〕噴混凝土面層的厚度在50~15Omm之間，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，3天不低于lOMPa。噴混凝土面層內(nèi)應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑6~8mm，網(wǎng)格尺寸150~30Omm。當(dāng)面層厚度大于12Omm時(shí)，宜設(shè)置二層鋼筋網(wǎng)。〔6〕土釘鉆孔的向下傾角宜在0~200的范圍內(nèi)，當(dāng)利用重力向孔中注漿時(shí)，傾角不宜小于150，當(dāng)用壓力注漿且有可靠排氣措施時(shí)傾角宜接近水平。當(dāng)上層土軟弱時(shí)，可適當(dāng)加大下傾角，使土釘插入強(qiáng)度較高的下層土中。當(dāng)遇有局部障礙物時(shí)，允許調(diào)整鉆孔位置和方向。(7)土釘鋼筋與噴混凝土面層的連接采用圖3.4-5所示的方法?？稍谕玲敹瞬?jī)蓚?cè)沿土釘長(zhǎng)度方向焊上短段鋼筋，并與面層內(nèi)連接相鄰?fù)玲敹瞬康耐ㄩL(zhǎng)加強(qiáng)筋互相焊接。對(duì)于重要的工程或支護(hù)面層受有較大側(cè)壓時(shí)，宜將土釘做成螺紋端，通過(guò)螺母、楔形墊田及方形鋼墊板與面層連接?！?〕土釘支護(hù)的噴混凝土面層宜插入基坑底部以下，插入深度不少千0.2m；在基坑頂部也宜設(shè)置寬度為1~2m的噴混凝土護(hù)頂。〔9〕當(dāng)土質(zhì)較差，且基坑邊坡靠近重要建筑設(shè)施需嚴(yán)格控制支護(hù)變形時(shí)，宜在開(kāi)挖前先沿基坑邊緣設(shè)置密排的豎向微型樁(圖3.4-6)，其間距不宜小于lm，深入基坑底部1~3m。微型樁可用無(wú)縫鋼管或焊管，直徑48~15Omm，管壁上應(yīng)設(shè)置出漿孔。小直徑的鋼管可分段在不同挖深處用擊打方法置入并注漿；較大直徑(大于1OOmm)的鋼臂宜采用鉆孔置人并注漿，在距孔底1/3孔深范圍內(nèi)的管壁上設(shè)置注漿孔，注漿孔直徑10~l5mm，間距400~5OOmm。圖3.4-5土釘與面層的連接圖3.4-6超前微型樁設(shè)置3.5王步云方法破裂面假定破裂面假定見(jiàn)圖3.5-1。主要適用于黃土類粉土、粉質(zhì)黏土。圖3.5-1破裂面假定圖3.5-2土壓力分布土壓力作用于面層上的土壓力按下式計(jì)算：〔3.5-1〕式中----作用于面層上的土壓力；----工作條件系數(shù)。使用期少于2年的臨時(shí)性工程取1.0；使用期2年以上的工程取1.20；----土壓力系數(shù)。，、分別表示靜止、主動(dòng)土壓力系數(shù)；----土的重力密度；----土壓力作用點(diǎn)至坡頂?shù)木嚯x。當(dāng)h≤H/2時(shí)，h取實(shí)際值；當(dāng)h>H/2時(shí)，h取0.5H。H為土坡總垂直高度。土釘內(nèi)力單根土釘支撐范圍內(nèi)面層上的土壓力Ei按下式計(jì)算：〔3.5-2〕式中----土釘橫豎間距。錨固力極限狀態(tài)驗(yàn)算在面層土壓力作用下，土釘內(nèi)部潛在滑裂面后的有效錨固段應(yīng)具有足夠的界面摩阻力而不被拔出，應(yīng)滿足下式：〔3.5-3〕其中〔3.5-4〕式中Fs----平安系數(shù)，取1.3~2.0。臨時(shí)性工程取小值，永久性工程取大值；Fi----錨固力；----釘孔直徑；----界面摩阻力；----有效錨固段長(zhǎng)度?？估瓟嗔褬O限狀態(tài)在面層土壓力作用下，不使土釘端部產(chǎn)生過(guò)量的伸長(zhǎng)或屈服，土釘配筋應(yīng)滿足下式：〔3.5-5〕式中db----鋼筋直徑；fy----鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。3.6冶金部建筑研究總院方法土釘抗拉力土釘抗拉拔力標(biāo)準(zhǔn)值取下述3個(gè)計(jì)算結(jié)果的最小值。〔3.6-1〕〔3.6-2〕〔3.6-3〕式中----錨固體直徑、鋼筋直徑；----土釘伸入破裂面以外約束區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度；----土釘錨固圓柱體與土體之間抗剪強(qiáng)度、鋼筋與砂漿界面的黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；----鋼筋截面積、鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。整體穩(wěn)定性計(jì)算假定滑裂面為圓弧面，采用條分法計(jì)算整體穩(wěn)定平安系數(shù)，平安系數(shù)取1.2~1.5?！?〕不考慮土釘作用〔3.6-4〕〔2〕考慮土釘作用〔3.6-5〕式中----不考慮土釘作用時(shí)的平安系數(shù)；----考慮土釘作用時(shí)的平安系數(shù)；----抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；----滑動(dòng)面弧長(zhǎng)；----土條重量；----某位置土釘抗拉拔能力標(biāo)準(zhǔn)值；----計(jì)算單元的長(zhǎng)度〔一般與相同〕；圖3.6-1內(nèi)部整體穩(wěn)定計(jì)算----滑動(dòng)面某處切線與水平面之間的夾角；----某土釘與水平面的夾角。3.7王長(zhǎng)科方法破裂面假定破裂面形狀如圖3.7-1所示。圖中表示基坑深度，表示坡角。、、按以下各式計(jì)算：(3.7-1)(3.7-2)(3.7-3)圖3.7-1破裂面圖3.7-2土壓力分布式中表示坡土粘聚力，表示坡土內(nèi)摩擦角，表示坡土重力密度，表示坡頂均布荷載。土壓力分布土壓力分布模型見(jiàn)圖3.7-2。圖中DC表示基坑底面，O點(diǎn)表示土壓力零點(diǎn)，B點(diǎn)表示倒數(shù)第二道土釘位置。B點(diǎn)以上土壓力分布采用朗肯土壓力理論。土壓力強(qiáng)度按下式計(jì)算：當(dāng)時(shí)〔3.7-4〕當(dāng)時(shí)〔3.7-5〕其中〔3.7-6〕主動(dòng)土壓力系數(shù)〔3.7-7〕被動(dòng)土壓力系數(shù)〔3.7-8〕土壓力折減系數(shù)〔3.7-9〕臨界坡角與坡高的關(guān)系〔3.7-10〕式中----水平向主動(dòng)土壓力強(qiáng)度〔kPa〕；----土壓力零點(diǎn)埋深〔m〕；----主動(dòng)土壓力系數(shù)；----被動(dòng)土壓力系數(shù)；----計(jì)算點(diǎn)深度〔m〕；----計(jì)算點(diǎn)的豎向有效應(yīng)力〔kPa〕；----時(shí)的豎向有效應(yīng)力〔kPa〕；----主動(dòng)土壓力強(qiáng)度折減系數(shù)；----坡角；----臨界坡角；----坡高；----坡頂均布荷載。土釘內(nèi)力土釘內(nèi)力按下式計(jì)算：〔3.7-11〕式中R表示土釘內(nèi)力〔kN〕，SxSy表示土釘控制的坡面垂直面積〔m2〕，β表示土釘和水平面的夾角。土釘長(zhǎng)度〔圖3.7-3〕土釘長(zhǎng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足下式：〔3.7-12〕〔3.7-13〕當(dāng)時(shí)〔3.7-14〕當(dāng)時(shí)〔3.7-15〕圖3.7-3土釘長(zhǎng)度計(jì)算式中----土釘長(zhǎng)度設(shè)計(jì)值；----穩(wěn)定區(qū)土釘長(zhǎng)度；----滑動(dòng)區(qū)土釘長(zhǎng)度；----土釘注漿體直徑；----土釘注漿體側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；----分項(xiàng)系數(shù)，取1.1～1.3。土釘選筋鋼筋直徑設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足下式：〔3.7-16〕式中----鋼筋直徑設(shè)計(jì)值；----鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；----分項(xiàng)系數(shù)，取1.1～1.3。連接計(jì)算土釘和面層連接可采用焊接或錨定板螺栓連接，應(yīng)滿足下式：〔3.7-17〕式中表示土釘和面層之間拉力設(shè)計(jì)值；表示分項(xiàng)系數(shù)，取1.1～1.3。3.8工程實(shí)例1巖土工程條件1.1建筑概況石家莊市******工程位于石家莊市繁華地段，主體為三層地下建筑，混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑平面為半圓形，地上為花園式廣場(chǎng)?；由疃?6.2m，周長(zhǎng)326m，圍護(hù)面積約1.2基坑環(huán)境工程周邊建筑物密集，環(huán)境條件復(fù)雜。基坑北側(cè)近鄰辦公樓基水泵房一座，西側(cè)為街道，南側(cè)為食品城，東側(cè)近鄰二層批發(fā)商店?；迎h(huán)境見(jiàn)圖1。圖1基坑環(huán)境1.3水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件地下水在地表下35m1.4開(kāi)挖坡度條件限制因地處鬧市，場(chǎng)地狹窄，西側(cè)只能按900直立開(kāi)挖，其它各側(cè)最多可按850放坡。表1坡土設(shè)計(jì)參數(shù)土名及編號(hào)厚度/m重度γ/(kN/m3)粘聚力c/kPa內(nèi)摩擦角φ/deg極限摩阻力τ/kPa雜填土①0.9019.051520新近堆積土②1.5019.3142030黃土狀粉土③0.6018.982440黃土狀粉質(zhì)粘土④2.8019.1162050粉細(xì)砂⑤2.8018.503240中砂⑥1.6018.503660粗砂⑦0.7018.503890粉土⑧1.3018.9102550粉質(zhì)粘土⑨2.0019.7162050中砂⑩0.8018.503665粉質(zhì)粘土⑾5.5019.7202050細(xì)砂⑿0.8018.503250粉質(zhì)粘土⒀10.9019.42021502設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)坡角90o，設(shè)10道土釘，土釘水平間距1.5m，豎向間距1.5m。梅花型布置。土釘下斜角10o，土釘鉆孔直徑100mm，土釘采用熱軋Ⅱ級(jí)鋼筋。注漿采用水灰比為0.45的普硅425#凈水泥漿。摻入外加劑三乙醇胺0.05%。面層采用掛φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度200mm。用井子架壓在鋼筋網(wǎng)片上，并將井子架與土釘鋼筋焊接。土釘之間用表2土釘設(shè)計(jì)方案土釘?shù)捞?hào)深度/m土釘〔熱軋Ⅱ級(jí)鋼筋〕直徑/mm長(zhǎng)度/mm11.80251200023.30251200034.80251800046.30251500057.80251200069.302212000710.802212000812.30209000913.802090001015.30207000圖2土釘設(shè)計(jì)方案3設(shè)計(jì)分析石家莊土釘支護(hù)經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，采用《JGJ120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》設(shè)計(jì)過(guò)于保守。為此，對(duì)本工程采用的方案用王長(zhǎng)科建議的方法并結(jié)合《JGJ120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行綜合分析。3.1單釘?shù)绕桨捕仍O(shè)計(jì)分析基坑坡頂荷載統(tǒng)一折合成20kPa無(wú)限均布荷載。以各道單釘平安系數(shù)相等為原那么，用《JGJ120-99規(guī)程》計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3，從結(jié)果看與石家莊經(jīng)驗(yàn)不符。用王長(zhǎng)科建議的方法計(jì)算，其中土壓力峰值深度zn-1取7.8m表3單釘?shù)绕桨捕仍O(shè)計(jì)分析〔JGJ120-99方法〕土釘?shù)捞?hào)深度/mJGJ120-99方法內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值/kN計(jì)算結(jié)果11.80154.701φ28L23.30158.791φ32L34.80233.841φ36L46.30266.551φ36L57.80268.351φ36L69.30307.161φ40L710.80280.571φ40L812.30706.572φ40L913.80604.152φ36L1015.30778.382φ40L圖3滑裂面圖4土壓力分布圖5土釘內(nèi)力分布表4單釘?shù)绕桨捕仍O(shè)計(jì)分析(王長(zhǎng)科建議的方法)土釘?shù)捞?hào)深度/m王長(zhǎng)科方法內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值/kN計(jì)算結(jié)果11.8015.9φ16L23.3041.4φ16L11534.8073.2φ20L14046.3097.9φ22L157.80117.9φ25L12569.3086.0φ20L96710.8066.3φ18L85812.3080.8φ20L85913.8062.0φ18L601015.3039.2φ16L353.2群釘共同作用優(yōu)化設(shè)計(jì)與平安度估計(jì)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，結(jié)合石家莊土釘支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)最終選用的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，各道土釘平安度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。方案比照見(jiàn)圖6。表5土釘支護(hù)最終設(shè)計(jì)方案分析土釘?shù)捞?hào)深度/m最終采用的方案王長(zhǎng)科建議的方法各道土釘平安系數(shù)分步開(kāi)挖穩(wěn)定平安系數(shù)11.80φ252.502.5023.30φ251.291.9034.80φ251.811.8746.30φ251.231.7157.80φ25L1.031.5769.30φ221.631.58710.80φ22L2.001.64812.30φ20L1.251.59913.80φ20L1.901.631015.30φ20L2.561.72圖6土釘長(zhǎng)度比照4施工難點(diǎn)和解決方案4.1測(cè)量控制該工程進(jìn)行土釘支護(hù)時(shí)，基坑大局部都已開(kāi)挖，中心挖至8m深，周邊控制依據(jù)只有圓心點(diǎn)及建筑物平面布置圖。本建筑物為半圓狀，基坑開(kāi)挖半徑60.275m4.2穿越厚砂層該工程在-6m位置有5考慮到時(shí)邊坡的整體穩(wěn)定，砂層開(kāi)挖時(shí)是北段開(kāi)挖支護(hù)，留臺(tái)開(kāi)挖。即開(kāi)挖每10～15m為一段，開(kāi)挖深度為1.5m，沿邊坡予留0.5～0.8m的平臺(tái)，先進(jìn)行人工擴(kuò)孔，設(shè)置土釘，再修坡噴護(hù)。支護(hù)1.5m分三次支護(hù)，即人工修坡50cm掛網(wǎng)立即噴射砼，以保證邊坡的穩(wěn)定。對(duì)確定的孔位按照設(shè)計(jì)采用洛陽(yáng)鏟人工造孔，孔徑10cm,孔深７～18m不等。由于人工成孔是一道重要工序，需嚴(yán)格控制成孔的質(zhì)量，孔內(nèi)碎、雜質(zhì)及泥漿都需清理干凈。在洛陽(yáng)鏟人工成孔過(guò)程中，在突破砂層時(shí)遇到了一定的困難，砂層在-6～-11m，按照設(shè)計(jì)，錨桿布置為12m。洛陽(yáng)鏟在砂層中成孔困難，由于孔壁自穩(wěn)時(shí)間短，僅為十幾分鐘，在孔深7～9m時(shí)就開(kāi)始塌孔,而且孔深達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。每孔完成至10m左右，孔底部就塌成擴(kuò)孔式，成孔時(shí)間約1小時(shí)。針對(duì)此種情況，第一砂層比擬松散，易于進(jìn)展，第二為減少對(duì)砂層的振動(dòng)，防止塌孔造成不成孔，施工人員在洛陽(yáng)鏟的根底上進(jìn)行改良加工。用3mm厚鋼板卷成Φ10cm圓筒，長(zhǎng)45cm，兩端與洛陽(yáng)鏟相同，在中間位置將圓筒割成槽形，寬約7cm，長(zhǎng)20cm，用于出砂。用這種鏟在砂層中成孔，增大了每次鏟出土的份量，減少了對(duì)砂層的頻繁振動(dòng)，大大提高了砂層成孔的效率。實(shí)踐證明，每孔成孔時(shí)間20～25min4.3南側(cè)污水管加固南側(cè)防水管道鋪設(shè)完畢，回填土設(shè)有夯實(shí)，而且距基坑邊只有30cma.鋼管的上下均打入9m長(zhǎng)錨桿，上下錨桿用鋼筋連接，下托上拉，并用風(fēng)鉆在坡頂水泥地坪打孔，設(shè)置地錨，間隔與錨桿相同，用拉筋與錨桿及鋼管連接，確保鋼管平安。b.砼管局部，措施同上，將地上圍墻撤除卸載。c.將管道漏水處挖開(kāi)，采取堵漏措施后暴露，以隨時(shí)檢查。d.在污水管部位和觀查基底50cm范圍內(nèi)采用壓力注漿托換飽合土體，使下部軟弱土體變?yōu)閺?fù)合地基，防止?jié)B漏影響，壓力注漿時(shí)另行打入4m4.4冬季施工方案工期不過(guò)冬季，由于甲方資金不到位以及土方開(kāi)挖進(jìn)度緩慢，土釘支護(hù)施工需進(jìn)行冬季施工，為確保工程質(zhì)量到達(dá)要求，采取以下冬季施工措施。a.在噴射砼量料中參加石家莊市清華新型建材廠生產(chǎn)的FSS—Ⅲ型砼防凍劑，摻量4%。b.在錨桿注漿中參加FSS—Ⅱ型砼泵送防凍劑，摻量3%，保證錨桿的早期強(qiáng)度。c.在噴射砼后外表先覆蓋一層塑料布，上覆蓋草簾子，保證不出現(xiàn)凍害。d.在天氣特別寒冷時(shí)〔白天-505基坑變形觀測(cè)結(jié)果該支護(hù)工程自2000年8月24日開(kāi)始，至2001年5月7日完工，共完成支護(hù)面積5435.16m2。至基坑回填前，運(yùn)營(yíng)良好。位移觀測(cè)說(shuō)明，坡頂水平位移平均為18.4mm，最大為33.5mm，水平位移控制在坡高的2.1‰以內(nèi)，小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的容許值34重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)5樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)5.1樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型鋼板樁圖5.1-1槽剛鋼板樁〔a〕正反扣結(jié)；〔b〕并排布置圖5.1-2熱軋鎖口鋼板樁鋼筋混凝土板樁圖5.1-3打入式鋼筋混凝土板樁H型鋼木板樁圖5.1-4H型鋼木板樁〔a〕立面；〔b〕平面〔1—主樁；2—擋板；3—楔子〕鉆孔灌注樁圖5.1-5灌注樁擋圖圖5.1-6錨桿式灌注樁擋墻地下連續(xù)墻SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)圖5.1-6SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)〔〕5.2懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)目前，懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論有4種：〔1〕靜力平衡法：土壓力不考慮培體變形；〔2〕彈性地基粱法〔m法〕：土壓力考慮墻體變形；〔3〕彈性有限元法：土體為彈性介質(zhì)土壓力隨墻體變位而變化考慮墻體變形；〔4〕非線性有限元法：考慮土體為非線性介質(zhì)考慮增體變形。下面介紹靜力平衡法。入土深度計(jì)算1.計(jì)算原理根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99，懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度宜按下式計(jì)算：〔對(duì)樁端B點(diǎn)取矩〕〔5.2-1〕式中----基坑重要性系數(shù)。----基坑外側(cè)總主動(dòng)土壓力、作用點(diǎn)到B點(diǎn)的力臂；----基坑內(nèi)側(cè)總被動(dòng)土壓力、作用點(diǎn)到B點(diǎn)的力臂；圖5.2-1懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度2.工程經(jīng)驗(yàn)內(nèi)力計(jì)算運(yùn)用靜力平衡法，先求出剪力為零的位置，然后求出該位置處的彎矩。該位置處的彎矩就是最大彎矩。內(nèi)力的設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：〔5.2-2〕〔5.2-3〕式中----彎矩計(jì)算值、設(shè)計(jì)值；----彎矩計(jì)算值、設(shè)計(jì)值；----基坑重要性系數(shù)。圓截面混凝土樁的配筋計(jì)算1.沿周邊均勻配筋〔圖5.2-2〕〔1〕計(jì)算公式根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50010-2002，沿周邊均勻配置不少于6根縱向鋼筋的圓截面鋼筋混凝土樁，其正截面受彎承載力計(jì)算公式有兩種形式：形式一：〔5.2-4〕形式二：〔5.2-5〕其中〔當(dāng)時(shí)，取〕〔5.2-6〕圖5.2-2沿周邊均勻配筋的圓截面〔5.2-7〕式中----彎矩；----圓截面面積、半徑；----鋼筋截面積、所在圓周半徑；----混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；----鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；----受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，取1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，取0.94；其間內(nèi)差；----對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角(rad)與2π的比值；----縱向受拉鋼筋截面積與全部縱向鋼筋截面積的比值；〔2〕計(jì)算步驟根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取配面積；計(jì)算值，根據(jù)值查表5.2-2，查得值；將值代入式〔5.2-4〕計(jì)算值；將計(jì)算出來(lái)值的和彎矩設(shè)計(jì)值比擬，假設(shè)不滿足要求，修改后重新計(jì)算比擬。值計(jì)算表表5.2-2〔3〕構(gòu)造要求縱向受力鋼筋最小配筋率為0.2%和〔45〕%中的大值。其中表示混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2.非均勻配筋〔1〕計(jì)算公式根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99，沿截面受拉區(qū)和受壓區(qū)周邊配置局部均勻縱向鋼筋或集中縱向鋼筋的圓形截面鋼筋混凝土樁〔圖5.2-3〕，其正截面受彎承載力可按以下公式計(jì)算：圖5.2-3圓形截面局部均勻配筋和集中配筋〔5.2-8〕〔5.2-9〕選取的距離應(yīng)符合以下條件：〔5.2-10〕〔5.2-11〕混凝土受壓區(qū)圓心半角的余弦應(yīng)符合以下要求：〔5.2-12〕式中----對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面積的圓心角〔rad〕與2π的比值；----對(duì)應(yīng)于周邊均勻受拉鋼筋的圓心角〔rad〕與2π的比值；宜在1/6到1/3之間選取，通?？扇《ㄖ担?---對(duì)應(yīng)于周邊均勻受壓鋼筋的圓心角〔rad〕與2π的比值；宜取----圓截面面積；----均勻配置在圓心角、內(nèi)沿周邊的縱向受拉、受壓鋼筋截面積；----集中配置在圓心角、的混凝土弓形面積范圍內(nèi)的縱向受拉、受壓鋼筋截面積；----圓截面半徑；----縱向鋼筋所在圓周的半徑；----縱向受拉、受壓鋼筋截面積重心至圓心的距離；----混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；----受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，取1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，取0.94；其間內(nèi)差；----鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；----矩形截面的相對(duì)界限受壓區(qū)高度，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50010-2002第條計(jì)算。計(jì)算的值宜符合系列條件：〔5.2-13〕當(dāng)不符合上述條