土钉墙毕业设计(编辑修改稿)

土钉墙毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

泥土桩复合土钉支护，其承载机理主要包括： 用提高土体自立临空高度 水 泥 土桩复合土钉支护中，水泥土桩止水帷幕是在开挖前施工的，如果不考虑施工对土体的扰动，开挖前作用在水泥土桩前后的土压力就可认为是静止土压力。 对于开挖的第一个工况，土钉尚未施作，开挖引起的土 压力将直接由水泥土桩承担，此时水泥土桩起的是重力式挡墙的作用。 对于以后的各开挖工况，由于土钉对主动区土体约束加固作用的发挥，土压力将由土钉和水泥土桩共同承担。 对于水泥土桩复合土钉来说，可认为不受土层成拱极限高度的限制；另外，每一开挖工况下参与维持基坑边坡稳定的因素除土体与土钉外还有水泥土桩的作用。 水泥土桩可通过桩 —钉 —土之间 的结构作用调动基坑内侧被动区被动土压力的有利作用。 水泥土桩复合土钉支护中，由于水泥土桩的存在，其自立临空高度得到显著提高，且事先设置的水泥土桩还会因自身刚度以及桩 —钉 —土之间的结构作用对土体侧移变形起到有效的约束作用。 大大提高了基坑开挖过程中的边坡稳定性，有效地控制了开挖过程中的坡顶变形量。 止水抗渗作用 水泥土桩除了分担荷载作用外，还起到止水抗渗作用，其作用机理主要有两方面：一是提高基坑边壁土体的自稳性及隔水性，当边坡土体含水量较大时，网喷混凝土面层不易与土体粘结在一起，而直接喷在水泥土搅拌桩或 旋喷桩上，则很容易粘结在一起；二是在软弱富水地层中，由于水泥土比原状土的力学性能有所改善，当水泥土桩向下伸入基底以下深度时，对抵抗基底隆起、管涌等起主要作用。 水泥土桩复合土钉支护技术研究及工程应用。 传递荷载作用 复合土钉支护中，水泥土桩与土体之间存在发挥较大侧摩阻力的潜能。 由于桩与桩周土之间的摩擦作用，桩周土体沉降显著减小，迫使最大沉降点后移。 在基坑开挖过程中，随着桩与桩周土之间竖向相对位移的出现，两者之间的侧摩阻力会逐步发挥。 土体的重力是诱发边坡土体不稳定的最 根本、最直接的原因。 对于复合土钉来 说，由于桩土之间侧摩阻力的存在，相当于抵消了部分不稳定土体的重力作用，因而会减小最终作用在支护体系中的土压力。 桩周土对桩的侧摩阻力将通过桩的轴向压缩作用传递到深层土体之中，调动深部稳定地层潜能，土钉支护体系、深部稳定土层紧密结合联系在一起，共同承受荷载，使边壁稳定并减少位移，见图 ： 图 水泥土桩靡擦传力示意图 侧移曲线的整合机制 具有一定强度和刚度的水泥土桩和较密间距的土钉之间存在着较好的整体结构作用，可将水泥土桩理想化为以土钉为支点的连续梁。 随着支护的向下进行，水泥土桩与己设 置的上部土钉之间形成的结构作用有效地约束了上部土体随开挖而发生的变形，并且水泥土桩与较密土钉之间的结构作用也促使土体的变形趋于均匀；随着开挖深度增加，下部土体的侧移变形就显得比较突出，最终形成了鼓肚变形模式。 由于复合土钉中水泥土桩对土体的超前约束以及后来桩与土钉的结构约束作用，复合土钉支护中土体位移要小得多，设计时可有意识地通过增加水泥土桩的刚度来控制位移，以达到保护周边环境之目的。 优势滑裂面的前移机制 理论和实践均表明，土钉支护中土钉最大拉力位置是与被支护土体优势控制滑移面的位置相一致的。 土钉 支护中作用于面层上的土压力通常认为是比较小的，那么传递给土钉的拉力就比较小，土钉通过钉土之间的摩擦作用经过一段距离才一能达到最大拉力位置。 复合土钉中，由于存在强度和刚度比原位土体大许多的水泥土桩，水泥土桩墙后的土压力要比土钉支护中面层后的土压力大，也即水泥土桩传递给土钉端头较大的拉力，于是复合土钉支护中土钉经过较短的摩擦传力距离就可以达到土钉最大拉力位置，有提高基坑边坡稳定性，控制开挖工程中的侧向位移的作用。 复合土钉支护设计 结合《建筑基坑支护技术规程 》 JGJ120－ 99 提出复合土钉设计的方法和步 骤。 设计需要抗渗设计。 根据工程项目所处地层的地下水位及地层的渗透性，来取舍是否设置防渗帷幕，若需要设置防渗帷幕，将选取何种形式的防渗帷幕 ? 当基坑开挖深度小于 3 米而且处于渗透性较小的粉质粘土或淤泥质粉质粘土地层 (K106cm/s)，另外基坑周围管线和建筑物对地表变形不敏感，对于此类基坑可以不设置防渗帷幕，可以直接施作土钉支护。 基坑开挖深度大于 3 米小于 5 米，基坑坑底处于粉土、粉质粘土以及粉砂地层时，坑外地下水位的下降可能危及周边管线和建筑物，此时应采用水泥土搅拌桩作为防渗帷幕，由于水头压力较小，可以采 用单排水泥土桩形成封闭防渗帷幕。 开挖深度大于 5 米小于 7 米的基坑，防渗帷幕的宽度增加到 1200mm，采用双排水泥土深搅桩，不仅起隔水作用，更重要的是抵抗软土的流变、提高基坑支护的整体稳定性和坑底稳定性。 水泥土桩，当水泥掺入比例超过 10%时，其抗渗性能可达 105 至 108cm/s，根据使用项目的情况，渗入量在 15%16%之间较合适，水泥土桩的搭接长度常规在 200250mm之间。 防渗帷幕的插入深度应满足：尽量使防渗帷幕插入渗透性较小的淤泥质土 米以上，当不能进入隔水层时，应按渗流理论分析产生动水压力 的大小以及产生涌水、流砂的可能性 (见图 抗渗流验算图 )。 图 抗渗流验算图 Ks=ic/i (2－ 1) 式 中： ic——坑底土体的临界水力梯度，由坑底的土性确定， ic=(Gs1)/(1+e) (2－ 2) Gs——坑底土颗粒的重度 e——坑底土颗粒的天然孔隙比 I——坑底土的渗流水力坡度， i=Hw/L Hw——基坑内外土体的渗流水头，取坑内外的地下水位差 L——最短的渗流路线总长度 L=  vh LmL (2－ 3) hL ——流径水平段总长度，可取防水帷幕的宽度 vL ——流径垂直段的总长度，单位可取 m m——流径垂直段换算成水平段的换算系数，可取 m= Ks——抗渗或抗管涌安全系数 ， Ks=－。 本工程的参数确定 大量的工程实践证明，采用深层搅拌桩形成止水帷幕可有效阻挡地下水涌入，减小因坑内降水对坑外构筑物的影响，同时深层搅拌桩亦可增加基坑侧壁的土体强度，减小开挖时对坑壁土的扰动，为地下室在干燥状态下施工创造有利条件。 结合本工程的 实际情况，宜主要采用 单排深层搅拌桩形成止水帷幕 的止水措施。 深层搅拌桩设计参数 (1) 综合考虑确定深层搅拌桩桩长为 隔水体系。 (2) 桩间距 350mm，相邻两根桩搭接长度为 200mm，搅拌速度。 (3) 浆液按桩长每根桩拌制一罐，严格计量，水泥用量 70kg/m，水灰比 ～。 (4) 浆液中加磷石膏，掺入量为水泥用量的 1012%。 质量要求 (1) 保证项目： ① 桩身强度必须满足设计要求及施工规范的规定。 ② 原材料的使用必须符合施工规范的规定。 (2) 深层搅拌桩允许偏差，应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB50202— 2020 中表 的规定。 深层搅拌桩允许偏差 及检查方法 表 项 序 检查项目 允许偏差或允许值 检查方法 单位 数值 主 控 项 目 1 水泥及外掺剂质量 设计要求 查产品合格证书或抽样送检 2 水泥用量 参数指标 查看流量计 3 桩体强度 设计要求 按规定办法 4 地基承载力 设计要求 不作要求 一 般 项 目 1 机头提升速度 m/min ≤ 量机头上距离及时间 2 桩底标高 mm 177。 200 测机头深度 3 桩顶标高 mm ＋ 100/－ 50 不作要求 4 桩位偏差 mm ＜ 50 用钢尺量 5 桩径 mm ＜ 用钢尺量， D 为桩径 6 垂直度 % ≤ 经纬仪 7 搭接 mm ≥150 用钢尺量 依据各种勘察资料和基坑工程概况，本工程采用单排 υ550深搅桩止水，桩体搭接 200，使用 级普通硅酸盐水泥， 其掺入比为 15%，水灰比~，底标高为 12m。 截水帷幕的厚度应满足基坑防渗要求截水帷幕的渗透系数宜小于 106cm/s。 山东科技大学学士学位毕业设计 基坑支护结构设计计算书 3 基坑支护结构设计计算书 计算方法 按照《建筑基坑支护技术规 范》 (JGJ 12099)的要求， 土压力 计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算。 求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。 桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求，各段的抗隆起、整体稳定性验算、位移计算详见点电算结果。 为了对比分析，除用解析法计算外，还用理正软件电算。 由于支护 结构 内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。 复合土钉支护形式 复合型土钉挡墙支护 ——就是以水泥土搅拌桩帷幕等超前支护措施解山东科技大学学士学位毕业设计 基坑支护结构设计计算书 决土体的自立性、隔水性以及喷射面层与土体的粘结问题，以水平向压密注浆及二次压力灌浆解决复合土钉 挡墙土体加固及土钉抗拔力问题，以相对较长的插入深度解决坑底的抗隆起、管涌和渗流等问题，组成防渗帷幕、超前支护及土钉等组成的复合型土钉支护。 复合型土钉挡墙支护的几种形式如图 ： 图 复合土钉支护形式 土压力计算 计算主动土压力系数 根据本工程岩土工程勘察资料， 自上而下土层分布为： ① 素填土 ② 中砂层 ③ 淤泥质土 ④ 粘土， 各土层的设计计算参数如 表 ： 各 土层设计计算参数 表 土层号 土层厚度 重度 内粘聚力 内摩土体与锚固体极限摩阻力 kPa 山东科技大学学士学位毕业设计 基坑支护结构设计计算书 m kN/m3 kPa 擦角 ① 17 10 17 35 ② 0 35 120 ③ 30 25 30 ④ 30 20 50 30 80 按照《建筑基坑支护技术规 范》 (JGJ 12099)土压力计算方法作为土侧向压力设计计算依据，即： 主动土压力系数： Ka=tan2(45176。  /2) () 计算所得主动土压力系数表如表 ： 主动土压力系数表 表 土 层 Kai Kai ① ② ③ ④ 计算各层土压力 基坑的开挖深度为 10米 ,确定基坑侧壁的安全等级为二级，重要系数为，基坑超载 p=20kPa。 墙后填土及物理力学性质指标如图 ： 山东科技大学学士学位毕业设计 基坑支护结构设计计算书 主动土压力公式为： aa kcrhkp 2 () 式中 Ka： 主动土压力系数 h: 土层厚度 γ： 土的重度 c： 土的粘聚力 第 ① 层： σ1 上 =2010= σ1 中 =(20+171 )10= σ1 下 =(20+171+71)10+101= 第 ② 层： σ2 上 =(20+171+71)0+101= σ2 下 =(20+171+71+4)0+105= 第 ③ 层： σ3 上 =(20+171+71+4)30+105= σ3 下 =(20+171+71+4+330+108 = 山东科技大学学士学位毕业设计 基坑支护结构设计计算书 第 ④ 层： σ4 上 =(20+171+71+4+3)50+108= σ4 下 =(20+171+71+4+3+1)50+109 = 计算所得各层土压力如下图 所示： 土钉参数计算 土钉倾角 土钉倾角一般在 025176。 之间取值，其大小取决于土钉置入方式和土体分层特点等多种因素。 由于土钉在土体中的作用是抗拔受拉，当倾角越小时，其水平拉力越大，越有利于土钉对土体的加固，但倾角过小，不利于施工。 根据工程施工经验，土钉的倾角以不超过 15176。 为宜。 为便于施工确定该基坑的土钉倾角为 10176。 山东科技大学学士学位毕业设计 基坑支护结构设计计算书 土钉间距 常用土钉间距 Sh=Sv。