土钉墙设计计算.ppt
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1、4.1 4.1 基坑支护技术现状及其发展基坑支护技术现状及其发展 4.2 4.2 基坑支护结构设计原则基坑支护结构设计原则 4.3 4.3 排桩、地下连续墙设计计算排桩、地下连续墙设计计算 4.4 4.4 4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算土钉墙设计计算土钉墙设计计算 4.5 4.5 水泥土墙设计计算水泥土墙设计计算 4.6 4.6 地下水控制地下水控制 4.7 4.7 基坑监测基坑监测第四章第四章 基坑支护结构计算与设计基坑支护结构计算与设计4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.1 4.4.1 概述概述 1 1、概念、概念天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉并与喷射
2、砼面板相天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉并与喷射砼面板相结合,形成类似重力挡墙的土钉墙,以抵抗墙后的土压力,保结合,形成类似重力挡墙的土钉墙,以抵抗墙后的土压力,保持开挖面的稳定。持开挖面的稳定。土钉节点土钉节点4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.1 4.4.1 概述概述2 2、工作原理:、工作原理:(1 1)摩擦加筋机理)摩擦加筋机理 土钉与周围土体间通过注浆产生握裹力,阻止基坑坑土钉与周围土体间通过注浆产生握裹力,阻止基坑坑壁沿破裂面产生滑动,起到了对坑壁土体的约束作用;同壁沿破裂面产生滑动,起到了对坑壁土体的约束作用;同时土钉还能够起到分担荷载并将土中应力传递、扩散
3、到土时土钉还能够起到分担荷载并将土中应力传递、扩散到土体深部的稳定土层中的作用。体深部的稳定土层中的作用。(2 2)类重力式挡土墙机理)类重力式挡土墙机理(3 3)准粘聚力机理)准粘聚力机理类重力式挡土墙机理类重力式挡土墙机理摩擦加筋机理摩擦加筋机理CC加筋前加筋前加筋后加筋后准粘聚力机理准粘聚力机理4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.1 4.4.1 概述概述3 3、特点:、特点:(1 1)土钉密集设置于边壁土体中,通长黏接,起到加)土钉密集设置于边壁土体中,通长黏接,起到加固约束土体的作用,提高了土体的整体稳定性和粘聚力。固约束土体
4、的作用,提高了土体的整体稳定性和粘聚力。(2 2)土钉不施加预应力,只在被动变形时才受力;)土钉不施加预应力,只在被动变形时才受力;(3 3)内力分布为非线性,面层受力不是最大。)内力分布为非线性,面层受力不是最大。破裂面4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4 4、土钉的优缺点、土钉的优缺点1 1)优点:)优点:(1 1)材料用量和工程量少,施工速度快;工时节约)材料用量和工程量少,施工速度快;工时节约50%50%70%70%;(2 2)施工设备轻便,操作方法相对简单;)施工设备轻便,操作方法相对简单;(3 3)场地土层适用性强;)场地土层适用性强;(4 4)结构轻巧,柔性大,延展性好
5、;)结构轻巧,柔性大,延展性好;(5 5)施工所需的场地较小,能贴近已有建筑物进行施工;)施工所需的场地较小,能贴近已有建筑物进行施工;(6 6)安全可靠;分层开挖分层支护,信息化施工;)安全可靠;分层开挖分层支护,信息化施工;(7 7)经济;比锚杆节约)经济;比锚杆节约1010 30%30%;比灌注桩支护节约;比灌注桩支护节约1/31/3 2/32/3;4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算2 2)缺点)缺点(1 1)需有允许设置土钉的地下空间;浅层市政设施和)需有允许设置土钉的地下空间;浅层市政设施和地下构筑物容易影响土钉施工。地下构筑物容易影响土钉施工。(2 2)地质条件较差的土层
6、(如地下水丰富的松散砂土、)地质条件较差的土层(如地下水丰富的松散砂土、流塑及软塑粘性土)需结合其他加固方法施工;流塑及软塑粘性土)需结合其他加固方法施工;(3 3)永久性支护需考虑锈蚀等耐久性问题;)永久性支护需考虑锈蚀等耐久性问题;(4 4)由于占用地下空间,故可能会给邻近基础施工带)由于占用地下空间,故可能会给邻近基础施工带来不便。来不便。4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.1 4.4.1 概述概述 5 5、应用范围、应用范围 (1 1)基坑、边坡临时支护;)基坑、边坡临时支护;(2 2)永久性支护;)永久性支护;(3 3)现有挡土墙的加固、抢险;)现有挡土墙的加固、抢险
7、;(4 4)边坡加固。)边坡加固。4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算6 6、土钉与锚杆的比较、土钉与锚杆的比较 土土 钉钉 锚锚 杆杆被动受力被动受力 主动受力主动受力全长受力全长受力 滑裂面外锚固段的锚固力滑裂面外锚固段的锚固力密布密布,形成重力式挡土墙形成重力式挡土墙 数量少数量少面层不是主要受力部分面层不是主要受力部分 墙受力很大墙受力很大一般长度一般长度3-12m 3-12m 一般长度一般长度15-45m15-45m浆体直径浆体直径7070120mm 120120mm 120150mm150mm单根受力单根受力100kN 300100kN 3003000kN(3000kN(设
8、计荷载设计荷载)不施加或施加较小的预应力不施加或施加较小的预应力 施加预应力施加预应力4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.2 4.4.2 土钉墙设计土钉墙设计(一)设计内容与步骤(一)设计内容与步骤 1 1、初拟土钉墙参数、初拟土钉墙参数 根据基坑深度、施工场地平面尺寸、基坑周围环境条件、岩土特性、根据基坑深度、施工场地平面尺寸、基坑周围环境条件、岩土特性、工程地质条件及工程性质,参照以往经验,初步确定土钉墙坡度、土钉垂工程地质条件及工程性质,参照以往经验,初步确定土钉墙坡度、土钉垂直间距、水平间距、各层土钉长度、钻孔直径、土钉钢筋直径、倾角、面直间距、水平间距、各层土钉长度、
9、钻孔直径、土钉钢筋直径、倾角、面层尺寸等参数;层尺寸等参数;2 2、土钉抗拉承载力计算;、土钉抗拉承载力计算;3 3、土钉墙整体稳定性分析;、土钉墙整体稳定性分析;4 4、上二步验算若没通过,应调整土钉墙参数再重新验算,直到满足要求。、上二步验算若没通过,应调整土钉墙参数再重新验算,直到满足要求。5 5、构造及排水系统设计,并画出施工图;、构造及排水系统设计,并画出施工图;6 6、现场监测和质量控制设计。、现场监测和质量控制设计。4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.2 4.4.2 土钉墙设计土钉墙设计(二)土钉抗拉承载力计算(二)土钉抗拉承载力计算 单根土钉抗拉承载力计算应符合
10、下式要求:单根土钉抗拉承载力计算应符合下式要求:式中式中T Tjkjk第第j j 根土钉受拉荷载标准值根土钉受拉荷载标准值:荷载折减系数荷载折减系数 T Tujuj第第j j根土钉抗拉承载力设计值根土钉抗拉承载力设计值:4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.2 4.4.2 土钉墙设计土钉墙设计(二)土钉抗拉承载力计算(二)土钉抗拉承载力计算j j第第j j根土钉与水平面的夹角。根土钉与水平面的夹角。r rs s土钉抗拉抗力分项系数,取土钉抗拉抗力分项系数,取1.31.3;d dnjnj第第j j根土钉锚固体直径;根土钉锚固体直径;e eajkajk第第j j个土钉位置处的基坑水平
11、荷载标准值;个土钉位置处的基坑水平荷载标准值;s sxjxj、s szjzj第第j j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距;根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距;q qsiksik土钉穿越第土钉穿越第i i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值,应层土土体与锚固体极限摩阻力标准值,应由现场试验确定,如无试验资料,可采用表由现场试验确定,如无试验资料,可采用表6.1.46.1.4确定;确定;l li i第第j j根土钉在直线破裂面外穿越第根土钉在直线破裂面外穿越第i i层层稳定土体内的长度,稳定土体内的长度,破裂面与水平破裂面与水平面面的夹角为(的夹角为(+k k)/2/2。4.4 4.4 土钉墙设计
12、计算土钉墙设计计算土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值 表表6.1.46.1.44.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算4.4.2 4.4.2 土钉墙设计土钉墙设计(三)土钉墙整体稳定性分析(三)土钉墙整体稳定性分析 土土钉钉墙墙应应根根据据施施工工期期间间不不同同开开挖挖深深度度及及基基坑坑底底面面以以下下可可能能滑滑动动面面采采用用圆圆弧弧滑滑动动简简单单条条分分法法按按下式进行整体稳定性验算:下式进行整体稳定性验算:4.4 4.4 土钉墙设计计算土钉墙设计计算式中式中n n滑动体分条数;滑动体分条数;m m滑动体内土钉数;滑动体内土钉数;r rk k整体滑
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