【正文】 （ 4） 內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算 由于土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值較低，故這里可采用簡化算法計(jì)算 （ 簡 化算法最危險(xiǎn) 滑 動(dòng) 面 計(jì) 算程序 見附錄 七） ，即把最危險(xiǎn)滑動(dòng)面看成是平面，此時(shí)根據(jù)坡比不同，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面與水平面的夾角計(jì)算結(jié)果分別約為： Ⅰ 、 。 各層土釘長度應(yīng)滿足如下要求： ,sdf FNLL D??????? 式中，各符號(hào)意義同 節(jié)中所述，取 , ＝ ， ? 按表 41 取 40kPa 。有限元分析和實(shí)際工作測(cè)定均表明，上長下短的方案穩(wěn)定性最好，變形也小，而上短下長的布置方案則最差。鉆孔直徑 取 D＝ 100mm。 1 7 .0 0 .3 1 51 8 .0 3 .5cH? ???中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 1）計(jì)算土釘直徑 土體自重和地面超載 q 引起的每一土釘?shù)淖畲罄蛟O(shè)計(jì)內(nèi)力為： Ⅰ 、 Ⅱ 區(qū)土釘： ； Ⅲ區(qū)土釘： 采用最大的設(shè)計(jì)內(nèi)力進(jìn)行土釘直徑計(jì)算。在上部 H/4 范圍內(nèi)無土釘?？梢钥闯鲋挥猩蠈油翂毫檎?，即存在主動(dòng)土壓力，故土釘支護(hù)只需要在上層填土中打入，而在下層部分， 在頂層多打入一層土釘，計(jì)算時(shí)可不予考慮，并 用塑料布 來 防止雨水浸入 未用土釘支護(hù)的 邊坡土體?；娱_挖深度分別為 7 米、 米和 7 米（具體見附圖），上層為填土，厚度 米， 1 18?? ， 1 17c kPa? ， 31 /kN m? ? ，下層為沖積粉質(zhì)黏土， 2 ? ? ， 2 71c kPa? ， 32 /kN m? ? 。 此外， 面層連接處尚 應(yīng) 應(yīng)驗(yàn)算混凝土局部承載作用。當(dāng)用螺紋、螺母和墊板與面層連接時(shí)，墊板邊長及厚度應(yīng)通過計(jì)算確定。驗(yàn)算的內(nèi)容包括板在跨中和支座截面的是受彎、板在支座截面的沖切等。 （ 2）強(qiáng)度計(jì)算 1）噴射混凝土面層 噴射混凝土面層可按以土釘為支點(diǎn)的連續(xù)板進(jìn) 行強(qiáng)度計(jì)算。 上面計(jì)算的壓力應(yīng)乘以分項(xiàng)系數(shù) 。 噴射混凝土面層設(shè)計(jì) 噴射混凝土面層的作用除保證土釘之間局部土體的穩(wěn)定以外，還要使土釘周圍的土壓力有效地傳給土釘，這就要求土釘釘頭與面層連接牢靠。 （ a） 抗滑移安全系數(shù)： axFK E?? （ 414） tF —— 簡化土墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑合力： ? ?( ) ta nthF H B q B C B S??? ? ? ? ? ? ? ?； （ 415） axE —— 簡化土墻后主動(dòng)土壓力水平分力。 2）抗滑移與抗傾覆驗(yàn)算 把土釘加固后的土體作為土釘墻的整體，可視為一重力式擋土墻。整體穩(wěn)定性分析仍采用上述條分法計(jì)算。 1）前述的內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算保證了土釘墻面層與土釘緊密結(jié)合，而在土釘墻的工作中還要保證加固后的土體不會(huì)產(chǎn)生整體滑動(dòng)面，這個(gè)滑動(dòng)面可能是沿墻腳部，也可能是沿基坑開挖面以下某一軟弱土層而形成，因此，在計(jì)算中應(yīng)注意，當(dāng)進(jìn)行土釘墻整體穩(wěn)定分析時(shí)，滑動(dòng)面不僅要驗(yàn)算墻腳，還要 驗(yàn)算墻腳以下任意可能滑動(dòng)面。 為節(jié)省計(jì)算工作量，可用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。重復(fù)（ b）到（ g），選不同的圓弧，得到相應(yīng)的安全系數(shù) 1K 、 2K 、? nK 。 （ f）抗滑動(dòng) 力矩： 1 ( ta n )nn i i i iiM r N c L????? 式中 iL —— 第 i 個(gè)土條滑弧長。其中 iii WN ?cos? iii WT ?sin? iiiii qbbhW ??? 圖 44 條分法計(jì)算圖 式中 i? 為法向分力 iN 與鉛垂線之夾角。按圓弧破裂面采用普通條分法對(duì)土釘墻作整體穩(wěn)定性分析，取單位長度土釘墻進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)土力學(xué)中邊坡穩(wěn)定性分析得基 本概念，邊坡分為主動(dòng)區(qū)和被動(dòng)區(qū)，土釘?shù)米饔檬菍⒅鲃?dòng)區(qū)產(chǎn)生的拉力傳遞到被動(dòng)區(qū)，增加滑動(dòng)面上的壓應(yīng)力，提高土的抗剪強(qiáng)度，達(dá)到抵抗主動(dòng)區(qū)滑動(dòng)、穩(wěn)定邊坡的目的。 其余符 號(hào)意義 同前。 1）土 釘鋼 筋直 徑應(yīng)滿 足（ 強(qiáng) 度 檢 算） yds fdNf ???? 2, ? （ 48） 式中： dsF, —— 土釘?shù)木植糠€(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 ~，基坑深度大時(shí)取高值； d—— 土 釘鋼 筋直 徑 （ m）； yf —— 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（ 2/kNm ）。一般?。? Sh= Sv=（ 6～ 8） D （ 45） 式中： D—— 鉆孔直徑 （ m）；常用 Sh= Sv=（ ～ ） m,并需滿足： 0. 3 ~ 0. 6( )0. 6 ~ 1. 1 ( )0. 15 ~ 0. 20 ( )hvDLSS??? ?? ??粉 土 、 注 漿 釘粉 土 、 打 入 土 釘硬 粘 土 、 注 漿 釘 注： L—土釘長度（ m）。 表 41 土釘長度的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù) 粉土 硬黏土 注漿釘 打入土釘 注漿釘 L=(～ )H L=(～ )H L=(～ )H 注： H— 基坑的垂直高度（ m）。 可通過先求土壓力來計(jì)算土釘直徑和土釘長度（即局部穩(wěn)定性中內(nèi)容）。 （ 2）確定土釘設(shè)計(jì)各參數(shù) 按構(gòu)造要求，土釘一般采用Ⅱ級(jí)以上變形鋼筋，鋼筋直徑在 16~32mm之間，中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 常用 25mm，間距宜為 1~2m，土釘?shù)膬A角一般為 5186。 中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 qq p q p 1H/43H/4p 圖 42 土側(cè)壓力 p 的分布 圖 42 中， 1 qp p p??， 1p 和 qp 值取為： 對(duì)于（ H? ?）砂土和粉土： 1 ap K H?? ? ? （ 42） 對(duì)于（ H? ?）粘性土： 1 20 .2 1 0 .5 5aaacH p K H HKHK? ? ????? ? ? ????? （ 43） qap Kq? （ 44） 式中： 1p —— 邊 坡土體自重引起的土壓力； 2p —— 地面超載引起的側(cè)壓力； aK —— 土的主動(dòng)土壓力系數(shù)， 2ta n (45 / 2)aK ???； ? —— 土的重度； H—— 土釘支護(hù)深度； c?、 —— 均為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。但 c 值較大時(shí)不能忽略，以圖 41 所示為例，計(jì)算如下： h 1h2h3q, C 1 , C 2 , C 3 ,qP h3Ph2下Ph2上Ph1下Ph1上P 0 圖 41 朗肯土壓力計(jì)算圖 圖中土 分三層，上有均布荷載 q 作用， 頂面處： 2 111ta n ( 4 5 2aaKK??? 1） 2 C， 0 1 1 12aap qK C K?? ； h1處 ： 1 1 1 1 11 )2aahp q h K C K?? ? ?上 （ ， 2 22 ta n (4 5 )2a ???， 1 1 1 2 2 2)2h a ap q h K C K?? ? ?下 （ ； h1+h2處： 1 1 2 2 2 2 2)2aap q h h K C K??? ? ? ?h2 上 （ ， 2 33 ta n (4 5 2aK ???）， 2 1 1 2 2 3 3 3)2h a ap q h h K C K??? ? ? ?下 （ ； h1+h2+h3處： 3 1 1 2 2 3 3 3 3 3( ) 2h a ap q h h h K C K? ? ?? ? ? ? ? ? —— 土層容重； ? —— 內(nèi)摩擦角。 中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （ 1）計(jì)算基坑邊壁（坡）所受的主動(dòng)土壓力： 1）主動(dòng)土壓力可利用朗肯土壓力理論計(jì)算。根據(jù)土體極限平衡理論，可以推導(dǎo)出滑動(dòng)面近似為對(duì)數(shù)螺線曲面，為簡化常假設(shè)為圓弧。一般有以下幾中原因： （ 1） 土坡作用力發(fā)生變化； （ 2） 靜水力和動(dòng)水力的作用； （ 3） 土體的性質(zhì)變化； （ 4） 坡角增大，邊坡穩(wěn)定性變差； （ 5） 坡高越大，穩(wěn)定性越差。 土 壁 (坡 )的滑動(dòng)現(xiàn)像是指土壁 (坡 )在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動(dòng)面向臨空面方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性。因其本處于一相對(duì)靜止平衡狀態(tài)中，若在地平面下開挖深基坑形成邊坡 (邊壁 ),出現(xiàn)了臨空面，被挖除土體不再對(duì)基坑邊壁 (邊坡 )和底板起約束作用，土體的靜止平衡狀態(tài)剛被打破，基坑邊壁 (邊坡 )就可能產(chǎn)生變形，表現(xiàn)為一定范圍內(nèi)的土壤質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。 中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 4 章 土釘墻設(shè)計(jì) 影響土釘墻設(shè)計(jì)的因素 土質(zhì)邊坡 (邊壁 )的變形破壞特征和破壞形態(tài)：如果地下不存在洞穴，地表面一般不可能無故出現(xiàn)塌陷。 排 通過設(shè)置排水溝排除地面積水； 擋 對(duì)地處低洼地的基坑 ,在邊壁的附近地面可設(shè)置水墻擋水 ,不使水流入坑內(nèi)； 降 設(shè)降水井降低地下水位； 封 采用噴射混凝土封閉基坑壁面及附近地面； 抽 在基坑內(nèi)設(shè)置積水坑 ,有水泵及時(shí)抽出坑內(nèi)積水。 對(duì)水患須采用全方位的構(gòu)造防治措施 ,以把水患影響減少到最低程度。 優(yōu)勢(shì)滑移控制線以內(nèi)及其附近的各種積水或水源均可能對(duì)基坑邊壁穩(wěn)定構(gòu)成危害。 滑塌區(qū)是否回填視使用要求而定。采用自上而下逐層清渣到底。 邊壁滑塌防治 邊壁滑塌防治方案設(shè)計(jì)應(yīng)在分析確定滑塌成因及破壞模式基礎(chǔ)上進(jìn)行。 各類附加荷載均應(yīng)納入邊壁穩(wěn)定性分析和相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)強(qiáng)度校核。 設(shè)置防地基隆起的土釘?shù)?(密度 ,長度 )材料及其上部處理。 基坑壁腳移位 ,基礎(chǔ)隆起防治 基坑壁腳移位 ,地基隆起是壁腳附近土層介質(zhì)在上覆土體自重荷載及側(cè)壓力作用 下 ,連續(xù)置換鄰近底板下部土層 ,并將其置于底板上部空間的塑流現(xiàn)象。 預(yù)應(yīng)力土釘?shù)膹埨伪仨毮茏杂缮炜s。一般而言 ,設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力噸位宜控制在每延米極限抗拔力的 30%左右。 在土質(zhì)邊壁 (坡 )宜采用低預(yù)應(yīng)力張拉噸位 。 預(yù)應(yīng)力土釘一般用 于對(duì)邊壁變形需嚴(yán)格控制的場合。 （ 5）用作超前土 釘 的材料可以是角 鋼 ,槽 鋼 ,鋼 管 ,螺 紋鋼 筋 ,預(yù) 制 鋼 筋 ,混凝土桿件等。 （ 3）超前土 釘 的中上 部須 與已完成的 支護(hù)連 成一體。中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ~10186。 超前土釘 （ 1） 超前土釘用于單層自穩(wěn)時(shí)間為零或極短 ,即隨挖隨塌的場合。 （ 2） 在拉應(yīng)力區(qū)域 ,設(shè)置非預(yù)應(yīng)力土釘短錨桿 ,可消除該區(qū)域的拉應(yīng)力集中效應(yīng)。對(duì)特殊使用要求的邊壁 ,穩(wěn)定性系數(shù)不小于 。對(duì)于中等要求的邊壁 ,穩(wěn)定系數(shù)可取 ～ 。 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 穩(wěn)定性系數(shù) （ 1） 穩(wěn)定性系數(shù)原則上應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)必要條件選定。 （ 2） 多層穩(wěn)定性校核 所設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)，應(yīng)滿足多層土體的穩(wěn)定，即保證施工過程中邊壁的穩(wěn)定。 中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 支護(hù)條件下邊壁穩(wěn)定性校核 支護(hù)條件下邊壁穩(wěn)定性校核，按單層、多層和整體穩(wěn)定性狀況分別進(jìn)行。整體穩(wěn)定性分析的方法是以基坑深度為依據(jù)，考慮其它附加荷載和各種不利因素，計(jì)算確定相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)滑移控制面、優(yōu)勢(shì)半徑和優(yōu)勢(shì)滑移角等。多層穩(wěn)定性分析的方法是以多層深度為依據(jù)，考慮其它附加荷載和不利因素，計(jì)算確定相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)滑移面、優(yōu)勢(shì)半徑和優(yōu)勢(shì)滑移角等。 （ 1） 單層穩(wěn)定性分析 單層穩(wěn)定性分析的目的在于保證開挖過程中的穩(wěn)定，并為相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 土 釘墻設(shè)計(jì)的基本程序 該設(shè)計(jì)在具備方案設(shè)計(jì)必要條件基礎(chǔ)上進(jìn)行。通過監(jiān)測(cè)，將所得信息回饋于原設(shè)計(jì)中，必要是對(duì)其進(jìn)行修改，使之更加科學(xué)合理、安全經(jīng)濟(jì)。實(shí)際上，對(duì)地下水的處理是同等重要的。方案設(shè)計(jì)中重視水患作用是工作成功的極重要因素。 降雨和疏水條件 它包括年 降雨量值，雨季最大降雨量值，基坑所處地形、地貌、排水、疏水條件等。 這是設(shè)定一次開挖深度和一次開挖長度的基礎(chǔ)，由計(jì)算和試驗(yàn)確定。 確定邊壁臨界自穩(wěn)高度、臨界自穩(wěn)長度和臨界自穩(wěn)時(shí)間 這是設(shè)定一次開挖深