【正文】 第一排土釘自由段長度計(jì)算， 1Z = 11 。 ? — 土釘與水平面的傾角α取 15176。 il — 第 i根土釘在直線破裂面外穿越第 i穩(wěn)定土體內(nèi)的長度 (m) 111usu sikTl dq??? ? = 50 = 222usu sikTl dq??? ? = 50 = 333usu sikTl dq??? ? = ???74 .2 5 1. 33. 14 0. 13 50= 土釘自由段長度計(jì)算 自由段長度按以下公式計(jì)算 s i n / c o s 9 0s i n 2 2ifiHZL ? ? ? ????? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ） 式中： fiL — 第 i排土釘自由段長度。 = 土釘長度計(jì)算 土釘錨固段長度計(jì)算 查《土釘錨固體與土體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值》表 取 kPa50sik ?q 。 = 3 0 ?? =179。 = 2 0 ?? =179。10c os 1=T 3k 土 釘受拉承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算 ： 土釘受拉承載力設(shè)計(jì)值按以下公式計(jì)算 iTT?? （ ） 本設(shè)計(jì)中取臨界狀態(tài) iTT?? 式中： iT — 第 i根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值， (KN) ujT — 第 i根土釘受拉承載力設(shè)計(jì)值， (KN) 0? — 基坑側(cè)壁重要性系數(shù)，取 ?? =179。10c os 1=T1k =176。=φ kP = 10+6=c 由公式 （ ） 可得： ? ? ???? ????????? ? ???? ????211111ta n / ta n 452 ta n 2tan2 =179。+176。 基坑深度范圍內(nèi)各指標(biāo)的加權(quán)平均值 3mkN18= ++=γ 176。 (坡度 1:)。土釘水平間距 xS =，豎直間距yS =。機(jī)械成孔， 取鉆孔直徑 D=130mm。 方案確定 擬建建筑物基坑?xùn)|段采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，基坑實(shí)際挖深 ，結(jié)構(gòu)外側(cè)建筑物擴(kuò)散荷載 q=84kPa。通過土釘、土體和噴射混凝土面層的共同工作，形成復(fù)合土體。 故錨桿的長度為 L1 =6+5=11m。 (2) 錨固 段長度計(jì)算 ? ?211 2s i k i s j k j kU s d q l d q l c d dN ??? ? ? ? ??????? （ ） 本設(shè)計(jì)中取自由段和錨固段直徑均為 1d =150mm， d =0。2121176。2121+176。 HRB335 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 2300N/mmyf ? (1) 自由段 長度計(jì)算 設(shè)計(jì)錨桿與水平面夾角 ??15? ，計(jì)算簡圖如圖 ： 3 3 4 4k 34 1 9 . 2 4 . 1 3 2 2 . 6 4 . 8 7 214 . 1 3 4 . 8 7hhhh??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? 錨桿自由段長度按下式計(jì)算 ： =)176。（ +h） 解得 h≥ 因?yàn)? 小于第④層土厚度 ，故假設(shè)成立。 h≥ 179。 +11h 解得 h≥ 因?yàn)榈冖蹖油翆雍穸葹? 小于 ，故假設(shè)不成立。 10179。 1. 假設(shè)降水后基底水位在第③層土中 γ sat3179。 計(jì)算 嵌固深度為 l 以水平力平衡條件確定： 218 0 . 0 2 2 4 . 7 7 5 8 . 6 4 1 3 2 . 1 2 1 8 . 2 2 . 2 4 02l l l? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 解 得 ， ? 樁的入土深度 ： ==lζ=D ，取 D=。 本工程垂直分力較小，采用工字鋼組合箱型直梁式，組合箱型直梁通過腰梁托板承垂直分力，制作簡單，拆裝方便。 腰梁是傳力結(jié)構(gòu)，將錨頭的軸拉力傳到樁上，分成水平力及垂直力。 反彎點(diǎn) O 在第 ③層不成立，設(shè)反彎點(diǎn) O 在第④層 根據(jù)剪力為零，故可得： ? ? ? ?? ? ? ? ?1 1 0 7 . 3 5 1 . 8 9 1 0 7 . 3 52atE P t t t= =＜ 故成立 Pt= 取開挖面 以上的土體為研究對(duì)象，對(duì)開挖面支擋結(jié)構(gòu)處 O， 取矩得 ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??1 1 2 34511 1 15 3 0 . 4 2 3 . 7 1 . 7 2 . 0 1 . 7 2 . 03 2 311+ 2 . 0 + 2 . 023T E E EEET第二階段開挖彎矩最大值 ? ?? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?1 2 3max 2224511 1 2 +4. 37 + +2. 0+4 .37 + +2. 0+4 .37 +3 2 31 1 1 + + + 5 42 3 6 6 5 3 +0. 24+E E EEETtM=178。嵌固深度必然滿足要求，可以不驗(yàn)算。 m 鋼板樁采用 18 型“工”字鋼， 鋼板樁應(yīng)力： [ ] 22661 mmN205=δ=10 10=WM=δ 滿足要求。 第一階段開挖 計(jì)算 圖 開挖第一階段計(jì)算簡圖 主動(dòng)土壓力計(jì)算 ? ? ? ? ? ? ? ? ?a 0 1 1 1－2 1 0 0 . 5 5 8 2 9 . 5 0 . 7 4 7 8 . 6 1 k p aaaq k c k 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ? ? ? ??? ? ? ? ? ?1 上 1 1 1 1 1= k 2 c = 1 0 + 1 7 . 5 1 . 3 0 . 5 5 8 2 9 . 5 0 . 7 4 7= a aq H k ? ? ? ??? ? ? ? ?1 下 1 1 2 2 2= q + k 2 c = 1 0 + 1 7 . 5 1 . 3 0 . 4 5 8 2 6 0 . 6 7 7 = 6 . 8 8 k p aa a aHk ? ? ? ?? ? ? ? ? ???2 上 1 1 2 2 2 2 2= q + H + H k 2 c = 1 0 + 1 7 . 5 1 . 3 + 1 8 . 6 1 . 7 0 . 4 5 8 2 6 0 . 6 7 7=a s a t a ak? ? ? ?? ? ? ? ? ???2 下 1 1 2 2 3 3 3= q + H + H k 2 c = 1 0 + 1 7 . 5 1 . 3 + 1 8 . 6 1 . 7 0 . 5 0 5 2 1 0 0 . 7 1 1=a s a t a ak? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???3 上 1 1 2 2 3 3 3 3= q + H + H + H k 2 c = 1 0 + 1 7 . 5 1 . 3 + 1 8 . 6 1 . 7 + 1 8 . 4 0 . 5 0 .505 2 1 0 0 . 7 1 1=a s a t s a t a ak????3 下 3上 ????4 上 3下 被動(dòng)土壓力計(jì)算 ? ? ? ? ? ?3 3 32 2 1 0 1 . 4 0 7 2 8 . 1 4 k p appck ?? ? ? ? ? ? ? ?4 上 3 3 3 33 . 6 3 2 3 . 6 3 1 8 . 2 1 . 9 8 0 2 8 . 1 4 1 5 8 . 9 5 k p ap p pk c k 凈土壓力計(jì)算 ? ? ? ? ?3 2 2 . 9 3 2 8 . 1 4 5 . 2 1 k p aP ? ? ? ? ?4 上 22 .9 3 15 8. 95 13 6. 02 kp aP 根據(jù)幾何關(guān)系得： ?? ZZ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 Z= 剪力為零處是彎矩最大值作用位置，很明顯該點(diǎn)在第③層土中，設(shè)開挖面距離反彎點(diǎn) O的距離為 t。 主動(dòng)土壓力按下式計(jì)算 ： 2a a aqk c k? ? ? （ ） 被動(dòng)土壓力按下式計(jì)算 ： 2p p pzk c k? ? ? ? （ ） 凈土壓力按下式計(jì)算 ： app ? ? ? ? （ ） 設(shè)計(jì) 水位確定 本工程的地下水位驗(yàn)算取孔隙潛水的穩(wěn)定水位，本次取其平均值 ，即地下水埋深于地面下 處。土壓力采用“朗肯”土壓力 理論“分層”計(jì)算，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”。 東側(cè)段 該樓為 8層建筑物，上部結(jié)構(gòu)高度 m24=38=H 基礎(chǔ)高度為 124 m18h ? ? ? 上部荷載為 12 8 96kPaP ? ? ? 取 m1?l ，則 m1=lb 。 主（被）動(dòng)土壓力系數(shù)公式：? ? ? ?22。 結(jié)合這次選題的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境確立了兩種支護(hù)方案，即在基坑西側(cè)、北側(cè)、南 側(cè) 三 段采用 鋼板 樁錨 桿 支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑?xùn)|側(cè) 一 段采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。 經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算之后，能滿足基坑土方開挖，地下室結(jié)構(gòu)施工和對(duì)周圍環(huán)境保護(hù)的要求。 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的比較 本工程地下水位較高，基坑開挖深度為 米，且東側(cè)由于距離建筑物較近，根據(jù)我國目前基坑工程中所取得的經(jīng)驗(yàn)，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)可選擇以下幾種方案： 方按 1：鉆孔灌注樁加攪拌樁或旋噴樁止水，設(shè) 12道內(nèi)支撐； 方案 2：土釘墻支護(hù)； 方案 3：可應(yīng)用水泥土墻支護(hù)； 方案 4：可采用鋼板樁加錨桿支護(hù)，設(shè) 12 道支撐； 由于本工程?hào)|側(cè)離建筑物較近，故圍護(hù)結(jié)構(gòu)可考慮的方案有：方案 方案 方案 4。 樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)適用性較廣，對(duì)基坑壁變形的限制嚴(yán)格有效，但施工期較長，造價(jià)較高。 擬建基坑深度為 5m，考慮到水泥土墻的抗拉強(qiáng)度低，因此，沒有采用水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。 水泥土墻適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)，水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于 150kPa，基坑深度不宜大于 6m 的基坑。 （ 4）水泥 土墻 水泥土墻是由水泥土樁相互搭接形成的格網(wǎng)狀、壁狀等形式 的重力式擋土結(jié)構(gòu)物。 擬建基坑的基坑壁等級(jí)為二級(jí)，開挖較淺，在靠近 建筑物 側(cè)的基坑壁處使用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)既保證了基坑的穩(wěn)定， 又 保證了施工的工期短、經(jīng)濟(jì)性好、效果好。穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、用料省、造價(jià)低、對(duì) 周邊的環(huán)境影響小，且變形相對(duì)較小，但是不適合用于對(duì)變形嚴(yán)格要求的基坑。 （ 3） 土釘墻 土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù) ,其作用與被動(dòng)的具備擋土作用的上述圍護(hù)墻不同 ,它是起主動(dòng)嵌固作用 ,增加邊坡的穩(wěn)定性 ,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)型式，適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑，但是造價(jià)較高，施工要求專用設(shè)備。 擬建基坑周圍有居民樓和 哈國際研究所 等重要建筑物，周圍場地狹窄位移控制嚴(yán)格要求，所以，放坡開挖這種支護(hù)結(jié)構(gòu)不適用于擬建基坑。這樣，既可以省去專門的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)，又可以較好地滿足施工要求。 （ 1） 放坡開挖 放坡開挖適用于周圍場地開闊，周圍無重要建筑物，只要求穩(wěn)定，位移控制無嚴(yán)格要求，價(jià)錢 最便宜，回填土方較大。 擬解決的主要問題 （ 1） 基坑 支護(hù)方案的比選 ； （ 2） 鋼板樁加錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算 ； （ 3） 土釘墻設(shè)計(jì)計(jì)算 ； （ 4） 基坑的穩(wěn)定性驗(yàn)算 ； （ 5） 基坑降水； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)