土釘墻畢業(yè)設(shè)計

1、1 緒論 61.1 基坑工程的特點和發(fā)展概況 61.2主要基坑支護(hù)的方法 81.3本設(shè)計的工程概況 112 水泥土攪拌樁 82.1水泥土攪拌樁施工機(jī)械 92.2水泥土攪拌樁施工工藝 92.3水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制與檢驗 10質(zhì)量控制 10質(zhì)量檢驗要求 112.4水泥土樁復(fù)合土釘承載機(jī)理 12用提高土體自立臨空高度 12止水抗?jié)B作用 13傳遞荷載作用 13側(cè)移曲線的整合機(jī)制 14優(yōu)勢滑裂面的前移機(jī)制 152.5復(fù)合土釘支護(hù)設(shè)計 152.6本工程的參數(shù)確定 17深層攪拌樁設(shè)計參數(shù) 17質(zhì)量要求 173 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書 203.1計算方法 203.2復(fù)合土釘支護(hù)形式 203.3土壓力計算 2

2、13.3.1 計算主動土壓力系數(shù) 21Kai 22計算各層土壓力 223.4 土釘參數(shù)計算 243.4.1 土釘傾角 243.4.2 土釘間距 253.4.3 土釘長度 253.5 面層設(shè)計 323.5.1 面層承載力 32連接計算 334 土釘墻穩(wěn)定性驗算 344.1外部穩(wěn)定性驗算 34抗滑穩(wěn)定性驗算 35抗傾覆穩(wěn)定驗算 364.1.3 基坑底部抗隆起復(fù)核 374.2整體穩(wěn)定性驗算 375 施工組織設(shè)計 425.1編制目的 426 施工監(jiān)測與信息施工 526.1監(jiān)測目的及監(jiān)測項目 54監(jiān)測目的 54監(jiān)測項目 55(1) 土釘墻墻頂水平位移； 55(2) 基坑周邊道路沉降； 55(3) 周圍建

3、筑物變形； 55(4) 地連墻墻體變形； 55(5) 錨桿內(nèi)力變化； 55(6) 地下水位。 556.2深基坑工程監(jiān)測設(shè)計的基本原則 56系統(tǒng)性原則 56可靠性原則 56與設(shè)計相結(jié)合原則 56關(guān)鏈部位優(yōu)先、兼顧全面的原則 57與施工相結(jié)合的原則 576.3監(jiān)測方案 57主要監(jiān)測設(shè)備 表6.1 57土釘墻墻頂水平位移監(jiān)測 58(1) 工作基點布置：在坑外地面四個角共布置8個工作基點。 58(2) 監(jiān)測點布置：在土釘墻頂面距離開挖上口線0.5m埋設(shè)觀測點，間距約為25m。 58(3) 監(jiān)測頻率：在土釘支護(hù)階段，基坑開挖第一步完畢、坑頂散水做完后，進(jìn)行基準(zhǔn)點及觀測點的布設(shè)。開挖期間每天觀測一次；土釘

4、墻支護(hù)施工完畢后、地連墻施工期間，基坑未下挖時每3天觀測一次；地連墻施工完畢、基坑開挖期間，仍每天觀測一次；基坑全部開挖完畢后的15天中每3天觀測一次；其后15天觀測一次至觀測結(jié)束。每次雨后連續(xù)觀測兩天，每天1次。 58(4) 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用：土釘墻墻頂位移監(jiān)控值為30mm，如果觀測數(shù)據(jù)超過此監(jiān)控值，監(jiān)測人員應(yīng)立即向項目總工匯報，項目技術(shù)負(fù)責(zé)人則應(yīng)立即通知基坑支護(hù)設(shè)計單位，組織技術(shù)人員一起進(jìn)行原因分析，商討和提出解決措施，從而確?；舆吰碌陌踩?。 58圍墻外道路、圍墻內(nèi)地面沉降觀測 58(1) 工作基點布置：道路沉降工作基點設(shè)在江山中路東側(cè)，圍墻內(nèi)地面沉降工作基點設(shè)在南側(cè)東段地面。 58(2)

5、監(jiān)測點布置：西側(cè)、北側(cè)圍墻外道路路面、東側(cè)車道路面，每側(cè)各布置3個測點；距離基坑北側(cè)上口線中部5m布置一測點，距離基坑西側(cè)上口線中部5m、13m各布置一測點，距離基坑南側(cè)上口線中部5m、10m、18m各布置一測點。 58(3) 監(jiān)測頻率：監(jiān)測頻率與土釘墻相同。 58(4) 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用：地面最大沉降監(jiān)控值為30mm，如果觀測數(shù)據(jù)超過此值，則現(xiàn)場經(jīng)理、基坑責(zé)任工程師、技術(shù)工程師則需立即查找和分析原因，并根據(jù)實際情況采取相應(yīng)措施。 58周圍建筑物變形監(jiān)測 59(1) 工作基點布置：與周邊道路共用工作基點。 59(2) 監(jiān)測點布置：在靠近基坑北側(cè)的2棟樓布置6個測點。 59(3) 監(jiān)測頻率：降水前，

6、對設(shè)置的監(jiān)測點進(jìn)行三次測量取其相近兩個數(shù)據(jù)的平均值做為觀測的初始值?；娱_挖期間每天觀測一次，且時間定在每天下午，基坑開挖至槽底7天后，每3天觀測一次；基坑開挖至槽底15天后，每7天觀測一次；基坑開挖至槽底30天后，每15天觀測一次直至降水結(jié)束。 59(4) 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用：每次觀測數(shù)據(jù)要及時上報給技術(shù)部門，技術(shù)部門根據(jù)實際情況去調(diào)整降水抽停和土方開挖。 59錨桿內(nèi)力變化監(jiān)測 59(1) 監(jiān)測頻率：錨桿張拉鎖定后10天內(nèi)每天測讀一次，以后每2天監(jiān)測1次，第11天至第30天每10天測讀1次，第31天至第12個月每30天測讀1次。下層錨桿張拉前后各測一次。特殊情況下(大雨、地面荷載突然增加等)應(yīng)連續(xù)

7、3天每天監(jiān)測1次。 59(2) 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用：錨桿預(yù)應(yīng)力變化主要發(fā)生在加荷后的2個月內(nèi)，變化值為錨桿軸向拉力設(shè)計值的10%，如果錨桿預(yù)應(yīng)力變化超過此值，則需采取重復(fù)張拉或適當(dāng)放松以控制預(yù)應(yīng)力變化。 60地下水位監(jiān)測 60(1) 觀測井的布置：采用抽水井兼做，坑外設(shè)觀測井8口(2#、8#、14#、22#、28#、35#、41#、49#、)，坑內(nèi)觀測井2口(66#、74#)。 60(2) 降水監(jiān)測內(nèi)容，對觀測井做好標(biāo)記，監(jiān)測內(nèi)容如下： 60(3) 觀測頻率：抽水初期(7天內(nèi))每天觀測水位1次，7天后每3天觀測1次，基坑開挖至槽底后，每周觀測1次，直至基礎(chǔ)施工完畢。大雨后立即觀測井內(nèi)水位，連續(xù)3天每

8、天早9點、晚5點各觀測1次。 60(4) 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用：通過對各觀測井的水位觀測，隨時掌握地下水的水位降深。通過水位觀測控制水泵的抽停時間，保證水位在基底以下至少0.5m。如果坑內(nèi)水位降至-24m以下，則必須停止部分降水井抽水，將水位控制在23.2m24.0m，嚴(yán)禁過度抽取地下水。降水必須能保證土方開挖、邊坡支護(hù)施工正常進(jìn)行。 606.4對監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的要求 61對當(dāng)天測得的數(shù)據(jù)，當(dāng)天整理上報，最晚不得超過第二天上午11點；上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)要以所附的各表格形式上報給項目技術(shù)負(fù)責(zé)人、項目技術(shù)工程師；每次將觀測結(jié)果詳細(xì)記入?yún)R總表。正常情況下，土方開挖期間每隔7天(土方開挖結(jié)束后每隔30天)進(jìn)行觀測成

9、果匯總，每周五上午11點前向監(jiān)理工程師上報觀測成果匯總表和項目技術(shù)負(fù)責(zé)人要組織相關(guān)人員對觀測結(jié)果進(jìn)行討論和分析，分析變形是否過大或是否趨于穩(wěn)定，及時發(fā)現(xiàn)問題并確定是否需采取必要的補(bǔ)救措施。 616.5監(jiān)測過程控制要求 61(2) 測斜儀器為精密儀器，使用時應(yīng)注意以下幾點：測斜管埋設(shè)時要保證接頭不漏水，以防砼進(jìn)入堵管而使測頭無法下入；固定時要保證測斜管豎直，以順利下入測頭；下鋼筋籠和導(dǎo)管、灌砼、鑿樁頭、浮漿、澆帽梁砼時嚴(yán)禁碰撞測斜管，專人保護(hù)；測斜管專人負(fù)責(zé)，用后要及時擦洗。 616.6基坑信息化施工 61基坑工程是一個涉及地質(zhì)、水文、氣象等條件及土力學(xué)結(jié)構(gòu)施工組織和管理等學(xué)科各個方面的系統(tǒng)工程

10、。在基坑開挖過程中，土體性狀和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)都不斷發(fā)生變化，恰當(dāng)?shù)啬M這種變化是工程實踐所需要的。但傳統(tǒng)的固定不變的計算模型和參數(shù)來描述不斷變化的土體性狀是不合適的，因此必須根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測信息不斷修改、優(yōu)化設(shè)計，以便達(dá)到安全施工的目的。 61信息化施工是應(yīng)用系統(tǒng)工程于施工的一種現(xiàn)代施工管理辦法，包括信息采集(監(jiān)測)、反分析(即分析模型和計算參數(shù)反演)、正分析(預(yù)測)以及根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行決策與控制等方面的內(nèi)容，其原理如下圖6.1 62圖6.1 信息化施工原理圖 626.7安全與文明施工 63在圍墻外道路上進(jìn)行道路和周邊建筑物變形監(jiān)測時必須注意來往車輛；在基坑圍欄內(nèi)進(jìn)行邊坡監(jiān)測時必須帶安全帽、系

11、安全帶；圍欄內(nèi)進(jìn)行邊坡監(jiān)測時，必須有一人在旁進(jìn)行看護(hù)。嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，進(jìn)場材料必須有合格證技術(shù)要求、參數(shù)嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行，不得自行變更，如現(xiàn)場情況與設(shè)計不符，應(yīng)及時通知設(shè)計人員。 技術(shù)人員必須做好施工記錄?，F(xiàn)場技術(shù)人員要堅守崗位，隨時進(jìn)行質(zhì)量檢查。施工結(jié)束后，甲乙雙方技術(shù)部門進(jìn)行現(xiàn)場驗收。 637 電算結(jié)果 64結(jié) 束 語 96參考文獻(xiàn) 97致 謝 1001 緒論1.1 基坑工程的特點和發(fā)展概況1.2主要基坑支護(hù)的方法1.3本設(shè)計的工程概況 素填土 中砂層 淤泥質(zhì)土 粘土各土層的物理力學(xué)指標(biāo)如表1.1：各土層物理力學(xué)指標(biāo) 表1.1土層號土層厚度m重度kN/m3內(nèi)粘聚力kPa內(nèi)摩擦角o土體與

12、錨固體極限摩阻力kPa素填土2.017101735中砂層4.018.5035120淤泥質(zhì)土3.019.5302530粘土30205030802 水泥土攪拌樁本工程地下水位在天然地坪下1.0m處。根據(jù)有關(guān)規(guī)范的具體要求，結(jié)合擬建物特征、場地與地基條件，本工程按二級地基、二級場地、二級工程重要性等級、乙級巖土工程勘察等級布置勘察工作，運用多種勘察、測試手段，做到點面結(jié)合，定性與定量結(jié)合(以定量為主)，使用合理的工作量取得可靠、豐富的勘察成果。水泥土攪拌樁是用水泥作固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深部就地將軟粘土和水泥漿強(qiáng)制拌和，使軟粘土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和足夠強(qiáng)度的水泥土，硬結(jié)后的水泥

13、土在地基中形成水泥土攪拌樁，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量，連續(xù)搭接的水泥土攪拌樁可形成止水帷幕。攪拌樁可連續(xù)布置，將地基加固成所需要的幾何形狀。不僅可左右粒徑小于處理軟粘土，也可處理可塑狀的粘土與含30%左右粒徑小于10cm 的雜填土，且處理后不增加地基的附加荷載；可利用樁周面積大的特點，充分發(fā)揮軟弱地基的承載力，降低地基的沉降量。但若遇到地基中有大塊石等障礙物時，必須清除后才能攪拌成樁，對中粗砂、礫石地層及硬塑的粘土層也無法進(jìn)行深層攪拌成樁。水泥土攪拌樁在基坑工程中主要有如下用途：(1) 直接作為深基坑開挖的側(cè)向支擋結(jié)構(gòu)；(2) 用于穩(wěn)定或加固基坑(或溝槽)底部，以防止土體隆起，增大支擋結(jié)

14、構(gòu)的被動土壓力和減小變形；(3) 用于河岸或天然邊坡抗滑穩(wěn)定，并作為止水帷幕；(4) 配合柱列式鉆孔灌注樁或鋼板(5) 加固錨碇板樁墻，以減小土錨應(yīng)力，并止水防滲。2.1水泥土攪拌樁施工機(jī)械 目前國產(chǎn)攪拌機(jī)械較常用的有3種型號，即SJB系列深層攪拌機(jī)、GZB600型深層攪拌機(jī)和GPP5型深層噴射攪拌機(jī)。其中SJB 系列是雙攪拌軸，中心管輸漿式攪拌機(jī)，采用水泥漿為固化劑，也可用水泥砂漿或摻入粉煤灰等工業(yè)廢料作為固化劑。GZB600型是單攪拌軸，只能用純水泥漿為固化劑，不能用其它固化劑。GPP5 型是粉體噴射式攪拌機(jī)，主要用水泥粉或石灰粉作為固化劑，它也可和灰漿泵相連而用水泥漿攪拌。SJB1 型深

15、層攪拌機(jī)，由電動機(jī)、減速機(jī)、攪拌軸、攪拌頭、中心管、輸漿管、橫向系板、單向球形閥等組成，兩臺電機(jī)分別通過減速器使直徑為70cm的攪拌頭回轉(zhuǎn)切割軟土，并與從輸漿管壓入軟土的固化劑強(qiáng)制拌和形成水泥土，水泥土攪拌樁成8字形，施工時，與深層攪拌機(jī)配套使用的有以上的起吊樁架、灰漿泵、兩個200L容積的灰漿拌制機(jī)、灰漿集料斗、冷卻水泵等。2.2水泥土攪拌樁施工工藝 攪拌樁施工需做好以下準(zhǔn)備工作：(1) 依據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，進(jìn)行室內(nèi)配比試驗，結(jié)合設(shè)計要求，選擇最佳水泥摻入比，確定攪拌工藝；(2) 依據(jù)設(shè)計圖紙，編制深層攪拌法施工方案，做好現(xiàn)場平面布置，安排好打樁施工流程，布置水泥漿制備及泵送系統(tǒng)，且考慮泵

16、送距離宜小于50m;(3) 探明并清理施工現(xiàn)場的地下、地面及空中障礙物，以利安全施工；(4) 按設(shè)計要求，進(jìn)行現(xiàn)場測量放線，定出每一個樁位，釘上小木樁。水泥土攪拌樁施工，可采用一次噴漿、二次補(bǔ)漿或重復(fù)攪拌，施工工藝步驟如下：(1) 定位：起重機(jī)懸吊攪拌機(jī)到樁位，定位對中；(2) 預(yù)攪下沉：啟動攪拌機(jī)電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，等攪拌頭轉(zhuǎn)動速度正常后，使攪拌頭葉片自上而下邊旋轉(zhuǎn)邊切土邊沉入土中，直至擬加固深度；(3) 噴漿攪拌提升：配制水泥漿，開啟灰漿泵，待水泥漿到達(dá)攪拌頭后，將攪拌機(jī)略為提升，邊噴漿邊攪拌，使水泥漿與軟土摻和；(4) 重復(fù)攪拌下沉：攪拌頭提升到地面時，關(guān)閉灰漿泵，再次將攪拌機(jī)攪拌下

17、沉；(5) 補(bǔ)漿攪拌提升或重復(fù)攪拌提升：根據(jù)一次噴漿記錄，在一次噴漿量比配比噴漿量偏低的樁段，開啟灰漿泵，邊噴漿邊攪拌提升，或在噴漿量符合配比要求的樁段，僅攪拌提升，使軟土與水泥漿充分拌和；(6) 加固完畢，攪拌機(jī)提升至地面后，即完成一根攪拌樁，逐次將攪拌機(jī)移至新的樁位，重復(fù)(1)(5)程序。施工過程中要把握如下施工要點：(1) 施工中控制深層攪拌機(jī)的提升速度，它是控制注漿量、攪拌均勻程度、保證加固效果的關(guān)鍵，必須連續(xù)勻速進(jìn)行。(2) 水泥摻量取決于 需求的加固體強(qiáng)度，一般為加固土重的7%15%,具體摻量需由現(xiàn)場試驗確定。(3) 每個臺班加固完畢，必須立即用水清洗貯料罐、砂漿泵、深層攪拌機(jī)及相

18、應(yīng)的管道，以免水泥漿凝固而影響繼續(xù)使用。2.3水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制與檢驗 2.3.1質(zhì)量控制為了保證攪拌樁的施工質(zhì)量和基坑開挖的安全，設(shè)計人員需在圖紙上對施工工藝的如下方面作專門說明：(1) 施工停漿(粉)面必須高出樁頂設(shè)計標(biāo)高0.5m，在開挖基坑時，則將該高出部分先行挖除；(2) 嚴(yán)格按設(shè)計確定的數(shù)據(jù)控制噴漿和攪拌提升速度，誤差不得大于10cm/min;(3) 樁的垂 直偏差不得超過1%,樁位偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%；(4) 預(yù)攪下沉?xí)r一般不宜沖水，只有遇較硬土層而下沉太慢時，方可適量沖水，但必須考慮沖水對樁身強(qiáng)度的影響；(5) 以水泥漿作固化劑時，拌制后應(yīng)有防止?jié){液離析

19、的措施；(6) 施工中因故停漿(粉)，宜將攪拌機(jī)下沉至停漿(粉)點以下0.5m，待恢復(fù)供漿(粉)時，再攪拌提升；(7) 噴漿(粉)口到達(dá)樁頂設(shè)計標(biāo)高時，宜停止提升，攪拌數(shù)秒，以保證樁頭均勻密實；(8) 樁與樁搭接時間不應(yīng)大于24h，如間歇時間太長，搭接質(zhì)量無保證時 ，應(yīng)采取局部補(bǔ)樁或注漿措施；(9) 做好每根樁的施工記錄，深度記錄誤差不大于10mm，時間記錄誤差不大于5s；(10) 當(dāng)設(shè)計 要求樁體插筋時，必須在成樁后24h 內(nèi)插畢；(11) 作為擋墻的樁體頂面如設(shè)計要求鋪筑路面時，應(yīng)當(dāng)盡早鋪筑，并使路面筋與錨固筋連成一體；路面未完成前，基坑不得開挖。2.3.2質(zhì)量檢驗要求為確保攪拌施工質(zhì)量，

20、可選用下述方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗：(1) 施工原始記錄：詳盡、完善、如實記錄并及時匯總分析，發(fā)現(xiàn)不符合要求的立即糾正；(2) 開挖檢驗：可以根據(jù)工程設(shè)計要求，選取一定數(shù)量的樁體進(jìn)行開挖，檢查加固柱體的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量、整體性等；(3) 抽樣檢查：在樁身攪拌成型時，立即用套管壓入取出水泥土樣，制成試塊，按齡期進(jìn)行早期7天及90天強(qiáng)度試驗，這樣在7d左右就可預(yù)測施工樁強(qiáng)度的質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。(4) 采用標(biāo)準(zhǔn)貫入或輕便桿探等動力觸探方法檢查樁體的均勻性和現(xiàn)場強(qiáng)度。輕便觸探是對齡期已達(dá)7d的樁檢驗，一般的樁身擊數(shù)比原地基土增加的一樁用擊數(shù)1倍以上時，可以認(rèn)為施工樁的強(qiáng)度符合設(shè)計要求。(5) 取樣檢驗：

21、經(jīng)觸探檢驗對樁身強(qiáng)度有懷疑的樁，應(yīng)在齡期28d時從開挖外露樁柱體中鑿取試塊或采用巖芯鉆取芯樣制成試塊測定其強(qiáng)度，與室內(nèi)制作的試塊進(jìn)行強(qiáng)度比較，必要時進(jìn)行芯樣的滲透試驗，測定其滲透系數(shù)。(6) 用地質(zhì)雷達(dá)探測深層攪拌樁有無斷樁、裂縫、縮頸、空洞等現(xiàn)象以及樁之間在垂直方向上的搭接情況，判斷攪拌樁防滲體的連續(xù)性和防滲效果。2.4水泥土樁復(fù)合土釘承載機(jī)理通過預(yù)先施工豎向水泥土樁，而后邊開挖邊施工土釘方法形成水泥土樁復(fù)合土釘支護(hù)，其承載機(jī)理主要包括：用提高土體自立臨空高度水泥土樁復(fù)合土釘支護(hù)中，水泥土樁止水帷幕是在開挖前施工的，如果不考慮施工對土體的擾動，開挖前作用在水泥土樁前后的土壓力就可認(rèn)為是靜止土

22、壓力。對于開挖的第一個工況，土釘尚未施作，開挖引起的土壓力將直接由水泥土樁承擔(dān)，此時水泥土樁起的是重力式擋墻的作用。對于以后的各開挖工況，由于土釘對主動區(qū)土體約束加固作用的發(fā)揮，土壓力將由土釘和水泥土樁共同承擔(dān)。對于水泥土樁復(fù)合土釘來說，可認(rèn)為不受土層成拱極限高度的限制；另外，每一開挖工況下參與維持基坑邊坡穩(wěn)定的因素除土體與土釘外還有水泥土樁的作用。水泥土樁可通過樁釘土之間的結(jié)構(gòu)作用調(diào)動基坑內(nèi)側(cè)被動區(qū)被動土壓力的有利作用。水泥土樁復(fù)合土釘支護(hù)中，由于水泥土樁的存在，其自立臨空高度得到顯著提高，且事先設(shè)置的水泥土樁還會因自身剛度以及樁釘土之間的結(jié)構(gòu)作用對土體側(cè)移變形起到有效的約束作用。大大提高了

23、基坑開挖過程中的邊坡穩(wěn)定性，有效地控制了開挖過程中的坡頂變形量。止水抗?jié)B作用水泥土樁除了分擔(dān)荷載作用外，還起到止水抗?jié)B作用，其作用機(jī)理主要有兩方面：一是提高基坑邊壁土體的自穩(wěn)性及隔水性，當(dāng)邊坡土體含水量較大時，網(wǎng)噴混凝土面層不易與土體粘結(jié)在一起，而直接噴在水泥土攪拌樁或旋噴樁上，則很容易粘結(jié)在一起；二是在軟弱富水地層中，由于水泥土比原狀土的力學(xué)性能有所改善，當(dāng)水泥土樁向下伸入基底以下深度時，對抵抗基底隆起、管涌等起主要作用。水泥土樁復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)研究及工程應(yīng)用。傳遞荷載作用復(fù)合土釘支護(hù)中，水泥土樁與土體之間存在發(fā)揮較大側(cè)摩阻力的潛能。由于樁與樁周土之間的摩擦作用，樁周土體沉降顯著減小，迫使最

24、大沉降點后移。在基坑開挖過程中，隨著樁與樁周土之間豎向相對位移的出現(xiàn)，兩者之間的側(cè)摩阻力會逐步發(fā)揮。土體的重力是誘發(fā)邊坡土體不穩(wěn)定的最根本、最直接的原因。對于復(fù)合土釘來說，由于樁土之間側(cè)摩阻力的存在，相當(dāng)于抵消了部分不穩(wěn)定土體的重力作用，因而會減小最終作用在支護(hù)體系中的土壓力。樁周土對樁的側(cè)摩阻力將通過樁的軸向壓縮作用傳遞到深層土體之中，調(diào)動深部穩(wěn)定地層潛能，土釘支護(hù)體系、深部穩(wěn)定土層緊密結(jié)合聯(lián)系在一起，共同承受荷載，使邊壁穩(wěn)定并減少位移，見圖2.1：圖 2.1 水泥土樁靡擦傳力示意圖側(cè)移曲線的整合機(jī)制具有一定強(qiáng)度和剛度的水泥土樁和較密間距的土釘之間存在著較好的整體結(jié)構(gòu)作用，可將水泥土樁理想化

25、為以土釘為支點的連續(xù)梁。隨著支護(hù)的向下進(jìn)行，水泥土樁與己設(shè)置的上部土釘之間形成的結(jié)構(gòu)作用有效地約束了上部土體隨開挖而發(fā)生的變形，并且水泥土樁與較密土釘之間的結(jié)構(gòu)作用也促使土體的變形趨于均勻；隨著開挖深度增加，下部土體的側(cè)移變形就顯得比較突出，最終形成了鼓肚變形模式。由于復(fù)合土釘中水泥土樁對土體的超前約束以及后來樁與土釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)約束作用，復(fù)合土釘支護(hù)中土體位移要小得多，設(shè)計時可有意識地通過增加水泥土樁的剛度來控制位移，以達(dá)到保護(hù)周邊環(huán)境之目的。優(yōu)勢滑裂面的前移機(jī)制理論和實踐均表明，土釘支護(hù)中土釘最大拉力位置是與被支護(hù)土體優(yōu)勢控制滑移面的位置相一致的。土釘支護(hù)中作用于面層上的土壓力通常認(rèn)為是比較小的

26、，那么傳遞給土釘?shù)睦捅容^小，土釘通過釘土之間的摩擦作用經(jīng)過一段距離才一能達(dá)到最大拉力位置。復(fù)合土釘中，由于存在強(qiáng)度和剛度比原位土體大許多的水泥土樁，水泥土樁墻后的土壓力要比土釘支護(hù)中面層后的土壓力大，也即水泥土樁傳遞給土釘端頭較大的拉力，于是復(fù)合土釘支護(hù)中土釘經(jīng)過較短的摩擦傳力距離就可以達(dá)到土釘最大拉力位置，有提高基坑邊坡穩(wěn)定性，控制開挖工程中的側(cè)向位移的作用。2.5復(fù)合土釘支護(hù)設(shè)計結(jié)合建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ12099提出復(fù)合土釘設(shè)計的方法和步驟。設(shè)計需要抗?jié)B設(shè)計。根據(jù)工程項目所處地層的地下水位及地層的滲透性，來取舍是否設(shè)置防滲帷幕，若需要設(shè)置防滲帷幕，將選取何種形式的防滲帷幕?當(dāng)基

27、坑開挖深度小于3米而且處于滲透性較小的粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層(K<10-6cm/s)，另外基坑周圍管線和建筑物對地表變形不敏感，對于此類基坑可以不設(shè)置防滲帷幕，可以直接施作土釘支護(hù)?；娱_挖深度大于3米小于5米，基坑坑底處于粉土、粉質(zhì)粘土以及粉砂地層時，坑外地下水位的下降可能危及周邊管線和建筑物，此時應(yīng)采用水泥土攪拌樁作為防滲帷幕，由于水頭壓力較小，可以采用單排水泥土樁形成封閉防滲帷幕。開挖深度大于5米小于7米的基坑，防滲帷幕的寬度增加到1200mm，采用雙排水泥土深攪樁，不僅起隔水作用，更重要的是抵抗軟土的流變、提高基坑支護(hù)的整體穩(wěn)定性和坑底穩(wěn)定性。水泥土樁，當(dāng)水泥摻入比例超過1

28、0%時，其抗?jié)B性能可達(dá)10-5至10-8cm/s，根據(jù)使用項目的情況，滲入量在15%-16%之間較合適，水泥土樁的搭接長度常規(guī)在200-250mm之間。防滲帷幕的插入深度應(yīng)滿足：盡量使防滲帷幕插入滲透性較小的淤泥質(zhì)土1.0米以上，當(dāng)不能進(jìn)入隔水層時，應(yīng)按滲流理論分析產(chǎn)生動水壓力的大小以及產(chǎn)生涌水、流砂的可能性(見圖2.2抗?jié)B流驗算圖)。圖2.2 抗?jié)B流驗算圖Ks=ic/i (21)式中：ic坑底土體的臨界水力梯度，由坑底的土性確定，ic=(Gs-1)/(1+e) (22)Gs坑底土顆粒的重度 e坑底土顆粒的天然孔隙比I坑底土的滲流水力坡度，i=Hw/LHw基坑內(nèi)外土體的滲流水頭，取坑內(nèi)外的地下

29、水位差L最短的滲流路線總長度L= (23)流徑水平段總長度，可取防水帷幕的寬度流徑垂直段的總長度，單位可取mm流徑垂直段換算成水平段的換算系數(shù)，可取m=1.5Ks抗?jié)B或抗管涌安全系數(shù) ，Ks=1.52.0。2.6本工程的參數(shù)確定大量的工程實踐證明，采用深層攪拌樁形成止水帷幕可有效阻擋地下水涌入，減小因坑內(nèi)降水對坑外構(gòu)筑物的影響，同時深層攪拌樁亦可增加基坑側(cè)壁的土體強(qiáng)度，減小開挖時對坑壁土的擾動，為地下室在干燥狀態(tài)下施工創(chuàng)造有利條件。結(jié)合本工程的實際情況，宜主要采用單排深層攪拌樁形成止水帷幕的止水措施。 深層攪拌樁設(shè)計參數(shù)(1) 綜合考慮確定深層攪拌樁樁長為12.00m能夠形成較完整的加固及隔水

30、體系。(2) 樁間距350mm，相鄰兩根樁搭接長度為200mm，攪拌速度。(3) 漿液按樁長每根樁拌制一罐，嚴(yán)格計量，水泥用量70kg/m，水灰比0.50.6。(4) 漿液中加磷石膏，摻入量為水泥用量的10-12%。質(zhì)量要求(1) 保證項目： 樁身強(qiáng)度必須滿足設(shè)計要求及施工規(guī)范的規(guī)定。 原材料的使用必須符合施工規(guī)范的規(guī)定。(2) 深層攪拌樁允許偏差，應(yīng)符合建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB502022002中表2.1的規(guī)定。 深層攪拌樁允許偏差及檢查方法 表2.1項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1水泥及外摻劑質(zhì)量設(shè)計要求查產(chǎn)品合格證書或抽樣送檢2水泥用量參數(shù)指標(biāo)查看流量計

31、3樁體強(qiáng)度設(shè)計要求按規(guī)定辦法4地基承載力設(shè)計要求不作要求一般項目1機(jī)頭提升速度m/min0.5量機(jī)頭上距離及時間2樁底標(biāo)高mm±200測機(jī)頭深度3樁頂標(biāo)高mm100/50不作要求4樁位偏差mm50用鋼尺量5樁徑mm0.04D用鋼尺量，D為樁徑6垂直度%1.5經(jīng)緯儀7搭接mm150用鋼尺量依據(jù)各種勘察資料和基坑工程概況，本工程采用單排550深攪樁止水，樁體搭接200，使用32.5級普通硅酸鹽水泥， 其摻入比為15%，水灰比0.450.55，底標(biāo)高為-12m。截水帷幕的厚度應(yīng)滿足基坑防滲要求截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.0×10-6cm/s。3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書3.1計算方

32、法按照建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)朗肯土壓力理論，矩形分布模式，所有土層采用水土合算。求支撐軸力是用等值梁法，對凈土壓力零點求力矩平衡而得。樁長是根據(jù)樁端力矩求出，并應(yīng)滿足抗隆起及整體穩(wěn)定性要求，各段的抗隆起、整體穩(wěn)定性驗算、位移計算詳見點電算結(jié)果。為了對比分析，除用解析法計算外，還用理正軟件電算。由于支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力是隨工況變化的，設(shè)計時按最不利情況考慮。3.2復(fù)合土釘支護(hù)形式復(fù)合型土釘擋墻支護(hù)就是以水泥土攪拌樁帷幕等超前支護(hù)措施解決土體的自立性、隔水性以及噴射面層與土體的粘結(jié)問題，以水平向壓密注漿及二次壓力灌漿解決復(fù)合土釘擋墻土體加固及土釘抗拔力問題，以相對較長的插入深度解決坑底的抗隆起、管涌和滲流等問

33、題，組成防滲帷幕、超前支護(hù)及土釘?shù)冉M成的復(fù)合型土釘支護(hù)。復(fù)合型土釘擋墻支護(hù)的幾種形式如圖 3.1：圖3.1復(fù)合土釘支護(hù)形式3.3土壓力計算 計算主動土壓力系數(shù)根據(jù)本工程巖土工程勘察資料，各土層的設(shè)計計算參數(shù)如表3.1：各土層設(shè)計計算參數(shù) 表3.1 土層號土層厚度m重度kN/m3內(nèi)粘聚力kPa內(nèi)摩擦角土體與錨固體極限摩阻力kPa2.0171017354.018.50351203.019.53025303020503080 按照建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)土壓力計算方法作為土側(cè)向壓力設(shè)計計算依據(jù)，即：主動土壓力系數(shù)：Ka=tan2(45°-/2) (3.1)計算所得主動土壓力系數(shù)表如表3.2： 主

34、動土壓力系數(shù)表 表3.2 土 層Kai0.550.740.270.520.410.640.330.58計算各層土壓力基坑的開挖深度為10米,確定基坑側(cè)壁的安全等級為二級，重要系數(shù)為1.10，基坑超載p=20kPa。墻后填土及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖3.2所示： 主動土壓力公式為： (3.2)式中 Ka：主動土壓力系數(shù)h: 土層厚度： 土的重度c： 土的粘聚力第層：1上=20×0.55-2×10×0.74=-3.8kPa1中=(20+17×1)×0.55-2×10×0.74=5.6kPa1下=(20+17×1+7

35、5;1)×0.55-2×10×0.74+10×1=19.4kPa第層： 2上=(20+17×1+7×1)×0.27-2×0×0.52+10×1=21.9kPa2下=(20+17×1+7×1+8.5×4)×0.27-2×0×0.52+10×5=71.1kPa第層： 3上=(20+17×1+7×1+8.5×4)×0.41-2×30×0.64+10×5=43.6k

36、Pa3下=(20+17×1+7×1+8.5×4+9.5×3×0.41-2×30×0.64+10×8=85.3kPa第層： 4上=(20+17×1+7×1+8.5×4+9.5×3)×0.33-2×50×0.58+10×8=57.5kPa4下=(20+17×1+7×1+8.5×4+9.5×3+1)×0.33-2×50×0.58+10×9=70.3kPa 計算所得

37、各層土壓力如下圖3.3所示：3.4 土釘參數(shù)計算 土釘傾角土釘傾角一般在0-25°之間取值，其大小取決于土釘置入方式和土體分層特點等多種因素。由于土釘在土體中的作用是抗拔受拉，當(dāng)傾角越小時，其水平拉力越大，越有利于土釘對土體的加固，但傾角過小，不利于施工。根據(jù)工程施工經(jīng)驗，土釘?shù)膬A角以不超過15°為宜。為便于施工確定該基坑的土釘傾角為10°。 土釘間距 常用土釘間距Sh=Sv=(1.02.5)m，土釘間距太小不易打孔，太大承載不足，因此取土釘間距Sh=Sv=1.25m，基坑深10m,需打7排土釘。 土釘長度 由朗肯土壓力可知，發(fā)生主動土壓力時的滑裂面與水平面之間的

38、夾角為45°+/2。土體加權(quán)內(nèi)摩擦角=28.30 (1) 土釘內(nèi)力計算 在土體自重和地表均布荷載作用下，每一土釘所受到的最大拉力或設(shè)計內(nèi)力N，可用下式計算： (3.3)式中：土釘傾角 p：土釘與滑裂面交點處側(cè)壓力 由圖3.2可得： P1=22.89kPa =36.30kNP2=36.80kPa =58.36kN P3=50.71kPa =80.43kN P4=64.61kPa=102.47kNP5=52.03kPa=82.52kNP6=67.76kPa=107.47kNP7=83.48kPa=132.40kN(2) 計算土釘直徑 (3.4)式中： Fs.d：土釘?shù)木植糠€(wěn)定安全系數(shù)，取

39、1.5 fy：鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，土釘采用HRB400級的螺紋鋼筋，fy=360N/mm2 N：土釘內(nèi)力設(shè)計值 d：土釘鋼筋直徑Nmax=132.40KN 則1.5×132.41.35×3.14×d2/4×360 解得d22.8mm，各道土釘直徑均選25，鉆孔直徑取150mm。(3) 土釘長度確定 土釘長度包括兩部分：自由段和錨固段，如圖。經(jīng)加權(quán)平均可知滑裂面角度45°/2=59.1°。根據(jù)三角形關(guān)系可確定自由段長度f1=4.79m f2=4.11m f3=3.42m f4=2.74mf5=2.05m f6=1.37m f7=0.68

40、m 土釘分布圖如圖3.4:：由 確定錨固段長度b，其中D為鉆孔直徑，為土釘與土體之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度。b1=1.5×36.30÷(3.14×0.15×120)=0.96mb2=1.5×58.36÷(3.14×0.15×120)=1.55mb3=1.5×80.43÷(3.14×0.15×120)=2.13mb4=1.5×102.47÷(3.14×0.15×120)=2.72mb5=1.5×82.52÷(3.14×

41、;0.15×30)=8.76mb6=1.5×107.47÷(3.14×0.15×30)=11.40mb7=1.5×132.40÷(3.14×0.15×80)=5.27m土釘長度f+b計算得各土釘?shù)拈L度為：14.79+0.96=5.75m； 24.11+1.55=5.66m；33.42+2.13=5.55m； 42.74+2.72=5.46m；51.05+8.76=9.81m； 61.37+11.40=12.77m；70.68+5.27=5.95m；取p為土釘長度中點處側(cè)壓力，重新計算土釘長度在土體自重和地

42、表均布荷載作用下，每一土釘所受到的最大拉力或設(shè)計內(nèi)力N，可用公式(3.3)計算： 式中： ：土釘傾角 p：土釘長度中點處側(cè)壓力(1)由圖3.3可得： P1=15.93kPa =25.27kNP2=34.07kPa =54.05kN P3=49.32kPa =78.25kN P4=64.58kPa=102.46kNP5=58.91kPa=93.46kNP6=78.63kPa=124.75kNP7=60.98kPa=96.75kN(2)計算土釘直徑 式中：Fs.d：土釘?shù)木植糠€(wěn)定安全系數(shù)，取1.5 fy：鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，土釘采用HRB400級的螺紋鋼筋，fy=360N/mm2 N：土釘內(nèi)力設(shè)計

43、值 d：土釘鋼筋直徑 Nmax=124.75kN 則1.5×124.751.35×3.14×d2/4×360 解得d22.2mm，各道土釘直徑均選25。鉆孔直徑取150mm。(3)土釘長度確定 土釘長度包括兩部分：自由段和錨固段，如圖。經(jīng)加權(quán)平均可知滑裂面角度45°/2=59.1°。根據(jù)三角形關(guān)系可確定自由段長度f1=4.79m, f2=4.11m f3=3.42m f4=2.74mf5=2.05m f6=1.37m f7=0.68m由確定錨固段長度b，其中D為鉆孔直徑，為土釘與土體之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度。b1=1.5×25.2

44、7÷(3.14×0.15×120)=0.67mb2=1.5×54.05÷(3.14×0.15×120)=1.43mb3=1.5×78.25÷(3.14×0.15×120)=2.08mb4=1.5×102.46÷(3.14×0.15×120)=2.72mb5=1.5×93.46÷(3.14×0.15×30)=9.92mb6=1.5×124.75÷(3.14×0.15×(

45、30×0.64+80×0.36)=7.70mb7=1.5×96.75÷(3.14×0.15×(30×0.14+80×0.86)=4.22m土釘長度f+b計算得各土釘?shù)拈L度為：14.79+0.67=5.46m； 取為10m；24.11+1.43=5.54m； 取為8m；33.42+2.08=5.50m； 取為8m；42.74+2.72=5.46m； 取為8m；51.05+9.92=10.97m；取為12m；61.37+7.70=9.07m； 取為12m；70.68+4.22=4.90m；取為8m；土釘所受的極限抗拔力

46、Tu=Db，其中b為土釘錨固段長度。土釘?shù)陌踩禂?shù)k=Tu/N。Tu1=3.14×0.15×5.21×120=294.5kNTu2=3.14×0.15×3.89×120=219.9kNTu3=3.14×0.15×4.58×120=258.9kNTu4=3.14×0.15×5.26×120=297.3kNTu5=3.14×0.15×10.95×30=154.7kNTu6=3.14×0.15×10.63×57=285.4

47、kNTu7=3.14×0.15×7.32×73=251.7kN最后所得的各土釘?shù)淖杂啥伍L度和錨固段長度及全長、土釘內(nèi)力、極限抗拔力、安全系數(shù)如表3.3所示： 土釘長度及安全系數(shù) 表3.3 土 釘序 號高 程(m)錨固段長度(m)自由段長度(m)全 長(m)土釘內(nèi)力(kN)極限抗拔 力(kN)安全系數(shù)1.255.214.791025.27294.511.62.503.894.11854.05219.94.13.754.583.42878.25258.93.35.005.262.748102.46297.32.96.2510.951.051293.46154.71.7

48、7.5010.631.3712124.75285.42.38.757.320.68896.75251.72.6N=575kN，Tu=1762kNK總=1762/575=3.1 各土釘?shù)陌踩禂?shù)和總的安全系數(shù)均大于1.625。3.5 面層設(shè)計面層的作用有三方面：一是承受水土壓力，并將水土壓力傳遞到土釘；二是限制土體塌倒；三是將土釘聯(lián)成整體，當(dāng)水泥土樁防滲發(fā)生局部斷裂時，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)將斷裂部分兜住以防止發(fā)生涌土破壞。一般為構(gòu)造設(shè)置，強(qiáng)度驗算。C20混凝土100mm厚，內(nèi)配直徑為6mm間距為200mm的雙向鋼筋網(wǎng)的面層?？v橫主筋一般采用16mm螺紋鋼，間距與土釘間距相同。 面層承載力 面層可看作為

49、支撐于土釘上的無梁連續(xù)板。令面層厚為100mm，土釘間距即為面層跨距，即1.25m。 將土層分為兩層根據(jù)公式p0=p01+p0q計算作用于面層上的荷載。p01 =0.7×(0.5+(S-0.5)/5) × p1 (3.5)第一層： 1=18kN/m3 ， ka1=0.347,c1=3.3第二層： 2=19.625kN/m3，ka2=0.387,c2=35 第一面層：p0=p01+p0q=0.7×0.5+()÷5×21.06+0.347×20+10×5=66.5kN/m2 第二面層：p0=0.7×0.5+()

50、7;5×(-19.7)+0.387×20+10×9=87.9kN/m2 取兩部分的平均值p=(66.5+87.9)/2=77.2kN/m2 M0=pl3/8=77.2×1.253/8=18.8kN·m 釘上帶土釘作用處彎矩 M1=0.5 M0=9.4kN·m跨中彎矩 M2=0.2M0=3.76kN·m跨中帶支座處 M3=0.15M0=2.82kN·m跨中帶跨中處 M4=0.15M0=2.82kN·m 只有土釘連接處的局部彎矩較大，其他截面彎矩較小。計算如下: 只有土釘連接處的局部彎矩較大，其他截面彎矩較小

51、。經(jīng)計算選配6200×200。取板寬b=1.25m,高h(yuǎn)=10m,噴射混凝土強(qiáng)度等級為C20,鋼筋采用HRB235級鋼筋，環(huán)境類別為一類。設(shè)as=35mm，則h0=1000-35=965mm;由混凝土和鋼筋等級查表得fc=9.6N/mm2, fy=210N/mm2, ft=1.10N/mm2,1=1.0,1=0.8,b=0.614截面抵抗矩系數(shù)s=M/(1fcbh02)=9.4×106/(1.0×9.6×1250×9652) =0.00084 =1-=0.00084b，可以s=0.5×(1+)=0.9996所以AS=M/(fysh0)

52、=46.4mm2,選用6200×200，AS=28.3×6=169.8mm2。連接計算鋼筋網(wǎng)片如圖3.5，固定鋼筋為22，長為400mm，焊接在土釘上。其連接的安全系數(shù)為 (3.6) (3.7)式中：a、b錨固體的長寬取a=400mm,b=400mm；F噴射混凝土抗剪強(qiáng)度F=1500kPa；T噴射混凝土厚度T=100mm；Ea作用在錨頭上的主動土壓力， Ea=77.2kN； (滿足要求！)圖3.5鋼筋網(wǎng)片平面圖4 土釘墻穩(wěn)定性驗算 4.1外部穩(wěn)定性驗算由面層、土釘、注漿以及土體構(gòu)成的邊坡類似重力式擋墻一樣承擔(dān)墻后水土壓力，此重力擋墻可能發(fā)生的穩(wěn)定性破壞為沿基坑底面滑移或繞擋

53、墻趾翻轉(zhuǎn)，即為土釘外部穩(wěn)定性驗算。外部穩(wěn)定性分析包括抗滑動穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及基坑隆起分析三方面。支護(hù)整體沿底面水平滑動的安全系數(shù)可取為1.2；支護(hù)整體傾覆驗算的安全系數(shù)為 1.3。整體滑移的安全度不容易滿足，其原因為軟粘土地層中，墻后水土壓力較大，墻底的摩擦力比較小，為此建議采取以下措施：底部土釘長度在設(shè)計計算的基礎(chǔ)上適當(dāng)加長，工程案例中一般加長23米；同時將底部土釘傾角加大，調(diào)動墻體入土深度，將水泥土樁的抗剪強(qiáng)度計入抗滑因素。外部穩(wěn)定性驗算請參閱圖4.1。圖4.1外部穩(wěn)定性示意圖抗滑穩(wěn)定性驗算土釘墻除了要進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗算外，還需按重力式擋土墻計算方法，驗算其抗滑動穩(wěn)定性?？够瑒影踩禂?shù) (4.1)式中： Ft土釘墻底面產(chǎn)生的抗滑力；Eax土壓力引起的水平推力為各道土釘拉力之和； (4.2)W墻體自重B土釘墻計算寬度 B=(11/12)LcosL為土釘加權(quán)平均長度;土釘與水平面之間的夾角;墻寬取為8.5m，墻底部土抗滑力 Ft=(186.5×8.5+20×8.5)tan30+16×8.5=1149kN土壓力引起的水平推力為各道土釘拉力之和 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 安全！抗傾覆穩(wěn)定驗算抗傾覆穩(wěn)定力矩即土的自重平衡力矩Mw=(186.5×8.5+8.5&