45-土石方工程及基坑支護安全施工天然放坡及土釘墻支護計算書目錄TOC\h\z\u1-1剖面（ZK3） -2-2-2剖面（ZK11） -10-3-3剖面（ZK18） -13-4-4剖面（ZK24） -21-5-5剖面（ZK15） -29-6-6剖面（ZK32） -36-7-7剖面（ZK8） -39-1-1剖面（ZK3）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版土釘墻需要計算其土釘?shù)目估休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。一、參數(shù)信息1、基本參數(shù)側(cè)壁安全級別二級基坑開挖深度h(m)4.42土體的滑動摩擦系數(shù)1.3條分塊數(shù)10土釘墻計算寬度B'(m)13基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)3.3基坑內(nèi)側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)4.45基坑地面至抗隆起計算平面之間的距離D(m)22、荷載參數(shù)序號類型面荷載q(kPa)荷載寬度b(m)基坑邊線距離a(m)平行基坑邊的分布長度l(m)作用深度d(m)1局布荷載155153、土層參數(shù)序號土名稱土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)極限摩擦阻力(kPa)飽和重度(kN/m3)1卵石320.540022030.52粘性土1719.611355529.64、土釘墻布置數(shù)據(jù)放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.4211土釘參數(shù)：序號孔徑d(mm)長度l(m)入射角α(°)豎向間距Sz(m)土釘桿體材料桿體截面積As(mm2)抗拉強度標準值fyk(N/mm2)抗拉強度設(shè)計值fy(N/mm2)1259251.3鋼筋3144003602259251.3鋼筋3144003605、計算系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ01綜合分項系數(shù)γF1.25土釘抗拔安全系數(shù)Kt1.6圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Ks1.3抗滑移安全系數(shù)Ksl1.2抗傾覆安全系數(shù)Kov1.3抗隆起安全系數(shù)Khe1.6經(jīng)驗系數(shù)ηb0.6二、土釘承載力計算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-40/2)=0.217；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-11/2)=0.68；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-11/2)=0.68；第1層土：0-3m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/20.5=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=20.5×0×0.217-2×0×0.2170.5=0kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=20.5×(3+0)×0.217-2×0×0.2170.5=13.345kN/m2第2層土：3-3.3m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γi=[61.5]/19.6=3.138mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=19.6×3.138×0.68-2×35×0.680.5=-15.9kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=19.6×(0.3+3.138)×0.68-2×35×0.680.5=-11.902kN/m2第3層土：3.3-4.42m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γsati=[67.38]/29.6=2.276mPak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[29.6×2.276-10×(3.3-3.3)]×0.68-2×35×0.680.5+10×(3.3-3.3)=-11.912kN/m2Pak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[29.6×(2.276+1.12)-10×(4.42-3.3)]×0.68-2×35×0.680.5+10×(4.42-3.3)=14.215kN/m21）水平荷載臨界深度：Z0=Pak3下h3/(Pak3上+Pak3下)=14.215×1.12/(11.912+14.215)=0.609m；第1層土Eak1=0kN；第2層土Eak2=0kN；第3層土Eak3=0.5Pak3下Z0ba=0.5×14.215×0.609×1.3=5.627kN；aa3=Z0/3=0.609/3=0.203m；土壓力合力：Eak=ΣEaki=0+0+5.627=5.627kN；合力作用點：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+0×0+0.203×5.627)/5.627=0.203m；1、單根土釘?shù)妮S向拉力標準值Nk,j：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj其中ζ--荷載折減系數(shù)ηj--第j層土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)Pak,j--第j層土釘處的主動土壓力強度標準值Sxj、Szj--土釘之間的水平與垂直距離αj--土釘與水平面的夾角Nj=γ0γFNk,j=1×1.25×0=0kN≤fyAs=400×314=125.6kN滿足要求！序號Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性000125.6滿足要求滿足要求126.5011.8125.6滿足要求滿足要求三、土釘墻整體穩(wěn)定性的計算根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012要求，土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法如下圖，按照下式進行整體穩(wěn)定性驗算：圓弧滑動法示意圖公式中：cj、φj──第j土條滑弧面處土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)；bj──第j土條的寬度(m)；θj──第j土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角(°)；lj──第j土條的滑弧段長度(m)，取lj＝bj/cosθj；qj──作用在第j土條上的附加分布荷載標準值(kPa)；ΔGj──第j土條的自重(kN)，按天然重度計算；uj──第j土條在滑弧面上的孔隙水壓力(kPa)，采用落底式截水帷幕時，對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外側(cè)，可取uj＝γwhwaj，在基坑內(nèi)側(cè)，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或?qū)Φ叵滤灰韵碌恼承酝粒j＝0；γw──地下水重度(kN/m3)；hwaj──基坑外側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；hwpj──基坑內(nèi)側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；Rˊk,k──第k根土釘在圓弧滑動面以外的錨固段的極限抗拔承載力標準值與桿體受拉承載力標準值的較小值；αk──表示第k層土釘?shù)膬A角；θk──圓弧面在第k層土釘處的法線與垂直面的夾角；ψv──計算系數(shù)，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ,φ表示的是第k層土釘與滑弧交點處土的內(nèi)摩擦角。把各參數(shù)代入上面的公式，進行計算可得到如下結(jié)果：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步2.57129.408-0.6162.0572.148示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第2步2.06529.408-1.2314.1154.295示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第3步1.85529.408-2.0936.9957.302示意圖如下：計算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.571>=1.300滿足要求![標高-1.300m]第2步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.065>=1.300滿足要求![標高-2.600m]第3步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.855>1.300滿足要求![標高-4.420m]四、抗滑動及抗傾覆穩(wěn)定性驗算1）抗滑動穩(wěn)定性驗算抗滑動安全系數(shù)按下式計算：f'/Eah≥1.2式中，Eah為主動土壓力的水平分量(kN)；f'為墻底的抗滑阻力(kN)，由下式計算求得：f'=μ(W+qBaSv)μ為土體的滑動摩擦系數(shù)；W為所計算土體自重(kN)q為坡頂面荷載(kN/m2)；Ba為荷載長度；Sv為計算墻體的厚度，取土釘?shù)囊粋€水平間距進行計算1級坡：f'/Eah=49.503>1.200，滿足要求！2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù)按以下公式計算：MG/MQ式中，MG--由墻體自重和地面荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩，由下式確定MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2)其中，W為所計算土體自重(kN)其中，q為坡頂面荷載(kN/m2)Bc為土體重心至o點的水平距離；Ba為荷載在B范圍內(nèi)長度；b為荷載距基坑邊線長度；B'為土釘墻計算寬度；Mk--由主動土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，由下式確定Mk=Eah×lh其中，Eah為主動土壓力的水平分量（kN）；lh為主動土壓力水平分量的合力點至通過墻趾O水平面的垂直距離。1級坡：MG/MQ=152.694>1.300，滿足要求！五、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算滿布荷載：f1=0局部荷載：f2=(q1b+q2a+q3W1)/(b+a+W1)=(129.533×4.42+128.533×5+89.333×1)/(4.42+5+1)=125.195Nq=tan2(45°+φ/2)eπtanφ=tan2(45°+11/2)eπtan11=2.71Nc=(Nq-1)/tanφ=(2.71-1)/tan(11)=8.797(γmn+1DNq+cNc)/(f1+f2)=(19.6×2×2.71+35×8.797)/(0+125.195)=3.308≥Kb=1.6滿足要求！2-2剖面（ZK11）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版計算土坡穩(wěn)定性采用圓弧條分法進行分析計算，由于該計算過程是大量的重復(fù)計算，故本計算書只列出相應(yīng)的計算公式和計算結(jié)果，省略了重復(fù)計算過程。本計算書采用瑞典條分法進行分析計算，假定滑動面為圓柱面及滑動土體為不變形剛體，還假定不考慮土條兩側(cè)上的作用力。一、參數(shù)信息:基本參數(shù)：條分方法瑞典條分法基坑開挖深度h(m)4.22條分塊數(shù)50基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯xha(m)3基坑內(nèi)側(cè)水位到坑底的距離hp(m)4.5放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.227.81.5荷載參數(shù)：序號類型面荷載q(kPa)基坑邊線距離a(m)荷載寬度b(m)1局布151土層參數(shù)：序號土名稱土厚度(m)土的重度γ(kN/m3)土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)飽和重度γsat(kN/m3)1粘性土1.819.412.640.629.42卵石18.220.540030.5二、計算原理:根據(jù)土坡極限平衡穩(wěn)定進行計算。自然界勻質(zhì)土坡失去穩(wěn)定，滑動面呈曲面，通常滑動面接近圓弧，可將滑裂面近似成圓弧計算。將土坡的土體沿豎直方向分成若干個土條，從土條中任意取出第i條，不考慮其側(cè)面上的作用力時，該土條上存在著：1、土條自重，2、作用于土條弧面上的法向反力，3、作用于土條圓弧面上的切向阻力。將抗剪強度引起的極限抗滑力矩和滑動力矩的比值作為安全系數(shù)，考慮安全儲備的大小，按照《規(guī)范》要求，安全系數(shù)要滿足≥1.35的要求。圓弧滑動法示意圖三、計算公式:Ksj=∑{cili+[ΔGibi+qbi]cosθitanφi}/∑[ΔGibi+qbi]sinθi式子中：Ksj--第j個圓弧滑動體的抗滑力矩與滑動力矩的比值;ci--土層的粘聚力；li--第i條土條的圓弧長度；ΔGi-第i土條的自重；θi--第i條土中線處法線與鉛直線的夾角；φi--土層的內(nèi)摩擦角；bi--第i條土的寬度；hi--第i條土的平均高度；q--第i條土條土上的均布荷載；四、計算安全系數(shù):將數(shù)據(jù)各參數(shù)代入上面的公式，通過循環(huán)計算，求得最小的安全系數(shù)Ksjmin：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步3.34641.5402.8367.7728.273示意圖如下：計算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)Ksjmin=3.346>1.350滿足要求![標高-4.220m]3-3剖面（ZK18）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版土釘墻需要計算其土釘?shù)目估休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。一、參數(shù)信息1、基本參數(shù)側(cè)壁安全級別二級基坑開挖深度h(m)4.26土體的滑動摩擦系數(shù)1.3條分塊數(shù)10土釘墻計算寬度B'(m)15基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)1.2基坑內(nèi)側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)5.5基坑地面至抗隆起計算平面之間的距離D(m)22、荷載參數(shù)序號類型面荷載q(kPa)荷載寬度b(m)基坑邊線距離a(m)平行基坑邊的分布長度l(m)作用深度d(m)1局布荷載255113、土層參數(shù)序號土名稱土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)極限摩擦阻力(kPa)飽和重度(kN/m3)1粘性土1.619.412.640.67029.42卵石320.540022030.53粘性土15.419.611355529.64、土釘墻布置數(shù)據(jù)放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.2641土釘參數(shù)：序號孔徑d(mm)長度l(m)入射角α(°)豎向間距Sz(m)土釘桿體材料桿體截面積As(mm2)抗拉強度標準值fyk(N/mm2)抗拉強度設(shè)計值fy(N/mm2)1256301.3鋼筋3144003602256301.3鋼筋3144003605、計算系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ01綜合分項系數(shù)γF1.25土釘抗拔安全系數(shù)Kt1.6圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Ks1.3抗滑移安全系數(shù)Ksl1.2抗傾覆安全系數(shù)Kov1.3抗隆起安全系數(shù)Khe1.6經(jīng)驗系數(shù)ηb0.6二、土釘承載力計算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-12.6/2)=0.642；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-12.6/2)=0.642；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-40/2)=0.217；第1層土：0-1.2m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19.4=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19.4×0×0.642-2×40.6×0.6420.5=-65.061kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=19.4×(1.2+0)×0.642-2×40.6×0.6420.5=-50.116kN/m2第2層土：1.2-1.6m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γsati=[23.28]/29.4=0.792mPak2上=[γsat2H2'-γw(∑h1-ha)]Ka2-2c2Ka20.5+γw(∑h1-ha)=[29.4×0.792-10×(1.2-1.2)]×0.642-2×40.6×0.6420.5+10×(1.2-1.2)=-50.113kN/m2Pak2下=[γsat2(H2'+h2)-γw(∑h1-ha)]Ka2-2c2Ka20.5+γw(∑h1-ha)=[29.4×(0.792+0.4)-10×(1.6-1.2)]×0.642-2×40.6×0.6420.5+10×(1.6-1.2)=-41.131kN/m2第3層土：1.6-4.26m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γsati=[35.04]/30.5=1.149mPak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[30.5×1.149-10×(1.6-1.2)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(1.6-1.2)=10.737kN/m2Pak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[30.5×(1.149+2.66)-10×(4.26-1.2)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(4.26-1.2)=49.17kN/m21）水平荷載臨界深度：Z0=Pak3下h3/(Pak3上+Pak3下)=49.17×2.66/(10.737+49.17)=2.183m；第1層土Eak1=0kN；第2層土Eak2=0kN；第3層土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=2.66×(10.737+49.17)×1/2=79.676kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)=2.66×(2×10.737+49.17)/(3×10.737+3×49.17)=1.046m；土壓力合力：Eak=ΣEaki=0+0+79.676=79.676kN；合力作用點：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+0×0+1.046×79.676)/79.676=1.046m；1、單根土釘?shù)妮S向拉力標準值Nk,j：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj其中ζ--荷載折減系數(shù)ηj--第j層土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)Pak,j--第j層土釘處的主動土壓力強度標準值Sxj、Szj--土釘之間的水平與垂直距離αj--土釘與水平面的夾角Nj=γ0γFNk,j=1×1.25×0.861=1.076kN≤fyAs=400×314=125.6kN滿足要求！Rk,j/Nk,j=92.471/0.861=107.4≥Kt=1.6滿足要求！序號Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性0107.41.076125.6滿足要求滿足要求128.0623.184125.6滿足要求滿足要求三、土釘墻整體穩(wěn)定性的計算根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012要求，土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法如下圖，按照下式進行整體穩(wěn)定性驗算：圓弧滑動法示意圖公式中：cj、φj──第j土條滑弧面處土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)；bj──第j土條的寬度(m)；θj──第j土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角(°)；lj──第j土條的滑弧段長度(m)，取lj＝bj/cosθj；qj──作用在第j土條上的附加分布荷載標準值(kPa)；ΔGj──第j土條的自重(kN)，按天然重度計算；uj──第j土條在滑弧面上的孔隙水壓力(kPa)，采用落底式截水帷幕時，對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外側(cè)，可取uj＝γwhwaj，在基坑內(nèi)側(cè)，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或?qū)Φ叵滤灰韵碌恼承酝?，取uj＝0；γw──地下水重度(kN/m3)；hwaj──基坑外側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；hwpj──基坑內(nèi)側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；Rˊk,k──第k根土釘在圓弧滑動面以外的錨固段的極限抗拔承載力標準值與桿體受拉承載力標準值的較小值；αk──表示第k層土釘?shù)膬A角；θk──圓弧面在第k層土釘處的法線與垂直面的夾角；ψv──計算系數(shù)，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ,φ表示的是第k層土釘與滑弧交點處土的內(nèi)摩擦角。把各參數(shù)代入上面的公式，進行計算可得到如下結(jié)果：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步3.22643.1690.0012.1982.198示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第2步2.48443.1690.0024.3974.397示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第3步2.13043.1690.0047.2047.204示意圖如下：計算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=3.226>=1.300滿足要求![標高-1.300m]第2步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.484>=1.300滿足要求![標高-2.600m]第3步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.130>1.300滿足要求![標高-4.260m]四、抗滑動及抗傾覆穩(wěn)定性驗算1）抗滑動穩(wěn)定性驗算抗滑動安全系數(shù)按下式計算：f'/Eah≥1.2式中，Eah為主動土壓力的水平分量(kN)；f'為墻底的抗滑阻力(kN)，由下式計算求得：f'=μ(W+qBaSv)μ為土體的滑動摩擦系數(shù)；W為所計算土體自重(kN)q為坡頂面荷載(kN/m2)；Ba為荷載長度；Sv為計算墻體的厚度，取土釘?shù)囊粋€水平間距進行計算1級坡：f'/Eah=10.981>1.200，滿足要求！2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù)按以下公式計算：MG/MQ式中，MG--由墻體自重和地面荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩，由下式確定MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2)其中，W為所計算土體自重(kN)其中，q為坡頂面荷載(kN/m2)Bc為土體重心至o點的水平距離；Ba為荷載在B范圍內(nèi)長度；b為荷載距基坑邊線長度；B'為土釘墻計算寬度；Mk--由主動土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，由下式確定Mk=Eah×lh其中，Eah為主動土壓力的水平分量（kN）；lh為主動土壓力水平分量的合力點至通過墻趾O水平面的垂直距離。1級坡：MG/MQ=251.399>1.300，滿足要求！五、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算滿布荷載：f1=0局部荷載：f2=(q1b+q2a+q3W1)/(b+a+W1)=(127.077×4.26+125.077×5+85.571×4)/(4.26+5+4)=113.802Nq=tan2(45°+φ/2)eπtanφ=tan2(45°+11/2)eπtan11=2.71Nc=(Nq-1)/tanφ=(2.71-1)/tan(11)=8.797(γmn+1DNq+cNc)/(f1+f2)=(19.753×2×2.71+35×8.797)/(0+113.802)=3.646≥Kb=1.6滿足要求！4-4剖面（ZK24）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版土釘墻需要計算其土釘?shù)目估休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。一、參數(shù)信息1、基本參數(shù)側(cè)壁安全級別二級基坑開挖深度h(m)4.22土體的滑動摩擦系數(shù)1.3條分塊數(shù)10土釘墻計算寬度B'(m)15基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)3.2基坑內(nèi)側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)4.6基坑地面至抗隆起計算平面之間的距離D(m)22、荷載參數(shù)序號類型面荷載q(kPa)荷載寬度b(m)基坑邊線距離a(m)平行基坑邊的分布長度l(m)作用深度d(m)1局布荷載255113、土層參數(shù)序號土名稱土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)極限摩擦阻力(kPa)飽和重度(kN/m3)1粘性土1.519.412.640.67029.42卵石3.520.540022030.53粘性土1719.611355529.64、土釘墻布置數(shù)據(jù)放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.2241土釘參數(shù)：序號孔徑d(mm)長度l(m)入射角α(°)豎向間距Sz(m)土釘桿體材料桿體截面積As(mm2)抗拉強度標準值fyk(N/mm2)抗拉強度設(shè)計值fy(N/mm2)1256301.4鋼筋3144003602256301.4鋼筋3144003605、計算系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ01綜合分項系數(shù)γF1.25土釘抗拔安全系數(shù)Kt1.6圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Ks1.3抗滑移安全系數(shù)Ksl1.2抗傾覆安全系數(shù)Kov1.3抗隆起安全系數(shù)Khe1.6經(jīng)驗系數(shù)ηb0.6二、土釘承載力計算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-12.6/2)=0.642；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-40/2)=0.217；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-40/2)=0.217；第1層土：0-1.5m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19.4=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19.4×0×0.642-2×40.6×0.6420.5=-65.061kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=19.4×(1.5+0)×0.642-2×40.6×0.6420.5=-46.379kN/m2第2層土：1.5-3.2m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γi=[29.1]/20.5=1.42mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20.5×1.42×0.217-2×0×0.2170.5=6.317kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=20.5×(1.7+1.42)×0.217-2×0×0.2170.5=13.879kN/m2第3層土：3.2-4.22m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γsati=[63.95]/30.5=2.097mPak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[30.5×2.097-10×(3.2-3.2)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(3.2-3.2)=13.879kN/m2Pak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[30.5×(2.097+1.02)-10×(4.22-3.2)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(4.22-3.2)=28.616kN/m21）水平荷載臨界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+Pak2下)=13.879×1.7/(6.317+13.879)=1.168m；第1層土Eak1=0kN；第2層土Eak2=h2(Pa2上+Pa2下)ba/2=1.7×(6.317+13.879)×1/2=17.167kN；aa2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3Pa2上+3Pa2下)+∑h3=1.7×(2×6.317+13.879)/(3×6.317+3×13.879)+1.02=1.764m；第3層土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1.02×(13.879+28.616)×1/2=21.672kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)=1.02×(2×13.879+28.616)/(3×13.879+3×28.616)=0.451m；土壓力合力：Eak=ΣEaki=0+17.167+21.672=38.839kN；合力作用點：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+1.764×17.167+0.451×21.672)/38.839=1.031m；1、單根土釘?shù)妮S向拉力標準值Nk,j：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj其中ζ--荷載折減系數(shù)ηj--第j層土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)Pak,j--第j層土釘處的主動土壓力強度標準值Sxj、Szj--土釘之間的水平與垂直距離αj--土釘與水平面的夾角Nj=γ0γFNk,j=1×1.25×0.001=0.001kN≤fyAs=400×314=125.6kN滿足要求！Rk,j/Nk,j=93.442/0.001=93442≥Kt=1.6滿足要求！序號Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性0934420.001125.6滿足要求滿足要求1151.3350.643125.6滿足要求滿足要求三、土釘墻整體穩(wěn)定性的計算根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012要求，土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法如下圖，按照下式進行整體穩(wěn)定性驗算：圓弧滑動法示意圖公式中：cj、φj──第j土條滑弧面處土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)；bj──第j土條的寬度(m)；θj──第j土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角(°)；lj──第j土條的滑弧段長度(m)，取lj＝bj/cosθj；qj──作用在第j土條上的附加分布荷載標準值(kPa)；ΔGj──第j土條的自重(kN)，按天然重度計算；uj──第j土條在滑弧面上的孔隙水壓力(kPa)，采用落底式截水帷幕時，對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外側(cè)，可取uj＝γwhwaj，在基坑內(nèi)側(cè)，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或?qū)Φ叵滤灰韵碌恼承酝?，取uj＝0；γw──地下水重度(kN/m3)；hwaj──基坑外側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；hwpj──基坑內(nèi)側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；Rˊk,k──第k根土釘在圓弧滑動面以外的錨固段的極限抗拔承載力標準值與桿體受拉承載力標準值的較小值；αk──表示第k層土釘?shù)膬A角；θk──圓弧面在第k層土釘處的法線與垂直面的夾角；ψv──計算系數(shù)，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ,φ表示的是第k層土釘與滑弧交點處土的內(nèi)摩擦角。把各參數(shù)代入上面的公式，進行計算可得到如下結(jié)果：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步3.16643.4650.0002.3782.378示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第2步2.40043.552-0.0074.7614.761示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第3步2.14643.552-0.0117.1757.175示意圖如下：計算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=3.166>=1.300滿足要求![標高-1.400m]第2步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.400>=1.300滿足要求![標高-2.800m]第3步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.146>1.300滿足要求![標高-4.220m]四、抗滑動及抗傾覆穩(wěn)定性驗算1）抗滑動穩(wěn)定性驗算抗滑動安全系數(shù)按下式計算：f'/Eah≥1.2式中，Eah為主動土壓力的水平分量(kN)；f'為墻底的抗滑阻力(kN)，由下式計算求得：f'=μ(W+qBaSv)μ為土體的滑動摩擦系數(shù)；W為所計算土體自重(kN)q為坡頂面荷載(kN/m2)；Ba為荷載長度；Sv為計算墻體的厚度，取土釘?shù)囊粋€水平間距進行計算1級坡：f'/Eah=22.383>1.200，滿足要求！2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù)按以下公式計算：MG/MQ式中，MG--由墻體自重和地面荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩，由下式確定MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2)其中，W為所計算土體自重(kN)其中，q為坡頂面荷載(kN/m2)Bc為土體重心至o點的水平距離；Ba為荷載在B范圍內(nèi)長度；b為荷載距基坑邊線長度；B'為土釘墻計算寬度；Mk--由主動土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，由下式確定Mk=Eah×lh其中，Eah為主動土壓力的水平分量（kN）；lh為主動土壓力水平分量的合力點至通過墻趾O水平面的垂直距離。1級坡：MG/MQ=246.109>1.300，滿足要求！五、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算滿布荷載：f1=0局部荷載：f2=(q1b+q2a+q3W1)/(b+a+W1)=(126.762×4.22+124.762×5+84.86×4)/(4.22+5+4)=113.327Nq=tan2(45°+φ/2)eπtanφ=tan2(45°+11/2)eπtan11=2.71Nc=(Nq-1)/tanφ=(2.71-1)/tan(11)=8.797(γmn+1DNq+cNc)/(f1+f2)=(19.951×2×2.71+35×8.797)/(0+113.327)=3.671≥Kb=1.6滿足要求！5-5剖面（ZK15）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版土釘墻需要計算其土釘?shù)目估休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。一、參數(shù)信息1、基本參數(shù)側(cè)壁安全級別二級基坑開挖深度h(m)4.16土體的滑動摩擦系數(shù)1.3條分塊數(shù)10土釘墻計算寬度B'(m)15基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)2.8基坑內(nèi)側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)4.5基坑地面至抗隆起計算平面之間的距離D(m)22、荷載參數(shù)序號類型面荷載q(kPa)荷載寬度b(m)基坑邊線距離a(m)平行基坑邊的分布長度l(m)作用深度d(m)1局布荷載255113、土層參數(shù)序號土名稱土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)極限摩擦阻力(kPa)飽和重度(kN/m3)1粘性土2.519.412.640.67029.42卵石1.720.540022020.53粘性土32.119.611355519.64、土釘墻布置數(shù)據(jù)放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.164.160.9土釘參數(shù)：序號孔徑d(mm)長度l(m)入射角α(°)豎向間距Sz(m)土釘桿體材料桿體截面積As(mm2)抗拉強度標準值fyk(N/mm2)抗拉強度設(shè)計值fy(N/mm2)1259301.3鋼筋3144003602259301.3鋼筋3144003605、計算系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ01綜合分項系數(shù)γF1.25土釘抗拔安全系數(shù)Kt1.6圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Ks1.3抗滑移安全系數(shù)Ksl1.2抗傾覆安全系數(shù)Kov1.3抗隆起安全系數(shù)Khe1.6經(jīng)驗系數(shù)ηb0.6二、土釘承載力計算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-12.6/2)=0.642；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-40/2)=0.217；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-40/2)=0.217；第1層土：0-2.5m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19.4=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19.4×0×0.642-2×40.6×0.6420.5=-65.061kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=19.4×(2.5+0)×0.642-2×40.6×0.6420.5=-33.924kN/m2第2層土：2.5-2.8m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γi=[48.5]/20.5=2.366mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20.5×2.366×0.217-2×0×0.2170.5=10.525kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=20.5×(0.3+2.366)×0.217-2×0×0.2170.5=11.86kN/m2第3層土：2.8-4.16m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γsati=[54.65]/20.5=2.666mPak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[20.5×2.666-10×(2.8-2.8)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(2.8-2.8)=11.86kN/m2Pak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[20.5×(2.666+1.36)-10×(4.16-2.8)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(4.16-2.8)=28.558kN/m21）水平荷載臨界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+Pak2下)=11.86×0.3/(10.525+11.86)=0.159m；第1層土Eak1=0kN；第2層土Eak2=h2(Pa2上+Pa2下)ba/2=0.3×(10.525+11.86)×1/2=3.358kN；aa2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3Pa2上+3Pa2下)+∑h3=0.3×(2×10.525+11.86)/(3×10.525+3×11.86)+1.36=1.507m；第3層土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1.36×(11.86+28.558)×1/2=27.484kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)=1.36×(2×11.86+28.558)/(3×11.86+3×28.558)=0.586m；土壓力合力：Eak=ΣEaki=0+3.358+27.484=30.842kN；合力作用點：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+1.507×3.358+0.586×27.484)/30.842=0.686m；1、單根土釘?shù)妮S向拉力標準值Nk,j：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj其中ζ--荷載折減系數(shù)ηj--第j層土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)Pak,j--第j層土釘處的主動土壓力強度標準值Sxj、Szj--土釘之間的水平與垂直距離αj--土釘與水平面的夾角Nj=γ0γFNk,j=1×1.25×0=0kN≤fyAs=400×314=125.6kN滿足要求！序號Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性000125.6滿足要求滿足要求1346.7080.261125.6滿足要求滿足要求三、土釘墻整體穩(wěn)定性的計算根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012要求，土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法如下圖，按照下式進行整體穩(wěn)定性驗算：圓弧滑動法示意圖公式中：cj、φj──第j土條滑弧面處土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)；bj──第j土條的寬度(m)；θj──第j土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角(°)；lj──第j土條的滑弧段長度(m)，取lj＝bj/cosθj；qj──作用在第j土條上的附加分布荷載標準值(kPa)；ΔGj──第j土條的自重(kN)，按天然重度計算；uj──第j土條在滑弧面上的孔隙水壓力(kPa)，采用落底式截水帷幕時，對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外側(cè)，可取uj＝γwhwaj，在基坑內(nèi)側(cè)，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或?qū)Φ叵滤灰韵碌恼承酝粒j＝0；γw──地下水重度(kN/m3)；hwaj──基坑外側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；hwpj──基坑內(nèi)側(cè)第j土條滑弧面中點的壓力水頭(m)；Rˊk,k──第k根土釘在圓弧滑動面以外的錨固段的極限抗拔承載力標準值與桿體受拉承載力標準值的較小值；αk──表示第k層土釘?shù)膬A角；θk──圓弧面在第k層土釘處的法線與垂直面的夾角；ψv──計算系數(shù)，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ,φ表示的是第k層土釘與滑弧交點處土的內(nèi)摩擦角。把各參數(shù)代入上面的公式，進行計算可得到如下結(jié)果：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步3.16043.7190.0472.1142.114示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第2步2.78844.9320.0054.3784.378示意圖如下：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第3步2.29244.9940.0016.8536.853示意圖如下：計算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=3.160>=1.300滿足要求![標高-1.300m]第2步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.788>=1.300滿足要求![標高-2.600m]第3步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=2.292>1.300滿足要求![標高-4.160m]四、抗滑動及抗傾覆穩(wěn)定性驗算1）抗滑動穩(wěn)定性驗算抗滑動安全系數(shù)按下式計算：f'/Eah≥1.2式中，Eah為主動土壓力的水平分量(kN)；f'為墻底的抗滑阻力(kN)，由下式計算求得：f'=μ(W+qBaSv)μ為土體的滑動摩擦系數(shù)；W為所計算土體自重(kN)q為坡頂面荷載(kN/m2)；Ba為荷載長度；Sv為計算墻體的厚度，取土釘?shù)囊粋€水平間距進行計算1級坡：f'/Eah=27.029>1.200，滿足要求！2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù)按以下公式計算：MG/MQ式中，MG--由墻體自重和地面荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩，由下式確定MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2)其中，W為所計算土體自重(kN)其中，q為坡頂面荷載(kN/m2)Bc為土體重心至o點的水平距離；Ba為荷載在B范圍內(nèi)長度；b為荷載距基坑邊線長度；B'為土釘墻計算寬度；Mk--由主動土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，由下式確定Mk=Eah×lh其中，Eah為主動土壓力的水平分量（kN）；lh為主動土壓力水平分量的合力點至通過墻趾O水平面的垂直距離。1級坡：MG/MQ=511.339>1.300，滿足要求！五、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算滿布荷載：f1=0局部荷載：f2=(q1b+q2a+q3W1)/(b+a+W1)=(123.766×4.16+121.766×5+82.53×4.16)/(4.16+5+4.16)=110.137Nq=tan2(45°+φ/2)eπtanφ=tan2(45°+11/2)eπtan11=2.71Nc=(Nq-1)/tanφ=(2.71-1)/tan(11)=8.797(γmn+1DNq+cNc)/(f1+f2)=(19.618×2×2.71+35×8.797)/(0+110.137)=3.761≥Kb=1.6滿足要求！6-6剖面（ZK32）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版計算土坡穩(wěn)定性采用圓弧條分法進行分析計算，由于該計算過程是大量的重復(fù)計算，故本計算書只列出相應(yīng)的計算公式和計算結(jié)果，省略了重復(fù)計算過程。本計算書采用瑞典條分法進行分析計算，假定滑動面為圓柱面及滑動土體為不變形剛體，還假定不考慮土條兩側(cè)上的作用力。一、參數(shù)信息:基本參數(shù)：條分方法瑞典條分法基坑開挖深度h(m)4.31條分塊數(shù)50基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯xha(m)3.4基坑內(nèi)側(cè)水位到坑底的距離hp(m)4.6放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.316.61荷載參數(shù)：序號類型面荷載q(kPa)基坑邊線距離a(m)荷載寬度b(m)1局布311土層參數(shù)：序號土名稱土厚度(m)土的重度γ(kN/m3)土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)飽和重度γsat(kN/m3)1粘性土2.419.412.640.629.42卵石2.120.540030.53粘性土15.719.6113529.6二、計算原理:根據(jù)土坡極限平衡穩(wěn)定進行計算。自然界勻質(zhì)土坡失去穩(wěn)定，滑動面呈曲面，通常滑動面接近圓弧，可將滑裂面近似成圓弧計算。將土坡的土體沿豎直方向分成若干個土條，從土條中任意取出第i條，不考慮其側(cè)面上的作用力時，該土條上存在著：1、土條自重，2、作用于土條弧面上的法向反力，3、作用于土條圓弧面上的切向阻力。將抗剪強度引起的極限抗滑力矩和滑動力矩的比值作為安全系數(shù)，考慮安全儲備的大小，按照《規(guī)范》要求，安全系數(shù)要滿足≥1.35的要求。圓弧滑動法示意圖三、計算公式:Ksj=∑{cili+[ΔGibi+qbi]cosθitanφi}/∑[ΔGibi+qbi]sinθi式子中：Ksj--第j個圓弧滑動體的抗滑力矩與滑動力矩的比值;ci--土層的粘聚力；li--第i條土條的圓弧長度；ΔGi-第i土條的自重；θi--第i條土中線處法線與鉛直線的夾角；φi--土層的內(nèi)摩擦角；bi--第i條土的寬度；hi--第i條土的平均高度；q--第i條土條土上的均布荷載；四、計算安全系數(shù):將數(shù)據(jù)各參數(shù)代入上面的公式，通過循環(huán)計算，求得最小的安全系數(shù)Ksjmin：計算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步3.19737.0242.5637.1087.556示意圖如下：計算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)Ksjmin=3.197>1.350滿足要求![標高-4.310m]7-7剖面（ZK8）計算依據(jù)：1、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計算手冊》江正榮編著3、《實用土木工程手冊》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計計算手冊》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版土釘墻需要計算其土釘?shù)目估休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。一、參數(shù)信息1、基本參數(shù)側(cè)壁安全級別二級基坑開挖深度h(m)4.67土體的滑動摩擦系數(shù)1.3條分塊數(shù)10土釘墻計算寬度B'(m)15基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)3.4基坑內(nèi)側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)5基坑地面至抗隆起計算平面之間的距離D(m)22、荷載參數(shù)序號類型面荷載q(kPa)荷載寬度b(m)基坑邊線距離a(m)平行基坑邊的分布長度l(m)作用深度d(m)1局布荷載255113、土層參數(shù)序號土名稱土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)極限摩擦阻力(kPa)飽和重度(kN/m3)1粘性土119.412.640.67029.42卵石420.540022030.53粘性土2919.611355529.64、土釘墻布置數(shù)據(jù)放坡參數(shù)：序號放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺寬度B(m)14.6730.8土釘參數(shù)：序號孔徑d(mm)長度l(m)入射角α(°)豎向間距Sz(m)土釘桿體材料桿體截面積As(mm2)抗拉強度標準值fyk(N/mm2)抗拉強度設(shè)計值fy(N/mm2)1259301.3鋼筋3144003602259301.3鋼筋3144003605、計算系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ01綜合分項系數(shù)γF1.25土釘抗拔安全系數(shù)Kt1.6圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Ks1.3抗滑移安全系數(shù)Ksl1.2抗傾覆安全系數(shù)Kov1.3抗隆起安全系數(shù)Khe1.6經(jīng)驗系數(shù)ηb0.6二、土釘承載力計算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-12.6/2)=0.642；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-40/2)=0.217；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-40/2)=0.217；第1層土：0-1m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19.4=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19.4×0×0.642-2×40.6×0.6420.5=-65.061kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=19.4×(1+0)×0.642-2×40.6×0.6420.5=-52.607kN/m2第2層土：1-3.4m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γi=[19.4]/20.5=0.946mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20.5×0.946×0.217-2×0×0.2170.5=4.208kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=20.5×(2.4+0.946)×0.217-2×0×0.2170.5=14.885kN/m2第3層土：3.4-4.67m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γsati=[68.6]/30.5=2.249mPak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[30.5×2.249-10×(3.4-3.4)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(3.4-3.4)=14.885kN/m2Pak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[30.5×(2.249+1.27)-10×(4.67-3.4)]×0.217-2×0×0.2170.5+10×(4.67-3.4)=33.235kN/m21）水平荷載臨界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+Pak2下)=14.885×2.4/(4.208+14.885)=1.871m；第1層土Eak1=0kN；第2層土Eak2=h2(Pa2上+Pa2下)ba/2=2.4×(4.208+14.885)×1.5/2=34.367kN；aa2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3Pa2上+3Pa2下)+∑h3=2.4×(2×4.208+14.885)/(3×4.208+3×14.885)+1.27=2.246m；第3層土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1.27×(14.885+33.235)×1.5/2=45.834kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)=1.27×(2×14.885+33.235)/(3×14.885+3×33.235)=0.554m；土壓力合力：Eak=ΣEaki=0+34.367+45.834=80.201kN；合力作用點：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+2.