郑州桩墙复合土钉工程分析.doc

郑州某复合土钉墙工程分析一、工程概况：郑州某基坑开挖深度为自然地坪以下12.9m。场地表层为杂填土，以下依次为粉土、粉土夹粉砂或粉砂夹粉土。具体参数见下表土层名称层厚(m)天然重度(kN/m3)内聚力C(kPa)内摩擦角（。）锚固体与土体极限摩阻力（kPa）M值（MN/m4）①杂填土1.518.06.015.015.01.5②粉土3.917.510.018.020.05.68③粉土4.118.715.020.025.07.5④粉土夹粉砂5.318.010.025.030.011.0⑤粉砂夹粉土6.418.50.030.035.020.0⑥粉砂20.018.80.040.040.028.0基坑东侧为黄委会家属院，沿基坑共有6栋6层住宅楼，最近点距基坑围护结构5m；西侧距基坑13m为郑州市主干道紫荆山路，地埋系统复杂，且埋深均在2-5m范围;北侧为城市次干道，距离基坑边沿15m，南侧为城市加油站，距离基坑18m。地下水位稳定在自然地下5.5-6.2m.。实际工程中采用单支点桩锚与土钉联合支护结构，排桩直径为0.8m，间距为1.5m，桩长12.4m。预应力锚杆位于自然地面下5.5m处，水平间距为1.5m，锚杆预应力设计值为:T=165kN，总长度为L=25m。土钉支护结构采用水平间距为1.5m，竖向排距为1.2-1.5m，土钉采用48无缝钢管，长度为12m，自自然地面下7m开始共设置5排土钉。根据以上方案，利用同济启明星软件Nail5.0对复合土钉墙进行分析。二、设计数据输入：1、基本数据输入点击“基本数据”标题即可进入“基本数据”页面。在输入土层数据、邻近荷载后结果见下图：图.12、“设计数据”页面用鼠标点击“设计数据”，即可切换到设计数据页面。根据设计方案，此工程采用了两级坡，第一级坡不处理，第二级坡采用复合土钉墙加排桩锚杆的复杂的复合结构。输入相关参数后可见下图：图.23、“规范选择”页面用鼠标点击“规范选择”，即可切换到规范选择页面。默认规范为《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）。图.3最后根据设计方案得到的计算图形如下图：图.4三、计算结果1、排桩内力变形根据上述的输入参数，对此复合土钉墙的排桩部分进行了分析。计算结果表明，排桩内力最大弯矩为711.7KN.m。最大变形为27.4mm，最大剪力为343KN。锚杆的最大拉力为294KN。图.52、土钉以及锚杆的抗拔分析根据《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》的抗拔计算规定，采用朗肯主动土压力进行计算，得到如下表计算结果：序号深度(m)土压力面积(kPa)调整系数荷载标准值(kN)破裂面内长度(m)抗拔承载力设计值(kN)抗拉强度设计值(kN)安全系数要求安全系数结论10.10--294.024.30411.24554.181.401.25满足21.506.211.009.643.4754.3594.205.641.25满足33.0016.741.0025.992.5966.6894.202.571.25满足44.2020.751.0032.221.8873.3494.202.281.25满足55.4019.391.0030.101.1878.4694.202.611.25满足66.6039.891.0061.950.4785.4894.201.381.25满足由此可见原先的方案抗拔计算满足规范要求。3、整体稳定计算复合土钉墙的整体稳定分析是我们设计工作的一个重点，因此，采用了瑞典条分法和简化毕肖普法分别进行了分析：（1）瑞典条分法图.6滑弧圆心:(5.50,0.00)m；滑弧半径:18.38m；下滑力:2111.03kN/m；土体(包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力:2529.32kN/m；土钉/锚杆抗滑力:216.53kN/m；安全系数：1.30；（1）简化毕肖普法图.7滑弧圆心:(4.40,-2.49)m；滑弧半径:20.64m；下滑力:2365.88kN/m；土体(包括搅拌桩和坑底加固土)抗滑力:3517.12kN/m；土钉/锚杆抗滑力:193.71kN/m；从以上两个方法的计算结果可知，本设计方案的稳定安全系数都达到1.3以上，简化毕肖普法计算得到的安全系数更大，达到1.57。4、土钉墙变形估算土体平均内摩擦角：土体平均重度：土体平均变形模量：土体平均泊松比：静止土压力系数：土钉/锚平均变形模量：土钉/锚置换率：土体复合模量：锚杆作用荷载：深zi处的水平位移计算公式：式中，β为坡角土钉墙最大最大位移：17.9mm四、实测结果自基坑开挖施工至地下3层地下室出地面历时9个月，测得基坑施工过程中基坑顶部土体最大水平侧移量为12mm。