东南大学 基坑支护 毕业设计(3)

图2.4整体稳定性示意图

整体安全系数采用下式计算：

(2－6)

式中：Wi、Qi——(无搅拌桩处)作用于第i土条的土条自重和地表超载；

Vi——(有搅拌桩处)作用于第i土条的土条自重和地表超载的和；

i——土条圆弧破坏面切线与水平层的夹角；

△i——第i条土条宽度；

1、Ci——土条i圆弧破坏面所处第j层土层的内摩擦角和内聚力； i、Di——第i水泥土搅拌桩土条的内摩擦角和内聚力；

TRk——第K排土钉的最大抗拔力；

k——第K排土钉轴线该处破坏面切线之间的夹角；

Sh——土钉的水平间距；

K——安全系数，取1.25－1.30。

以上计算过程也可逆向进行，实际工程一般采用软件计算。 底部稳定性验算

由于在本设计中探讨的复合土钉支护技术是应用在南京河西软土土质中，必然存在底部稳定性问题。 1) 地基承载力复核

基坑开挖后，在边坡上在坑底附近土体由三维受力变成二维受力状态，土体强度被削弱，底部土体在复合土钉墙体的自重作用下，失去承载力的可能性很大，因此须验算墙底土体的承载力，使之满足：

Kwz

r1h0 D q

r2DNq cNc

1.2 (2－7)

上式中：rl——坑外地表至围护墙底各土层的加权平均值(kN/m3)

r2——坑内开挖面以下至围护墙底各土层天然重度的加权平均值 h0——基坑开挖深度(m)

D——围护结构在基坑开挖面以下的入土深度(m) Q——坑外地面荷载(kPa)

Nq、Nc——地基土的承载力系数，可依据下式计算:

Nq e tg tg2450 0.5 (2－8) (2－9) Nc Nq 1 /tg

2) 基坑底部抗隆起复核

验算坑底隆起稳定性的方法很多，可以方便的采用稳定系数法：

Ns=rHO+q/Su < 6.0 (2－10) 在上式中：r——坑外土体的重度加权平均值(kN/m3，)

H0——基坑开挖深度(m) q——坑边地面超载(kPa)

Su——墙体土体与水泥土桩抗剪强度的加权平均值(KPa)

3) 坑底附近的水泥土桩破坏复核

水泥土桩既是防渗帷幕，又是开挖面的临时支护，当开挖至下一层而还没有施作土钉以及喷射砼面层时，已经暴露的水泥土桩将发挥临时支护作用，防止帷幕后的土体被挤出来，因此，需要验算水泥土桩发生冲剪和弯折破坏的可能性. 具体破坏形式见图2.5。

抗冲剪：Kc

V2BCu0

2.0 (2－

11) Qkarh0 q 2cSv 0.5B

图2.5水泥搅拌桩破坏形式

上式中，B——防水帷幕的宽度(m)

Cu0——水泥土搅拌桩的抗剪强度，可取为(0.2－0.3)fcu fc0——水泥土桩无侧限抗压强度 c——土体的凝聚力（kPa） r——土体的天然重度(kN/m3) Sv——土钉的竖向间距 H0——基坑的开挖深度

Ka——主动土压力系数，Ka tg /4 0.5

抗弯折： a r0h0 3/4q Svi/B 0.5 0.5fcu (2－12)

2

l r0h0 3/4q Svi/B 0.5 0.1fcu (2－13)

2

上式中： l——水泥土的拉应力

a——水泥土的压应力

2.3 SMW工法简介

SMW是Soil Mixing Wall的缩写，SMW工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，即利用多轴型长螺旋钻孔机在土壤中钻孔，达到预定深度后，边提钻边从钻头端部

注入适合不同工程连续墙的水泥浆，将其与原土壤进行搅拌，在原位置上建成一段土壤水泥墙。然后再进行第二段墙施工，使相邻的土壤水泥墙彼此有重合段，连续重叠搭接施工即可做成地下连续墙。同时根据不同需要，插入工字钢，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体，作深开挖基础维护或止水之用。

图2.6 深层搅拌桩原理图及效果 图2.7中空三轴钻机原理图及效果

2.4 SMW工法设计

2.4.1 型钢设计

1) 型钢长度：视支撑设置情况选用悬臂、单层支点或多层支点计算型钢长度。 2) 抗弯计算

1.25 0Mmax

≤ (2－14)

W

式中 Mmax——作用在型钢上的最大作用弯矩计算值（N²mm）；

W——型钢抵抗矩（mm3）； 。 ——型钢允许拉应力（N/mm）

2

型钢间距除满足抗弯强度要求外，尚应满足下式：

l2≤D+h-2e (2－15) 式中 l2——型钢间净间距（mm）；

D——三轴水泥搅拌桩的直径（mm）； h——型钢截面高度（mm）；

e——型钢形心与三轴水泥搅拌桩圆心间的距离（mm）。

3) 抗剪计算

1.25 0QS

≤ It

(2－16)

式中 Q——作用在型钢上的最大剪力计算值（N）；

S——型钢面积矩（mm3）； I——型钢惯性矩（mm4）； t——型钢腹板厚度（mm）。

2.4.2 三轴深层搅拌桩设计

1) 桩长：桩长除满足抗管涌要求外，尚应比型钢插入深度深0.6－1.0m； 2) 抗剪强度验算

(a) 当型钢满堂设置时：

1.25 0ql2 1 < c

2de1

17)

式中 q——计算截面处每米长度作用剪力计算值（N/m）；

(2－

l2——型钢间净间距（m）；

de1——计算断面处水泥土的有效厚度（m）； 。 c ——水泥土的抗剪强度设计值（kPa）