其中，K为注浆系数，取2。
D为土钉孔直径，取150。
L为10
即S1*S2<2×0.150×10=3
故取S1=S2=1.25米
3.2.4土钉直径计算
土钉直径d=（17,25）*S1*S2
即d=（17*1.25*1.25，25*1.25*1.25）=（27，39）
此处：
d取28毫米
由朗肯土压力可知，发生主动土压力时的滑裂面与水平面之间的夹角为45°+φ/2。
土体加权内摩擦角
φ=18.6
（1）土钉内力计算
在土体自重和地表均布荷载作用下，每一土钉所受到的最大拉力或设计内力N，可用下式计算：
（3.3）
式中：
α：
土钉倾角
p：
土钉与滑裂面交点处侧压力
P1=13.87kPa
=22kN
P2=57.7kPa
=91.5kN
P3=33.8kPa
=53.6kN
P4=50.4kPa
=79.9kN
P5=65.7kPa
=104.2kN
P6=76.2kPa
=120.89kN
P7=71.4kPa
=113.28kN
（2）验算土钉直径
（3.4）
式中：
Fs.d：
土钉的局部稳定安全系数，取1.5
fy：
钢筋抗拉强度设计值，土钉采用HRB400级的螺纹钢筋，fy=360N/mm2
N：
土钉内力设计值
d：
土钉钢筋直径
Nmax=120.89KN
则1.5×120.89≤1.35×3.14×352/4×360
显然验算成立，故可设各道土钉直径均选
28，钻孔直径取150mm。
（3）土钉锚固长度确定
土钉长度包括两部分：
自由段和锚固段，如图。
经加权平均可知滑裂面角度45°＋φ/2=54.3°。
根据三角形关系可确定自由段长度
ιf1=6.1mιf2=5.25mιf3=4.25mιf4=3.5m
ιf5=2.5mιf6=1.75mιf7=0.75m
由
确定锚固段长度ιb，其中D为钻孔直径，τ为土钉与土体之间的界面粘结强度。
ιb1=1.5×13.87÷（3.14×0.15×35）=1.26m
ιb2=1.5×57.7÷（3.14×0.15×80）=2.29m
ιb3=1.5×33.8÷（3.14×0.15×80）=3.5m
ιb4=1.5×50.4÷（3.14×0.15×30）=4.6m
ιb5=1.5×65.7÷（3.14×0.15×30）=6m
ιb6=1.5×76.2÷（3.14×0.15×30）=7m
ιb7=1.5×71.4÷（3.14×0.15×30）=7.9m
土钉长度ι≥ιf+ιb
计算得各土钉的长度为：
ι1≥6.1+1.26=7.36m；ι2≥5.25+1.26=7.36m；
ι3≥4.25+3.5=7.75m;ι4≥3.5+4.6=8.1m；
ι5≥2.5+6=8.5m；ι6≥1.75+7=8.75m；
ι7≥0.75+7.9=8.65m；
土钉所受的极限抗拔力Tu=πDιbτ，其中ιb为土钉锚固段长度。
土钉的安全系数k=Tu/N。
Tu1=3.14×0.15×1.26×35=138kN
Tu2=3.14×0.15×2.29×80=93kN
Tu3=3.14×0.15×3.5×80=131.8kN
Tu4=3.14×0.15×4.6×30=216.6kN
Tu5=3.14×0.15×6×30=282.6kN
Tu6=3.14×0.15×7×30=329.7kN
Tu7=3.14×0.15×7.9×30=372.09kN
最后所得的各土钉的自由段长度和锚固段长度及全长、土钉内力、极限抗拔力、安全系数如下表
土钉长度及安全系数
土钉
序号
高程
（m）
锚固段长度（m）
自由段长度（m）
全长
（m）
土钉内力（kN）
极限抗拔力（kN）
安全系数
①
1.25
1.26
6.1
7.36
13.87
138
9.9
②
2.50
2.29
5.25
7.54
57.7
93
1.63
③
3.75
3.5
4.25
7.75
33.8
131.8
3.8
④
5.00
4.6
3.5
8.1
50.4
21.66
4.3
⑤
6.25
6
2.5
8.5
65.7
282.6
4.3
⑥
7.50
7
1.75
8.75
76.2
329.7
4.3
⑦
8.75
7.9
0.75
8.65
71.4
327.09
5.2
∑N=368kN，∑Tu=1561kN
K总=1561/368=4.25
各土钉的安全系数和总的安全系数均大于1.8。
又知土钉墙的中间受力较大，底部易发生应力集中和其他不利情况，故对中间和底部的土钉进行加长，四号，五号，七号土钉加长至10米，其他土钉仍为9.3米
3.3面层设计
面层的作用有三方面：
一是承受水土压力，并将水土压力传递到土钉；二是限制土体塌倒；三是将土钉联成整体，当水泥土桩防渗发生局部断裂时，面层内的钢筋网将断裂部分兜住以防止发生涌土破坏。
一般为构造设置，强度验算。
C20混凝土100mm厚，内配直径为6mm间距为200mm的双向钢筋网的面层。
纵横主筋一般采用16mm螺纹钢，间距与土钉间距相同。
四，方案可行性验算
土钉的尺寸应满足设计内力的要求，同时应满足支护内部整体稳定性的需要。
所以，对设计进行稳定性验算是决定方案是否可行的必要步骤。
4.1外部稳定性验算
由面层、土钉、注浆以及土体构成的边坡类似重力式挡墙一样承担墙后水土压力，此重力挡墙可能发生的稳定性破坏为沿基坑底面滑移或绕挡墙趾翻转，即为土钉外部稳定性验算。
外部稳定性分析包括抗滑动稳定、抗倾覆稳定分析两方面。
支护整体沿底面水平滑动的安全系数可取为1.3；支护整体倾覆验算的安全系数为1.5。
外部稳定性示意图
4.1.1抗滑稳定性验算
土钉墙除了要进行整体稳定性验算外，还需按重力式挡土墙计算方法，验算其抗滑动稳定性。
抗滑动安全系数
式中：
Ft——土钉墙底面产生的抗滑力；
Eax——土压力引起的水平推力为各道土钉拉力之和
；
（4.2）
W——墙体自重
B——土钉墙计算宽度
B=（11/12）Lcosα
L——为土钉加权平均长度;
α——土钉与水平面之间的夹角;
墙宽取为8.3m，墙底部土摩擦角为24°
抗滑力Ft=（182×8.3+20×8.3）tan24°+19.7×8.3=910kN
土压力引起的水平推力为各道土钉拉力之和
抗滑稳定安全系数：
安全！
4.1.2抗倾覆稳定验算
抗倾覆稳定力矩即土的自重平衡力矩
Mw=（182×8.3+8.3×20）×8.3/2=6960kN·m
倾覆力矩
M0=4.55×8.5+6.93×6.33+87.52×6+98.4×4.33+130.8×2+62.55×2+47.5×0.5+8.4×0.3+1.67×9=1568.5kN·m
抗倾覆稳定安全系数
安全！
4.2整体稳定性验算
指基坑开挖达到某一深度，土钉及面层施工结束，研究边坡作为个整体产生滑动的可能性。
验算过程为：
（1）不计入土钉等因素的影响，搜寻最危险猾裂面，按圆弧滑动面进行，计算出相应的安全系数，通常小于1.0；
（2）计及在滑裂面以外土钉的抗拔力对抗滑力矩的有利影响；
（3）计及水泥土桩的抗剪强度对抗滑力矩的有利影响。
整体稳定性示意图
整体安全系数采用下式计算：
（4.3）
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；
——土条圆弧破坏面切线与水平层的夹角；
△i——第i条土条宽度；
、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；
、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；
——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。
4.3理正软件进行各项验算：
----------------------------------------------------------------------
[验算条件]
----------------------------------------------------------------------
[基本参数]
所依据的规程或方法：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑深度：
10.000（m）
基坑内地下水深度：
20.000（m）
基坑外地下水深度：
3.000（m）
基坑侧壁重要性系数：
1.000
土钉荷载分项系数：
1.250
土钉抗拉抗力分项系数：
1.300
整体滑动分项系数：
1.300
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影（m）竖向投影（m）倾角（°）
1-0.00010.00090.0
[土层参数]
土层层数5
序号土类型土层厚容重饱和容重粘聚力内摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土
（m）（kN/m^3）（kN/m^3）（kPa）（度）（kPa）（kPa）
1杂填土4.47017.817.815.015.035.0120.0分算
2粘性土0.40018.018.017.022.080.0120.0分算
3粘性土1.70018.918.916.124.280.0120.0分算
4粘性土2.20019.319.320.717.580.0120.0分算
5粘性土1.23019.719.732.124.080.0120.0分算
[超载参数]
超载数1
序号超载类型超载值（kN/m）作用深度（m）作用宽度（m）距坑边线距离（m）形式长度（m）
1满布均布20.000
[土钉参数]
土钉道数7
序号水平间距（m）垂直间距（m）入射角度（度）钻孔直径（mm）长度（m）配筋
11.2501.25010.01509.3001D28
21.2501.25010.01509.3001D28
31.2501.25010.01509.3001D28
41.2501.25010.015010.0001D28
51.2501.25010.015010.0001D28
61.2501.25010.01509.3001D28
71.2501.25010.015010.0001D28
[花管参数]
基坑内侧花管排数0
基坑内侧花管排数0
[锚杆参数]
锚杆道数0
[坑内土不加固]
[内部稳定验算条件]
考虑地下水作用的计算方法：
总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数：
0.500
*******************************************************************
[验算结果]
*******************************************************************
[局部抗拉验算结果]
工况开挖深度破裂角土钉号土钉长度受拉荷载标准值抗拔承载力设计值抗拉承载力设计值满足系数
（m）（度）（m）Tjk（kN）Tuj（kN）Tuj（kN）抗拔抗拉
11.90052.50
23.30052.519.30033.2100.1184.72.4114.448
34.70052.719.3004.388.1184.716.49034.570
29.30023.898.9184.73.3306.217
46.10053.719.3004.377.3184.714.46634.570
29.30023.887.8184.72.9556.217
39.30049.4182.3184.72.9522.991
57.50053.919.3004.365.9184.712.34034.570
29.30023.876.3184.72.5706.217
39.30049.4170.8184.72.7662.991
410.00060.1242.4184.73.2282.460
610.00054.319.3004.346.0184.78.60534.570
29.30023.856.3184.71.8946.217
39.30049.4150.6184.72.4392.991
410.00060.1195.9184.72.6102.460
510.00086.5219.5184.72.0311.709
710.00054.319.3004.346.0184.78.60534.570
29.30023.856.3184.71.8946.217
39.30049.4150.6184.72.4392.991
410.00060.1195.9184.72.6102.460
510.00086.5219.5184.72.0311.709
69.300118.6222.7184.71.5011.246
710.000191.3266.5184.71.3141.272
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