1、性挡土结构， 土钉墙高度一般不宜大于12m。 （六）适用条件 三、土钉墙的作用和构造 土钉墙 土钉 混凝土面层 防水系统 （一）土钉的作用和构造 1.土钉的作用 （1）约束和加固土体 （2）应力传递 2.土钉构造 （1）材料 土钉钢筋宜采用HRB400、HRB500钢筋，直径为1632mm。 钢管外径不宜小于48mm，壁厚不宜小于3mm。 注浆材料为水泥浆或水泥砂浆，强度不宜低于20MPa。 a.土钉倾角：土钉与水平面夹角宜为5 20， 重力注浆时不宜小于15。 b.钻孔直径：宜为70120mm。 c.土钉密度：土钉水平和垂直间距宜为12m，沿 面层布置的土钉密度不应低于每6m2一根。 d.土
2、钉长度：宜为开挖深度的0.51.2倍。为了减 少支护变形，控制地面开裂，顶部土钉的长度宜适当 增加。 （2）土钉支护的结构参数 与基坑每步开挖深 度相对应 土钉布置 （二）混凝土面层的作用和构造 1.作用 （1）约束坡面变形，将土钉连成整体； （2）稳定开挖面上的局部土体，防止其崩落和侵蚀； （3）隔水和防渗； （4）钢筋网可使喷层具有更好地整体性和柔性，能有效调 整喷层与土钉内的应力分布。 2.构造 土钉的面层由混凝土、纵横交错的钢筋网、通长的加强钢 筋构成。 土钉墙墙面坡度不宜大于10.2。 面层构造示意图 喷射混凝土面层厚 度80100mm，强度等级 不宜低于C20。 钢筋网宜采用 HP
3、B300级钢筋，直径宜 为610mm，间距 150250mm，钢筋网间 搭接长度应大于300mm； 加强钢筋直径宜取 1420mm，间距与土钉 杆间距相同。 土钉必须和面层有效连接，一般采用螺栓连接和钢筋焊接 连接，当在土钉拉力作用下面层的局部受冲切承载力不足时， 应采用设置承压钢板或井字形短钢筋等加强措施。 螺栓连接螺栓连接钢筋焊接连接钢筋焊接连接 螺栓连接 井 字 形 钢 筋 （三）防水系统的作用和构造 为了防止地表水渗透对喷射混凝土面层产生压力，并降低 土体强度和土体与土钉之间的界面粘结力，土钉支护必须有良 好的排水系统。 施工开挖要先做好地面排水，设置地面排水沟引走地表水 ，和设置不透
4、水的混凝土地面防止近处的地表水向下渗透。沿 基坑边缘地面要垫高防止地表水注入基坑内。随着向下开挖和 支护，可从上到下设置浅表排水管，即用直径60100mm、长 300400mm的短塑料管插入坡面以便将喷射混凝土面层背后的 水排走，其间距和数量随水量而定。在基坑底部应设排水沟和 集水井，排水沟需防渗漏，并宜离开面层一定距离。 泄水管 渗水导致面层下被掏空 土钉墙的破坏特征主要由土钉设置密度、长度 、土钉直径、土钉与土体的粘结强度、面层刚度及 面层与土钉接合程度等决定。由于土钉、面层的制 约作用，导致复合土体整体稳定性能增强，因而土 钉墙复合体破坏一般不发生连续破坏滑动面，但会 出现不连续的竖向开
5、裂，并发生较大的水平位移。 （四）土钉墙的破坏形式 1.面层破坏 实际工程中这种破坏形式很少发生，破坏时的表现 是面层破碎并全部或部分滑落，而土钉保存完好，没有 拨出的迹象； 原因：面层砼 强度不够、厚度薄； 面层内钢筋网间距 过大；是大量超载堆 在主动区。 2.抗拔力不够 这种破坏形式是比较常见的，破坏时的表现是主动区全部 滑落，面层一般不破坏，同时土钉被拔出。 原因：土钉过短，在被动区的锚固长度不够，被动区 土体强度急剧降低（如受渗漏水作用、降雨影响等）。 3.坡顶潜在破裂面的存在 如果边坡内有管道存在，则在其回填范围内将形成一个潜 在的滑裂面，破坏时的表现是沿管道的远离基坑一侧的土全部
6、滑落，管道完全暴露。 原因：由于潜在滑裂面的存在，事实上从管道向基坑内一 段形成的主动区类似一堵挡土墙，管道两侧的土体是分离的， 这样就很容易发生塌方。 4.地基承载力不够 当上部土质较好，而下部土质是软土时很容易发 生这种破坏。破坏时的表现是上部好土区边坡保持完 好，而下部则发生塌方。 原因：由于软土的 承载力很低，基坑开挖 后失去侧限，则更容易 产生破坏。 5.蠕变破坏 这种破坏主要发生在软土基坑中，实际上任何基 坑均存在蠕变现象，只是软土基坑更明显一些。主要 表现是：整个基坑在快回填时发生塌方。 原因：由于土体的蠕变导致土体强度降低，土钉 与土体之间的连接松驰发生破坏。据统计，75%的基
7、坑 事故发生在基坑施工过程中，25%发生在基坑施工完毕 至回填土之间。 6.时空效应 土钉墙具有很强的时空效应，即随时间的增长变 形加大，在基坑任一边的中间位置变形大于两边。表 现就是很多基坑特别是软土基坑随着时间的增长其变 形不收敛，在基坑监测中发现中间的变形确实大于两 边的变形，并且值差的很多。 原因：至今尚不清楚，有理论但落后于实践。 四、土钉墙的设计 确定土钉的平面和剖面间距，以及布置形式； 确定土钉的直径、长度、倾角及空间方向； 确定土钉如钢筋（管）直径、壁厚及构造等； 注浆配方、注浆施工工艺、浆体强度指标等 设计； 面层设计及坡顶防护措施设计； （一）设计内容 土钉抗拨力验算； 稳
8、定性验算，包括内部稳定性验算及外部稳定 性验算； 变形监测方案设计； 施工图设计、施工工艺设计和说明书编制； 现场监测及质量控制设计。 1.土钉承载力计算 大多数设计中，都假定土钉为受拉工作，不考虑其抗弯刚度。 已有资料表明，忽略抗弯刚度对安全系数的影响一般不超过 10%15%，而且受弯作用只有当支护结构接近破坏状态时才发挥出 来，因此忽略抗弯刚度一般偏于安全。 土钉拉力计算模型 （二）设计计算 土 钉 破 坏 部 位 土钉承载力控制条件：由以土的粘结强度控制的抗拔承载力和 以杆体强度控制的受拉承载力两者的较小值决定。 （1）单根土钉极限抗拔承载力应符合下式规定： 式中 Kt土钉抗拔安全系数；
9、安全等级为二级、三级的土钉 墙，Kt分别不应小于1.6、1.4； Nk，j第j层土钉的轴向拉力标准值（kN）； Rk，j第j层土钉的极限抗拔承载力标准值(kN)。 （2）单根土钉的轴向拉力标准值计算 式中 Nk，j第j层土钉的轴向拉力标准值（kN）； j第j层土钉的倾角； 墙面倾斜时的主动土压力折减系数； j第j层土钉轴向拉力调整系数； pak，j第j层土钉处的主动土压力强度标准值（kPa）； sx，j土钉的水平间距（m）； sz，j土钉的垂直间距（m）。 坡面倾斜时的主动土压力折减系数 土钉墙坡面与水平面的夹角； m基坑底面以上各土层按土层厚度加权的内摩擦角平均值。 土钉轴向拉力调整系数 （
10、3）单根土钉的极限抗拔力确定(锚固深度确定） 对于基坑侧壁安全等级为二级的土钉抗拔承载力设计值应按 试验确定，基坑侧壁安全等级为三级时可按下式计算： 式中 dnj第j土 固体直径； qsk，i第j土与第i土的极限粘 强度准； li 第j土滑面以外的部分在第i土中 的度，直滑面与水平面的角 取（+m ) /2 。 （4）土钉钉体的受拉承载力应符合下列规定： 式中 Nj 第 j 层土钉的轴向拉力设计值（kN）； fy 土钉杆体的抗拉强度设计值（kPa）； As 土钉杆体的截面面积。 2.稳定性验算 a.土钉体的设置不影响原位土体滑裂面的形状与尺 寸，滑裂面仍为圆弧面（临界滑裂面），破坏是由该圆 弧
11、滑裂面决定的准刚性区整体滑动产生的； b.破坏时，土钉的最大拉应力和剪应力出现在土钉 穿过的临界滑裂面的位置上； c.只考虑土钉的抗拉作用； d.土钉抗剪强度沿着滑裂面全部发挥。 （1）基本假定 土钉墙应根据施工期间不同 开挖深度及基坑底面以下可能滑 动面采用圆弧滑动条分法，取一 定长度边坡体，按下式进行计算 ： （2）整体滑动稳定性验算 n滑面以外锚固力分解，平行滑面方向的力 直接参与力矩平衡，垂直滑面方向的力折 一般，再产生摩擦力参与力矩平衡。 （3）坑底隆起稳定性验算 基坑底面下有软土层的土 钉墙结构应进行坑底隆起稳定 性验算，验算采用下列公式： n基坑内侧土体承载力用太沙基极限承载力
12、公式计算，与基坑斜坡及外侧一倍深度范 围内土体重量及外荷载产生的平均压力相 平衡。 *.土钉墙设计程序 1）土压力计算 （2）按经验拟定初步坡角、土钉倾角、间距 如：70倾角，土钉15水平角，间距1.5m1.5m （3）计算各层土钉抗力标准值（包括调整，使上部大些） （4）确定各层土钉极限抗拔力 （5）确定各层土钉抗拔段长度 （6）确定各层土钉总长度 n （7）进行整体抗滑稳定性验算 其中Rk,k为滑面外土钉抗拔力 标准值 （8）调整间距至合理安全系数 安全系数大，增加间距，安全系数小，减小间距 （9）验算软土抗隆起 （10）确定抗拉钢筋截面 （11）布置面层构造 基坑土钉支护技术规程CECS
13、9697方法 1.土抗拉算 （1）土拉力 土拉力可按所示土力分布算： 其中 式中 N土钉设计拉力； p土钉长度中点所处深度位置上的侧压力； p1自重引起的土压力； pq地表均布荷载引起的土压力； 土钉的倾角； Sv、Sh土钉竖向间距、水平间距。 （a a）土）土 ； （b b）自重引起的土）自重引起的土力；力； （c c）地表均布荷）地表均布荷引起的土引起的土力力 土压力分布土压力分布 （2）土钉长度 各层土钉的长度宜满足下式要求： 式中 l1土钉在滑动区的长度，见图； d0土钉孔径； 土钉锚固体和土之间的 粘结强度； Fs,d土钉局部稳定性安全系 数，取1.21.4。 土钉长度的确定土钉长度
14、的确定 （3）土钉配筋 各层土钉在内力作用下应满足下式： 式中 As土钉钢筋截面积； fyk钢筋抗拉强度标准值。 2.内部稳定性计算 内部稳定性是指不产生贯穿于土钉墙断面的滑裂破坏面的 安全性，应分别对以下几种情况进行计算分析： （1）施工阶段不同开挖深度的内部稳定性（不考虑各阶段 最底排土钉的作用）； （2）使用阶段通过各排土钉外端部的滑裂面稳定性； （3）使用阶段通过墙底坡脚的滑裂面稳定性。 内部稳定性破坏内部稳定性破坏 式中 Wi、Qi作用于土条i的自重和附加荷； i弧破坏面切与水平面的角； i土条i的宽度； cj、j土条i破坏面处第j 层土的粘聚力、内摩擦角； Rk破坏面上第k排土钉的
15、最大抗力； k第k排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹角； Shk第k排土钉的水平间距。 3.外部稳定性计算 密集的土钉与原位土体组成复合结构体，可将其视作刚性重 力式挡土墙结构，设计时需分别验算： （1）土钉墙整体沿底面水平滑动（图a）； （2）绕基坑底角倾覆（图b），并验算此时支护墙体底面地 基土的承载力。 外部稳定验算外部稳定验算 以上验算可参照建筑地基基础设计规范中的计算公式， 计算时可近似取墙体背面的土压力为水平作用的朗肯主动土压 力，取墙体的宽度等于底部土钉的水平投影长度。抗水平滑动 的安全系数应不小于1.2；抗整体倾覆的安全系数应不小于1.3 ，且此时的墙体底面最大竖向压应力不应大
16、于墙底土体作为地 基持力层的地基承载力设计值土的1.2倍。 （3） 整个支护连同外部土体沿深部的圆弧破坏面失稳(图 c)，可参照前述内部稳定性进行验算，但此时的可能破坏面在 土钉的设置范围以外，计算时公式中的土钉抗力为零，相应的 安全系数要求不变。 五、土钉墙的施工 （一）施工设备 1.钻孔机具 按施工方法一般将土钉分为三种类型：钻孔注浆型、打入 型和射入型。常用的是钻孔注浆型锚杆。钻孔机具国内大多用 锚杆钻机、地质钻机或洛阳铲。 2.空气压缩机 3.混凝土喷射机 4.注浆泵 5.混凝土搅拌机 （二）施工工艺 1.作业面开挖并修整边坡 土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，每层开挖的最大 高度
17、取决于在支护投入工作前土壁可以自稳而不发生滑动破坏的 能力。设计时应通过验算每形成一层土钉并开挖至下一层土钉面 标高时土钉墙的稳定性确定。在砂性土中每层的开挖高度为 0.52.0m，在粘性土中每层开挖高度可按下式估算： 每层开挖的水平分段宽度也取决于土壁自稳能力，且与支 护施工流程相互衔接，一般多为1020m长。 土钉墙施工过程示意图土钉墙施工过程示意图 2.喷射混凝土面层 一般情况下，为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一 层喷射混凝土。根据地层的性质，可以在安设土钉之前做，也 可以在放置土钉之后做。对于临时性支护来说，面层可以做一 层，厚度80100mm；对永久性支护则多用两层或三层，厚度
18、为 100300mm。 3.降排水 当地下水位较高时，应采取人工降低地下水措施，一般沿 坡顶每隔10m左右设置一个降水井，常采用管井井点降水法。 在降水的同时，需做好坡顶、坡面和坡底的排水，应提前 沿坡顶挖设排水沟并在坡顶一定范围内用混凝土或砂浆护面。 4.土钉施工 土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆等工序。 （1）成孔 可采用钻机成孔或洛阳铲人工成孔。 （2）置筋受拉钢筋置于钻孔中间（间隔2m一个定位器） （3）注浆 一般可采用重力、低压（0.40.6MPa）或高压（12MPa） 注浆，水平孔应采用低压或高压注浆。 5.铺设、固定钢筋网 6.喷第二道面层 六、土钉墙的检测和监测 土钉墙工程质
19、量检验包括土钉的基本抗拔力试验 、土钉抗拔力检验试验、原材料的进场检验、喷射混 凝土面层强度和厚度检验等。 1.土钉采用抗拉试验检测承载力，同一条件下， 试验数量不宜少于土钉总数的1%，且不应少于3根； 2.墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数 宜每100m2墙面积一组，每组不应少于3点。 （一）质量检验 （二）施工监测 土钉墙支护的施工监测至少应包括下列内容： （1）支护位移的测量 基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之比超过3%（砂土 ）和3%5%（一般粘性土）时，应加强观察，分析原因并且 及时对支护采取加固措施。 （2）地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察 （3）附近建筑物和重要管线等设
20、施的变形测量和 裂缝观察 （4）基坑渗漏水和基坑内外的地下水位变化。 最瀀栀琀洀氀瀀蜁/Me前台访问/p-3102813.html117.95.85.860肜顅最搀栀琀洀氀鰀蜁5Sowap前台访问/p-1440404.html116.179.32.2050臈最蔀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀蜁/Mg前台访问/p-1503648.html157.55.39.1280臈%顅最瀀栀琀洀氀蜁竣5Sqwap前台访问/d-2371022.html220.181.108.1060萠掠踃匀漀眀愀瀀搀栀琀洀氀蜁/Mg前台访问/p-2829982.html157.55.39.1280爔虸缀需挀栀琀洀氀硲蜁/Mg
21、前台访问/p-2444583.html157.55.39.1280勈溥虸蒇洀蜀挀栀琀洀氀蜁57Qwap前台访问/58.144.156.390勈溥螤銰儀洀眀愀瀀瀀栀琀洀氀蜁57Owap前台访问/111.10.34.190爓觼攀脀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀蜁/y前台访问/c-00012-1-1233669-0-0-0-0-9-0-1.html114.239.59.890謨攀瀀栀琀洀氀蜁/y前台访问/c-00016-985-98936-0-0-0-0-9-0-2.html114.238.189.1580爓謨匀洀眀愀瀀瀀栀琀洀氀蜁/Mk前台访问/p-1464767.html220.181.108
22、.1850豔%顅挀瀀栀琀洀氀吀蜁5Smwap前台访问/p-1503756.html116.179.32.460爓趀伀最眀愀瀀瀀栀琀洀氀聮蜁饲5gwap前台访问/BookRead.aspx?id=2972785111.206.198.260躬%掠踃匀洀眀愀瀀搀栀琀洀氀舄蜁/y前台访问/c-00012-295-12946-0-0-0-0-2-0-1.html114.239.63.1040还匀洀眀愀瀀搀栀琀洀氀蜁5Sowap前台访问/d-1889291.html114.239.63.1040鍜%掠踃攀搀栀琀洀氀尀蜁/y前台访问/c-00016-367-99126-0-0-0-0-9-0-1.html49.89.163.1
