岩土支挡与锚固作业

1、土钉墙与加筋挡土墙和锚杆的区别与联系专业：土木工程班级：土木八班学生姓名：王静平指导教师：赵老师成时间：2016-4-24第四章作业 土钉墙与加筋挡土墙锚杆的区别与联系一土钉墙土钉墙（Soil Nail Wall）是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。二加筋挡土墙加筋土挡土墙（reinforced earth retaining wall）指的是由填土、拉带和镶面砌块组

2、成的加筋土承受土体侧压力的挡土墙。加筋土挡土墙是在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小，地基的处理也较简便；它是一种很好的抗震结构物；节约占地，造型美观；造价比较低，具有良好的经济效益。加筋土挡土墙施工简便、快速，并且节省劳力和缩短工期，一般包括下列工序：基槽（

3、坑）开挖、地基处理、排水设施、基础浇（砌）筑、构件预制与安装、筋带铺设、填料填筑与压实、墙顶封闭等，其中现场墙面板拼装、筋带铺设、填料填筑与压实等工序是交叉进行的。3 锚杆 锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称谓）”；“anchor（早期称谓）”是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥

4、浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。四他们之间的区别与联系1表观形态不同土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件。通常采取土中钻孔、置人变形钢筋即带肋钢筋并沿孔全长注浆的方法做成。土钉也可用钢管、角钢等作为钉体，采用钻孔式、压人式、击人式、射人式等方法置人土中。土钉墙支护适用于杂(素)填土，可塑、硬塑的粘性土，胶结或弱胶结(包括毛细水粘结)的粉土、砂土或角砾，甚至某些强风化岩层。锚杆是一种设置于钻孔内，端部伸人稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体，它一端与工程构筑物相连，另一端锚人土层中

5、，通常对其施加预应力，以承受由土压力、水压力或地面超载等所产生的拉力。根据土体类型、工程特性与使用要求，土层锚杆锚固体结构可设计为圆形、端部扩大头型或连续球体型，该支护形式适用于多数的土岩层。而加筋挡土墙不适用于原位加固，一般用于边坡加固，在路堤拓宽和加固方面用的比较多。筋体为可变形钢材，可串接倒三角形混泥土块。2受力原理不同土钉多为被动受力.依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，在土体发生变形条件下被动受力，并主要承受拉力作用，即土体发生一定变形后，土钉才受力，从而阻止土体的继续变形。土钉墙一般局部失稳破坏，容易抢修。锚杆多为主动受力一般由自由段和锚固段两部分组成，其中锚固段用水泥浆或水泥砂浆

6、将杆体与土体粘结在一起形成锚杆的锚固体后产生侧阻力，通过对锚杆施加预应力后，在基坑未开挖前就限制土体发生较大变形。锚杆破坏具突发性不易抢修。加筋挡土墙和土钉类似，也是利用筋体材料与土体之间的摩擦力加固土体。同时土钉和加筋体与土体形成复合地基形式，加强土体强度，起到防护作用。3受力形态不同土钉受力形式与加筋体类似，土钉和筋体长度穿过非稳定区(自由段)，一部分进人土体稳定区(锚固段)，在土钉施工完毕后，基坑的非稳定区产生变形，相对于土钉向基坑内侧位移，由于土钉一部分长度设置在稳定区，使得土钉和土体间的变形不能同步，则土钉和土体之间发生相对位移。非稳定区的土体相对土钉向基坑内侧位移，土钉给周边土体提

7、供向基坑外侧方向的侧摩阻力，来维持基坑的稳定，相反，土钉受到的侧摩阻力方向指向基坑内侧。而在稳定区，土钉相对土体有被拔出的趋势，则土体施加给土钉的侧摩阻力指向基坑外侧，以此来提供土钉的抗拔力。也就是说，土体施加给土钉的侧摩阻力方向在非稳定区指向基坑临空面，在稳定区背向临空面，方向在非稳定区和稳定区发生转变。由于侧摩阻力是逐步发挥的，土钉内力也就是由表及里依次发挥，形成中间尤非稳定区和稳定区处拉力最大)，两头小的内力分布形态。锚柑当杆体材料采用钢筋时一般称锚杆，采用钢纹线时一般称锚索)也分为自由段和锚固段，但是在自由段的锚杆是无粘结的，也就是锚杆杆体和注浆体分离，可以自由拉伸，而在锚固段则全长粘

8、结。当非稳定区产生变形时，非稳定区土体的变形通过锚下承载结构传递给锚头，使得锚头产生拉伸变形，进而将拉力通过自由段直接全部传递到锚固段，由于锚固段设置在稳定区域，相对土体有被拔出的趋势，则土体给锚固体提供背向基坑临空面方向的侧摩阻力来实现抗拔。因此锚杆在自由段内力理论上是均匀分布的，进人锚固段后，则随锚固段长度而衰减。一般情况下，锚杆都施加预应力，预先通过张拉锚杆来约束非稳定区土体，实现主动支护。另外，土钉属于土体加筋技术，即通过密集的加筋体作为土体的补强手段，从而提高被加固提提的强度和自稳能力;而锚杆则是一种锚固技术，通过锚杆提供的锚固力来提高不稳定土体的稳定性。一般情况下，土钉支护基坑的位

9、移比锚杆支护基坑位移要大。4构造设置不同土钉是以小间距、低承载力的土钉群实现基坑支护，一般土钉竖向和横向间距在1.0m一2.0m之间，对于坚硬粘土或强风化岩土，有时超过2.0m，而对于软土和松散砂土则可小于1.0m。一般来说，土钉的间距不宜超过2.0m。土钉杆体材料一般选用11级或111级螺纹，钢筋直径宜为16-32mm，一般以直径16mm一22mm居多，也有采用中48厚度不小于3mm的建筑钢管。土钉一般在钉头拉力较小，一般不超过土钉最大拉力值的30%，因此，钉头的连接相对比较简单，一般将土钉钉头做出900直角弯钩或采用帮条焊与横向加强筋焊接连接，喷射混凝土时，直接被埋置于面层里面。锚杆一般是

10、采用大间距、高承载力对基坑实行锚固，间距一般在2.0m一4.0m之间，采用钢筋一般以25mm和32mm居多，当拉力更大时，采用锚索更为经济，锚索一般以lx75(直径15.2mm)钢绞线居多。锚杆承载力相对较大，拉力一般比土钉大得多.因此，锚头比土钉复杂，一般需要单独设置锚下承载结构，拉力较小时，一般采用单根槽钢通长连接;拉力较大时，一般采用双棍槽钢或配套锚具。土钉钻孔直径一般为70一120mm，长度一般为基坑开挖深度的0.5一1.2倍，一般采用洛阳铲人工成孔，当人工成孔困难时也采用机械成孔，有时也采用植人式土钉(将土钉杆体材料，螺纹钢筋、角钢、开孔钢花管等材料，采用机械设备击、压、射人土体)。

11、锚杆钻孔直径一般为100一150mm，锚杆长度一般由锚杆设计承载力和土体侧摩阻力确定，其长度相对土钉要长，人工洛阳铲成孔有一定的困难，一般以机械成孔为主。土钉与水平面的夹角宜为5°一20°，这取决于注浆工艺以及土层特点等多种因素。一般增加土钉倾角会使支护的位移和地表角变位增大，倾角大于200时增大的趋势更为加剧。根据有限元分析表明当土钉倾角为零即处于水平位置时，支护变形最小;按极限平衡整体稳定性分析表明倾角在5°一20°范围内，得到的稳定性安全系数最大。所以除非出于重力注浆的需要或者更大的倾角有利于土钉插人下层较好的土层内，土钉的倾角不宜超过20

12、6;，一般取5°一15°。为宜，多取10°，锚杆其倾角宜采用10°一35°，有时采用大倾角能使锚杆深人较好的土层，相同的锚固段长度却能得到更大的水平分力。水平角度过小，会使得注浆时，在钻孔的自由段形成的浆液水平面较长，注浆不充盈，在锚杆拉力相同的情况下，使得基坑变形加剧，因此，锚杆倾角多取15°一25°5稳定计算不同土钉支护需要同时进行内部稳定性和外部稳定性。在进行内部稳定性计算时，应包括不同开挖阶段、不同位置处沿着最危险破裂面的滑动破坏、土钉本身的强度破坏、拔出破坏以及喷射混凝土面板的破坏等。内部稳定涉及到土钉筋体强度、长

13、度、土钉与土体的界面粘结力、土钉的水平和垂直间距、支护面板的强度以及面板与土钉的共同作用等因素。因此应考虑以下几方面验算:施工过程中不同开挖阶段的最危险滑动面验算;使用阶段不同位置的最危险滑动面验算;土钉筋体本身的强度与抗拔力验算;喷射混凝土面板强度和土钉与面板连接强度验算。在进行外部稳定性计算时，可以将土钉支护的边坡看成一个“挡土墙”，它必须能承受其后部土体的推力和上部传来的荷载。因此，外部稳定应考虑四个方面的验算:土钉支护结构抗滑稳定性验算;土钉支护结构抗倾覆稳定性验算;土钉支护结构底部地基承载能力验算;深部滑动定性计算。锚杆支护基坑，由于采用锚杆自由段穿越非稳定区，将锚固段设置与稳定区，因此只需进行外部稳定性，包括不同工况下的稳定性和使用阶段的稳定性。6面层受力不同土钉面层一般认为不受力，按构造配筋一般能满足设计要求，其实面层受到作用在其上面的非线性分布土压力，土钉可看成是点支持，则面层的受力类似于倒置的柱撑无梁楼板结构。锚杆由于锚固结构的不同，面层结构的受力更趋向于单向受弯的混凝土板，而且由于锚杆受力较大，锚具下喷射混凝土面层还承受剪应力，混凝土面层下的土体在预应力作用下还存在土体承载力能否满足拉力形成的面载.1-4参考文献1 复合土钉墙技术的研究及应用_杨志银J. 2 刘峻青. 浅谈公路工程抗滑挡土墙的施工技术J. 经营管理者. 2016(05)