深基坑工程教学课件土钉墙

土钉墙

第五章土钉墙支护一、土钉墙支护的概念土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和面层的共同作用，形成复合体。土钉墙支护适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土和非松散砂土及卵石土等。淤泥质土、饱和软粘土应采用复合土钉墙。二、土钉墙墙支护的特特点①土钉是边开挖边设置的，，各土钉受受力的时间间是不同的的；②土钉的受力通常是被被动的，也也即是随着着往下开挖挖，边坡发生变形，土钉是由由于土体要要变形而产产生拉力的的，这就可能会使土钉支支护的位移移一般会大大于桩锚等等超前挡土土结构的支护；③土钉支护是是一种先挖挖后支护的的工法，要求土体有一定定的自稳能能力，因此此，通常较较适合应用用于地质条件较好的的场地，对对于软土和和砂土地基基应用时必须要有足够的的超前支护护；④土钉支护护的造价在在各种支护方案中是价价格相对较较低的一种种支护，一一般比排桩桩或地下连续续墙的造价要低低1/3或更多，因因此是一种种具有较强市场竞争力力的支护技技术；⑤施工设备简简单和方便便，土钉支护比起起地下连续续墙、排桩桩等的支护护所需的施工设备相对简单，，因而更易易于推广；⑥土钉支护由由于在基坑边线外打入入较密集的的土钉，会会影响土钉钉长度范围内后期地下工工程的施工工；当离基基坑边近处处有其他建筑物时，会造成成一定的影影响，因此此严格地说说会影响本本工程场地以外的的后续地下下工程的施施工，在城城市区内是否适宜也曾存在争争议。土钉墙支护护的作用机机理土钉的开挖挖过程受力力变化土体墙的破破坏形式土钉墙破坏坏时明显带带有平移和和转动性质质，类似于于重力式挡挡土墙。破坏形式有有：外部整体稳稳定破坏滑移+倾覆+地基承载力力内部稳定破破坏（局部部破坏）墙面破坏不同计算方方法所得滑滑裂面不同同，土钉长长度不同外部整体稳稳定破坏与重力挡土土墙类似地基承载力力验算内部稳定性性破坏内部强度破破坏问题抗拔破坏注浆体与土土体之间钢筋与注浆浆体之间钢筋受拉强强度不足土体受弯受受剪破坏（（贡献不大大于10%）土体抗拔力力通常假定锚锚固体与土土体之间的的侧摩阻力力为一常数数。土钉与土体体的相互作作用土钉轴力分布简化的土钉钉拉（轴））力分布土钉最大拉拉力的位置置不一定在破破坏面附近近墙面破坏形形式墙面发生塑塑性铰墙面发生刺刺入破坏螺钉发生破破坏土钉塌方:地基强度不不足土钉事故三、土钉墙墙支护设计计土钉墙支护护设计应满满足规定的的强度、稳稳定性、变变形和耐久久性等要求求。土钉墙支护护设计的主主要步骤１）查明场场地周围情情况、工程程范围内土土层情况、、土性指标标、地下水水２）根据基基坑深度、、工程地质质条件选择择土钉墙的的形式、剖剖面尺寸以以及分段开开挖长度和和宽度３）根据土土钉抗拔试试验或土体体抗剪强度度指标，并并参考类似似工程经验验，确定土土钉类型、、直径、长长度、间距距、倾角以以及空间的的方向４）确定注注浆方式及及浆体抗剪剪强度，进进行注浆配配方设计５）设计喷喷射混凝土土面层６）进行内内部稳定性性分析７）进行外外部稳定性性分析土钉墙抗滑滑稳定性验验算土钉墙抗倾倾覆验算土钉墙基底底承载力验验算８）施工图图设计和构构造设计土钉墙支护护各组成部部分尺寸与与参数确定定土钉长度：：土钉长度度Ｌ与开挖挖深度Ｈ之之比L/H=0.6~1.2。顶部宜适适当加长。。土钉间距：：1.2~2.0m。土钉直径土钉倾角：：0~20°注浆材料：：32.5R水泥，水灰灰比1：0.5面层：50~150mm厚钢筋网喷喷射混凝土土，强度等等级不低于于C20土钉承载力力计算式中:Nk,j—第j层土钉的轴轴向拉力标标准值aj—第j层土钉的倾倾角(o)z—墙面倾斜时时的主动土土压力折减减系数Pak—第j层土钉处的的主动土压压力强度标标准值Sx,j—土钉的水平平间距Sz,j—土钉的垂直直间距Nk,j土钉拉力设设计

土钉钉所受的侧侧压力Rk,j式中:dj—第j层土钉的锚锚固体直径径;对成孔注浆浆土钉，按按成孔直径径计算，对对打入钢管管土钉，按按钢管直径径计算;qsk,i—第j层土钉与第第i土层的极限限粘结强度度标准值l—第j层土钉滑动动面以外的的部分在第第i土层中的长长度.直线滑动面面与水平面面的夹角取取(b+fm)/2。土钉锚固体体与土体极极限摩阻力力标准值（（规范）土钉抗拔力力计算土钉受拉破破坏，土钉钉拉应力达达到屈服强强度土钉受拉拔拔出破坏四、复合土土钉墙支护护复合土钉墙墙支护是以以水泥搅拌拌桩等超前前支护组成成防渗帷幕幕，解决土土体的自立立性、隔水水性以及喷喷射面层与与土体黏结结问题。土钉支护中中常见的事事故（1）变形过大大这主要是存存在于土质质较差或基基坑较深而而采用土钉钉支护，尤尤其是在基基坑深度范范围内存在在软弱土层层时，较易易产生偏大大的水平位位移，会造造成基坑顶顶部地面开开裂等情况况。对应措施可可以采用复复合土钉支支护，在竖竖直面和水水平面进行行加强，以以控制位移移。（2）底部隆起起对于基坑底底或深部存存在软土层层的地质条条件时，最最易产生这这种情况的的破坏，有有些是由于于坑底护脚脚处被水泡泡软而致底底部地基承承载力不足足而引起，，这种情况况也与设计计理论对局局部稳定未未充分考虑虑所致。应对措施是是对这种情情况应要增增加超前支支护来加强强。施工过程中中最危险的的破坏面（3）滑动通常是土钉钉长度不够够，或锚固固段锚固力力不足，致致使稳定安安全系数偏偏低所致。。应对措施施则是土钉钉锚固长度度应要足够够，土钉抗抗拔力检测测应要使锚锚固有足够够的锚拉力力。（4）超挖致失失稳土钉支护特特点是边开开挖边支护护，土钉灌灌浆后要有有一定强度度，土钉具具有一定锚锚固力后才才可进行下下一级土体体的开挖。。应对措施施是要深刻刻理解土钉钉支护的原原理，合理理确定土方方开挖方案案，土方开开挖必须要要与土钉施施工相配合合。（5）降水引起起周边地面面沉降对于存在砂砂层的基坑坑，当采用用土钉支护护时，一般般会产生一一定的地下下水流失，，无论在成成孔过程或或基坑使用用期间，都都可能会使使原地下水水位下降，，从而会使使周边地面面沉降，可可能会使周周边邻近建建筑物产生生不均匀沉沉降而开裂裂。应对措措施是加强强止水措施施，如采用用多排咬合合搅拌桩，，土钉采用用打入式花花管等，以以减少地下下水的流失失。（6）粉砂基坑坑塌方对于坑壁为为粉土或砂砂土，一旦旦护面存在在面部开裂裂时，再有有地下水作作用时，则则会在开裂裂处发生水水土流失，，也易产生生基坑塌方方，对这种种情况，最最好是采取取密排搅拌拌桩护壁的的措施。（7）沿倾斜岩岩面