土钉墙支护演讲稿

SchoolofEngineering,ShijiazhuanguniversityofEconomics

基坑工程

FoundationProtectedEngineering土钉支护7.1概述7.2土钉支护的基本原理7.3土钉喷射混凝土设计与验算7.4复合土钉墙支护7.5土钉支护施工7.6工程实例概念：土钉支护是由密集的土钉群、被加固的土体、喷射混凝土面层组成，形成一个复合的、能自稳的、类似于重力式挡墙的挡土结构，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使开挖基坑或边坡稳定7.1概述发展概况土钉支护技术是以新奥法理论为基础发展起来，最早应用这项技术的是法国，几乎同时美国和德国发展土钉技术。我国应用土钉的首例是1980年太原煤矿设计院王步云等人将土钉用于山西柳湾煤矿的边坡工程。80年代末，北京工业大学和北京农村建筑总公司对插筋补强护坡和素土边坡进行了荷载作用下的破坏试验。解放军总参三所采用的喷锚网支护方法和岩体边坡锚固技术在1992年以后用于城市建筑基坑开挖中的支护，所以沿用喷锚网的名称。截止1997年我国的广东、海南、北京、山东、湖南、湖北、河南、河北、江苏、四川等省市已完成的土钉工程就超过了300项，其中不少是用于常规支护基坑失稳时的抢险加固或滑坍处理

。7.1概述5.1概述新奥法施工是由奥地利学者L.VRabcewicz1964年提出的一种施工方法，称为新奥地利施工法(NewAustriantunnelingMethod)，简称新奥法(NATM)新奥法施工的基本原理主要有以下四点:(1)充分利用和发挥围岩的自承能力；(2)增强围岩的强度，均衡围岩应力的分布并允许围岩有一定程度的变形，以减小对支护的围岩压力；(3)利用现场的监测值进行反馈施工；(4)支护结构应与围岩紧密结合，既要有一定刚度以限制围岩变形自由发展，又要有一定柔性以适应围岩适当的变形，需补强支护时宜采用锚杆、钢筋网片以至钢拱架等加固。7.1概述优点：1)能合理利用土体的自承能力，将土体作为支护结构不可分割的部分2)结构轻型，柔性大，有良好的抗震性能和延性3)施工设备简单轻便，不需大型的机具和复杂的工艺4)施工方便，速度快，不需单独占用场地缺点：土钉支护的缺点和局限性主要是基坑变形大，由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才受力，因此基坑变形位移相对较大。适用范围：1)土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土2)对于无胶结砂层、砂砾卵石层和淤泥质土，土钉成孔困难，不宜采用土钉支护3)对于不能临时自稳的软弱土层，土钉支护的现场施工无法实现，因此也不能采用土钉支护7.2土钉支护的基本原理土钉支护的基本原理：土与土钉共同作用，形成复合体，提高整体稳定性。北京工业大学试验证明：比素土提高2~3倍7.2土钉支护的基本原理土钉作用的机理1)土钉对复合体的骨架约束作用骨架有约束土体变形的作用2)土钉对复合体起分担作用分担比例取决于：土钉与土体的相对刚度比；土钉所处的空间位置；复合土体的应力水平3)土钉具有应力传递和扩散的作用非稳定区土体传递(土钉)到稳定区土体，并减少应力集中4)坡面变形的约束作用钢筋网喷射混凝土面板与土钉连接在一起7.2土钉支护的基本原理试验结果反映土钉支护的一些作用机理及其特点1986年法国的试验结果表明：1)土钉墙最大变形发生在顶部，随着深度的增加而减小，整体上比锚杆挡墙的位移要大；墙体内的变形随离开墙面的距离增大而减小。2)土钉内力分布不均匀；破裂面附近最大，向两端越来越小3)密集土钉加固墙体，类似重力式挡墙，要验算抗滑和抗倾覆安全性4)复合墙体后的土压力分布接近三角形，在坡角处土压力减小5)很少见到混凝土面板上锚头破坏7.3土钉喷射混凝土设计土钉支护的设计内容1)确定土钉平面和剖面尺寸，及分段施工高度2)确定土钉布置方式和间距3)确定土钉的直径、长度、倾角及在空间的方向4)确定钢筋类型、直径及构造5)注浆方式、浆体强度指标6)喷射混凝土面层设计及坡顶防护措施7)土钉抗拔力验算8)整体稳定性分析，变形预测和可靠性分析9)施工图设计及说明10)现场监测和质量控制设计7.3土钉喷射混凝土设计设计原则1)设计时确定分段施工高度后，需要进行各施工阶段的整体稳定性分析。2)一般按平面应变问题计算，对于基坑面上靠近凹角的区段，可按三维问题的有利影响对设计参数作部分调整，对于靠近凸角的区段，应局部加强。3)对于重要的基坑工程，采用有限元法进行计算。7.3土钉喷射混凝土设计设计要求1)一般用于基坑在12m左右的边坡，斜面坡为70~90。2)土钉长度一般为开挖深度的0.5~1.2倍，其间距1~2m，土钉与水平面夹角为5~20。3)土钉须和面层有效连接在一起，常设有承压板和加强钢筋4)土钉应采用HRB335以上的螺纹钢，钢筋直径为16~32mm，钻孔直径为70~120mm5)喷射混凝土面层厚度宜为80~200mm，常用为100mm，喷射混凝土强度等级不低于C207.3土钉喷射混凝土设计设计要求6)混凝土面层应配钢筋网，钢筋网采用Ⅰ级钢筋6~10mm，间距150~300mm，钢筋保护层厚度不宜小于20mm，坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm7)注浆材料宜用水泥浆或水泥砂浆，注浆水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度不低于42.5级。注浆方式可采用重力无压注浆、低压注浆、高压注浆和二次注浆。8)土钉墙顶部应采用砂浆或混凝土护面，自坡顶1m内应配置与墙面内相同的钢筋，坡顶与坡角应设置排水沟。7.3土钉墙的验算当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行如下的验算：土钉抗拉承载力的验算内部稳定性验算外部稳定性验算喷射混凝土面层的验算1、土钉抗拉承载力的验算Tt－试验得到的极限抗拔力(kN/m)D－钻孔直径(m)f－锚体砂浆与土体间第i层土的粘结强度(kN/m2)7.3土钉墙的验算抗拉承载力的设计值抗拉承载力的标准值理解两点怎么验算能否达到这个设计值呢？根据基坑侧壁安全等级采用试验和经验估算的方法进行确定至少能承受的抗拔力支护需要的抗拔力设计值1.25倍的标准值对于二级基坑，采用f的平均值与滑裂面外的稳定长度之积，与设计值相比较1、土钉抗拉承载力的验算－土钉长度验算HRTuj－第j个土钉滑裂面外的抗拔力(kN)D－钻孔直径(m)Lbj－第j个土钉伸入破裂面外的稳定长度(m)qsik－锚体砂浆与土体间第i层土的粘结强度(kN/m2)Lbj7.3土钉墙的验算对于三级基坑，采用下式验算达到设计值Tjk－第j个土钉受拉荷载标准值(kN)Sxj

Szj－土钉水平与垂直间距(m)；7.3土钉墙的验算1、土钉抗拉承载力的验算－荷载折减系数－坡面与水平面夹角；－土钉所在土体的内摩擦角；A－钢筋截面积(mm2)

Tujmax

－各层土钉最大设计值；fy－钢筋抗拉强度设计值(N/mm2)1、土钉抗拉承载力的验算－截面积验算7.3土钉墙的验算7.3土钉墙的验算当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行如下的验算：土钉抗拉承载力的验算内部稳定性验算外部稳定性验算喷射混凝土面层的验算2、自内部统整体做稳定谨性分积析平警衡法s－滑辆动单鞭元厚疗度；wi－第i分条渣的自樱重；i－土钉订与水钱平面例夹角i－第i牵分条爽滑裂橡面处厕中点援切线睁与水脊平面贼夹角躲；Li－第贯i条耕滑裂郑面处搬弧长Tnj－第摸j个湖土钉圣滑裂微面外缺的极锄限抗艰拔力7.雨3撑土喉钉墙峡的验北算滑裂裙面－平雪面与赵圆弧7.姓3鞋土缓钉墙士的验置算当按阅设计伤原则仔与设暑计要瓦求完盯成设傅计后兼，需药要进敌行如鉴下的脱验算偷：土钉寻抗拉枪承载乔力的牌验算内部贺稳定晋性验便算外部蛛稳定匹性验榴算喷射汇混凝种土面皮层的经验算密集依的土的钉组穿成的绕复合建体可蜜将其诉视为费重力锹式挡滤土墙糖，从倦试验疑得出袭，破猾坏时欲明显页具有平移昼和转傅动性质HWBFiPiKH－抗印滑动田安全净系数亡，1春.2Eax－墙后钓主动测土压对力；Fi－假咬设墙略底断喊面上晓产生凤的抗雹滑合含力7.奔3范土得钉墙造的验宫算3、敞外部说整体杯稳定针性分施析平唇衡法抗倾孕覆稳拆定性糊验算HWBFiPiKQ－抗料倾覆粪安全部系数熟；1毛.3Ti－第柳i个蚂土钉篮受到格的土我压力报；7.邮3羽土逮钉墙越的验脸算7.供3迹土膨钉墙团的验面算当按类设计丈原则间与设滴计要健求完联成设勉计后辰，需导要进彩行如拾下的疗验算地：土钉名抗拉仗承载耻力的畅验算内部壳稳定管性验测算外部蹄稳定碑性验负算喷射更混凝究土面距层的泄验算7.谦3节土秘钉墙礼的验休算可按纱连续融板进缓行面币板的固跨中虹和支蜘座截烘面的凝受弯脖、支穗座截抬面的绒受剪忍验算爱，参拌考《病混凝男土结犬构设旧计规考范》4、未喷射胞混凝饿土面国板验咽算5.苹3造土糠钉墙净的验谢算例题状：某基陵坑开岛挖深草度为得8m李，黏金性土强层，=2杀2败，=1本8.黑0k挑N/间m3，c=1眉5k歼Pa道，土层多与锚妨固体俯的极钥限摩也阻力屋标准任值4道0k掏Pa工，土坟钉墙窗坡面浓与水言平面批夹角拨为80，土摘钉竖汗向间蹦距为1.窜5m，水司平向饱间距储为2m，土锈钉与务水平性夹角貌为15，锚稼固体钳直径迅为d=0诱.1筑2m盈，地悄面超累载2谷0k灿Pa吴。无涛地下惕水。秩试计弃算土揭钉的颈抗拔榨承载疏力？5.橡4鉴复仆合土圾钉墙超支护复合啄土钉肯墙支统护，即谅是将蒙土钉消墙与晕其他虏支护慎技术缘瑞有机杰结合巨的复递合支炭护体蛮系，排是一慕种改疤进或陶加强绍型土格钉墙王。常用南的复拦合土洪钉墙凤类型送：1、墨土钉亿墙＋坊止水攀帷幕夏＋预恳应力禁锚杆2、炒土钉鹿墙＋衬预应页力锚婶杆3、雄土钉块墙＋淘微型限桩＋溜预应亦力锚胡杆4、厘土钉笨墙＋模微型傻桩＋座止水筑帷幕室＋预按应力摸锚杆5.石4搭复窗合土绘钉墙讨支护复合剥土钉仰墙验播算复合点土钉捧墙与及土钉割墙计每算类叮似，诸不同例的是在整场体稳议定性低分析中，释要考尖虑其握他支谨护技烤术的密有利蚊影响愈，s、As、SL－搅店拌桩社、微疲型桩唐抗剪桐强度凉设计罚值和唱面积眼、间明距；PNj、Sm－预针应力目锚杆留的承键载力联设计先值与树间距士；、－为亲折减史系数垂，在编0.密5~贵1.茶0间泛选值继。5.首4胳复锡合土蓄钉墙龄支护构造库要求1)慈除茄使用杰钻孔帝注浆蜡的土浸钉外喇，常颜常使箩用新修型预携应力宝土钉椅、二榨次注后浆土菊钉等2)增复吃合土锅钉墙刷中锚练杆的早抗拉目荷载赵不宜捏过大姜，一欣般小炮于3跟00峡kN律，面吉层上阴锚杆泼位置拉一般云设置闻连梁佳。3)吗复拍合土耽钉墙爷的水械泥强杰度一袋般要烈求较液高4)筹微蛛型桩呜一般简使用径10富0~谦30愈0m枕m的等钻孔且灌注唯桩、所钢管稼桩、禁型钢锁桩等固，常兔嵌入青坑底躲以下惭2~圆3m涨处。5.序5吐土孟钉支施护施阿工工艺倾流程1、亩按设彼计要季求开放挖工险作面烦，修石正边功坡2、贺喷射替第一欺层混份凝土3、并钻孔斯安装羞土钉5.博5药土壤钉支锦护施识工工艺症流程4、浊注浆5、春帮扎线钢筋振网5.犹5糟土遇钉支草护施劫工工艺懒流程6、棍喷射友混凝机土面企层5.枣5签土刑钉支爬护施堡工工艺特流程7、费设置允坡顶燥和坡圣底的设排水旱装置5.典5抖土撞钉支还护施波工施工世监测监测项目监测仪器监测要求应测项目坡顶水平位移精密经纬仪沿基坑边每5~10m设一个测点，开挖期间1d测1次，其他3~10d坡顶沉降精密水准仪同上选测项目土钉应力钢筋计应变片选有代表性的位置测试墙体位移测斜仪选有代表性的位置测试喷层钢筋应力应变计选有代表性的位置测试土压力压力盒选有代表性的位置测试5.桌6闻工赌程实星例拟建笑邯郸赌市水理源宾傻馆位烧于邯饲郸市沈邯山伟区自口来水覆公司堵原水尖厂内格，主鲜楼建饲筑物氧地上勉为2素6层雹，地幸下2蚂层，乡丰主体务结构碌型式辟为框退架－李筒体门，桩肌筏基崇础，汁筏板担基础轮垫层娱底标某高为接：-1帐1.胆9m旨，主肾楼基遭坑长齿宽约暗为6真0m穿×5歼5m锹，北部甩裙楼费地上察3层或，地秧下2贸层，续主体胡结构阻型式锐为框渗架结盯构，蝇基础记型式铜为钢顷筋砼扬筏基碌，南辟部裙胶楼地斜上3哨层，狸地下插1层喜，主匪体结腔构型察式为评框架胞结构村，基扑础型付式为京钢筋辜砼筏比基，晃拟建满宾馆驴楼场选地及白其周总围的评环境毕条件冬为：够场地拣原为花水厂次及游乘泳池暖，原右有建径筑物好大部极分拆秒除，遭平整朵后场捞地地今形较接平坦傍，北件侧—最—为壶空旷掉地带朱，无洪构建择筑物域，场淘地东劫侧为盈中华宜大街觉，南阳侧为纱水厂香南路弱，均币距基吧坑边眠缘较绵远，掉东侧饿为滏件阳河接也距傻基坑华边缘快较远加，具线有放坡网开挖乏的空寒间，由安于基菌坑开淋挖较至深、英挖土降方量束较大伏，基坑蛇开挖卷采取缠放坡弟和护袄坡相结欧合的球方式统，以爱保证雪基础拢施工视的顺菊利进睡行和睬周围截建筑启施工训场地骆的要及求5.档6牢工程略实例根据炎煤炭狡工业脾邯郸散设计浩研究搏院提讯供的泄岩土某工程雄勘察厅报告污，该谱区地症层主盯要为判杂填井土、殖冲洪轧积的吹粉质安粘土恶、粉遇细砂拴、园舌砾土筋及卵盏石土奥等组袍成，地下讲水埋浅深约勤2.猾5~铺4.埋8m，本晕场地蜘由于弱受废唉弃滏穷阳河咽的影络响，呈地下皮水位园变化外幅度施较大秋，在坟沿河组附近池的钻因孔水丙位明富显偏首高，俯在远注离河可一带第地下捷水位刊要低。地层编号岩性状态/密实度层厚Zi/m支护计算指标c/kPa

/°

/kN/m3①杂填土湿～松散2.5101018②粉质粘土可～硬塑3.6161519.3③粉质粘土可～硬塑2.5181119.5④粉质粘土硬塑2.8211519.65.盐6亡工负程实蔑例土钉敞墙主善要用斤于土质样较好地区吐，我旧国华赏北和局华东匀北部贵一带奴应用起较多冬，目热前我烘国南蹦方地早区亦善有应矩用，贴有的炉已用液于坑慢深10瓜m以上兵的基四坑，栗稳定即可靠礼、施奔工简捆便且复工期忆短、虚效果队较好瞎、经晋济性辣好、敢在土疤质较洁好地油区应波积极现推广童。结合成本工巴程实朝际特电点和轰地区扛基坑坝支护匠经验汪，从浸安全仰性，自经济遗性，塑可行出性方意面考侵虑，友最后云决定辨采用垂土钉惹墙支柜护方铜案支护坊选型5.港6患工省程实妄例针对侄本地狂区基味坑支敏护的脑成功聪经验冰及本稳场区追的场堵地及滚岩土筒条件敢，可锻供考锄虑的最主要基坑鞋施工欢方案有：(1距)哈1：互1放嫂坡开拘挖。区由于执本工姿程具晋有放粮坡开路挖的迈场地片条件概，故自可采路取放晶坡开惰挖。随但若桐主楼醒基坑墓采用出全放砖坡方狂案，垂势必恨造成梢开挖鞭量及叼回填至土量件大，换开挖垃土方贤堆放仿现场简占地市多，蜂影响毫布局旬且施痕工周把期延葵长，壁故经柿分析滔比较裙楼近部位廉可采汗用放万坡开迅挖，主牲楼基鸦坑不宜川采用坏全放陷坡开各挖。(2梁)芹全土敢钉墙驻支护葬。具集有施百工速饮度快唤，对监周围狐环境侄影响耀小，避造价鉴低，肌支护锐稳定张可靠挠的特帆点，阻但经旋费用暗对比隔分析坏，采用勺全土些钉墙缝支护壳方案其较放收坡开摩挖的差费用恳高约滔50惰﹪，故不过予采坊用。(3豪)民上部友1：笨1放据坡+徒下部粗土钉蜓墙支租护。欺它既昨克服季了开酸挖量招及回拣填土薯量大斥的缺逗点，歌又吸煌取了慈土钉愤墙造陆价低详、施鄙工速蛙度快提，不屋单独甘占用拨工期男等诸释多优舱点，蜜同时表从经结济角勺度分窃析，留此方继案与掘放坡修开挖亭相比指，费欺用相悄差无动几，守故本治工程响优先万考虑遭为首砌选方揉案5.吗6篇工观程实牢例CDO45°+φ赶/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo51：葱0.递21：略1土钉蛙支护削初步筒设计：1)锋孔存直径苗确定苍为d深o=镇12喂0m意m2)砌钉宅间距咳：水凳平方碰向Sh=1当.2荡m，糊垂直蜜方向Sv=1温.2峰m3)逆土职钉倾城角：该馒土钉属为钻瞒孔注夺浆型失，=1冬5°4)篇注坐浆强跃度：群不低欧于M袭15辱的水忘泥浆店喷射虎混凝辱土厚欠度及消强度病：砼秀厚度屿为8贷0m望m~席10非0m谣m，索强度舰等级久为C松20倦，钢竞筋网哄为Φ枕6.脚5晓@2暑00袍×枝20录05)确挖丹坡面遵坡度扑：深竟基坑傅(-晌11欣.9碧m)熊的主从楼放妄坡的双坡度柄系数以为1恼.0怒，下埋部土托钉墙伍支护铲的坡似面坡针度系查数为蹄0.找2。6)垒长蠢度取羡1.锯1×战5.利66m4.靠9m5.独76.唐98.睛15.叼6m9.破310干.55.抢7雷工期程实初例1、弃土钉蚂抗拔垫承载倚力验诞算土层种类强度τ(kPa)素填土30-60粘性土软塑15-30可塑30-50硬塑50-70坚硬70-90粉土50-100自重双和地毛表均厚布荷剃载作荐用下烫，每扩一个书土钉招所受滩的最大圾拉力筒标准亏值θ—土扎钉的币倾角P—土剩钉长傅度中拾点所遍处深暗度位瞒置上浸的侧扩压力Pi—土探钉长哪度中充点所全处位纱置上救由支登护土荣体自吨重引木起的吨侧压欣力Pq—地表融均布歪荷载维引起寻的侧恶压力SV—土致钉的倒垂直橡间距Sh—土略钉的哀水平座间距N=P×闯SV×Sh/co座sθP铁=汤Pi羽+娃P苦q5.袄6焰工程旅实例地层编号岩性状态/密实度层厚Zi/m支护计算指标c/kPa

/°

/kN/m3①杂填土湿～松散2.5101018②粉质粘土可～硬塑3.6161519.3③粉质粘土可～硬塑2.5181119.5④粉质粘土硬塑2.8211519.65.正6杂工池程实字例1、晓土钉谨受土脾压力锻验算第一广道土孩钉：N1=P×患SV×Sh/c连os漂θ=管38题.3罩5×伤1.院2×卷1.畜2/悉co鸡s1抹5=烘44检.6逝0础kN第二牢道土去钉第三鸽道土老钉第四孙道土骂钉第五狠道土听钉CDO45°+φ潮/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo51：调0.浩21：裳14.缸9m5.茄76.负98.举15.赞6m9.巩310损.55.削6窜工乘程实薪例2、汁土钉足锚固甜长度字的验赚算土层种类强度τ(kPa)粘性土软塑15-30可塑30-50硬塑50-70坚硬70-90CDO45°+φ熟/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo51：叉0.厌21：堵14.混9m5.宣76.鞋98.典15.秋6m9.膊310闻.55.扮6嗽工滩程实粥例3、榜土钉辱滑裂扎面内饮的长提度计根算AO—鸣土钉逼至基押坑底蚕的距拆离戚(m症)Loi—振各正排土朽钉滑称裂面冻内的姑长度纠(虫m)θ—庸土喊钉倾原角β—竟基徒坑坡伸面坡框度7党8.适7oCDO45°+φ宝/2La1La2La3