修改第讲土钉墙

挡土结构与基坑工程

木林隆博士岩土大楼820室65982005第八讲土钉墙概述土钉的工作机理及工作特性土钉墙及复合土钉墙的设计计算土钉墙施工质量控制土钉墙案例钢板桩加土钉围护结构土钉（锚管）申德公寓基坑土钉及喷射混凝土面层申德公寓基坑土钉及喷射混凝土面层土钉墙剖面1—喷射混凝土面层；2—土钉

土钉是土体中原位加筋技术的一种，是由水平或近于水平设置于天然边坡或开挖形成的边坡中的加筋杆件及面层结构形成的挡土体系，用以改善原位土体的性能，并与原位土体共同工作，形成一重力式挡墙作用的轻型支挡结构，从而提高整个边坡的稳定性。土钉墙的概念定义组成构件土钉粘附于土体表面的钢筋混凝土面层土钉之间的被加固土体概述土钉技术的发展历史1972年，法国承包商Bouygues在法国Versai11es附近的一处铁路边坡开挖工程中，采用了喷混凝土并在土体中置入钢筋(土钉)作为临时支护，开挖的边坡坡度为70º，长965m，最大坡高21.6m，共用了25000多根钢筋。这是有着详细记载的第一个土钉工程。概述广泛应用土钉支护仅次于法国的是德国，到1981年西德已成功完成了20个以上的土钉支护工程项目，1986年发表的一份报告估计，当时西德每年进行的土钉支护工程约为法国的1/4。美国最早记载土钉支护的应用是1976年在Oregon州波特兰市一所医院(GoodSamaritanHospital)扩建工程中的基础开挖。但在北美、加拿大的西部地区早在60年代末期已经用过土钉作为房屋基础开挖的临时支护。美国另一项有名的土钉支护工程是匹次堡PPG工业总部的深基开挖，与其紧挨的有已建建筑物，所以开挖时对土层作了注浆处理，并且对土钉区内的已有房屋基础用微型桩(micropiles)作了托换。美国联邦公路管理局现在已有土钉支护技术设计与施工的指南性文件。我国应用土钉的首例工程是1980年山西柳湾煤矿的边坡加固。土钉技术的发展历史概述一般按施工方法将土钉分为三种类型：钻孔注浆型，直接打入型和打入注浆型。钻孔注浆型土钉：先在土坡上钻的孔，然后插入钢筋、钢杆或钢铰索等小直径杆件，再用压力注浆充实孔穴，形成与周围土体密实粘合的土钉，最后与面层结构构成一个具有自撑能力且能够支挡其后末加固体的加筋域。土钉的类型概述打入型土钉：将钢杆件直接打入土中。其提供的摩阻力较低，因而所要求的钉杆表面积和设置密度均需大于钻孔注浆型土钉，其长期防腐工作也难以保证，因而，目前多用于临时性支挡工程中。打入注浆型：在钢管中部及尾部设置注浆孔成为钢花管，直接打入土中后压灌水泥浆形成土钉。它具有直接打入土钉的优点且抗拔力较高，应用较为广泛，缺点是造价比钻孔注浆土钉略高，防腐性能较差不适用于永久性工程。土钉机（气动冲击锚杆机）每步开挖后应尽快在开挖面上做好支护，可以先在开挖面上打入短钢筋，控上钢筋网，然后喷50mm~100mm厚面层。土钉支护中的面层不是主要受力部件，并不需要很厚，也可以用预制混凝土板拼起来作为面层，在块状岩体或硬土中甚至可以仅设焊接网。在稳定性良好的土体中也可以先设置土钉，然后做喷混凝土面层。土钉的附属结构概述面层排水系统为了防止地表水渗透对喷混凝土面层产生压力和侵蚀，防止土体因饱和而降低其强度和土钉之间的粘结力，土钉支护必须有良好的排水系统。能合理利用土体的自稳能力结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和延性，破坏前有变形发展过程密封性好，完全将土坡表面覆盖，没有裸露土方，防止地下水渗出，雨水渗入土钉数量众多靠群体作用，个别土钉破坏影响不大施工所需场地小，移动灵活施工速度快施工设备及工艺简单，不需要复杂的技术和大型机具，施工对周围环境干扰小孔径小，与桩相比，穿透卵石、漂石及填石能力更强边开挖边支护便于信息化施工材料用量及工程量少，便于信息化施工土钉墙的特点概述土钉墙+预应力锚杆土钉墙+隔水帷幕土钉墙+微型桩土钉墙+隔水帷幕+预应力锚杆土钉墙+微型桩+预应力锚杆土钉墙+搅拌桩+微型桩土钉墙+隔水帷幕+微型桩+预应力锚杆复合土钉墙概述类型与普通土钉墙相比对土层的适用性更广、更强，几乎可适用于各种土层整体稳定性、抗隆起及抗渗稳定性更高增加了支护深度有效控制水平变形保持了土钉墙造价低、工期快、施工方便、设备简单等优点复合土钉墙概述特点土钉与锚杆的比较概述锚杆土钉拉力分布自由段不与土接触，拉力从自由端交界处向尾端单调递减拉力沿全场分布，中间大两端小对土体的约束机制通常施加预应力，主动约束挡土结构变形需借助土体变形，是被动受力密度及施工要求密度小，每根都是重要部件密度大，允许个别破坏设计承载力与锚头结构设计承载力较大，锚头构造复杂设计承载力小，结构简单施工规模长度一般不小于15m，直径不小于130mm，施工机械设备大长度小，直径小，设备简单挡土墙机理视主动区土体为荷载，通过锚杆传递至稳定区通过加筋将最危险滑动面主动区的土体改良为复合土体，将复合土体的荷载传递至滑移面后施工顺序自上而下或自下而上自上而下注浆工艺通常在锚固段二次注浆，高压注浆重力一次注浆墙底压力挡墙下设置基础垂直分力小筋杆长度长短重力岭式挡施土墙怎及加卸筋土扛挡墙窑均先姿构筑你挡土猪墙后疯开挖衰，土跑钉墙怀先开袄挖后继筑墙重力爱式挡闷墙一旦般视半为刚疲性墙铅，土陪钉墙测是柔滥性复杆合结适构重力劫式挡胶墙墙她趾压岭力较捎大会炉导致钳沉降利或倾港覆，剥而土朋钉墙草墙趾虎压力毙较天脉然土赶没有恼显著鼠增加土钉槽与重哥力式耻挡墙渡的比浅较概述理论乓上土侨钉密衣集到第一定猪程度历就会岛形成逮墙，披达到磁重力伶式挡扯墙的仍效果咐，但命实际森上，餐实践答工程宗中，朴土钉旺无法类达到阵这个棋密集养程度移。含水卖丰富雁的粉且细砂轮、中浙细砂柔、中虾粗砂乡丰、砾悬砂及已卵石放层过于爸干燥教的砂株层、闻相对域密度甩较小真的均继匀度需较好辰的砂先层淤泥纹质土扶、淤畜泥等也软弱驶土层膨胀土强度过夫于低的缝土对变形输严格要叉求的基苍坑较深徐的基抢坑地基高灵敏西度较爆高的愈土层对用地款红线有荒严格要仅求的基稿坑土钉墙为适用条护件概述地下肌水位愉以上渗或经廉人工乘降水篮后的清人工柏填土蚊、粘组性土捎和弱梅胶结猎砂土挪。不适树合淤泥质弟土、淤夫泥等软画弱土层间太深厚潜时超过20m的基驶坑对变形筛严格要蛾求的基先坑地基灵启敏度较绍高的土肥层对用灰地红谜线有举严格养要求净的基迹坑复合冰土钉恩墙适近用条碑件概述不适姨合土钉浸的工身作机杂理及奖工作棵特性土钉顿置入等现场惠土体脂后，辈如果芳土体炒不变侨形，午土钉藏就不志会受榨力。素随着棚往下跳开挖夺或地置表上赞施加滴荷载嘉，土封体发挣生变裕形，伙于是菠通过市土体灵与土尚钉或陆土体浊与钻榨孔注船浆之饥间的减界面垒作用厘使土零钉参恋与工径作。沈试验受表明邪，土类体只倦要微梢小的解变形舅就可凡使土拖钉受召力。土钉缸在支杠护中婆所起乓的作达用显蚁然与凉土体卫变形错的运分动方蚁向有葱关。网为能催充分储发挥颗土钉乡丰的作说用，缠土钉良的设阳置方李向宜塑与土课体可免能发盒生的延剪切剑滑移机面成矿某一胶角度摊，使购土钉绿受拉柄并能刘充分渠提高代土体统的抗抚剪强第度；拢如果汗土钉器方向北与土房诚体剪蜻切滑舟移面箭之间激的角蛮度使这土钉循受压予，此野时甚秀至会茎降低甲土体筹的抗波剪强抽度。土钉墙炒的工作凯机理土钉的覆工作机春理及工亦作特性1、箍束奋骨架正作用委：制约松土体架变形快，并围使复丈合土趋体构朝成一雷个整役体。2、分担作甘用：由于沃土钉妨有较剥高的肾抗拉靠、抗衬剪强古度以艘及土坚体无斗法比醒拟的勉抗弯统刚度白，当混土体肢进入钞塑性匪状态肤后，未应力制逐渐撞向土泉钉转恢移。印当土焰体开该裂时洗，土慨钉分财担作仿用更拒加突粗出，散这时摧土钉那内部撞出现膜弯剪告、拉甘剪等存复合逢应力雾，从驰而导宇致土挤钉体凤中浆由体碎拘裂，兰钢筋扛屈服查。3、应力啊传递伪与扩倦散作键用：在同等绍荷载作挠用下，平由土钉起加固的绝土体内翠的应力脆水平比稍素土边规坡土体置内的应止力水平巧大大降落低，从沸而推迟删了开裂考的形成友和发展朴。4、坡面而变形焰的约巨束作腰用：坡面关鼓胀服变形锁是开混挖卸待荷、接土体违侧向岭变位丸以及拦塑性药变形蓄和开退裂发京展的梢必然椒结果韵，面剧层对井此有穷很好盘的约用束作勾用。土钉代墙的枪工作美机理设计参贴数土钉罗墙的侍几何霜形状继和尺困寸土钉怠的几膛何参莫数土钉的资抗拔力杆体注浆面层连接僻件防排水裁系统隔水帷遇幕锚杆微型辩桩土钉墙范及复合转土钉墙辆的设计箱计算设计参笛数及一畜般设计界原则土钉耕墙的受几何腰形状狸和尺斑寸土钉多墙及伤复合旬土钉棍墙的黑设计行计算确定脆平面膨尺寸斑时要缠考虑拍到桩久基础仪形式拍及施奥工工广艺，猜，陵为桩凯基施彻工留先出足备够的虑工作叹面土钉墙梦高度由斧开挖深挑度决定应尽可误能采用侨较缓的今坡率以叶提高安广全性及耕节约工亭程造价术，土偶钉墙的慰坡比不擦宜大于1：0.2有条薄件应滨考虑趋分级陈放坡应尽发量避消免尖鸽锐的眼转角赠及减辅少拐劝点设计参制数及一狡般设计强原则土钉的耀几何参羽数土钉墙西及复合绘土钉墙宣的设计借计算直径钻孔棒注浆蝇型土问钉直滑径d一般根候据成孔姥方法确熄定。孔此径越大决，越有兴助于提献高土钉祝的抗拔晓力，增酷加结构漫的稳定剧性，但崇是，施畜工成本挥也会相揉应增加长度土钉越苏长，抗腥拔力越许高，基换坑位移程越小，珠稳定性退越好，站当土钉粥达到临退界长度lc轻r（非软夏土中一摔般为1.0激~1.晴2倍的基尺坑开挖哄深度）咱后，再斜加长对转承载力历的提高妈并不明旬显，土兵钉越长垄，施工嫩难度越薯大，效鱼率越低菊，单位温长度的粗工程造共价越高间距（永包括水塔平间距sx和竖向腊间距sz）密度微越大课基坑挽稳定妙性越灰好，登土钉鼻越长转，土甜钉密垒度越构小，讯一方婚面排种距因群受到昏开挖周面临浸界自连稳高络度的劝限制奋不能粗过大光，土食钉间搭距过宋小可睬能会译因群闻钉效饼应降族低单验根土鸭钉的腐功效穷，故哨纵横抹间距振要适随合设计参周数及一图般设计众原则土钉胃的几舒何参跌数土钉定墙及贱复合俘土钉舍墙的伞设计吩计算倾角理想状蠢态下土预钉轴线席应与破飘裂面垂述直，以巨便能充垒分发挥评土钉提买供的抗缸力。钻摊孔注浆含型土钉誓的倾角禁以15°老~20间°效果棵最好启。钢袭管土洲钉的蔽最佳礼倾角汇为10°洗~15杏°空间布衬置①最况上一糕排土满钉与测地表俩的距咽离（0.前5~成2m）②最下无一排土眉钉距坑伸底位置央（2/以3排距>距离>0洽.5楼m）③同一泰排土钉袋一般在胜同一标丢高上布汁置④在深匠度方向饼上，土洋钉的布剩置形式贴大体有指上下等但长、上馒短下长茄、上长尼下短、壮中部长秒两头短旅、长短组相间5种设计幕参数氧及一宅般设缓计原孝则土钉旅的抗蒸拔力土钉墙堵及复合洪土钉墙喉的设计链计算破坏模慈式①土昼钉整才条从研土层榨中拔伏出（适抗拔臣强度贷破坏雕）②筋体下在破裂残面附近捧拉剪断要裂（抗特拉强度志破坏）③筋体稻从注浆仍体中拔巩出（筋镇体抗拔外强度破祖坏）④面层辈与土钉瓶脱落（妄钉头强谁度破坏件）计算方琴法设计参炮数及一揪般设计亿原则杆体土钉墙谢及复合橡土钉墙同的设计狂计算dN运/d哲l=πτd土钉内幼力沿土史钉全长槐分布（a巡寿)粘旷结应肯力；陡（b狐）拉益力设计参揉数及一当般设计竟原则注浆土钉把墙及卧复合殊土钉除墙的锁设计冰计算土钉一华般采用户一次注奥浆。采掏用二次鄙及多次蛮注浆可芬明显提峰高土钉泰的抗拔烫力，但吊是，也滑提高了仰工程造利价。钻孔碍注浆膏土钉软通常吉采用隶重力蓬式注典浆，灶注浆返量较茧小，傲可根泄据孔壮径计贴算出晋来，滑水泥衔用量喜一般10~抵20k峰g/m。打入钢败管注浆数钉需要法较高的拖注浆压酿力才可惧将浆液徐注入土碍中，开狭孔压力昆可达2.0耻MPa。灌梢入水门泥量怠一般陵要求跟不小才于15k旋g/m。面层面层太翠厚固然雪用处不禽大，太禾薄也不悼合适，裕应能覆绕盖住钢合筋网片著及连接膜件。一挎般临时励性工程50掀~1骨50散mm，永久葵性工程12妇0~池30怖0m献m。混凝撒土的设状计强度倾，按构上造即可挑，一般窄为C15若~C2便5。设计叙参数瞎及一世般设禽计原张则连接件土钉墙脏及复合共土钉墙浑的设计妨计算土钉（剖锚索）简与面层俯连接构欢造图（a)证螺母垫候板连接绞；（b象）L筋胳连接；含（c）陪角钢连痛接；（但d）锚吗索与喷哪射混凝馅土腰梁绘、面层粥连接设计果参数广及一倘般设撕计原侦则稳定性谎计算土钉善墙及目复合子土钉纺墙的获设计镜计算设计慢参数演及一请般设扫计原膝则土钉定抗力躺计算土钉墙能及复合赖土钉墙像的设计划计算土钉墙晓施工流血程土钉墙鸡施工质候量控制开挖逢工作楼面→您修整骄坡面道→喷讨射第抵一层息混凝馅土→惊土钉绘定位营→钻野孔→想清孔千→制卫作、用安装小土钉政→浆煌液制解备、艺注浆都→加萄工钢那筋、小绑扎疲钢筋享网→描安装挽泄水殊管→轻喷射遮第