修改第讲土钉墙二

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式骄挡土墙每及加筋岭土挡墙妙均先构哀筑挡土眨墙后开匆挖，土特钉墙先如开挖后刷筑墙重力虫式挡撒墙一观般视泄为刚荡性墙种，土墓钉墙灰是柔绞性复蛇合结隔构重力式葵挡墙墙赔趾压力烈较大会斗导致沉胃降或倾购覆，而欣土钉墙贞墙趾压怨力较天激然土没信有显著启增加土钉与静重力式扑挡墙的封比较概述理论上婚土钉密架集到一鬼定程度浊就会形谱成墙，冰达到重斥力式挡任墙的效剑果，但法实际上次，实践顺工程中勤，土钉乞无法达寒到这个输密集程盼度。含水撑丰富睁的粉驳细砂筋、中珍细砂令、中鸣粗砂丈、砾蜻砂及滔卵石进层过于拜干燥逝的砂薄层、奸相对朋密度笛较小谱的均另匀度狗较好杏的砂饼层淤泥质迅土、淤哪泥等软炎弱土层膨胀技土强度朝过于城低的锻土对变干形严知格要矮求的肯基坑较深相的基泉坑地基五灵敏逐度较见高的烛土层对用地量红线有辜严格要凉求的基赌坑土钉墙据适用条典件概述地下水见位以上槐或经人改工降水胞后的人码工填土挖、粘性扒土和弱订胶结砂绞土。不适笨合淤泥障质土宏、淤洒泥等朱软弱企土层灵太深净厚时超过20皮m的基秧坑对变城形严昌格要晴求的势基坑地基灵羞敏度较绿高的土塞层对用地慢红线有翼严格要吃求的基骡坑复合御土钉绵墙适望用条两件概述不适脉合土钉鹿的工毒作机设理及尖工作铺特性土钉吼置入昂现场丙土体深后，宋如果穴土体蛙不变医形，友土钉绿就不号会受施力。似随着泡往下膊开挖积或地喉表上轻施加证荷载男，土皆体发肉生变鄙形，巩于是枯通过仁土体薪与土练钉或职土体虫与钻食孔注渡浆之初间的尸界面趣作用描使土读钉参基与工溪作。牛试验万表明统，土茎体只淹要微稻小的敬变形妙就可姿使土雕钉受范力。土钉米在支冶护中果所起惠的作债用显奖然与掩土体遭变形军的运论动方提向有祸关。移为能把充分透发挥勾土钉材的作笛用，誓土钉贤的设钱置方催向宜和与土部体可拼能发巩生的获剪切饱滑移偏面成醒某一果角度贝，使盲土钉额受拉兽并能班充分裕提高膜土体落的抗灰剪强壳度；笨如果鲁土钉体方向第与土靠体剪滋切滑膊移面挑之间绣的角朱度使健土钉宣受压旋，此辣时甚社至会嘉降低崖土体枣的抗重剪强瘦度。土钉药墙的萌工作蜜机理土钉转的工麻作机旧理及慕工作套特性1、箍束胖骨架粉作用您：制约土助体变形凭，并使妇复合土邀体构成稀一个整棚体。2、分担差作用赔：由于杆土钉卷有较致高的乏抗拉稼、抗万剪强单度以舍及土遗体无把法比均拟的贸抗弯童刚度跌，当块土体相进入台塑性僻状态袋后，年应力守逐渐市向土贸钉转谊移。诵当土元体开渡裂时浮，土滨钉分山担作蓄用更替加突搞出，染这时挽土钉乳内部字出现拒弯剪卵、拉钉剪等何复合抢应力流，从括而导赛致土蔬钉体械中浆上体碎赴裂，旦钢筋倡屈服继。3、应力传联递与扩妻散作用大：在同等改荷载作僚用下，勿由土钉积加固的门土体内恳的应力迅水平比绢素土边烤坡土体沉内的应续力水平陪大大降扑低，从剩而推迟得了开裂液的形成膨和发展禾。4、坡面塌变形剂的约反束作昂用：坡面鼓坏胀变形片是开挖柳卸荷、丑土体侧某向变位假以及塑撇性变形步和开裂呀发展的樱必然结糠果，面桥层对此零有很好同的约束壤作用。土钉沫墙的决工作映机理设计参楚数土钉墙衰的几何蛋形状和什尺寸土钉处的几栗何参携数土钉的菌抗拔力杆体注浆面层连接援件防排货水系算统隔水帷渗幕锚杆微型阴桩土钉墙顶及复合蜓土钉墙恐的设计傲计算设计参台数及一毯般设计献原则土钉墙今的几何压形状和箩尺寸土钉专墙及锁复合镜土钉蛮墙的菌设计扎计算确定替平面代尺寸永时要桃考虑估到桩袄基础仿形式礼及施知工工唱艺，必，拴为桩皇基施绍工留趴出足络够的怖工作江面土钉墙差高度由称开挖深救度决定应尽泼可能坑采用爷较缓讽的坡蜘率以啦提高咽安全巧性及壮节约弹工程械造价伞，惊土钉但墙的钉坡比够不宜猎大于1：0.2有条件宁应考虑结分级放生坡应尽锈量避脂免尖莫锐的境转角页及减仗少拐杂点设计参维数及一贱般设计释原则土钉的始几何参摔数土钉舱墙及期复合服土钉想墙的延设计骂计算直径钻孔斩注浆刷型土觉钉直村径d一般颈根据颗成孔新方法彼确定过。孔蚕径越甘大，王越有笨助于辆提高抛土钉修的抗绿拔力辫，增李加结昂构的秧稳定因性，顶但是洲，施休工成岛本也使会相戴应增辈加长度土钉磁越长墨，抗尾拔力阅越高摸，基转坑位侄移越构小，仗稳定目性越扰好，堵当土晃钉达剪到临魔界长彩度lc梢r（非聋软土群中一另般为1.画0~辰1.丢2倍的舰基坑旱开挖宰深度柔）后返，再左加长添对承脑载力拼的提幻玉高并关不明吼显，按土钉畏越长阁，施扔工难舒度越哗大，痒效率凉越低逗，单敢位长错度的率工程级造价纯越高间距（舱包括水俩平间距sx和竖向氧间距sz）密度咬越大愧基坑足稳定摊性越币好，趟土钉轿越长爪，土咬钉密转度越翁小，筒一方泼面排策距因躺受到解开挖刺面临列界自明稳高颤度的芦限制适不能脊过大粥，土农钉间华距过俩小可敬能会讽因群先钉效鞋应降昂低单粪根土扶钉的芝功效打，故投纵横悉间距冰要适浴合设计参达数及一禁般设计街原则土钉的榨几何参恨数土钉帐墙及范复合可土钉贞墙的快设计课计算倾角理想证状态巡寿下土跌钉轴悼线应吧与破幕裂面绘垂直闷，以女便能泉充分扶发挥急土钉未提供避的抗籍力。不钻孔哗注浆始型土旷钉的笋倾角迹以15趴°~袜20莲°效果最乏好。钢球管土钉螺的最佳竹倾角为10°音~15妨°空间布琴置①最伴上一救排土欧钉与姥地表忍的距闻离（0.5唐~2m）②最下废一排土精钉距坑凭底位置帐（2/厅3排距>距离>0亮.5牺m）③同阻一排同土钉丑一般丘在同点一标侦高上决布置④在深饰度方向氏上，土筝钉的布能置形式妖大体有管上下等蜻长、上橡短下长攻、上长曾下短、个中部长翅两头短覆、长短失相间5种设计参赏数及一移般设计钥原则土钉的低抗拔力土钉埋墙及捡复合榆土钉苏墙的匹设计热计算破坏模可式①土足钉整喊条从徒土层忠中拔卸出（域抗拔亲强度嘉破坏确）②筋烫体在供破裂合面附敬近拉权剪断椅裂（弄抗拉磁强度哨破坏竞）③筋体涝从注浆执体中拔森出（筋体体抗拔半强度破楚坏）④面愿层与统土钉耕脱落涂（钉帜头强避度破拼坏）计算方销法设计参猫数及一绒般设计坑原则杆体土钉墙鼻及复合害土钉墙沫的设计优计算dN杨/d懂l=πτd土钉内迎力沿土霜钉全长爸分布（a姿)粘某结应额力；瞧（b歪）拉汪力设计不参数朴及一狭般设也计原抓则注浆土钉隔墙及扑复合如土钉授墙的迅设计腊计算土钉一吨般采用猜一次注仇浆。采会用二次俯及多次亦注浆可厕明显提陵高土钉舌的抗拔腿力，但甚是，也且提高了赖工程造劫价。钻孔迹注浆捐土钉料通常则采用益重力鸡式注旧浆，量注浆镜量较属小，腿可根棋据孔卸径计各算出静来，练水泥窗用量远一般10~拦20k劳g/m。打入糊钢管咽注浆遮钉需谣要较诱高的票注浆肠压力菠才可陪将浆滑液注王入土两中，茎开孔窃压力耐可达2.兵0M懂Pa。灌入储水泥量道一般要冒求不小颜于15k狸g/m。面层面层沙太厚隆固然竭用处墨不大树，太称薄也纠不合滔适，茧应能述覆盖疮住钢屠筋网劣片及背连接销件。麻一般佛临时赢性工畜程50~恢150监mm，永泡久性辜工程12充0~挥30于0m守m。混凝征土的设壮计强度醒，按构抬造即可稳，一般胃为C1惧5~谨C2盟5。设计泰参数罚及一铜般设延计原盟则连接件土钉墙春及复合敬土钉墙伙的设计辱计算土钉悔（锚页索）砖与面滑层连桶接构制造图（a)厉螺母垫厅板连接贺；（b供）L筋葡连接；汇（c）份角钢连以接；（惰d）锚俭索与喷橡射混凝治土腰梁顿、面层期连接设计耐参数榨及一身般设限计原骨则稳定性万计算土钉遮墙及宅复合恢土钉晴墙的完设计编计算设计馋参数优及一汁般设条计原针则土钉舰抗力盾计算土钉墙龟及复合余土钉墙训的设计屯计算土钉墙服施工流束程土钉守墙施蔽工质舟量控丘制开挖筝工作请面→穴修整骨坡面惯→喷远射第常一层写混凝楚土→魄土钉嗓定位和→钻饶孔→炕清孔厘→制对作、莲安装按土钉黎→浆潮液制疯备、殃注浆婚→加信工钢元筋、乱绑扎妖钢筋造网→铸安装累泄水