土钉墙支护体系清楚明了

土钉墙支护体系1.结构形式土钉墙支护体系主要由土钉，面层，周围岩土体及排水系统组成（如下图）。土钉通常采用钻孔注浆钉，钉材一般选用Ⅱ，Ⅲ级钢筋，浆体一般选用水泥浆或水泥砂浆。面层通常采用网喷混凝土做成，排水系统视具体情况采用截水，浅层排水及深层排水三种方式。1—水泥注浆2—Ⅱ级钢筋3—钢垫板4—钢筋网5—第一层喷射砼6—第二层喷射砼7—第三层水泥砂浆除了钻孔注浆钉外，还有打入型土钉（在土体中直接打入角钢、圆钢或钢筋等，不再注浆）及射入型土钉（直接将带孔的钢管打入土中，然后高压注浆形成土钉）。2.支护原理土钉墙是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不足。通过以增强坡体自身稳定性的主动制约机制来稳定坡体，可以有效提高土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用，土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。其加固机理主要表现在：（1）增强原位岩土体强度。土钉体与岩土体共同作用，形成复合体，从而提高原位岩土体强度，以弥补岩土体自身强度不足，增强坡体稳定性。（2）土钉对复合土体起箍束骨架作用。由于土钉本身的强度与刚度，以及它在岩土体内分布的空间组合形成的骨架网络可以约束岩土体变形。（3）土钉对复合体起分担作用。土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力，土钉有很高的抗拉抗剪强度，所以土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移，土钉分担作用更为突出。（4）土钉起着应力传递与扩散作用。土钉可以将滑裂域内部分应力传递到稳定岩土体中，分散在较大范围的岩土体内，降低应力集中程度。（5）对坡面变形起约束作用。在坡面上设置的与土钉在一起的钢筋网喷射砼面板限制坡面开挖卸荷而膨胀变形，加强边界约束的作用。3.计算方法选取何种计算方法关键在于搞清楚土钉墙发生何种破坏模式。土钉墙可能发生的的破坏模式分为内部破坏，外部破坏及超量变形。对于外部破坏，工程中多采用类似于重力式挡土墙的计算方法进行水平滑动稳定，抗倾覆稳定，墙底土承载力和整体抗滑稳定性验算。对于内部破坏，主要有极限平衡法，有限元法，工程简化法。极限平衡法又因为安全系数的定义，破裂面形状假定等的不同又分为三种：（1）假定滑移面为双曲线形并通过土坡坡脚，进行力的极限平衡总体稳定分析，仅考虑土钉的抗拉作用，土的抗剪强度由莫尔—库仑准则确定。（2）假定滑移面为过坡脚的抛物线形，仅考虑土钉的抗拉作用。（3）假定滑移面为圆弧形，根据传统边坡稳定中的条分法，并考虑穿过滑移面土钉的抗拉、抗剪和抗弯作用来进行力矩极限平衡分析。有限元法不仅可以计算出土钉墙中的土钉内力，土体应力应变关系等，而且可以考虑土体的非均匀性及各向异性的复杂性态。但其计算结果与计算模型及参数选取有关，对土钉内力计算结果较好，变形计算结果不够理想。工程简化法作为估算土钉拉力和为有经验者进行土钉初步设计是一种较为简便的方法。其实质是直接给定临界滑移面的位置及不同部位土钉的最大拉力。常用的有二分之一分割法，楔形破坏滑移面法，双折线滑移面法，王步云法，王长科方法，冶金部建筑研究总院方法等。下面介绍《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99方法：一.土钉抗拉承载力（图3.2-1）根图踏3.2支-1虎土钉支护抗拉造承载力计算简陡图盼喷射混凝土面档层；命2扇—土钉泥（1）优单根土钉受拉加荷载标准值可典按下式计算劫（3废.2-蔽1）凤其中荷载折减妨系数吗ζ帅可按下式计算羊（3.2-2预）南式中获β停——租土钉墙坡面与剃水平面的夹角云；毫——负土的内摩擦角淡标准值。赛ζ商——且荷载折减系数草；阻e竞ajk榆——龄第艇j心根土钉位置处扫的基抗水平荷侄载漠(殃土压力孔)怠标准值；俩s拨xj姑、跨s隆zj当——嚼第洒j惑根土钉与相邻桂土钉平均水平话、垂直间距；爹α灵j惰——魄第兄j碎根土钉与水平厕面的夹角。魄（2）对于瘦基坑侧壁安全吧等级为二级的租土钉抗拉承载舟力设计值应按窝试验确定，基蹄坑侧壁安娱全等级为三级目时可按下式计案算：帜（3.2-3俱）稼式中鄙s价——宜土钉抗拉抗力薯分项系数，取谁1.3舌；劳d急nj楚——顶第忍j鹿根土钉锚固体部直径；县q闻sik坟——阳土钉穿越第沉i比层土土体与锚老固体极限摩阻耕力标准值。普l旨i示——秀第曾j技根土钉在直线深破裂面外愿穿越第俱i添稳定土挣体内的长度，脑破裂面与水平绝面的夹角为妇。跟（3）忆单根土钉抗拉赚承载力计算应荐符合下列要求侦：昌（3.2解-涨4）唉式中敌0咸——筑基坑侧壁重要婚性系数；背T截j窗k盲——猛第羞j均根土钉受拉荷看载标准值；糟T斜uj枣——过第第j逼根土钉抗拉承沿载力设计值。庸二户.甚整体稳定性验圆算（图牲3.2-2印）尘图图3.2-2档整体稳定性验悼算属喷射混凝土面虎层；碎2奔—土钉匪（逆1艰）尸单根土钉在圆西弧滑裂面外锚霜固体与土体的储极限抗拉力可铸按下式确定：墓（3.2-5饥）济式中箩d麦nj朗——颜第呢j住根土钉的直径志；督q娇sik夕——形土钉穿越第坐i伯层土土体与锚塞固体极限摩阻瘦力标准值。凑l懂ni罢——徐第绕j镜根土钉在圆弧斗滑裂面外逗穿越第库i脊层稳定土断体内的长度。赤（伍2愿）棍土钉墙应侄根据施工期间最不同开挖深度却及基坑底面以梁下可能滑动面狐采用圆弧滑动炸简单条分法，歪取一定长度边证坡体招，按下式进行灌计算：浓≥株0某瘦（3.2-6毯）虫式中壶n蹄——造土条数；怨m沈——腿滑动体内土钉勒数；胃r梳k岸——旋整体滑动分项匙系数，取吵1.3黑；赵0离——戒基坑侧壁重要鼻性系数；功w什i民——币第呀i侍分条土重，滑吉裂面位于粘结袋土或粉土中时蝴，按上覆土层贷的饱和土重度续计算；滑裂面逼位于砂土或碎咸石类土中时，跟按上覆土层的毫浮重度计算；盐b峰i充——隶第隆i昂分条宽度；掉c块ik居——准第仪i雕分条滑裂面处缩土体固结不排置水（快）剪粘坚聚力标准值；堡ik汤——岁第宴i摸分条滑小裂面处土体良固结不排水（晌快）剪内摩擦快角；原θ驰i垒——此第杀i负分条滑裂面处毫中点切线与水烛平面夹角；构——证土钉与水平面副之间的夹角；魔L适i睡——冈第太i叙分条滑裂面处偶弧长；献s谈——智计算滑动体单亮元厚度；油T守nj汉——悼第粉j叮根土钉在圆弧持滑裂面外锚固科体与土体的极济限抗拉力。4.适用范围俗（搁1肢）旋土钉墙适用于右地下水位以上郊或经人工降水愚后的人工填土洞、粘性土和弱贿胶结砂土的基起坑支护和边坡进加固。吊（彼2饿）宰土钉墙宜用于鸣深度不大于夸12m体的基坑支护和损边坡支护，当惠土钉墙与有限德放坡、预应力鼠锚杆联合使用朴时，深度可增慢加。吸（过3催）胖土钉墙不宜用钢于含水丰富的栋粉细砂层、砂摘砾卵石层和淤办泥质土；不得猎用于没有自稳堵能力的淤泥和阳饱和软弱土层雁。捡（淘4羡）劈现场需有允许牲设置土钉的地厉下空间。如为识永久性土钉，畏更需长期占用铃这些地下空间泪。当基坑附近蜡有地下管线或众建筑物基础时水，则在施工时协有相互干扰的伶问题。土钉支话护如果作为永映久性结构，需仰要专门考虑锈竿蚀等耐久性问滥题。柱5.军参考经济指标缓设一右基坑开挖深度码为像H纱，夜基坑宽为蹲20沸米，宵基坑坡面坡角摄73.3向°选地下水距基坑乓底假5悟米，不考虑地桐下水影响，土灭质为粘性土，蛋容重钟18KN/M惨³政,蝴黏聚力怒10kpa师，内摩擦角堵20迹°颜，坑顶超载为窜均布荷载，斑q=15kp钉a左，雅土钉与水平面碰的倾角取雕15矿°，土钉竖直追间距取卷1.2嫩米宾，水平间距取印1.2帅米舅，机械成孔，傲取孔径随130呈㎜练。么采用理正计算现不同高度下的哑土钉墙主要验工程量，以探奔究土钉墙袋在所给地质情难况下比较经济混的适用高度。惩项目然H=3裳米碑单位栋数量摆单价棚（元）能金额滑（元）怨土钉体借钻孔录米造4.125决5绞20.625唇注浆村立方米服0.0547邪541更29.605适钢筋摩吨长0.0046烫3100养14.325礼面层梯混凝土豪立方米秆6丙350距2100沉钢筋禾吨嚷0.284飞3000免852健总计：弱3016.5撇56疫单位表面积造凑价：竿50.275贸每延米忙造价：铅150.82佳7筋项目面H=5跳米倦单位纸数量堤单价每（元）纱金额竞（元）影土钉体惑钻孔仿米雨11.507到5丘57.535蝇注浆耐立方米啊0.1526锁541披82.587茎钢筋秧吨仰0.0148宋3100抛45.924舱面层她混凝土颂立方米粗10骑350挤3500过钢筋藏吨慎0.474材3000杜1422余总计：进5108.0贴4刊7勒单位表面积造拼价：亲51.080巷每延米续造价：惜255.40纠2捆项目刷H=7慨米余单位榜数量奋单价头（元）位金额沟（元）改土钉体差钻孔卷米据20.559认5滩102.79此5诵注浆勉立方米浸0.2727刘541纠1436.8垮96勤钢筋锁吨敏0.0329谣3100国51.15锈面层像混凝土锹立方米鸟14锁350夕4900典钢筋罗吨纤0.664全3000复1992饲总计：石7244.4轰48顾单位表面积造裹价：劈51.746笔每延米唐造价：木362.22剃2贞项目扁H=9径米姻单位道数量痛单价友（元）顽金额假（元）超土钉体昼钻孔右米惭52.114恢5闹260.57丧注浆羽立方米偿0.6913兔541梦374.03其1漫钢筋鹿吨六0.2364辩3100恼733.02胶1然面层因混凝土鼻立方米扰18季350插6300躺钢筋姑吨矿0.853椅3000祖2559立总计：状10226.查623撒单位表面积造闸价：疾56.814剖每延米洒造价：壁511.33镜1猜项目脑H=11址米跳单位踪数量袭单价渔（元）剩金额挡（元）禾土钉体换钻孔妇米牲83.931工5离419.65捐5怒注浆衣立方米陆1.1134厨541引602.38尼7勇钢筋涌吨淹0.6193泡3100文1920.0跌4尿面层枝混凝土议立方米闻22尚350毒7700乘钢筋迹吨阴1.043松3000怕3129魔总计：去13771.炮0牲86联单位表面积造薯价：梢62.595活每延米霜造价：伴688.55木4丢项目堪H=13粥米怎单位覆数量布单价传（元）厌金额丙（元）垦土钉体撤钻孔兼米昨105.35尖6糖5六526.78絮注浆为立方米备1.3977订541孝756.15政8趁钢筋况吨阁0.7160场3100榆2219.7姜16据面层潮混凝土酷立方米邻26鞠350改9100看钢筋奔吨物1.232榆3000挤3696笨总计：巴16298.裙655借单位表面积造帅价：碑62.687级每延米芒造价：挑814.93胡2毒项目膀H=15遭米死单位亡数量怠单价（元）爱金额（元）魔土钉体跟钻孔潮米留124.73碑9坛5血623.69贫5狸注浆球立方米请1.6548遍541准895.27霞3掠钢筋鞠吨铅0.8415滴3100武2608.7秤72义面层滨混凝土如立方米嫁30闷350残10500吸钢筋插吨升1.422咽3000压4266添总计：极18893.禽741获单位表面积造数价：适62.979欧每延米楼造价：渔94薄4.687碰由于各项工程福量皆为估算，氧且未计人工费披，机械台班费指等其它费用，蓝所以导致具体戏造价与实际存务在出入，但是惯不影响为探究竿边坡经济高度非而将不同高度恋边坡下的造价暮进行比较代。采用拳origin毁pro嗓模拟曲线如下骂图：浅由图形可知，厨单位表面积造祥价随边坡高度颜（赌3递米至击15断米）的增加而宰增加，边坡高侍度在专7.5谈米以下时，造霜价基本随高度辽缓慢增加，基蚊本维持在暖5稿1讯元左右，当边哈坡高度超过遗7赏米后，单位表远面积造价开始盐急速上升，一隔直到贤11顾米左右增速放坑缓，航11侨米之后造价又艇趋于缓和，基臭本维持在强62.6街元左右。援从图形分析可铺知，在采取土棉钉墙进行支护交的前提下，土股钉墙经济高度悲以不超过埋7骄米为宜。虽然衰边坡高度在伏11呜米之后造价又舒趋于缓和，但帆是从理正计算锦得出的土钉墙敞钻孔过长，在山高度为药13罚米时，上层土惭钉钻孔已接近您20改米，增加施工靠难度，人工费沙等其它未计费朝用占造价比例确增大，所以络11贷米之后数据代承表性降低。加伯之结合相关规盾范及工程经验宴，在本例所给花地质条件下，苍该经济高度是姜比较符合实际王的。落同样，由每延扰米造价图可以哗看出每延米造火价随边坡高度馒增加而增加，替但是在植边坡高度小于依7套米时，增速基丽本不变，当超必过卸7职米后，增速变刺大，当边坡高和度达到尿11矮米时，增速又告减小，之后趋岛于稳定。忙从图分析知，咱7爆米至缺11负米是造价快速啦增长的范围，搏结合以上单位辆表现积造价可雹以得在本例所追给地质及其他邀条件下，该土泪钉墙经济高度侨不超过迈7秧米为宜。6.工程实例芒设一基坑社开挖深度为忙7m耐，建筑物旋7轿层，每层荷载意取虑12Kpa,脆距基坑旗4.5m椒，则总荷载为游12资×泉7=84Kp跌a嫁，建筑物每层嫂3m滥共狼21m论，根据规范取与基坑深为地面遵下嫁1.4m旋，按条形基础竞扩散，则在基喇坑深度为塌5.9m椅处有影响，不悦考虑地下水影格响，土质为粘化性土，容重饲18KN/M汉³祥,叼黏聚力州10kpa碰，内摩擦角牵20不°。胞6.1奴土压力计算拔b腊－条形基础宽茎取梁10m抚P辟k已－总的荷载标售准值剖Z坐－基底至软弱额下卧层距离快P翼－扩散后荷载朽－基底自重应盈力值桃股黎主动土压力计倒算造q岔—地面荷载（支）；蝶—土的重度（礼）；庄c丑—土层粘聚力何（躲kPa劝）教主动土压力系痰数，窝，乘为土层内摩擦屋角。穗Ea(11课)=筋-2般×鹿8罚×旧0.配839扎=-素13.42签(kPa)烫Ea(12询)=(瓦18.0絮×蛋2.1湖)秃×碎0.芽704达-2还×叨8窃×碧0.芳839隙=特13手.峰19钳(kPa)者Ea(21苹)=(革18.0坑×闷2.1标)薯×城0.遇49瓶-2牢×鸟8驳×佳0.顾7绞=屑7钱.犯32喉(kPa)喷Ea(22拴)=(眠18.0鹊×财2.1分+制20.81魔×勉2.0州)久×夜0.原49躲-2够×吨8直×优0.或7情=挣27锅.词72常(kPa)艰Ea(31郑)=(方18.0炎×供2.1刊+毛20.81贯×壳2.0锹)伤×宏0.律438瞎-2外×常9净×浑0.垦662喘=塑22逼.事87轿(kPa)挺荷载影响处愧Ea扮；排(3户2)=(诊21遥×矩1.9许+18.0戚×浊2.1位+姥20.81泪×摄2.0夕)摆×汇0.砍438旧-2单×搬9弟×播0.棕662左=济40惩.街35猴(kPa)泽荷载影响处挪Ea猜；半(侄3头1)=(自26.73蔽+产18.0钓×盆2.1杂+谈20.81亮×纲2.0应+涛21.00肆×浆1.8般)壤×掉0.伴438摇-2出×畅9察×室0.狗662森=捕51瓶.但13耻(kPa)溉Ea(3的2)=(虾26.73解+18.0众×驴2.1兼+迁20.81管×炼2.0演+屯21.00驰×案3.2皂)复×勉0.奏438绢-2则×阳9鸦×纷0.倍662肠=傅64芒.乞01戴(kPa)臂6.2钓土钉参数及布视置雅土可钉墙水平杀倾角为赵，即按溜1:0.3诞放坡，土钉与剧水平面的倾角敲取尊，土钉竖直间丰距取眨，水平间距取欠，机械成孔，灌取孔径宽130雾㎜。具体见图忘2.2贴土钉处主动土需压力计算：刻第范1积点最大主动土居压力根据公式：跟e烂1.2疗=伙18锹×陷1.2源×卡0.704歼-2候×费8劣×扯0.狼839旗=尘1.78腹(kPa)冷e蛾2.4何=(话18.0末×亮2.1+20凝.81辞×悟0.3谎)耀×棕0.塑7松-2漫×傅8享×胃0.孔49坑=还22咬.爹99掀(kPa)叶e南3.6盒=(扯18.0巡×净2.1+20医.81柳×史1.5谈)伤×缘0.瞧7粘-2特×兔8狱×静0.园49博=士40矿.织47纹(kPa)钱e驼4.8纳=(衔18.0锐×堤2.1私+色20.81逃×馋2.0+21尤×捏0.7途)映×敏0.裂438鼻-2欢×悼9承×柳0.牵662绸=州29片.己3吐(kPa)腔e库6.0扮=(服26.73+冰18.0痛×秤2.1鞠+垂20.81锣×求2.0+21兼×丽1.9青)刚×稳0.悼438斜-2纤×密9鹊×住0.磨662逗=正52屑.献05妄(kPa)戒6.3的土钉设计其6.3.跟1.坦折减系数计算税－枕土钉墙坡面达与水平面夹角旧，为耗（坡度言1:0.3蓬）。牧6.3.暖2倚受拉荷载标准胡值计算云其中：恶－北荷载折减系数努；竿－第少i盐个躬土正钉位置驾处的基坑水平钢荷载标准值，伤（浊kPa熊）；絮、简---扁土钉与相邻土哗钉的平均水平垮、垂直间距，袭（委m继）；跨---巧土钉与水平面该的夹角。睛树=1.08着×垂1.78聚×世1.2煎×独1.2/co优s15惯0症纹=2.87档剃=0.6晚8医×位22.99挥×港1.2乏×强1.2/co锦s15告0奶额=23.柱3浙侄=0.6许8屿×将40.47涌×树1.2哈×择1.2/co夺s15尸0朱咐=41.原0顺脊=0.6垒×指29.3廊×知1.2舱×逝1.2/co湖s15利0乓刻=26.方2沸杠=0.6源×蝴52.05魄×凤1.2热×坊1.2/co企s15粪0润波=46.膨56是6.3.萝3穴土钉受拉承载托力设计值计算禾土钉受拉承载连力设计值按以郊下公式计算：俗其中：相---谁第束i仔根镇土钉受拉踢荷载标准值，照（懒kN记）；眠---景第燕i燃根接土钉受拉俗承载力设计值允，（参kN焰）；肃---云基坑侧壁重要乱性系数，取炒1.0扇。铜6.3.批4紧土钉长度设计或土钉长度按以秤下公式计算：缎其中：公---纸土钉受拉筒抗力分项系数包，取向1.3零；赵---忧第萍j稿根土钉锚固体倾直径，（返m评）；停---地土钉珍穿越第迁i肯层土诵体与锚固体极荷限摩阻力标准毫取值；搬查表得接，换，跑,通。笋---馆第枝i配根土钉在直线拨破裂面外徐穿越第所i液稳定土昂体内的长度荣,(m)蝴。愉茶自由段长度的惕计算交自由段长度按眯以下公式计算接：盈其中：榆---欠第裕i穷排土筛钉自由段加长度（餐m效）；忌---矩基坑深度（因m抄）色；遍---腾土钉墙坡面访与水平面的夹航角否；篇---去土钉与水平面获的倾角愚取静；眯第晕1腐排土钉自由段编长度计算，郊hi=1.2塌m唤伐=5.段8已×项0.44/0党.85仆捐=3m纯第租1扇排土钉长度：屡第挠2加土钉自由段长挪度计算，鲁hi=2.4辞m强增=4.体6扫×质0.44/0驾.85孔劲=2.遇38m稼第刚2福土钉长度：耻第搏3低土钉自由段长母度计算，翻hi=3.6数m文席=3.尖4瓣×厌0.44/0散.85劳劫=1.肉76m弹第臂3晃土钉长度：怒第详4娃土钉自由段长治度计算，编hi=4.8倍m宇坟=2.较2涝×挣0.44/0贵.85隶聋=1.饥14m倡第插4申土钉长度：纱第枪5鉴土钉自由段长薄度计算，健hi=6.0军m丙添=沙0.44/0骗.85笑得=0.讨23m际第拔5孙土钉长度：栋综合上述计算可结果及施工因狸素，取第漆1币排和第锈4摘排土钉长度为妄8m魄，第泪2棕、绞3捆、卖5垦排土钉取忌10m闷。乖注杆体直径计算乘：贸土钉杆体的钢惊筋直径按以下惑公式计算：筛其中：页---睁钢筋截面面积汇；辩---鲜普通钢筋抗拉或强度标准值浅；动---