土钉墙支护体系（15清楚明了）

1、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，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水泥注注浆 22级钢筋筋 3钢钢垫板 4钢钢筋网 5第第一层喷喷射砼 6第第二层喷喷射砼 7第第三层水水泥砂浆浆除了钻孔注注浆钉外外，还有有打入型型土钉（在在土体中中直接打打入角钢钢、圆钢钢或钢筋筋等，不不再注浆浆）及射射入型土土钉（直接将将带孔的的钢管打打入土中中，然后后高压注注浆形成成土钉）。2.支护原原理土钉墙是在在土体内内放置一一定长

2、度度和分布布密度的的土钉体体与土共共同作用用，弥补补土体自自身强度度的不足足。通过过以增强强坡体自自身稳定定性的主主动制约约机制来来稳定坡坡体，可可以有效效提高土土体的整整体刚度度，弥补补了土体体抗拉、抗抗剪强度度低的弱弱点。通通过相互互作用，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）增强强原位岩岩土体强强度。土土钉体与与岩土体体共同作作用，形形成复合合体，从从而提高高原位岩岩

3、土体强强度，以以弥补岩岩土体自自身强度度不足，增增强坡体体稳定性性。（2）土钉钉对复合合土体起起箍束骨骨架作用用。由于于土钉本本身的强强度与刚刚度，以以及它在在岩土体体内分布布的空间间组合形形成的骨骨架网络络可以约约束岩土土体变形形。（3）土钉钉对复合合体起分分担作用用。土钉钉与土体体共同承承担外荷荷载和土土体自重重应力，土钉有有很高的的抗拉抗抗剪强度度，所以以土体进进入塑性性状态后后，应力力逐渐向向土钉转转移，土土钉分担担作用更更为突出出。（4）土钉钉起着应应力传递递与扩散散作用。土土钉可以以将滑裂裂域内部部分应力力传递到到稳定岩岩土体中中，分散散在较大大范围的的岩土体体内，降降低应力力集中

4、程程度。（5）对坡坡面变形形起约束束作用。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.计算方方法选取何种计计算方法法关键在在于搞清清楚土钉钉墙发生生何种破破坏模式式。土钉钉墙可能能发生的的的破坏坏模式分分为内部部破坏，外外部破坏坏及超量量变形。对对于外部部破坏，工工程中多多采用类类似于重重力式挡挡土墙的的计算方方法进行行水平滑滑动稳定定，抗倾倾覆稳定定，墙底底土承载载力和整整体抗滑滑稳定性性验算。对对于内部部破坏，主主要有极极限平衡衡法，有有限元法法，工程程简化法法。极限平衡法法又因为为安全系系数的定定义，破破裂面形形状假定定等的不不同又分分

5、为三种种：（11）假定滑滑移面为为双曲线线形并通通过土坡坡坡脚，进进行力的的极限平平衡总体体稳定分分析，仅仅考虑土土钉的抗抗拉作用用，土的的抗剪强强度由莫莫尔库库仑准则则确定。（2）假定滑滑移面为为过坡脚脚的抛物物线形，仅仅考虑土土钉的抗抗拉作用用。（3）假定滑滑移面为为圆弧形形，根据据传统边边坡稳定定中的条条分法，并并考虑穿穿过滑移移面土钉钉的抗拉拉、抗剪剪和抗弯弯作用来来进行力力矩极限限平衡分分析。有限元法不不仅可以以计算出出土钉墙墙中的土土钉内力力，土体体应力应应变关系系等，而而且可以以考虑土土体的非非均匀性性及各向向异性的的复杂性性态。但但其计算算结果与与计算模模型及参参数选取取有关，

6、对对土钉内内力计算算结果较较好，变变形计算算结果不不够理想想。工程简化法法作为估估算土钉钉拉力和和为有经经验者进进行土钉钉初步设设计是一一种较为为简便的的方法。其其实质是是直接给给定临界界滑移面面的位置置及不同同部位土土钉的最最大拉力力。常用用的有二二分之一一分割法法，楔形形破坏滑滑移面法法，双折折线滑移移面法，王步云法，王长科方法，冶金部建筑研究总院方法等。下面介绍建建筑基坑坑支护技技术规程程JGGJ1220-999方法法：一.土钉抗抗拉承载载力（图图3.22-1）图3.2-1 土土钉支护护抗拉承承载力计计算简图图喷射混凝土土面层；2土钉钉（1） 单单根土钉钉受拉荷荷载标准准值可按按下式计计

7、算（3.2-1）其中荷载折折减系数数可按下下式计算算（3.2-2）式中土钉墙墙坡面与与水平面面的夹角角；土的内内摩擦角角标准值值。荷载载折减系系数；eajk 第j根土钉钉位置处处的基抗抗水平荷荷载(土压力力)标准值值；sxj、sszj第j根土钉钉与相邻邻土钉平平均水平平、垂直直间距；j 第j根土钉钉与水平平面的夹夹角。（2） 对对于基坑坑侧壁安安全等级级为二级级的土钉钉抗拉承承载力设设计值应应按试验验确定，基基坑侧壁壁安全等等级为三三级时可可按下式式计算：（3.2-3）式中s土钉抗抗拉抗力力分项系系数，取取1.33；dnj第j根土钉钉锚固体体直径；qsik土钉钉穿越第第i层土土土体与锚锚固体极

8、极限摩阻阻力标准准值。li 第j根土钉钉在直线线破裂面面外穿越越第i稳定土土体内的的长度，破破裂面与与水平面面的夹角角为。（3） 单单根土钉钉抗拉承承载力计计算应符符合下列列要求：（3.2-4）式中0基坑侧侧壁重要要性系数数；Tjk第j根土钉钉受拉荷荷载标准准值；Tuj第j根土钉钉抗拉承承载力设设计值。二.整体稳稳定性验验算（图图3.22-2）图3.2-2整体体稳定性性验算喷射混凝土土面层； 2土土钉（1）单根根土钉在在圆弧滑滑裂面外外锚固体体与土体体的极限限抗拉力力可按下下式确定定：（3.2-5）式中dnjj 第j根土钉钉的直径径；qsik土钉钉穿越第第i层土土土体与锚锚固体极极限摩阻阻力标

9、准准值。lni 第j根土钉钉在圆弧弧滑裂面面外穿越越第i层稳定定土体内内的长度度。（2）土钉钉墙应根根据施工工期间不不同开挖挖深度及及基坑底底面以下下可能滑滑动面采采用圆弧弧滑动简简单条分分法，取取一定长长度边坡坡体，按按下式进进行计算算：0 （3.2-66）式中n土条数数；m滑动动体内土土钉数；rk整整体滑动动分项系系数，取取 1.3；0基坑坑侧壁重重要性系系数；wi第第i分条土土重，滑滑裂面位位于粘结结土或粉粉土中时时，按上上覆土层层的饱和和土重度度计算；滑裂面面位于砂砂土或碎碎石类土土中时，按按上覆土土层的浮浮重度计计算；bi第第i分条宽宽度；cik第i分条滑滑裂面处处土体固固结不排排水

10、（快快）剪粘粘聚力标标准值；ik第第i分条滑滑裂面处处土体固固结不排排水（快快）剪内内摩擦角角；i第第i分条滑滑裂面处处中点切切线与水水平面夹夹角；土钉与与水平面面之间的的夹角；Li 第i分条滑滑裂面处处弧长；s 计计算滑动动体单元元厚度；Tnj第j根土钉钉在圆弧弧滑裂面面外锚固固体与土土体的极极限抗拉拉力。4.适用范范围（1）土钉钉墙适用用于地下下水位以以上或经经人工降降水后的的人工填填土、粘粘性土和和弱胶结结砂土的的基坑支支护和边边坡加固固。（2）土钉钉墙宜用用于深度度不大于于12mm的基坑坑支护和和边坡支支护，当当土钉墙墙与有限限放坡、预预应力锚锚杆联合合使用时时，深度度可增加加。（3）

11、土钉钉墙不宜宜用于含含水丰富富的粉细细砂层、砂砂砾卵石石层和淤淤泥质土土；不得得用于没没有自稳稳能力的的淤泥和和饱和软软弱土层层。（4）现场场需有允允许设置置土钉的的地下空空间。如如为永久久性土钉钉，更需需长期占占用这些些地下空空间。当当基坑附附近有地地下管线线或建筑筑物基础础时，则则在施工工时有相相互干扰扰的问题题。土钉钉支护如如果作为为永久性性结构，需需要专门门考虑锈锈蚀等耐耐久性问问题。5.参考经经济指标标设一基坑开开挖深度度为H，基坑宽宽为200米，基坑坑坡面坡坡角733.3地下水水距基坑坑底5米，不不考虑地地下水影影响，土土质为粘粘性土，容容重188KN/M,黏聚力力10kkpa，内

12、内摩擦角角20，坑顶顶超载为为均布荷荷载，qq=155kpaa，土钉与与水平面面的倾角角取155，土土钉竖直直间距取取1.22米，水平平间距取取1.22米，机械械成孔，取取孔径1130。采用理理正计算算不同高高度下的的土钉墙墙主要工工程量，以以探究土土钉墙在在所给地地质情况况下比较较经济的的适用高高度。项目H=33米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米4.1255520.6225注浆立方米0.0544754129.6005钢筋吨0.00446310014.3225面层混凝土立方米63502100钢筋吨0.28443000852总计：30016.5566单位表表面积造造价：550.2275每

13、每延米造造价：1150.8277项目H=55米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米11.5007557.5335注浆立方米0.1522654182.5887钢筋吨0.01448310045.9224面层混凝土立方米103503500钢筋吨0.474430001422总计：51108.0477单位表表面积造造价：551.0080每每延米造造价：2255.4022项目H=77米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米20.55595102.7795注浆立方米0.272275411436.8966钢筋吨0.03229310051.155面层混凝土立方米143504900钢筋吨0.66443000

14、1992总计：72244.4488单位表表面积造造价：551.7746每每延米造造价：3362.2222项目H=99米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米52.11145260.557注浆立方米0.69113541374.0031钢筋吨0.236643100733.0021面层混凝土立方米183506300钢筋吨0.853330002559总计：1002266.6223单位位表面积积造价：56.8144每延米米造价：5111.3331项目H=111米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米83.93315419.6655注浆立方米1.11334541602.3387钢筋吨0.6199331

15、001920.04面层混凝土立方米223507700钢筋吨1.043330003129总计：1337711.0886单位位表面积积造价：62.5955每延米米造价：6888.5554项目H=113米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米105.33565526.778注浆立方米1.39777541756.1158钢筋吨0.7166031002219.7166面层混凝土立方米263509100钢筋吨1.232230003696总计：1662988.6555单位位表面积积造价：62.6877每延米米造价：8144.9332项目H=115米单位数量单价（元）金额（元）土钉体钻孔米124.77395

16、623.6695注浆立方米1.65448541895.2273钢筋吨0.8411531002608.7722面层混凝土立方米30350105000钢筋吨1.422230004266总计：1888933.7441单位位表面积积造价：62.9799每延米米造价：944.6877由于各项工工程量皆皆为估算算，且未未计人工工费，机机械台班班费等其其它费用用，所以以导致具具体造价价与实际际存在出出入，但但是不影影响为探探究边坡坡经济高高度而将将不同高高度边坡坡下的造造价进行行比较。采采用orrigiinprro模拟拟曲线如如下图：由图形可知知，单位位表面积积造价随随边坡高高度（33米至155米）的的增加

17、而而增加，边边坡高度度在7.5米以以下时，造造价基本本随高度度缓慢增增加，基基本维持持在51元左右右，当边边坡高度度超过77米后，单单位表面面积造价价开始急急速上升升，一直直到111米左右右增速放放缓，111米之之后造价价又趋于于缓和，基基本维持持在622.6元元左右。从图形分析析可知，在在采取土土钉墙进进行支护护的前提提下，土土钉墙经经济高度度以不超超过7米为宜宜。虽然然边坡高高度在111米之之后造价价又趋于于缓和，但但是从理理正计算算得出的的土钉墙墙钻孔过过长，在在高度为为13米时时，上层层土钉钻钻孔已接接近200米，增增加施工工难度，人人工费等等其它未未计费用用占造价价比例增增大，所所以

18、111米之后后数据代代表性降降低。加加之结合合相关规规范及工工程经验验，在本本例所给给地质条条件下，该该经济高高度是比比较符合合实际的的。同样，由每每延米造造价图可可以看出出每延米米造价随随边坡高高度增加加而增加加，但是是在边坡坡高度小小于7米时，增增速基本本不变，当当超过77米后，增增速变大大，当边边坡高度度达到111米时时，增速速又减小小，之后后趋于稳稳定。从图分析知知，7米至111米是造造价快速速增长的的范围，结结合以上上单位表表现积造造价可以以得在本本例所给给地质及及其他条条件下，该该土钉墙墙经济高高度不超超过7米为宜宜。6.工程实实例设一基坑开开挖深度度为7mm，建筑筑物7层，每每层

19、荷载载取122Kpaa,距基基坑4.5m，则则总荷载载为1227=884Kppa，建建筑物每每层3mm共21mm，根据据规范取取基坑深深为地面面下1.4m，按按条形基基础扩散散，则在在基坑深深度为55.9mm处有影影响，不不考虑地地下水影影响，土土质为粘粘性土，容容重188KN/M,黏聚力力10kkpa，内内摩擦角角20。6.1土压压力计算算b条形基基础宽取取10mmPk总的的荷载标标准值Z基底至至软弱下下卧层距距离P扩散后后荷载基底自重重应力值值 66.1.1主动动土压力力计算q地面荷荷载（）；土的重度度（）；c土层粘粘聚力（kPa）主动土压力力系数，为土层内摩擦角。Ea(1 1)=-280

20、.8339=-13.42(kPaa)Ea(1 2)=(188.02.11)0.7004-2280.8339=13.19(kkPa)Ea(2 1)=(188.02.11)0.499-280.7=7.32(kkPa)Ea(2 2)=(188.02.11+20.812.00)0.499-280.7=27.72(kkPa)Ea(3 1)=(188.02.11+20.812.00)0.4338-2290.6662=22.87(kkPa)荷载影响处处Ea；(32)=(2211.99+188.02.11+20.812.00)0.4338-2290.6662=40.335(kkPa)荷载影响处处Ea；(3 1

21、)=(226.773+18.02.11+20.812.00+21.001.88)0.4338-229 0.6662=51.113(kkPa)Ea(322)=( 266.733+188.02.11+20.812.00+21.003.22)0.4338-2290.6662=64.001(kkPa)6.2土钉钉参数及及布置土钉墙水平平倾角为为，即按按1:00.3放放坡，土土钉与水水平面的的倾角取取，土钉钉竖直间间距取，水水平间距距取，机机械成孔孔，取孔孔径1330。具具体见图图2.22土钉处主动动土压力力计算：第1点最大大主动土土压力根据公式：e1.2= 1881.220.7704-280.8339

22、=1.778(kkPa)e2.4=(188.02.11+200.8110.33)0.7-280.499=22.99(kkPa)e3.6=(188.02.11+200.8111.55)0.7-280.499=40.47(kkPa)e4.8=(188.02.11+20.812.00+2110.77)0.4338-2290.6662=29.3(kPPa)e6.0=(266.733+188.02.11+20.812.00+2111.99)0.4338-2290.6662=52.05(kkPa)6.3土钉钉设计6.3.11.折减减系数计计算土钉墙坡坡面与水水平面夹夹角，为为（坡度度1:00.3）。6.3

23、.22受拉荷荷载标准准值计算算其中：荷荷载折减减系数；第i个土土钉位置置处的基基坑水平平荷载标标准值，（kPa）；、-土土钉与相相邻土钉钉的平均均水平、垂垂直间距距，（mm）；-土钉钉与水平平面的夹夹角。 =1.0081.7781.221.22/coos1550 =2.887 =0.6822.991.221.22/coos1550 =233.3 =0.6840.471.221.22/coos1550 =411.0 =0.629.31.221.22/coos1550 =266.2 =0.652.051.221.22/coos1550 =466.566 6.3.33土钉受受拉承载载力设计计值计算算

24、土钉受拉承承载力设设计值按按以下公公式计算算：其中：-第i根土钉受受拉荷载载标准值值，（kkN）；-第ii根土钉受受拉承载载力设计计值，（kN）；-基坑坑侧壁重重要性系系数，取取1.00。6.3.44土钉长长度设计计土钉长度按按以下公公式计算算：其中：-土钉钉受拉抗抗力分项项系数，取取1.33；-第jj根土钉钉锚固体体直径，（m）；-土钉钉穿越第第i层土体与与锚固体体极限摩摩阻力标标准取值值；查表得，,。-第ii根土钉钉在直线线破裂面面外穿越越第i稳定土土体内的的长度,(m)。6.3.55自由段段长度的的计算自由段长度度按以下下公式计计算：其中：-第i排土钉自自由段长长度（mm）；-基坑坑深度

25、（m）；-土钉钉墙坡面面与水平平面的夹夹角；-土钉钉与水平平面的倾倾角取；第1排土钉钉自由段段长度计计算，hhi=11.2mm =55.80.444/00.855 =33m第1排土钉钉长度：第2土钉自自由段长长度计算算，hii=2.4m =44.60.444/00.855 =22.388m第2土钉长长度：第3土钉自自由段长长度计算算，hii=3.6m =33.40.444/00.855 =11.766m第3土钉长长度：第4土钉自自由段长长度计算算，hii=4.8m =22.20.444/00.855 =11.144m第4土钉长长度：第5土钉自自由段长长度计算算，hii=6.0m =00.444/0.85 =00.233m第5土钉长长度：综合上述计计算结果果及施工工因素，取取第1排和第第4排土钉钉长度为为8m，第第2、3、5排土钉钉取100m。6.3.66杆体直直径计算算：土钉杆体的