常见基坑支护形式 土钉墙

01大开挖基坑工程02支挡式结构03土钉墙04水泥土重力式围护墙05型钢水泥土搅拌墙06逆作拱墙07逆作法施工土钉墙土钉墙的特点及适用范围土钉墙的工作机理与性能土钉墙的设计土钉墙常见类型土钉墙施工流程土钉墙---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LOGO土钉墙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发展概况1开挖有限深度2开挖面上设置一排土钉3喷射混凝土面层4继续开挖，重复（钻孔、置入土钉、注浆）土钉墙施工顺序土钉墙合理利用土体的自稳能力，将土体作为支护结构不可分割的部分，结构合理；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，阻止或限制了地下水从边坡表面渗出，防止了水土流失及雨水、地下水对边坡的冲刷侵蚀；土钉数量众多靠群体作用，即便个别土钉有质量问题或失效对整体影响不大。有研究表明：当某条土钉失效时，其周边土钉中，上排及同排的土钉分担了较大的荷载；土钉墙土钉墙的特点施工所需场地小，移动灵活，支护结构基本不单独占用空间，能贴近已有建筑物开挖，这是桩、墙等支护难以做到的，故在施工场地狭小、建筑距离近、大型护坡施工设备没有足够工作面等情况下，显示出独特的优越性；施工速度快。土钉墙随土方开挖施工，分层分段进行，与土方开挖基本能同步，不需养护或单独占用施工工期，故多数情况下施工速度较其它支护结构快；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；土钉墙土钉墙的特点由于孔径小，与桩等施工方法相比，穿透卵石、漂石及填石层的能力更强一些；且施工方便灵活，开挖面形状不规则、坡面倾斜等情况下施工不受影响；边开挖边支护便于信息化施工，能够根据现场监测数据及开挖暴露的地质条件及时调整土钉参数，一旦发现异常或实际地质条件与原勘察报告不符时能及时相应调整设计参数，避免出现大的事故，从而提高了工程的安全可靠性；材料用量及工程量较少，工程造价较低。据国内外资料分析，土钉墙工程造价比其它类型支挡结构一般低1/3～1/5；土钉墙土钉墙的特点土钉墙不仅应用于临时支护结构，而且也应用于永久性构筑物，当应用于永久性构筑物时，宜增加喷射砼面层的厚度并适当考虑其美观，目前土钉墙的应用领域主要有：托换基础；基坑支挡或竖井；斜坡面的挡土墙；斜坡面的稳定；与锚杆挡墙结合作斜面的防护

土钉墙的适用范围钻孔注浆型土钉墙系逐层向下开挖方式，每一台阶高度为1～2米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，坡段处无支撑状态下需能保持自立稳定，因此主要适用于土钉墙的适用范围有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡；适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况；对于标准贯入击数（N）低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济；对于朔性指数Ip>20的土，必须注意仔细评价其蠕变特性后方可采用；钻孔注浆型土钉墙系逐层向下开挖方式，每一台阶高度为1～2米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，坡段处无支撑状态下需能保持自立稳定，因此主要适用于土钉墙的适用范围对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土钉法是不行的。不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此也不宜采用；土钉不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构；土钉墙土钉墙的特点及适用范围土钉墙的工作机理与性能土钉墙的设计土钉墙常见类型土钉墙施工流程土钉墙的工作机理与性能---工作机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土钉墙的工作机理与性能---工作性能1986年法国的试验结果表明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；土钉内力分布不均匀；破裂面附近最大，向两端越来越小；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；很少见到混凝土面板上锚头破坏；土钉墙土钉墙的特点及适用范围土钉墙的工作机理与性能土钉墙的设计土钉墙常见类型土钉墙施工流程钻孔注浆型直接打入型打入注浆型土钉墙常见类型

钻孔注浆型先用钻机等机械设备在土体中钻孔，成孔后置入杆体（一般采用HRB335带肋钢筋制作），然后沿全长注水泥浆。钻孔注浆钉几乎适用于各种土层，抗拔力较高，质量较可靠，造价较低，是最常用的土钉类型钻孔注浆型直接打入型打入注浆型土钉墙常见类型

直接打入型在土体中直接打入钢管、角钢等型钢、钢筋、毛竹、圆木等，不再注浆。由于打入式土钉直径小，与土体间的粘结摩阻强度低，承载力低，钉长又受限制，所以布置较密，可用人力或振动冲击钻、液压锤等机具打入。直接打入土钉的优点是不需预先钻孔，对原位土的扰动较小，施工速度快，但在坚硬粘性土中很难打入，不适用于服务年限大于2年的永久支护工程，杆体采用金属材料时造价稍高，国内应用很少钻孔注浆型直接打入型打入注浆型土钉墙常见类型

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。钢花管注浆土钉具有直接打入钉的优点且抗拔力较高，特别适合于成孔困难的淤泥、淤泥质土等软弱土层、各种填土及砂土，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墙土钉墙的特点及适用范围土钉墙的工作机理与性能土钉墙的设计土钉墙常见类型土钉墙施工流程土钉墙的设计土钉墙设计步骤单根土钉的抗拔承载力应满足；单根土钉的轴向拉力标准值；单根土钉的极限抗拔承载力土钉墙滑动稳定性验算土钉墙的构造要求土钉墙设计步骤单根土钉的抗拔承载力应满足Kt——土钉抗拔安全系数；安全等级为二级、三级的土钉墙，Kt分别不应小于1.6、1.4；Nk,j——第j层单根土钉的轴向拉力标准值（kN）;Rk,j——第j层单根土钉的极限抗拔承载力标准值（kN）;土钉墙设计步骤单根土钉的轴向拉力标准值ζ——墙面倾斜时的主动土压力折减系数；ηj——第j层土钉的轴向拉力调整系数；pak,j——第j层土钉处的主动土压力强度标准值（kPa）;sxj——土钉的水平间距（m）;szj——土钉的垂直间距（m）;土钉墙设计步骤单根土钉的轴向拉力标准值β——土钉墙坡面与水平面的夹角（º）；φm——基坑底面以上各土层按土层厚度加权的内摩擦角平均值（º）;土钉墙设计步骤单根土钉的轴向拉力标准值zj——第j层土钉至基坑顶面的垂直距离（m）；h——基坑深度（m）;△Eaj——作用再以sxj、szj为边长的面积内主动土压力标准值（kN）;ηa——计算系数；ηb——经验系数，可取0.6~1.0；n——土钉层数；土的名称土的状态或密实度qsik(kPa)成孔注浆土钉打入钢管土钉素填土15~3020~35淤泥质土10~2015~25黏性土0.75<IL≦120~3020~400.25<IL≦0.7530~4540~550<IL≦0.2545~6055~70IL≦060~7070~80粉土40~8050~90粉细砂松散35~5050~65稍密50~6565~80中密65~8080~100密实80~100100~120表4-2土钉的极限粘结强度标准值土钉墙设计步骤单根土钉的极限抗拔承载力dj——第j层土钉的锚固体直径（m）;qsik——第j层土钉在第i层土的极限粘结强度标准值（kPa）;li——第j层土钉在滑动面外第i层土层中的长度（m）LOGO土钉墙设计步骤④土钉墙滑动稳定性验算土钉墙设计步骤土钉墙的构造要求基坑支护技术规程规定土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接；土钉的长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍，间距宜为1~2m，与水平面夹角宜为5度~20度；土钉墙设计步骤土钉墙的构造要求土钉钢筋宜采用HRB335、HRB400级钢筋，钢筋直径宜为16~32mm，钻孔直径宜为70~120mm；土钉墙注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M20；土钉墙喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6~10mm，间距宜为150~300mm，喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；土钉墙坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm;土钉墙土钉墙的特点及适用范围土钉墙的工作机理与性能土钉墙的设计土钉墙常见类型土钉墙施工流程0108020703060405施工前准备修正边坡喷射第一层砼钻孔安装土钉设置排水装置喷射混凝土面层绑扎钢筋网注浆土钉墙施工流程1、施工前准备施工前调查施工组织设计2、按设计要求开挖工作面，修正边坡，喷射第一层混凝土土钉墙施工流程3、钻孔钻孔机具的选择必须满足土钉墙的钻孔要求，坚硬粘土和不易塌孔的土层，可以选用地质钻机、螺旋钻机和土锚专用机，也可使用洛阳铲人工成孔钻孔前必须进行定位，其水平向误差100mm，垂直向误差50mm，倾角误差2度孔深不得小于设计长度，不宜大于设计长度的1％安放土钉杆体前，应确认成孔质量符合要求

土钉墙施工流程4、安装土钉使用Ⅱ、Ⅲ级钢筋作杆体钢筋应平直、除油、除锈接头采用焊接，长度为30d，但不小于500mm，并排钢筋也要采用焊接杆体轴向间隔1.0～2.0米设置一个对中支架，注浆管、排气管与杆体绑扎牢固

土钉墙施工流程5、注浆采用普通硅酸盐425＃、525＃水泥，一般采用常压注浆注浆应搅拌均匀，随搅拌随用，在初凝前用完注浆前、终止或中途停留时间较长时，应用水冲洗、润滑注浆泵及管路注浆管应随杆体同时插入孔内，管口距孔底为50～100mm注浆后，视孔内情况进行1～2次补浆

土钉墙施工流程6、绑扎钢筋网用于制作面层网的钢筋常用φ6～8，并经过冷拉加工，双向配筋交叉点应隔点点焊或绑扎挂网时，根据边坡坡度、土层情况，每平米用2～3根短钢筋固定在边坡上，每一片网与四周要搭接在钢筋网外侧的土钉头上，焊加强筋及承压筋

土钉墙施工流程7、喷射混凝土面层施工设备使用混凝土喷射机使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验剂水泥净浆凝结效果试验喷射