1、第四章 基坑支护技术4.1 无支护开挖设计4.2 土钉墙支护4.3 锚杆支护4.4 重力式水泥土墙4.5 桩墙式围护结构4.6 内支撑体系4.7 逆作法工程4.2 土钉墙支护土钉混凝土面层防水系统地表防水坡面泄水坡底排水4.2.1 支护原理土钉：土钉：是指在基坑开挖过程中，在基坑边壁上钻出的、与土壁接近垂直的深孔，然后插入钢筋并压力注入水泥浆或水泥砂浆，从而形成的与周围土体全长紧密结合的加筋注浆体。土钉墙：土钉墙：在基坑边壁土体中放置一定长度和分布密集的土钉，土钉与周围土体紧密结合共同工作，形成复合土体，提高了土体的整体刚度，弥补了土体自身强度的不足，从而提高基坑边坡的整体稳定性。土钉墙的适用
2、范围：土钉墙的适用范围：适用于适用于地下水位以上或经降水后的杂填土、粘性土、粉土及有一定胶结能力和密实程度的沙土；不宜不宜在含水丰富的粉砂、细砂、淤泥和淤泥质土等软弱土层中使用。土钉的工作机理土钉的工作机理 1）土钉对复合体起骨架约束作用；2）土钉对复合体起分担作用；3）土钉起着应力传递与扩散作用；4）坡面变形的约束作用；5）注浆对土体的加固作用混凝土面层的工作机理混凝土面层的工作机理 面层主要是承受土压力，并将土压力传递给土钉；通过与土钉的相互作用，对坡面变形起到约束作用，阻止局部不稳定土体的坍塌；由于面层对土体的约束，是的土体在出现临空面后，强度不至于下降过多；面层能防止雨水及地表水的刷坡
3、和渗透，防止土体流失；面层与土钉的连接，增强了土钉的整体效果，同时在一定程度上调整了土钉的内力，使各土钉的受力趋于均匀。防水系统的工作机理防水系统的工作机理 1）水流入边坡是造成土钉墙边坡失稳的重要原因。土体的含水量增加会使土的自重增加，土体的滑动力增大，同时水的渗流会对边坡土体产生一定的动水压力；2）土体内含水量增加会使土体的内摩擦角大大减小，抗剪强度降低，同时会使土钉的承载能力和对土的约束能力降低，最终可能导致边坡失稳；土钉墙的工作特点：土钉墙的工作特点：1）土钉墙的最大水平位移往往发生在墙体顶部，越往下越小；2）土钉的内力分布一般不均匀，破裂面临近处最大，往两端越来越小；3）大比例实验结
4、果表明：土钉整体破坏前，未发现喷射混凝土面板和锚头产生破坏；4）复合墙体后的土压力分布接近三角形，坡脚处土压力减少；土钉墙的优势：土钉墙的优势：1）土钉墙与土体形成复合土体，共同工作，提高土体的稳定性和承载能力 2）土钉墙增强了土体破坏的延性，延缓了土体失稳的发展过程 3）通过施工过程的信息化管理，可减少施工风险，保障施工安全 4）土钉墙工程施工机具轻便，技术工艺简单易行，有利于文明施工 5）和其它支护方式相比，可缩短基坑施工工期 6）经济效益较好。土钉墙的局限性：土钉墙的局限性：1）土钉墙的位置必须考虑周围建筑基础、地下管道的限制 2）由于土钉墙施工与土方开挖配合进行，分层分段施工，每层各段
5、先挖土，后做土钉，这就要求每层土方开挖后，该层土钉施工应到达规定强度之前，土方边坡能够保持稳定。设计时必须对这些工况进行验算，施工时必须从施工开始就进行监测 3）软土中不宜单独采用土钉墙支护 4）土钉墙的变形会比具有预应力支撑或锚杆的排桩和地下连续墙支护大土钉墙的构造：土钉墙的构造：1）土钉与水平面夹角宜为520；2）土钉直径应根据成孔机具确定，一般为70120mm；3）土钉长度宜为基坑深度的0.51.2倍；上部土钉控制变形，下部土钉控制土钉墙的整体稳定性；4）土钉的水平和垂直间距宜为12m；5）土钉的钢筋一般采用、级钢筋，钢筋直径为1632mm；6）土钉的注浆材料为水泥浆或水泥砂浆，强度等级
6、不低于M10。混凝土面层的构造：混凝土面层的构造：1）基坑土钉墙的墙面坡度需要视场地环境条件而定，不宜大于1:0.1；2）面层一般采用钢筋网喷射混凝土钢筋网喷射混凝土，混凝土强度等级不低于C20，厚度不小于80mm，钢筋直径610mm，网片间距150mm300mm，搭接长度300mm；3）土钉和面层连接：螺栓连接螺栓连接和焊接焊接，设置承压钢板或井字形加强钢筋承压钢板或井字形加强钢筋；4.2.2 土钉墙的设计土钉墙设计内容：土钉墙设计内容：1）根据场地条件确定基坑土钉墙的墙面坡度-工程决定工程决定；2）土钉的设计：第一排土钉距地面的高度、土钉的水平间距和竖向间距、土钉与水平面的夹角、土钉的直径
7、和长度、土钉中钢筋的级别和直径、注浆的材料和强度等级、施工要求等-计算确定计算确定；3）面层的设计：面层混凝土强度等级、厚度和配筋，与土钉的连接构造、施工要求等-经验确定经验确定；4）施工现场监测和质量控制要求单根土钉的极限承载力应符合下式规定：土钉抗拔安全系数，安全等级为二级、三级的土钉墙，分别不小于1.6和1.4；第j层土钉的轴向拉力标准值；,k jtk jRKN第j层土钉的极限抗拔承载力标准值；,k jR,k jNtK土钉承载力设计土钉承载力设计单根土钉的轴向拉力标准值可按下式计算：第j层土钉的倾角土钉的水平间距和垂直间距,1cosk jjak jx jy jjNpss第j层土钉轴向拉力
8、调整系数j,x jy jss、j第j层土钉处的主动土压力强度标准值，可按朗肯土压力计算akp墙面倾斜时的主动土压力折减系数坡面倾斜时的主动土压力折减系数坡面倾斜时的主动土压力折减系数可按下式计算：可按下式计算：土钉墙坡面与水平面的夹角基坑底面以上各土层按厚度加权的等效内摩擦角平均值211tan()/tan(45)2tan2tan2ommm第j层土钉至基坑顶面的垂直距离jzm作用在 为边长的面积内的主动土压力标准值ajE计算系数a土钉轴向拉力调整系数土钉轴向拉力调整系数j可按下式计算：可按下式计算：()()()bjajjaabajajhzEzhhzE基坑深度h经验系数，可取0.61.0b土钉层数
9、n,x jy jss、单根土钉的极限抗拔承载力标准值可按下式计算：单根土钉的极限抗拔承载力标准值可按下式计算：第j层土钉的锚固体直径，对成孔注浆土钉，按成孔直径计算，对打入钢管土钉，按钢管直径计算第j层土钉与第i土层的极限粘结强度标准值,k jjsk i iRdql,sk iqjd第j层土钉滑动面意外的部分在第i土层中的长度，直线滑动面与水平面的夹角取il()/2m土钉杆体的受拉承载力应符合下列规定：土钉杆体的受拉承载力应符合下列规定：第j层土钉的轴向拉力设计值土钉杆体的抗拉强度设计值jysNf AyfjN土钉杆体的截面面积sA采用圆弧滑动条分法验算土钉墙整体稳定性土钉墙整体稳定性计算土钉墙整
10、体稳定性计算4.2.3 土钉墙的施工与质量控制土钉墙施工时分层施工，每层是先挖土，后做土钉，边开挖边支护。1）按设计要求挖土至分层高度，修正边坡，埋设喷射混凝土厚度的控制标志；2）喷射第一层混凝土；3）成孔、插筋、注浆施工土钉，安设连接件；4）绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土；5）重复上述步骤，直至基坑设计深度；6）设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统；土钉墙支护施工土钉墙施工要点：土钉墙施工要点：1）分层分段开挖土方；2）成孔和插筋；3）注浆；4）喷射混凝土面层；5）土钉与混凝土面层的连接；6）铺设钢筋网；土钉墙应按下列规定进行质量检测土钉墙应按下列规定进行质量检测：1）土钉采用抗拉实验监测承载力。同
11、一条件下，实验数量不宜少于土钉总数的1%，且不少于3根；2）墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2墙面积为一组，每组不少于3点；土钉墙的监测内容：监测内容：1）土钉墙的水平位移；2）周围建筑物、地下管线变形和裂缝观察记录；3）基坑渗漏水和基坑内外地下水变化；4）土体分层竖向位移和地表开裂状态观察记录；位移观测点总数不宜少于3个，测点间距不宜大于30m；位移观测基准点不少于2个土钉墙的监测要求：监测要求：1）施工阶段，每天监测不少于1次；完成基坑开挖、变形趋于稳定后，可适当减少监测次数；施工监测应持续至土方回填完毕；2）雨天、雨后或土钉墙出现渗水时，应加强观测；3）当观测位移超过监控报警值时，应加强观测，分析原因，并及时采取加固措施，防止事故发生；4.2.4 复合土钉墙土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆土钉墙+预应力锚杆土钉墙+微型桩+预应力锚杆土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆
