土钉墙支护课件

土钉墙支护第七章：土钉墙支护第七章：土钉墙支护 7.1.1 土钉墙支护的概念土钉墙支护的概念 土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。土钉墙支护充分利用土层介质的自承力，形成自稳结构，承担较小的变形压力，土钉承受主要压力，喷射混凝土面层调节表面应力分布，体现整体作用。同时由于土钉排列较密，通过高压注浆扩散后使土体性能提高，在实际施工中是边开挖边支护。基坑坡面可以竖直90，也可是80左右，土钉长度按计算确定。土钉墙支护 常用的土钉材料是变形钢筋、圆钢、钢管及角钢等。土钉材料的置入可分为钻孔置入、打入或射入方式。最常用的是钻孔注浆型土钉。钻孔注浆土钉是先在土中成孔，置入变形钢筋或钢管，然后沿全长注浆填孔。打入土钉是用机械（如振动冲击钻、液压锤等），将角钢、钢筋或钢管打入土体。打入土钉不注浆，与土体接触面积小，钉长受限制，所以布置较密，其优点是不需预先钻孔，施工极为快速。射入土钉是用高压气体作动力，将土钉射入土体。射入钉的土钉直径和钉长受一定限制，但施工速度更快。土钉墙支护图图7-3 土钉墙支护施工顺序土钉墙支护施工顺序1开挖有限的深度开挖有限的深度 2在开挖面上设置一排土钉在开挖面上设置一排土钉 3喷射混凝土面层喷射混凝土面层4继续向下开挖有限深度，并重复上述步骤，直至所需的深度，对于继续向下开挖有限深度，并重复上述步骤，直至所需的深度，对于注浆土钉，一般是先钻孔，再置入土钉并注浆注浆土钉，一般是先钻孔，再置入土钉并注浆土钉墙支护7.1.2 土钉墙支护的特点土钉墙支护的特点1）土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，并通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体性和承载能力，增强土体变形的延性。2）土钉墙是原位土中的加筋技术，是在从上至下的开挖过程中将土钉置于土中，形成以土钉和它周围加固了的土体为一体的类似重力式挡土墙结构。3）土钉墙支护是边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施工快睫。4）设备简单，操作方便，施工所需场地小。材料用量和工程量小，经济效果好,成本低于灌注桩支护。5）土体位移小（约20mm），采用信息化施工，发现墙体变形过大或土质变化，可及时修改、加固或补救，确保施工安q全。土钉墙支护7.1.3 土钉墙支护的作用机理土钉墙支护的作用机理 在土体中放置土钉与土共同工作，形成复合土体，有效地提高土体在土体中放置土钉与土共同工作，形成复合土体，有效地提高土体的整体刚度，弥补土体抗拉、抗剪强度的不足。通过互相作用和应力重的整体刚度，弥补土体抗拉、抗剪强度的不足。通过互相作用和应力重分布，使土体自身结构强度的潜力得到充分发挥，改变土体破坏形态。分布，使土体自身结构强度的潜力得到充分发挥，改变土体破坏形态。1）最大水平位移发生在顶部。墙体内的水平变形随离开墙面距离增大而）最大水平位移发生在顶部。墙体内的水平变形随离开墙面距离增大而减小。最大水平位移减小。最大水平位移 与开挖深度与开挖深度H及设计安全系数有关，及设计安全系数有关，/H约为约为1-3.0。2）在可能的破坏面上土钉分担的应力达到峰值，破坏时土体碎裂，土钉）在可能的破坏面上土钉分担的应力达到峰值，破坏时土体碎裂，土钉屈服或被拉出屈服或被拉出 图图7-4 土钉墙支护面位移土钉墙支护面位移沿钉长拉力图图7-5土钉拉力沿沿土钉长度分布土钉拉力沿沿土钉长度分布maxmax土钉墙支护4）土钉拉应力沿深度变化，中间大，两头小，接近梯形分布。）土钉拉应力沿深度变化，中间大，两头小，接近梯形分布。6）土钉墙破坏时明显带有平移和转动性质）土钉墙破坏时明显带有平移和转动性质 （）深度（）/2最大拉力第开挖线土钉墙支护7.2 土钉墙支护设计土钉墙支护设计7.2.1 土钉墙支护设计的主要步骤土钉墙支护设计的主要步骤1）设计前查明场地周围已有建筑物、构筑物、埋设物和道路交通。工程）设计前查明场地周围已有建筑物、构筑物、埋设物和道路交通。工程范围内土层分布，土性指标及地下水变化等情况，判断土钉墙支护的适范围内土层分布，土性指标及地下水变化等情况，判断土钉墙支护的适用性。用性。2）根据基坑开挖深度、工程地质条件及工程性质选择土钉墙支护形式，）根据基坑开挖深度、工程地质条件及工程性质选择土钉墙支护形式，确定土钉墙支护的平面、剖面尺寸及分段开挖长度和高度。确定土钉墙支护的平面、剖面尺寸及分段开挖长度和高度。3）根据土钉抗拔试验或土体抗剪强度，并参考类似工程的经验，确定土）根据土钉抗拔试验或土体抗剪强度，并参考类似工程的经验，确定土钉类型、直径、长度、间距、倾角及在空间的方向。钉类型、直径、长度、间距、倾角及在空间的方向。4）确定注浆方式及浆体强度指标，进行注浆配方设计。）确定注浆方式及浆体强度指标，进行注浆配方设计。5）设计喷射混凝土面层和支护顶防护措施。）设计喷射混凝土面层和支护顶防护措施。6）进行内部稳定性分析和土钉抗拔力验算。）进行内部稳定性分析和土钉抗拔力验算。7）进行外部稳定性验算：）进行外部稳定性验算：土钉墙抗滑稳定性验算；土钉墙抗滑稳定性验算；土钉墙抗倾复稳定性验算；土钉墙抗倾复稳定性验算；土钉墙基底承载能力验算。土钉墙基底承载能力验算。8）进行施工图设计、构造设计。编制施工质量控制要求和现场监测要求。）进行施工图设计、构造设计。编制施工质量控制要求和现场监测要求。土钉墙支护7.2.3 土钉墙支护各组成部分参数与参数的确定土钉墙支护各组成部分参数与参数的确定1土钉长度土钉长度 L=(0.6-1.2)H2.土钉间距土钉间距 1.22.0m,3.土钉直径：钢筋一般为1832mm，角钢一般为 55050，钢管一般为504.土钉倾角：土钉倾角一般为020，土钉倾角取决于注浆钻孔工艺与土体分层特点等多种因素。研究表明，倾角越小，支护的变形越小，但注浆质量较难控制。倾角越大，支护的变形越大，但倾角大有利于土钉插入下层较好的土层内。（1020为宜）。5.注浆材料 用水泥砂浆或水泥素浆。水泥采用不低于425的普通硅酸盐水泥，水灰比1：0.400.50。6.支护面层土钉墙支护7.2.3土钉抗力设计土钉抗力设计 1）土钉所受的侧压力）土钉所受的侧压力 （71）式中式中 土钉长度中点所处深度位置上的侧压力（土钉长度中点所处深度位置上的侧压力（kPa）；）；土钉长度中点所处深度位置上由支护土体自重土钉长度中点所处深度位置上由支护土体自重引起的侧压力（引起的侧压力（kPa），由图），由图710给出；给出；地表均布荷载引起的侧压力（地表均布荷载引起的侧压力（kPa）。）。lqpppplpqp土钉墙支护2）土钉抗拔力计算在土体自重和地表均布荷载作用下每一土钉中所受的最大拉力或设计内力N由下式求出：（72）式中 土钉倾角；Sv土钉垂直间距；Sh土钉水平间距。1cosVhNPS S土钉墙支护3）土钉直径计算k TmaxA =f ptk式中 A:钢筋截面积 Tmax：各层土中最大图压力 f ptk：钢筋抗拉强度标准值 K：安全系数（1.5）土钉墙支护土钉长度各排土钉的长度宜满足下列条件：,10s dFNlld +/2土钉墙支护土钉墙支护