最新土钉墙支护精品课件.ppt

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1、土土 钉钉 支支 护护土 钉 支 护土 钉 支 护土 钉 支 护土 钉 支 护土 钉 支 护土 钉 支 护土 钉 支 护7.2 土钉支护的基本原理土钉支护的基本原理3) 密集土钉加固墙体，类似重力式密集土钉加固墙体，类似重力式挡墙，要验算抗滑和抗倾覆安全性挡墙，要验算抗滑和抗倾覆安全性4) 复合墙体后的土压力分布接近三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角形，在坡角处土压力减小5) 很少见到混凝土面板上锚头破坏很少见到混凝土面板上锚头破坏土 钉 支 护7.3 土钉喷射混凝土设计土钉喷射混凝土设计土 钉 支 护7.3 土钉喷射混凝土设计土钉喷射混凝土设计土 钉 支 护7.3 土钉

2、喷射混凝土设计土钉喷射混凝土设计土 钉 支 护7.3 土钉喷射混凝土设计土钉喷射混凝土设计土 钉 支 护7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算 当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行如下的验算：行如下的验算：土钉抗拉承载力的验算土钉抗拉承载力的验算内部稳定性验算内部稳定性验算外部稳定性验算外部稳定性验算1) 喷射混凝土面层的验算喷射混凝土面层的验算土 钉 支 护1、土钉抗拉承载力的验算、土钉抗拉承载力的验算ftDT Tt试验得到的极限抗拔力试验得到的极限抗拔力(kN/m)D钻孔直径钻孔直径(m) f锚体砂浆与土体间第锚体砂浆与土体间第i层土的粘结强度层土的

3、粘结强度(kN/m2)7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算抗拉承载力的设计值抗拉承载力的设计值抗拉承载力的标准值抗拉承载力的标准值理解两点理解两点怎么验算能否达到这个设计值呢？怎么验算能否达到这个设计值呢？ 根据基坑侧壁安全根据基坑侧壁安全等级采用等级采用试验试验和和经验估算经验估算的方法进行确定的方法进行确定至少能承受的抗拔力至少能承受的抗拔力支护需要的抗拔力支护需要的抗拔力设计值设计值 1.25 倍的标准值倍的标准值对于二级基坑，采用对于二级基坑，采用 f的的平均值平均值与滑裂面外的与滑裂面外的稳定长度稳定长度之积，与设计之积，与设计值相比较值相比较土 钉 支 护1、土钉抗拉承载力的验算、土钉

4、抗拉承载力的验算 土钉长度验算土钉长度验算bjsikujsDLqTHRTuj第第j个土钉滑裂面外的抗拔力个土钉滑裂面外的抗拔力(kN)D钻孔直径钻孔直径(m)Lbj第第j个土钉伸入破裂面外的稳定个土钉伸入破裂面外的稳定长度长度(m)qsik锚体砂浆与土体间第锚体砂浆与土体间第i层土的粘层土的粘结强度结强度(kN/m2)Lbj7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算对于三级基坑，采用对于三级基坑，采用下式验算达到下式验算达到设计值设计值土 钉 支 护cosajkxjzjjkjes sTTjk第第j个土钉受拉个土钉受拉荷载标准值荷载标准值(kN)Sxj Szj土钉水平与垂直间距土钉水平与垂直间距(m)；7

5、.3 土钉墙的验算土钉墙的验算1、土钉抗拉承载力的验算、土钉抗拉承载力的验算 211tantan452tan2tan2kkk 荷载折减系数荷载折减系数 坡面与水平面夹角；坡面与水平面夹角； 土钉所在土体的内摩擦角；土钉所在土体的内摩擦角；土 钉 支 护maxcosujsyTAfA钢筋截面积钢筋截面积(mm2) Tujmax 各层土钉最大设计值；各层土钉最大设计值；fy钢筋抗拉强度设计值钢筋抗拉强度设计值(N/mm2)1、土钉抗拉承载力的验算截面积验算、土钉抗拉承载力的验算截面积验算7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算土 钉 支 护7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算 当按设计原则与设计要求完成设计后，

6、需要进当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行如下的验算：行如下的验算：土钉抗拉承载力的验算土钉抗拉承载力的验算内部稳定性验算内部稳定性验算外部稳定性验算外部稳定性验算1) 喷射混凝土面层的验算喷射混凝土面层的验算土 钉 支 护2、内部整体稳定性分析平衡法、内部整体稳定性分析平衡法0111001costan1cossintansin02nnmikiiiiiknjiijnjjjjikkiiiic L sswq bTswq b s滑动单元厚度；滑动单元厚度；wi 第第i分条的自重；分条的自重； i 土钉与水平面夹角土钉与水平面夹角 i 第第i分条滑裂面处中点切线与水平面分条滑裂面处中点切线与水平

7、面夹角；夹角；Li第第i条滑裂面处弧长条滑裂面处弧长Tnj第第j个土钉滑裂面外的极限抗拔力个土钉滑裂面外的极限抗拔力njnj nisikTd lq7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算滑裂面滑裂面平面与圆弧平面与圆弧土 钉 支 护7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算 当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行如下的验算：行如下的验算：土钉抗拉承载力的验算土钉抗拉承载力的验算内部稳定性验算内部稳定性验算外部稳定性验算外部稳定性验算1) 喷射混凝土面层的验算喷射混凝土面层的验算土 钉 支 护密集的土钉组成的复合体可将其视为重力密集的土钉组成的复合体可将其视为重力式挡土

8、墙，从试验得出，破坏时明显具有式挡土墙，从试验得出，破坏时明显具有平移和转动平移和转动性质性质HWBFiPiaxiHEFK 2axiiaiiaixzETqHKcKS S tanxiSqBWF KH抗滑动安全系数，抗滑动安全系数，1.2Eax 墙后主动土压力；墙后主动土压力；Fi假设墙底断面上产生的抗滑合力假设墙底断面上产生的抗滑合力7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算3、外部整体稳定性分析平衡法、外部整体稳定性分析平衡法土 钉 支 护3HTMio 抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算HWBFiPioWQMMK 2BSqBWMxW KQ抗倾覆安全系数；抗倾覆安全系数；1.3Ti第第i个土钉受到的土压力；

9、个土钉受到的土压力；2iiaiaixzTqHKc KSS7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算土 钉 支 护7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算 当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行如下的验算：行如下的验算：土钉抗拉承载力的验算土钉抗拉承载力的验算内部稳定性验算内部稳定性验算外部稳定性验算外部稳定性验算1) 喷射混凝土面层的验算喷射混凝土面层的验算土 钉 支 护7.3 土钉墙的验算土钉墙的验算可按连续板进行面板的跨中和支座截可按连续板进行面板的跨中和支座截面的受弯、支座截面的受剪验算，参面的受弯、支座截面的受剪验算，参考考混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范

10、4、喷射混凝土面板验算、喷射混凝土面板验算土 钉 支 护5.3 土钉墙的验算土钉墙的验算例题：例题：某基坑开挖深度为某基坑开挖深度为8m，黏性土层，黏性土层， =22 ， =18.0kN/m3，c=15kPa，土层与锚固体的极限摩阻力土层与锚固体的极限摩阻力标准值标准值40kPa，土钉墙坡面与水平面夹角为，土钉墙坡面与水平面夹角为80 ，土钉，土钉竖向间距为竖向间距为1.5m，水平向间距为，水平向间距为2m，土钉与水平夹角，土钉与水平夹角为为15 ，锚固体直径为，锚固体直径为d=0.12m，地面超载，地面超载20kPa。无。无地下水。试计算土钉的抗拔承载力？地下水。试计算土钉的抗拔承载力？土

11、钉 支 护5.4 复合土钉墙支护复合土钉墙支护复合土钉墙支护复合土钉墙支护，即是将土钉墙与其他支护技术有机，即是将土钉墙与其他支护技术有机结合的复合支护体系，是一种改进或加强型土钉墙。结合的复合支护体系，是一种改进或加强型土钉墙。常用的复合土钉墙类型：常用的复合土钉墙类型：1、土钉墙止水帷幕预应力锚杆、土钉墙止水帷幕预应力锚杆2、土钉墙预应力锚杆、土钉墙预应力锚杆3、土钉墙微型桩预应力锚杆、土钉墙微型桩预应力锚杆4、土钉墙微型桩止水帷幕预应力锚杆、土钉墙微型桩止水帷幕预应力锚杆土 钉 支 护5.4 复合土钉墙支护复合土钉墙支护复合土钉墙验算复合土钉墙验算复合土钉墙与土钉墙计算类似，不同的是复合

12、土钉墙与土钉墙计算类似，不同的是在整体稳定在整体稳定性分析性分析中，要考虑其他支护技术的有利影响，中，要考虑其他支护技术的有利影响，01110011costancossintan2sincostan1.3sinsinnnmikiiiiiknjjjjjikiijnkiiiiNjiiissiiLiimc L sswq bTswq bPAwSwS s、As、SL搅拌桩、微型桩抗剪强度设计值和面积、间距；搅拌桩、微型桩抗剪强度设计值和面积、间距；PNj、Sm预应力锚杆的承载力设计值与间距；预应力锚杆的承载力设计值与间距； 、 为折减系数，在为折减系数，在0.51.0间选值。间选值。土 钉 支 护5.4

13、 复合土钉墙支护复合土钉墙支护构造要求构造要求1) 除使用钻孔注浆的土钉外，常常使用新型预应力土除使用钻孔注浆的土钉外，常常使用新型预应力土钉、二次注浆土钉等钉、二次注浆土钉等2) 复合土钉墙中锚杆的抗拉荷载不宜过大，一般小于复合土钉墙中锚杆的抗拉荷载不宜过大，一般小于300kN，面层上锚杆位置一般设置连梁。，面层上锚杆位置一般设置连梁。3) 复合土钉墙的水泥强度一般要求较高复合土钉墙的水泥强度一般要求较高4) 微型桩一般使用微型桩一般使用100300mm的钻孔灌注桩、钢管桩、的钻孔灌注桩、钢管桩、型钢桩等，常嵌入坑底以下型钢桩等，常嵌入坑底以下23m处。处。土 钉 支 护5.5 土钉支护施工

14、土钉支护施工工艺流程工艺流程1、按设计要求开挖工作面，修正边坡、按设计要求开挖工作面，修正边坡2、喷射第一层混凝土、喷射第一层混凝土3、钻孔安装土钉、钻孔安装土钉土 钉 支 护5.5 土钉支护施工土钉支护施工工艺流程工艺流程4、注浆、注浆5、帮扎钢筋网、帮扎钢筋网土 钉 支 护5.5 土钉支护施工土钉支护施工工艺流程工艺流程6、喷射混凝土面层、喷射混凝土面层土 钉 支 护5.5 土钉支护施工土钉支护施工工艺流程工艺流程7、设置坡顶和坡底的排水装置、设置坡顶和坡底的排水装置土 钉 支 护5.5 土钉支护施工土钉支护施工施工监测施工监测监测项目监测项目监测仪器监测仪器监测要求监测要求应测项应测项目

15、目坡顶水平位移坡顶水平位移精密经纬仪精密经纬仪沿基坑边每沿基坑边每510m设一个测设一个测点，开挖期间点，开挖期间1d测测1次，其次，其他他310d坡顶沉降坡顶沉降精密水准仪精密水准仪同上同上选测项选测项目目土钉应力土钉应力钢筋计钢筋计应变片应变片选有代表性的位置测试选有代表性的位置测试墙体位移墙体位移测斜仪测斜仪选有代表性的位置测试选有代表性的位置测试喷层钢筋应力喷层钢筋应力应变计应变计选有代表性的位置测试选有代表性的位置测试土压力土压力压力盒压力盒选有代表性的位置测试选有代表性的位置测试土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例拟建邯郸市水源宾馆位于邯郸市邯山区自来水公司原水厂内，拟建邯郸市水

16、源宾馆位于邯郸市邯山区自来水公司原水厂内，主楼建筑物地上为主楼建筑物地上为26层，地下层，地下2层，主体结构型式为框架筒层，主体结构型式为框架筒体，桩筏基础，筏板基础垫层底标高为：体，桩筏基础，筏板基础垫层底标高为：-11.9m，主楼基坑，主楼基坑长宽约为长宽约为60m55m，北部裙楼地上北部裙楼地上3层，地下层，地下2层，主体结构层，主体结构型式为框架结构，基础型式为钢筋砼筏基，南部裙楼地上型式为框架结构，基础型式为钢筋砼筏基，南部裙楼地上3层，层，地下地下1层，主体结构型式为框架结构，基础型式为钢筋砼筏基，层，主体结构型式为框架结构，基础型式为钢筋砼筏基，拟建宾馆楼场地及其周围的环境条件为

17、：场地原为水厂及游拟建宾馆楼场地及其周围的环境条件为：场地原为水厂及游泳池，原有建筑物大部分拆除，平整后场地地形较平坦，北泳池，原有建筑物大部分拆除，平整后场地地形较平坦，北侧侧为空旷地带，无构建筑物，场地东侧为中华大街，南为空旷地带，无构建筑物，场地东侧为中华大街，南侧为水厂南路，均距基坑边缘较远，东侧为滏阳河也距基坑侧为水厂南路，均距基坑边缘较远，东侧为滏阳河也距基坑边缘较远，具有边缘较远，具有放坡开挖的空间放坡开挖的空间，由于基坑开挖较深、挖土，由于基坑开挖较深、挖土方量较大，方量较大，基坑开挖采取放坡和护坡基坑开挖采取放坡和护坡相结合的方式，以保证相结合的方式，以保证基础施工的顺利进行

18、和周围建筑施工场地的要求基础施工的顺利进行和周围建筑施工场地的要求 土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例根据煤炭工业邯郸设计研究院提供的岩土工程勘察报告，该根据煤炭工业邯郸设计研究院提供的岩土工程勘察报告，该区地层主要为杂填土、冲洪积的粉质粘土、粉细砂、园砾土区地层主要为杂填土、冲洪积的粉质粘土、粉细砂、园砾土及卵石土等组成，及卵石土等组成，地下水埋深约地下水埋深约2.54.8m，本场地由于受废弃，本场地由于受废弃滏阳河的影响，地下水位变化幅度较大，在沿河附近的钻孔滏阳河的影响，地下水位变化幅度较大，在沿河附近的钻孔水位明显偏高，在远离河一带地下水位要低水位明显偏高，在远离河一带地下水位要低

19、 。 地地层层编编号号岩岩 性性状态状态/密实度密实度层厚层厚Zi / m支护计算指标支护计算指标c / kPa / / kN/m3杂填土杂填土湿松散湿松散2.5101018粉质粘土粉质粘土可硬塑可硬塑3.6161519.3粉质粘土粉质粘土可硬塑可硬塑2.5181119.5粉质粘土粉质粘土硬塑硬塑2.8211519.6土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例土钉墙主要用于土钉墙主要用于土质较好土质较好地区，我国华北和华东北部一带应地区，我国华北和华东北部一带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深10m 以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工

20、期短、效果较好、经以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。济性好、在土质较好地区应积极推广。结合本工程实际特点和地区基坑支护经验，从安全性，经济结合本工程实际特点和地区基坑支护经验，从安全性，经济性，可行性方面考虑，最后决定采用土钉墙支护方案性，可行性方面考虑，最后决定采用土钉墙支护方案 支护选型支护选型土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例针对本地区基坑支护的成功经验及本场区的场地及岩土条件，针对本地区基坑支护的成功经验及本场区的场地及岩土条件，可供考虑的主要可供考虑的主要基坑施工方案基坑施工方案有：有： (1) 1：1放坡开挖。由于本工程具有放

21、坡开挖的场地条件，故可放坡开挖。由于本工程具有放坡开挖的场地条件，故可采取放坡开挖。但若主楼基坑采用全放坡方案，势必造成开挖采取放坡开挖。但若主楼基坑采用全放坡方案，势必造成开挖量及回填土量大，开挖土方堆放现场占地多，影响布局且施工量及回填土量大，开挖土方堆放现场占地多，影响布局且施工周期延长，故经分析比较周期延长，故经分析比较裙楼部位可采用放坡开挖裙楼部位可采用放坡开挖，主楼基坑，主楼基坑不宜采用全放坡开挖不宜采用全放坡开挖。(2) 全土钉墙支护。具有施工速度快，对周围环境影响小，造价全土钉墙支护。具有施工速度快，对周围环境影响小，造价低，支护稳定可靠的特点，但经费用对比分析，低，支护稳定可

22、靠的特点，但经费用对比分析，采用全土钉墙采用全土钉墙支护方案较放坡开挖的费用高约支护方案较放坡开挖的费用高约50，故不予采用。故不予采用。(3) 上部上部1：1放坡放坡+下部土钉墙支护。它既克服了开挖量及回填下部土钉墙支护。它既克服了开挖量及回填土量大的缺点，又吸取了土钉墙造价低、施工速度快，不单独土量大的缺点，又吸取了土钉墙造价低、施工速度快，不单独占用工期等诸多优点，同时从经济角度分析，此方案与放坡开占用工期等诸多优点，同时从经济角度分析，此方案与放坡开挖相比，费用相差无几，故本工程优先考虑为首选方案挖相比，费用相差无几，故本工程优先考虑为首选方案 土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例C

23、DO45+/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo5土钉支护初步设计土钉支护初步设计：1) 孔直径确定为孔直径确定为do=120mm2) 钉间距：水平方向钉间距：水平方向Sh=1.2m，垂，垂直方向直方向Sv=1.2m3) 土钉倾角土钉倾角 ：该土钉为钻孔注浆：该土钉为钻孔注浆型，型， =154) 注浆强度：不低于注浆强度：不低于M15的水泥浆的水泥浆喷射混凝土厚度及强度：砼厚度为喷射混凝土厚度及强度：砼厚度为80mm100mm，强度等级为，强度等级为C20，钢筋网为钢筋网为6.5 200 2005) 挖坡面坡度：深基坑挖坡面坡度：深基坑(-11.9m)的主楼放坡的坡度系

24、数为的主楼放坡的坡度系数为1.0，下，下部土钉墙支护的坡面坡度系数为部土钉墙支护的坡面坡度系数为0.2。6) 长度取长度取1.15.6 6m4.9m5.76.98.15.6m9.310.5土 钉 支 护5.7 工程实例工程实例1、土钉抗拔承载力验算、土钉抗拔承载力验算 土层种类土层种类 强度强度(kPa)素填土素填土30-60 粘性土粘性土软塑软塑15-30可塑可塑30-50 硬塑硬塑50-70 坚硬坚硬70-90粉土粉土50-100 自重和地表均布荷载作自重和地表均布荷载作用下，每一个土钉所受用下，每一个土钉所受的的最大拉力标准值最大拉力标准值 土钉的倾角土钉的倾角P土钉长度中点所处深度位置

25、上的侧压力土钉长度中点所处深度位置上的侧压力 Pi土钉长度中点所处位置上由支护土体自重引起的侧压力土钉长度中点所处位置上由支护土体自重引起的侧压力Pq地表均布荷载引起的侧压力地表均布荷载引起的侧压力SV土钉的垂直间距土钉的垂直间距Sh土钉的水平间距土钉的水平间距 N = PSVSh / cosP = Pi + Pq土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例地地层层编编号号岩岩 性性状态状态/密实度密实度层厚层厚Zi / m支护计算指标支护计算指标c / kPa / / kN/m3杂填土杂填土湿松散湿松散2.5101018粉质粘土粉质粘土可硬塑可硬塑3.6161519.3粉质粘土粉质粘土可硬塑可硬塑

26、2.5181119.5粉质粘土粉质粘土硬塑硬塑2.8211519.6122.52.491.32kPaq土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例1、土钉受土压力验算、土钉受土压力验算 第一道土钉：第一道土钉：N1 = PSVSh/cos = 38.351.21.2/cos15 = 44.60 kN 111238.35aaPqHKc K第二道土钉第二道土钉第三道土钉第三道土钉第四道土钉第四道土钉第五道土钉第五道土钉820. aK680. aK820. aK680. aK770. aK590. aKCDO45+/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo54.9m5.76.98.15

27、.6m9.310.510.7810.77aK10.59aK770. aK590. aK土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例2、土钉锚固长度的验算、土钉锚固长度的验算 土层种类土层种类 强度强度(kPa)粘性土粘性土软塑软塑15-30可塑可塑30-50 硬塑硬塑50-70 坚硬坚硬70-90CDO45+/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo54.9m5.76.98.15.6m9.310.510111.2555.75kPasuNNT13.2aL1111us k asTdql土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例3、土钉滑裂面内的长度计算、土钉滑裂面内的长度计算 21352

28、4590245oooooiAOLsinsintantanAO 土钉至基坑底的距离土钉至基坑底的距离 (m)Loi 各排土钉滑裂面内的长各排土钉滑裂面内的长度度 (m) 土钉倾角土钉倾角 基坑坡面坡度基坑坡面坡度78.7oCDO45+/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo54.9m5.76.98.15.6m9.310.5土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例3、土钉滑裂面内的长度计算、土钉滑裂面内的长度计算 第一道土钉第一道土钉115155.3tan 45tan 9078.7sin 45222.34m15sin 135152ooooooooooL第二道土钉第二道土钉 20

29、215211135211457789021145242.sinsin.tantan. ooooooooooL第三道土钉第三道土钉 Lo3 =1.63m 第四道土钉第四道土钉 Lo4 =1.50m 第五道土钉第五道土钉 Lo5 =0.55m 土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例4、土钉受拉钢筋截面积确定、土钉受拉钢筋截面积确定第一道土钉第一道土钉第二道土钉第二道土钉第三道土钉第三道土钉maxcosujksyTAf土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例5、内部稳定性分析、内部稳定性分析 0111001costan1cossintansin02nnmikiiiiiknjiijnjjjjikkiii

30、ic L sswq bTswq b 土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例6、抗滑移安全系数、抗滑移安全系数 Ft 假设假设墙底断面墙底断面上产生的抗滑合力上产生的抗滑合力 (kN ) Ft = (HB+qB)SHtan + c B SH B 墙体宽度取值为墙体宽度取值为0.40.8H，取，取8.4m Eax 墙后主动土压力墙后主动土压力axtHEFK HVaiiaiiiaxSSKcKHqTE 2 HWBFiPiFt = ( HB+qB)SHtan + c B SH = 9.610.58.4+108.4)1.2tan15 + 218.41.2 =794.54 kN土 钉 支 护5.6 工程实例工程实例7、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 0MMKwQ 3HNMio 22BSqBHBBSqBWMHHW CDO45+/2La1La2La3La4La5Lo1Lo2Lo3Lo4Lo54.9m5.26.37.45.6m8.59.6 为加权平均容重；为加权平均容重；土 钉 支 护51 结束语结束语