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1、土钉墙支护技术土钉墙支护技术SOIL NAILING WALL中国建筑科学研究院钱钱 力力 航航10/30/202210/30/20221 1土钉与锚杆的比较土钉与锚杆的比较 土土土土 钉钉钉钉 锚锚锚锚 杆杆杆杆被动受力被动受力 主动受力主动受力全长受力全长受力 滑裂面外锚固段的锚固力滑裂面外锚固段的锚固力密布密布,形成重力式挡土墙形成重力式挡土墙 数量少数量少面层不是主要受力部分面层不是主要受力部分 墙受力很大墙受力很大长长3-10m 3-10m 15-45m15-45m浆体直径浆体直径100(100(200)mm 200)mm 150170(250)150170(250)单根受力单根受力
2、 100kN 100kN 400-3000kN(400-3000kN(设计荷载设计荷载)10/30/202210/30/20222 2影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素 1 土钉墙的高度土钉墙的高度 土质均匀的土坡土质均匀的土坡 512 m 为宜为宜 10/30/202210/30/20223 3影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素l l稳定安全系数稳定安全系数稳定安全系数稳定安全系数K K P minNP minN通过最下一排土钉头处滑动面最小稳定安全系数；通过最下一排土钉头处滑动面最小稳定安全系数；K KP minDP minD
3、-通过基坑底面处滑动面最小稳定安全系数；通过基坑底面处滑动面最小稳定安全系数；K Kn n-通过最下一排土钉头处不考虑土钉作用时滑动面最小稳通过最下一排土钉头处不考虑土钉作用时滑动面最小稳定安全系数；定安全系数；K Kd d-通过基坑底面处不考虑土钉作用时滑动面最小稳定安全通过基坑底面处不考虑土钉作用时滑动面最小稳定安全系数；系数；K Kh h-外部稳定性计算中抗滑安全系数外部稳定性计算中抗滑安全系数;K Kq q-外部稳定性计算中抗倾覆安全系数外部稳定性计算中抗倾覆安全系数;K Kc c-外部稳定性计算中承载力安全系数外部稳定性计算中承载力安全系数;K KBminBmin-土钉抗拔验算最小安
4、全系数土钉抗拔验算最小安全系数;K Kf f-土钉总抗拔力安全系数土钉总抗拔力安全系数10/30/202210/30/20224 4 影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素 2 墙面倾角墙面倾角 在其他参数不变的情况下(以后分析均基于此),随着墙面倾角的减小,稳定安全系数K P minN KP minD Kn Kd Kq Kf 均有所增加,范围在16%63%,Kq 增加较大,Kh Kc 和和KBmin与墙面倾角无直接关系,如下表所示10/30/202210/30/20225 5影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影
5、响土钉墙稳定性的因素墙面倾角墙面倾角 0 0 90 85 80 75 70 60 55 90 85 80 75 70 60 55K K P minNP minN 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.4 1.5 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.4 1.5 K KP minD P minD 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.4 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.4 K Kn n 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.20.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.2K Kd d 0.7 0.8 0.8 0.9 0.9 1.
6、0 1.0 0.7 0.8 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0K Kh h 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2K Kq q 3.0 3.6 4.0 4.2 4.8 5.5 7.0 3.0 3.6 4.0 4.2 4.8 5.5 7.0K Kc c 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6K KBmin Bmin 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2K Kf f 3.4 3.
7、6 3.8 4.1 4.3 4.5 4.8 3.4 3.6 3.8 4.1 4.3 4.5 4.810/30/202210/30/20226 6影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素 3 土类土类 实践表明实践表明,一般粘性土和粉土一般粘性土和粉土,较密实的较密实的人工填土人工填土,非松散的砂土、碎石土对土钉墙非松散的砂土、碎石土对土钉墙稳定有利稳定有利,而淤泥质土、饱和软土等对土钉而淤泥质土、饱和软土等对土钉墙稳定不利墙稳定不利 10/30/202210/30/20227 7 4 4 内摩擦角内摩擦角内摩擦角内摩擦角 随着随着随着随着 的增加
8、的增加K K P minN P minN K KP minDP minDK Kn nK Kd d K Kh hK Kq q K Kc cK KBmin Bmin K Kf f 都有不同程都有不同程度的增大度的增大,其中其中K Kh h K KBmin Bmin K Kf f 增加幅度最大增加幅度最大,达达42-9042-90倍倍,K Kd d 增加最增加最小小,也增加了倍也增加了倍,可见内摩擦角可见内摩擦角 是影响土是影响土钉稳钉稳定性的主要因素之定性的主要因素之一一 下表中下表中 K K P minN=P minN=K KP P minDminD ,K Kn n=K=Kd d 11.5 17
9、.2 23.0 29.0 34.5 40.0 46.5 52.0 11.5 17.2 23.0 29.0 34.5 40.0 46.5 52.0K K P minN P minN 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 2.00.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 2.0K Kn n 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 0.9 1.0 1.1 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 0.9 1.0 1.1 K Kh h 0.4 0.7 1.1 1.9 3.1 5.2 9.0 16.5 0.4 0.7 1.1 1.9 3.1 5.2 9.0 16.5 K
10、Kq q 1.4 1.7 2.2 2.9 3.9 5.3 7.7 11.7 1.4 1.7 2.2 2.9 3.9 5.3 7.7 11.7K Kc c 0.4 0.7 1.0 1.6 2.5 3.8 5.8 6.6 0.4 0.7 1.0 1.6 2.5 3.8 5.8 6.6K KBminBmin 0.1 0.2 1.0 1.9 3.1 4.2 6.0 8.9 0.1 0.2 1.0 1.9 3.1 4.2 6.0 8.9 K Kf f 0.3 0.5 1.1 2.0 3.6 6.5 11.9 22.5 0.3 0.5 1.1 2.0 3.6 6.5 11.9 22.510/30/2022
11、10/30/20228 8 5 5 内聚力内聚力内聚力内聚力 随着内聚力随着内聚力c c 增加增加,除除Kq 外K P minNKPminDKnKd KhKcKBmin Kf都有不同程度增大都有不同程度增大,KnKd 较明显较明显,K P minN KP minDKh Kc变化较小变化较小,如下表.表中K K P minN=P minN=K KP P minDminD ,K Kn n=K=Kd d c ckN/mkN/m3 3 0 5 10 12 15 20 25 30 0 5 10 12 15 20 25 30 K K P minN P minN 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.
12、5 1.6 1.8 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.8 K Kn n 0.3 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3 1.4 0.3 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3 1.4K Kh h 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.6 3.7 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.6 3.7K Kq q 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0K Kc c 1.9 2.2 2.5 2.6 2.7 3.0 3.3 3.6 1.9 2.2 2
13、.5 2.6 2.7 3.0 3.3 3.6 K KBmin Bmin 0.8 2.0 3.0 3.2 3.6 4.3 5.5 7.7 0.8 2.0 3.0 3.2 3.6 4.3 5.5 7.7K Kf f 1.5 2.2 3.3 3.8 4.8 6.8 9.1 11.3 1.5 2.2 3.3 3.8 4.8 6.8 9.1 11.3 10/30/202210/30/20229 96 6 土钉长度土钉长度土钉长度土钉长度K K P minN P minN K KP minDP minDK Kh hK Kq q K Kc cK KBmin Bmin K Kf f均随土钉长度增加有不同程均随
14、土钉长度增加有不同程度的增加度的增加,其中其中K KBminBmin在土钉长度增加到一定程度后就不再增在土钉长度增加到一定程度后就不再增加了加了土钉长度土钉长度土钉长度土钉长度m m 0 2 3 4 5 0 2 3 4 5 6 7 8 9 106 7 8 9 10K K P minN P minN 0.8 0.9 1.0 1.2 1.3 0.8 0.9 1.0 1.2 1.3 1.4 1.6 1.7 1.8 1.91.4 1.6 1.7 1.8 1.9K KP minDP minD 0.8 1.0 1.1 1.2 1.3 0.8 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
15、1.81.4 1.5 1.6 1.7 1.8 K Kh h 1.3 1.9 2.6 3.2 1.3 1.9 2.6 3.2 3.9 4.5 5.2 5.8 6.53.9 4.5 5.2 5.8 6.5K Kq q 0.9 1.7 2.7 4.0 5.5 0.9 1.7 2.7 4.0 5.5 7.2 9.2 11.4 13.87.2 9.2 11.4 13.8K Kc c 0.4 1.0 1.8 2.6 0.4 1.0 1.8 2.6 3.2 3.8 4.2 4.6 4.93.2 3.8 4.2 4.6 4.9K KBminBmin 0.7 1.1 2.5 3.2 0.7 1.1 2.5 3.
16、2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.23.2 3.2 3.2 3.2 3.2 K Kf f 1.2 2.5 3.8 1.2 2.5 3.8 5.0 6.0 7.0 7.7 8.45.0 6.0 7.0 7.7 8.410/30/202210/30/20221010 7 土钉密度土钉密度K K P minN P minN K KP minD P minD K KBmin Bmin K Kf f随土钉密度增加而随土钉密度增加而 增大增大,且土钉且土钉密度越大密度越大,增大的幅度越大增大的幅度越大.由于计算理论假定因素由于计算理论假定因素,K Kh hK Kq qK Kc c与土钉密度无关与土钉
17、密度无关S SX X=S=SY Y m m 0.5 0.8 1.25 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 0.5 0.8 1.25 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.003.00 无钉无钉土钉排数土钉排数17 10 7 6 5 4 4 3 317 10 7 6 5 4 4 3 3K K P minN P minN 1.9 1.6 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.9 1.6 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.11.1K KP minDP minD 1.7 1.5 1.3 1.2 1.1 1.1 1.1 1.0 1.7 1.5
18、 1.3 1.2 1.1 1.1 1.1 1.0 0.9 0.80.9 0.8K Kh h 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 K Kq q 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.04.0 K Kc c 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 K KBminBmin 18.7 7.3 3.2
19、2.2 1.6 1.3 0.9 0.8 18.7 7.3 3.2 2.2 1.6 1.3 0.9 0.8 0.60.6 K Kf f 23.2 9.1 3.8 2.7 1.9 1.4 1.1 0.8 23.2 9.1 3.8 2.7 1.9 1.4 1.1 0.8 0.70.710/30/202210/30/202211118 8 坡顶超载坡顶超载坡顶超载坡顶超载 p pK K P minN P minN K KP minDP minDK Kn nK Kd d K Kh hK K K Kc cK KBmin Bmin K Kf f随坡顶超载的增大随坡顶超载的增大而减小而减小,变化幅度一般在变化
20、幅度一般在1743%1743%之间之间,对对总拔力安全系总拔力安全系总拔力安全系总拔力安全系数数数数K Kf f影响较大影响较大影响较大影响较大,下表中下表中 K K P minN P minN K KP P minDminD K Kn n K Kd d P P kN/mkN/m2 2 0 6 12 18 24 30 40 500 6 12 18 24 30 40 50K K P minN P minN 1.4 1.3 1.3 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1 1.4 1.3 1.3 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1 K Kn n 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0
21、.7 0.70.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7K Kh h 3.5 3.4 3.2 3.1 3.0 2.9 2.8 2.7 3.5 3.4 3.2 3.1 3.0 2.9 2.8 2.7 K Kq q 4.6 4.2 4.0 3.7 3.5 3.3 3.1 2.8 4.6 4.2 4.0 3.7 3.5 3.3 3.1 2.8K Kc c 3.0 2.8 2.6 2.4 2.3 2.1 1.9 1.7 3.0 2.8 2.6 2.4 2.3 2.1 1.9 1.7K KBminBmin 3.6 3.4 3.2 3.1 3.0 2.8 2.6 2.4 3.6 3.4
22、3.2 3.1 3.0 2.8 2.6 2.4 K Kf f 5.4 4.4 3.8 3.4 3.1 2.9 2.6 2.3 5.4 4.4 3.8 3.4 3.1 2.9 2.6 2.310/30/202210/30/20221212土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用 1 止水型土钉墙止水型土钉墙 为防止地下水位降低引起相邻建筑物及道 路因沉降过大而破坏,可采用止水型土钉墙止水型土钉墙.先以水泥土搅拌桩、高压注浆或高压喷射注浆桩等土体加固技术制成止水帷幕,然后分层开挖置入土钉,可不用降水10/30/202210/30/20221313土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护
23、技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用 2 打入注浆式土钉打入注浆式土钉 对于砂土或软土层,可采用打入式土钉.这种土钉是用4060mm钢管,在管壁上按一定规律打上5mm的孔,再将钢管打入土中,经高压注浆形成土钉.该法施工速度快,粉细砂、松散素填土及软土层尤为有效.10/30/202210/30/20221414土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用 3 土钉锚杆土钉锚杆 当边坡较高或开挖深度较大,单独使用土钉不能达到支护目的时,可与锚杆联合使用.即在土钉墙的上部设置12排预应力锚杆,对土钉墙施加初始拉力
24、,可大大提高土钉墙的支护能力.10/30/202210/30/20221515土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用 4 土钉钢管桩或钢筋混凝土小桩、土钉钢管桩或钢筋混凝土小桩、钢筋混凝土管桩、树根桩钢筋混凝土管桩、树根桩、角钢、槽钢、角钢、槽钢、螺纹钢筋、木桩、竹桩等螺纹钢筋、木桩、竹桩等 钢管桩采用48150mm的无缝钢管或焊接钢管,间距一般为0.51.0m,桩端宜深入基坑底部以下13m.钢管桩应通过钢筋网和加强筋与土钉连成整体.树根桩直径为100250mm,应用加强筋和喷射混凝土与土钉墙连接.10/30/202210/30
25、/20221616土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用 5 土钉墙超前注浆土钉墙超前注浆 土钉施工前先沿开挖面竖向钻孔注浆,利用水泥浆渗透固结土层,使开挖面后的土层具有自稳定能力,便于土钉施工,增强支护效果.10/30/202210/30/20221717土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用土钉与其他支护技术联合使用 6 竖向土钉土钉墙竖向土钉土钉墙 先沿开挖面施工竖向土钉,其长度不宜小于开挖深度的2倍,间距宜取300500mm,斜向土钉施工后,两种土钉应相互连接.10/30/2022
26、10/30/20221818 土钉墙的信息化施工很重要土钉墙的信息化施工很重要 土钉墙应重视信息化施工土钉墙应重视信息化施工,主要是现场测试和主要是现场测试和监控监控:1 1 土钉的现场抗拔试验土钉的现场抗拔试验 2 2 土钉墙整体位移土钉墙整体位移(基坑顶部的水平与垂直基坑顶部的水平与垂直位移位移)3 3 基坑地表、地物的变形与开裂状况观察基坑地表、地物的变形与开裂状况观察 4 4 详细记录所开挖土体的特征和渗水状况详细记录所开挖土体的特征和渗水状况 5 5 土钉的钢筋应力和等土钉的钢筋应力和等 10/30/202210/30/20221919内蒙古丰镇电厂卸煤沟边坡土钉支护工程内蒙古丰镇电
27、厂卸煤沟边坡土钉支护工程 该工程长400m、基坑深度11m,紧邻铁路线,采用土钉墙支护.适逢雨季,发生局部坍塌.采用钢管桩加固处理10/30/202210/30/20222020影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素影响土钉墙稳定性的因素10/30/202210/30/2022212110/30/202210/30/2022222210/30/202210/30/2022232310/30/202210/30/2022242410/30/202210/30/2022252510/30/202210/30/2022262610/30/202210/30/2022272
28、710/30/202210/30/2022282810/30/202210/30/2022292910/30/202210/30/2022303010/30/202210/30/2022313110/30/202210/30/2022323210/30/202210/30/2022333310/30/202210/30/2022343410/30/202210/30/2022353510/30/202210/30/2022363610/30/202210/30/2022373710/30/202210/30/2022383810/30/202210/30/2022393910/30/202210/30/2022404010/30/202210/30/2022414110/30/202210/30/2022424210/30/202210/30/20224343