第11章土钉墙.ppt

土钉墙技术 概述 土钉的适用地层及可行性评价 土钉支护的应用范围及优缺点 土钉与锚杆、加筋土及抗滑桩支护方法的比较 土钉的工作机理 土钉支护的结构参数 土钉墙的设计内容 土钉墙的设计步骤 土钉墙设计的一般原则 土钉墙的设计方法及稳定性分析 土钉墙施工 概述 土钉墙是由被加固土体、锚固于土体中的土钉群和面板组成，形成类似于重力式的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力或其他附加荷载，从而保持土体的稳定。 组成：土体+土钉+面层 面层：钢筋网+喷射砼 土钉： 注浆型 打入型 射入式 概述 土钉墙的发展 国外：上世纪70年代，德国、法国 我国： 1980年开始山西柳湾煤矿边坡稳定 上世纪80年代北京工业大学插筋补强 上世纪90年代初在北京国家体委办公楼等试点 1991年以后陆续使用 目前比较成熟，支护深度达到21m 概述 土钉墙的施工步骤 开挖上层土体到一定深度 然后设置土钉并构筑混凝土面层 继续向下开挖并重复上述步骤，直到所需深度 土钉的适用土层及可行性评价 土钉支护适用于有一定粘性的砂土、粘性土、粉土、黄土及杂填土，当场地同时存在砂、粘土和不同风化程度的岩体时，应用土钉支护特别有利。 当存在地下水时，地下水应低于土坡开挖段，否则应进行降水处理。当用于粘结力很差或处于软塑状态的土体，应首先进行预注浆加固处理。 对标贯击数小于10的砂土边坡，采用土钉法一般不经济。对不均匀系数小于2的级配不良的砂土，不能采用土钉支护；对塑性指数IP20的土，必须详细评价其蠕变特性，当蠕变性很小时，才能将土钉用作永久性支护。土钉不适应在腐蚀性土中作为永久性支护。 土钉支护深度一般不宜超过12m，当场地土层特别好时，可放宽到14～16m 土钉支护的应用范围与优缺点 土钉支护的应用范围很广，主要有：土体开挖时的临时支护、永久挡土结构、现有挡土结构和支护的修理、改建和抢险加固等。 土钉支护的优点： 材料用量和工程量少，施工速度快。 施工设备轻便、操作方法简单。 对场地土层的适用性较强。 结构轻巧、柔性大、有良好的抗震性能和延性 安全可靠，信息化施工程度高 经济。一般土钉支护比灌注桩可节约造价1/3～2/3 土钉支护的应用范围与优缺点 土钉支护的缺点和局限性： 需要较大的地下空间 土钉支护的变形较大。土钉属柔性支护，其变形大于预应力锚撑支护，当对基坑变形要求严格时，不宜采用土钉支护 土钉不适宜在软土及松散砂土地层中应用 土钉支护如果作为永久性结构，需要专门考虑锈蚀等耐久性问题。 土钉与锚杆、加筋土及抗滑桩支护方法的比较 土钉与锚杆：二者的工作机理不同，锚杆一般施加预应力，在其末端的锚固段内作为受力段与周围土体接触，提供锚固力。土钉一般不施加预应力或加很小的预应力，土钉只有在土体发生变形后才能被动受力，土钉受力沿长度分布也是不均匀的，一般是中间大、两头小，并且在主动区和抗力区内土钉叠加后使土钉自身趋于力平衡状态，因此土钉面层不属于主要受力构件，它的主要作用是稳定开挖面上的局部土体，防止其塌落和受到侵蚀。 同时锚杆的数量远少于土钉，土钉依靠群体起作用，在施工精度和质量要求上没有锚杆那样严格。 土钉与锚杆的受力比较图 土钉与锚杆、加筋土及抗滑桩支护方法的比较 土钉墙与加筋挡土墙：土钉支护属于土体加筋技术中的一种，其形式与加筋挡土墙类似，但土钉施工是从上到下分段边挖土边支护，而加筋土则与之相反，从下而上分层施工，因此二者受力状态相差较大。再者加筋杆件一般水平设置，而土钉则与水平面有一定的夹角。 土钉墙与抗滑桩：抗滑桩的直径一般大于土钉，因而起到抗滑挡土的作用，只要抗滑桩不被剪断，就能保持土坡的稳定，抗滑桩主要发挥抗剪作用。而土钉直径较小，起不到挡土的作用，土体破坏时可绕过土体继续滑动，而土钉则不需要被剪断，土钉只要不被拔出就能继续工作，因而土钉主要发挥抗拉作用。 土钉的工作机理 挡墙的被动制约机制：防止土体坍塌破坏的传统方法是用挡土结构支护法，依靠挡土结构自身强度、刚度、支撑条件及嵌入深度形成抗力维持稳定，其作用是利用外部支挡形成的抗力被动地支挡要下滑破坏的边坡土体。 土钉墙是在土体内设置一定长度与分布密度的钢筋，与土体共同工作，以弥补土体自身强度的不足，增强土坡坡体自身的稳定性，属于主动制约支挡体系。 试验表明，采用土钉后的边坡比天然土坡的承载力提高一倍以上。采用土钉支护后边坡的变形发展阶段有：弹性变形阶段、塑性变形阶段、渐进变形阶段和破坏阶段。而天然边坡则没有渐进变形开裂阶段，而由塑性变形进入破坏阶段，其失稳形式为突发性滑塌。 土钉的工作机理 土钉墙的作用机理主要有以下三点： 复合土体作用：土钉与土共同作用，共同承担外荷载和土体自重应力，形成了强度较高的复合土体。由于土钉有较高的抗弯、抗剪、抗拉强度，当土体变形