深基坑工程教學課件-土釘墻詳細

土釘墻

第五章土釘墻支護一、土釘墻支護的概念土釘墻支護是在基坑開挖過程中將較密排列的細長桿件置于原位土體中，并在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。通過土釘、土體和面層的共同作用，形成復合體。土釘墻支護適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土和非松散砂土及卵石土等。淤泥質(zhì)土、飽和軟粘土應(yīng)采用復合土釘墻。二、土釘墻支護的特點①土釘是邊開挖邊設(shè)置的，各土釘受力的時間是不同的；②土釘?shù)氖芰νǔＪ潜粍拥?，也即是隨著往下開挖，邊坡發(fā)生變形，土釘是由于土體要變形而產(chǎn)生拉力的，這就可能會使土釘支護的位移一般會大于樁錨等超前擋土結(jié)構(gòu)的支護；③土釘支護是一種先挖后支護的工法，要求土體有一定的自穩(wěn)能力，因此，通常較適合應(yīng)用于地質(zhì)條件較好的場地，對于軟土和砂土地基應(yīng)用時必須要有足夠的超前支護；④土釘支護的造價在各種支護方案中是價格相對較低的一種支護，一般比排樁或地下連續(xù)墻的造價要低1/3或更多，因此是一種具有較強市場競爭力的支護技術(shù)；⑤施工設(shè)備簡單和方便，土釘支護比起地下連續(xù)墻、排樁等的支護所需的施工設(shè)備相對簡單，因而更易于推廣；⑥土釘支護由于在基坑邊線外打入較密集的土釘，會影響土釘長度范圍內(nèi)后期地下工程的施工；當離基坑邊近處有其他建筑物時，會造成一定的影響，因此嚴格地說會影響本工程場地以外的后續(xù)地下工程的施工，在城市區(qū)內(nèi)是否適宜也曾存在爭議。土釘墻支護的作用機理土釘?shù)拈_挖過程受力變化土體墻的破壞形式土釘墻破壞時明顯帶有平移和轉(zhuǎn)動性質(zhì)，類似于重力式擋土墻。破壞形式有：外部整體穩(wěn)定破壞滑移+傾覆+地基承載力內(nèi)部穩(wěn)定破壞（局部破壞）墻面破壞不同計算方法所得滑裂面不同，土釘長度不同外部整體穩(wěn)定破壞與重力擋土墻類似地基承載力驗算內(nèi)部穩(wěn)定性

破壞內(nèi)部強度破壞問題抗拔破壞注漿體與土體之間鋼筋與注漿體之間鋼筋受拉強度不足土體受彎受剪破壞（貢獻不大于10%）土體抗拔力通常假定錨固體與土體之間的側(cè)摩阻力為一常數(shù)。土釘與土體的相互作用土釘軸力

分布簡化的土釘拉（軸）力分布土釘最大拉力的位置不一定在破壞面附近墻面破壞形式墻面發(fā)生塑性鉸墻面發(fā)生刺入破壞螺釘發(fā)生破壞土釘塌方:地基強度不足土釘事故三、土釘墻支護設(shè)計土釘墻支護設(shè)計應(yīng)滿足規(guī)定的強度、穩(wěn)定性、變形和耐久性等要求。

土釘墻支護設(shè)計的主要步驟１）查明場地周圍情況、工程范圍內(nèi)土層情況、土性指標、地下水２）根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)條件選擇土釘墻的形式、剖面尺寸以及分段開挖長度和寬度３）根據(jù)土釘抗拔試驗或土體抗剪強度指標，并參考類似工程經(jīng)驗，確定土釘類型、直徑、長度、間距、傾角以及空間的方向４）確定注漿方式及漿體抗剪強度，進行注漿配方設(shè)計５）設(shè)計噴射混凝土面層６）進行內(nèi)部穩(wěn)定性分析７）進行外部穩(wěn)定性分析土釘墻抗滑穩(wěn)定性驗算土釘墻抗傾覆驗算土釘墻基底承載力驗算８）施工圖設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計土釘墻支護各組成部分尺寸與參數(shù)確定土釘長度：土釘長度Ｌ與開挖深度Ｈ之比L/H=0.6~1.2。頂部宜適當加長。土釘間距：1.2~2.0m。土釘直徑土釘傾角：0~20°注漿材料：32.5R水泥，水灰比1：0.5面層：50~150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，強度等級不低于C20土釘承載力計算

式中:Nk,j—第j層土釘?shù)妮S向拉力標準值aj—第j層土釘?shù)膬A角(o)z—墻面傾斜時的主動土壓力折減系數(shù)Pak—第j層土釘處的主動土壓力強度標準值Sx,j—土釘?shù)乃介g距Sz,j—土釘?shù)拇怪遍g距Nk,j土釘拉力設(shè)計

土釘所受的側(cè)壓力Rk,j式中:dj—第j層土釘?shù)腻^固體直徑;對成孔注漿土釘，按成孔直徑計算，對打入鋼管土釘，按鋼管直徑計算;qsk,i—第j層土釘與第i土層的極限粘結(jié)強度標準值l—第j層土釘滑動面以外的部分在第i土層中的長度.直線滑動面與水平面的夾角取(b+fm)/2。土釘錨固體與土體極限摩阻力標準值（規(guī)范）土釘抗拔力計算土釘受拉破壞，土釘拉應(yīng)力達到屈服強度土釘受拉拔出破壞四、復合土釘墻支護復合土釘墻支護是以水泥攪拌樁等超前支護組成防滲帷幕，解決土體的自立性、隔水性以及噴射面層與土體黏結(jié)問題。土釘支護中常見的事故（1）變形過大這主要是存在于土質(zhì)較差或基坑較深而采用土釘支護，尤其是在基坑深度范圍內(nèi)存在軟弱土層時，較易產(chǎn)生偏大的水平位移，會造成基坑頂部地面開裂等情況。對應(yīng)措施可以采用復合土釘支護，在豎直面和水平面進行加強，以控制位移。（2）底部隆起對于基坑底或深部存在軟土層的地質(zhì)條件時，最易產(chǎn)生這種情況的破壞，有些是由于坑底護腳處被水泡軟而致底部地基承載力不足而引起，這種情況也與設(shè)計理論對局部穩(wěn)定未充分考慮所致。應(yīng)對措施是對這種情況應(yīng)要增加超前支護來加強。施工過程中最危險的破壞面（3）滑動通常是土釘長度不夠，或錨固段錨固力不足，致使穩(wěn)定安全系數(shù)偏低所致。應(yīng)對措施則是土釘錨固長度應(yīng)要足夠，土釘抗拔力檢測應(yīng)要使錨固有足夠的錨拉力。（4）超挖致失穩(wěn)土釘支護特點是邊開挖邊支護，土釘灌漿后要有一定強度，土釘具有一定錨固力后才可進行下一級土體的開挖。應(yīng)對措施是要深刻理解土釘支護的原理，合理確定土方開挖方案，土方開挖必須要與土釘施工相配合。（5）降水引起周邊地面沉降對于存在砂層的基坑，當采用土釘支護時，一般會產(chǎn)生一定的地下水流失，無論在成孔過程或基坑使用期間，都可能會使原地下水位下降，從而會使周邊地面沉降，可能會使周邊鄰近建筑物產(chǎn)生不均勻沉降而開裂。應(yīng)對措施是加強止水措施，如采用多排咬合攪拌樁，土釘采用打入式花管等，以減少地下水的流失。（6）粉砂基坑塌方對于坑壁為粉土或砂土，一旦護面存在面部開裂時，再有地下水作用時，則會在開裂處發(fā)生水土流失，也易產(chǎn)生基坑塌方，對這種情況，最好是采取密排攪拌樁護壁的措施。（7）沿