【正文】 其經(jīng)濟(jì)可靠且施工簡(jiǎn)便快捷，已在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。土釘外露端宜做成螺紋并通過(guò)螺母、鋼墊板與配筋噴射混凝土面層相連，在注漿體硬結(jié)后用扳手?jǐn)Q緊螺母，使在釘中產(chǎn)生約為土釘設(shè)計(jì)拉力 10%左右的預(yù)應(yīng)力。 土釘墻的特點(diǎn) 與其它支護(hù)類型相比，土釘墻具有以下一些特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)： （ 1）能合理利用土體的自承能力，將土體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的不可分割的部分。 （ 4）施工不需單獨(dú)占用場(chǎng)地，對(duì)于施工場(chǎng)地狹小，放坡困難，有相鄰地層建筑或堆放材料，大型護(hù)坡施工設(shè)備不能進(jìn)場(chǎng)時(shí)，該技術(shù)顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。據(jù)國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)分析，土釘墻支護(hù)工程造價(jià)比其它支護(hù)類型的工程造價(jià)低 1/3 左右。 土釘墻的適用條件 土釘墻適用于地下水位元以下或經(jīng)人工降水后的人土填土、粘性土和弱膠結(jié)砂土的基坑支護(hù)或邊坡加固。 ~90176。 （ 3）土釘?shù)拈L(zhǎng)度由計(jì)算確定，一般情況下注漿式土釘長(zhǎng)度為 ~，打入式土釘為 ~。 （ 6）注漿材料宜用 1： 水泥漿，強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 M10，可加入各種外加 劑。 （ 9）沿土釘長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)置定位器，定位器件距宜為 1~2m。其典型的構(gòu)造如圖 32 所示。層狀結(jié)構(gòu)巖體穩(wěn)定主要受層面結(jié)構(gòu)面控制，可能產(chǎn)生平面或崩塌破壞模式。但坑壁的穩(wěn)定主要為某一層或某幾層相對(duì)最軟弱介質(zhì)的穩(wěn)定所制約，故任一深度基坑邊壁均可以該介質(zhì)為基礎(chǔ)進(jìn)行近似的偏于安全的穩(wěn)定性分析。但任一確定深度的基坑邊壁之最先產(chǎn)生、也是最危險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)滑移線只有一條，稱之為優(yōu)勢(shì)滑移控制線，相應(yīng)的滑移面稱為優(yōu)勢(shì)滑移控制面。 如圖 35： 下圖是由優(yōu)勢(shì)滑移線簇與土釘（管、索、栓）共同組成的一張網(wǎng)格圖，稱為經(jīng)緯圖。 監(jiān)控是深基坑土釘支護(hù)法不可或缺的組成部分。其中邊壁變形是控制性的。 0（ a )收斂地面坑內(nèi)t( b )不收斂t0 圖 36 理想（反常）變形時(shí)程曲線 20 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 土釘方案設(shè)計(jì)的必要條件 工程地質(zhì)及區(qū)域地質(zhì)勘察數(shù)據(jù) 它包括 ~ 倍基坑深度范圍內(nèi)各類巖、土層的物理力學(xué)性質(zhì)，主要是介質(zhì)類別、巖性、天然含水量（ W）、天然密度（ ρ）、飽和度（ St）、孔隙比（ e）、液限（ Wl）、塑限（ ωp）、塑性指數(shù)（ Ip）、液性指數(shù)（ Il）、壓縮模量（ Es）、粘聚力（ c）、內(nèi)摩擦角（ φ）、波速（ vs）、標(biāo)準(zhǔn)貫入（ N）、地下水狀況及其滲透性、巖石結(jié)構(gòu)面充填狀況及其性質(zhì)、區(qū)域地震的震級(jí)及地震烈度資料等。不同的破壞模式?jīng)Q定不同的穩(wěn)定分析方法和不同的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)。保養(yǎng)期愈長(zhǎng)，支護(hù)參數(shù)一般應(yīng)愈強(qiáng)，因而造價(jià)愈高。 基坑邊壁最大允許變形量 一般城建管理部門(mén)對(duì)基坑邊壁最大允許變形量有明確要求，特殊情況下，投資方可根據(jù)本身工程需要提高或放寬這一要求，已達(dá)到特定目的或獲得更 21 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 好的經(jīng)濟(jì)效果。特殊情況下，經(jīng)論證、協(xié)商認(rèn)可，也可取自類似工程的試驗(yàn)成果。一般一次開(kāi)挖高度要小于或等于邊壁臨界自穩(wěn)高度；一次開(kāi)挖長(zhǎng)度要小于或等于臨界自穩(wěn)長(zhǎng)度；臨界自穩(wěn)時(shí)間過(guò)短或?yàn)榱銜r(shí)，須先作超前支護(hù)，而后開(kāi)挖。水患包括地上水及地下水，這里僅是強(qiáng)調(diào)地上水危害。檢測(cè)參數(shù)和方法很多，其中最重要的是位移及質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率的檢測(cè)和相應(yīng)的穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則。單層穩(wěn)定性 分析方法是以該層深度為依據(jù)，考慮其它附加荷載和不利因素，通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)確定單層臨界深度、臨界長(zhǎng)度、臨界自穩(wěn)時(shí)間、優(yōu)勢(shì)滑移線、優(yōu)勢(shì)滑移半徑和優(yōu)勢(shì)滑移角等 （ 2） 多層穩(wěn)定性分析 多層穩(wěn)定性分析的目的在于保證掘支過(guò)程中邊壁的穩(wěn)定，并為相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 計(jì)算確定支護(hù)參數(shù) 根據(jù)非支護(hù)條件下單層、多層和整體穩(wěn)定性分析結(jié)果，計(jì)算確定相應(yīng)的土釘（包括錨管和面層、噴層和鋼筋網(wǎng)）支護(hù)參數(shù)。其強(qiáng)度校驗(yàn)需考慮此前支護(hù)的（ n1）次超前縫合效應(yīng) （ 3）整體穩(wěn)定性校核 所設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)，應(yīng)滿足整個(gè)邊壁的穩(wěn)定，即：使相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)滑移控制面不致產(chǎn)生、發(fā)展和形成，其強(qiáng)度校驗(yàn)需考慮此前支護(hù)的（ n1）次超前縫合效應(yīng)。對(duì)中等以上使用要 求的邊壁 ,穩(wěn)定系數(shù)可取 ～ 。 （ 3） 非預(yù)應(yīng)力短錨桿等應(yīng)設(shè)置與拉應(yīng)力的土釘及位于該區(qū)域設(shè)置在拉應(yīng)力區(qū)的對(duì)稱中心。 為 宜。 預(yù)應(yīng)力土釘 土釘一般不施加預(yù)應(yīng)力 ,這樣工序更加快捷。在巖石中可設(shè)計(jì)較高的張拉噸位。 應(yīng)根據(jù)不同的地層選擇預(yù)應(yīng)力土釘?shù)男褪健? 附加荷載 附加荷載指在基坑邊壁優(yōu)勢(shì)滑移 線以內(nèi)可能滑移體外的一切地面荷載和其它荷載。 25 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 邊壁滑塌防治應(yīng)按設(shè)計(jì)程序 ,進(jìn)行非支護(hù)條件下的單層 ,多層和整體穩(wěn)定分析 ,以及相應(yīng)支護(hù)條件下的穩(wěn)定性校核。 水患防治 水患是基坑邊壁穩(wěn)定的大 忌 ,方案設(shè)計(jì)中須慎重考慮。 水患防治措施主要是：排、擋、降、封、抽。即使是軟土地面，無(wú)任何人為施作和自然因素存在時(shí)，通常也不可能出現(xiàn)一部分土體相對(duì)于另一部分土體的運(yùn)動(dòng)，造成地面的裂縫或塌陷。土壁 (坡 )的失穩(wěn)常常在外界的不利因素影響下觸發(fā)和加劇。 土釘墻設(shè)計(jì)步驟 土釘墻的設(shè)計(jì)步驟如下： 27 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 土釘設(shè)計(jì)計(jì)算 土釘設(shè)計(jì)計(jì)算遵循下列原則： （ a）只考慮土釘?shù)氖芾饔茫? （ b）土釘?shù)某叽鐟?yīng)滿足設(shè)計(jì)內(nèi)力的要求，同時(shí)還應(yīng)滿足支護(hù)內(nèi)部整體穩(wěn)定性的要求。 2）使用狀態(tài)下有土體自重和地面超載 q 引起的每一土釘內(nèi)力可按圖 42 所示得側(cè)向土壓力分布圖形按下式求出： / coshvN p S S ?? ? ? 式中： N —— 土釘軸向壓力； p —— 土釘上下各距 /2vS 范圍內(nèi)土壓力 p 得平均值； vS 、 hS —— 分別為土釘豎向間距和水平間距； ? —— 土釘與水平線夾角。~20186。 2）土釘?shù)乃骄嚯x在（ Sh）和豎向間距（ Sv）。 2）土 釘長(zhǎng) 度 L 應(yīng)滿足（抗拔承載力檢算） 各層土釘長(zhǎng)度尚應(yīng)滿足如下要求： ,sdf FNLL D??????? 式中 : fL —— 土 釘軸線 與 傾 角等于 (45 /2)?? 斜 線 交點(diǎn) 至土 釘墻外 端 點(diǎn) 的距離，如 圖 43 所示； D —— 土 釘 孔 徑 （ m）； βL aqq土釘/2Lf破壞面 31 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ? —— 土 釘 與土體 間 的抗剪 強(qiáng) 度 標(biāo) 準(zhǔn)值（ kPa），其取值 詳見(jiàn) 表 42。假定破裂面上的土釘只承受拉力且達(dá)到最大抗力。 （ d）滑動(dòng)力矩： 1 s innT i iiM r W ??? ? 式中 r —— 滑動(dòng)圓弧半徑。其中最小值 minK 即 為所求。由前分析可知，當(dāng)上述要求驗(yàn)算的整體穩(wěn)定性滿足要求時(shí)，抗隆起也就自然滿足要求了。應(yīng)進(jìn)行抗滑移和抗傾覆驗(yàn)算，如圖 45所示的土釘墻，當(dāng)作為重力式擋土墻計(jì)算時(shí)，墻高取H，墻厚取最下層土釘?shù)乃酵队伴L(zhǎng)，墻寬從橫向取S=Sh計(jì)算。 （ 1）內(nèi)力計(jì)算 在土體自重及地表超載作用下，噴射混凝土面層所受側(cè)壓力 0p 0 01 0qp p p?? 0 1 1 10 .50 .7 ( 0 .5 ) 0 .75Sp p p?? ? ? ? 式中 S—— 土釘水平和豎向間距中的較大值（ m）； 1p —— 土釘長(zhǎng)度中點(diǎn)處有支護(hù)土體自重產(chǎn)生的側(cè)向土壓力； 36 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 0qp—— 地面超載引起的側(cè)壓力，0qap K q??。作用于面層的側(cè)向壓力在同一間距內(nèi)可按均布考慮，其反力作為土。尚應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為~。 （ b） 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算： 抗傾覆安全系數(shù) 0 0 M?? 式中 WM —— 由墻體自重和地面荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩： () 2Wh BM H B q B S?? ? ? ? ? ? ?； 0M —— 由土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩： 00 3ax HHME ??? 0 /Hq?? 為地面超載等效高度?？紤]整體滑動(dòng)面以外的土釘抗拔力對(duì)滑動(dòng)面土體產(chǎn)生的抵抗滑動(dòng)作用而求得安全系數(shù) 。 2）土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開(kāi)挖深度及基坑底面以下可能滑動(dòng)面采用圓弧滑動(dòng)面簡(jiǎn)單條分法（此時(shí)圓弧滑動(dòng)面就是上述部分求得的最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面），按下式進(jìn)行整體穩(wěn)定性檢算： 33 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 1 10011c o s( ) si n ( ) t a n ( ) c o s t a n2( ) si n 0m n nn j j j j j ik ik is i i i ikj i ink i i iiT S c l S W q bS W q b? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ????? ? ? ? ? ? ?????? ? ?? ? ?? 式中 n —— 滑動(dòng)體分條數(shù)； m —— 滑動(dòng)體內(nèi)土釘數(shù)； k? —— 滑動(dòng)體整體分項(xiàng)系數(shù)，可取 ； 0? —— 基坑側(cè)壁重要性系數(shù)； iW —— 第 i 分條土重； ib —— 第 i 分條寬度； ikc —— 第 i 分條滑裂面處土體固結(jié)不排水（快）剪粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值； ik? —— 第 i 分條滑裂面處土體固結(jié)不排水（快）剪內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值； i? —— 第 i 分條滑裂面處中點(diǎn)切線與水平面夾角； i? —— 土釘與水平面之間的夾角； isl —— 第 i 分條滑裂面處弧長(zhǎng)； S —— 計(jì)算滑動(dòng)體單元厚度； njT —— 第 j 根土釘在圓弧滑裂面外錨固體與土體的極限抗拉力，可按下列公式計(jì)算，并取其中的最小值： 按土釘?shù)氖馨螚l件： nj bT DL??? ； 按土釘?shù)氖芾瓘?qiáng)度條件：， ynj fdT ??? 2? 式中： bL —— 土 釘在 破壞面一 側(cè) 伸入 穩(wěn) 定土體的 長(zhǎng) 度， 當(dāng) 500bL mm? 時(shí) ，取0bL? ； 34 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 注：因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中上層土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)較小，故采用簡(jiǎn)化算法，即把最危險(xiǎn)滑面簡(jiǎn)化當(dāng)成平面，從而計(jì)算公式簡(jiǎn)化如下： 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面穩(wěn)定安全系數(shù)：( ) c o s [ ( / s in ) ] ta n / s in ( / c o s )s inn j h j n j h jR W Q T S c H T SSK SW ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ??? 整體穩(wěn)定性檢算公式： 101c os( ) sin( ) ta n ( ) c os ta n2( ) sin 0mnj j jjkT c lS S W qBS W qb? ? ? ? ? ? ?? ? ????? ? ? ? ? ?????? ? ?? （ 5）外部整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 土釘墻的外部整體穩(wěn)定性驗(yàn)算包括了抗隆起驗(yàn)算，土釘加固后土體作為墻體的抗滑移、抗傾覆驗(yàn)算等。 （ g）穩(wěn)定安 全系數(shù) 11( ta n )( sin )Tni i i ininiiiN c LMK MW?????????? （ h）求最小安全系數(shù) minK ，即找出最危險(xiǎn)的破裂面。 1）確定最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面 （ a）按比例 尺繪 制基坑 邊 壁剖面 圖 ； （ b）任 選一 以 r 為半徑 的可能滑 動(dòng) 面 qAOcCrN iT ih ib iW i0 i 32 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) AC，將滑動(dòng)面上的土體分成 n 條垂直土條（一般 n=8~12）； （ c）計(jì)算每個(gè)土條的自重 iiii bhQ ?? 和地面荷載 iqb ，沿圓弧 AC 分解成法向力 iN 和切向力 iT 。 圖 43 土釘長(zhǎng)度確定 表 42 土釘與土體之間粘結(jié)度標(biāo)準(zhǔn)值 土層種類 土的狀態(tài) ? (kPa) 淤泥質(zhì)土 20～ 25 粘性土 堅(jiān)硬 硬塑 可塑 軟塑 60～ 80 50～ 60 40～ 50 30～ 40 素填土 30～ 60