下载文档原格式
土钉支护施工工艺流程本工程整个基坑开挖分2个施工剖面，边坡分层开挖，采用7-8层土钉,基坑上部采用放坡1:0.6，三层土钉，长度在9－12米，中间设置1.8米梯形平台，下部放坡系数1:1，土钉长度9.5-12米，四层土钉,上、下坡底采用Φ48花管钢管进行加固,边面采用10cm厚喷射细石混凝土C20；坑中局部采用压密注浆。
根据监理工程师要求，土钉均须采用二次注浆施工工艺。
1、土钉支护施工工艺流程挖土→修坡→初喷→成孔→安放土钉→第一次注浆→挂网、钉端焊接→二次注浆→复喷砼。
2、土钉工艺（1）边坡土方开挖及修边坡首先根据基坑放样尺寸放线，根据本方案及基坑支护图纸要求的放坡比例进行严格分层分段开挖，采用人工将边坡修整平整，铲除表面虚土。
土钉支护应按设计规定分层、分段开挖，做到随时开挖，随时支护，随时喷混凝土，在完成上层作业面的锚杆预应力张拉或土钉与喷射混凝土以前，不得进行下一层土的开挖。
允许在距离四周边坡4m 以上的基坑中部自由开挖，但应注意与分层作业区的开挖相协调；当用机械进行土方开挖时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动或挡土结构的破坏。
为防止基坑边坡土体发生塌陷，对于易塌的土体可采用以下措施：对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土，待凝结后再进行钻孔；在作业面上先安装钢筋网片喷射混凝土面层后，再进行钻孔并设置土钉；在水平方向分小段间隔开挖；先将开挖的边壁作成斜坡，待钻孔并设置土钉后再清坡；开挖时沿开挖面垂直击人钢筋和钢管或注浆加固土体。
（2）排水土钉支护应在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的降、排水措施排除地下水（包括地表、支护内部、基坑排水），以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
基坑四周支护范围内应预修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土地面，防止地表水向地下渗透。
靠近基坑坡顶2～4m 的地面应适当垫高，并且里高外低，便于径流远离边坡。
在支护面层背部应插入长度为400～600mm、直径不小于40mm 的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5～2m，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。
深基坑开挖支护方案一：土钉墙支护一、土钉墙支护的概念土钉墙支护是利用一定程度的自稳能力进行分级开挖，并随开挖分步向坑壁土体植入土钉（见图1），然后在开挖面挂钢筋网，喷射混凝土形成护面的支护体系（见图2）。
图1 土钉示意图图2 土钉墙支护示意图二、土钉墙支护的作用原理一方面由于土体的抗剪强度较低，其抗拉强度可以忽略不计，另一方面土体具有一定的结构整体性（尤其是粘性土），而以往采用的传统的支挡结构均基于被动制约机制，即以支挡结构自身的强度和刚度，承受其后的侧向土压力，防止土体整体稳定性破坏。
土钉支护有别于这类支护形式的作用机理，它是以一定程度的土体变形为代价，充分发挥土钉抗拉强度，约束土体的进一步变形的主动支护形式。
土钉支护是在土体内设置一定长度和密度的土钉，与其周围土体一起产生共同作用，即土钉、土体与喷射混凝土面层作为一个共同体，弥补了土体自身抗拉、抗剪强度之不足，提高了复合土体的整体刚度，使土体的自身结构强度潜力得到充分发挥，并有效地改变了边坡变形和破坏性态。
试验表明：直立式土钉支护边坡比素土边坡承载能力提高一倍以上，且土钉支护在受荷过程中不会发生类似于素土边坡那样的突发性滑塌，遏制了塑性区的开展，延长了塑性变形的发展时间，为边坡的修复提供了机会，并降低了边坡滑塌所造成的损失。
三、土钉墙支护的特点（1）土钉墙充分利用了土体自身的强度及自稳能力，形成主动的制约体系。
（2）土钉与护面是在开挖土坡以后施工的，土的侧壁须在竖直或者接近于竖直无支挡条件下，自稳一段时间而不倒塌。
因而对基坑的土质和地下水条件有较高的要求。
（3）土钉墙可在无构件打入坑底的情况下开挖到坑底，施工工作面开阔。
（4）其施工进度快，所需材料较省，机械设备较少，造价低廉。
（5）支护结构轻，柔性大，适应性好，抗震性好。
（6）由于土钉的数目多，一旦遇到孤石、基桩、地下结构物及其他障碍物，可以通过局部变化土钉的位置、角度和长度而避开。
（7）在基坑工程中，土钉墙已经广泛应用多年，积累了较丰富的工程经验，成为相当成熟的工法。
土钉支护施工方案地质工程中，土钉支护是一种常见的边坡稳定措施。
它适用于岩土边坡、高边坡、挡土墙和挡土基础等工程，能有效防止边坡和岩体的滑坡、塌方等危险情况。
本文将介绍土钉支护的施工方案，旨在提高工程施工效率、保障工程质量。
1. 施工前准备在进行土钉支护工程之前，需要做好充分的准备工作，确保施工过程顺利进行。
具体准备工作包括：•地质勘察：对工程现场进行详细的地质勘察，确定地层情况、地下水位等重要参数，为后续设计提供依据。
•设计方案：根据地质勘察结果，设计土钉支护的具体方案，包括土钉布设位置、长度、角度等参数。
•材料准备：准备好所需的土钉、锚杆、钢丝绳等材料，确保材料质量符合国家标准。
•机械设备：准备好挖掘机、起重机、搅拌机等施工机械设备，确保施工过程中的顺利进行。
2. 施工步骤步骤一：钻孔根据设计方案要求，在边坡上依次钻设土钉孔，孔深度一般为土钉长度的1.2～1.5倍，孔径和土钉直径匹配。
钻孔应该垂直于边坡面，并注意控制好钻孔的位置和间距，确保土钉的布设均匀稳固。
步骤二：灌浆在完成钻孔后，需在孔内灌入高强度灌浆材料，例如水泥浆，以增加土钉的支护力。
灌浆过程中要确保灌浆浆液的浓度、密实度，灌浆时应采用适当的灌浆设备和方法，确保灌浆效果良好。
步骤三：固定土钉将土钉插入已灌浆的孔内，使土钉的顶端留出一定长度，用以固定土钉头。
通过专用的土钉夯实机或手动套筒将土钉紧固在孔内，确保土钉与灌浆材料之间的紧密结合。
步骤四：布设防护网在土钉固定完成后，需要在边坡表面张设防护网，用以固定土钉头部，防止边坡松动。
防护网的张设密度应符合设计要求，同时注意防护网与土钉之间的连接牢固可靠。
3. 施工质量控制在进行土钉支护施工过程中，需要做好质量控制，确保工程质量达标。
主要质量控制点包括：•土钉孔直径和深度应符合设计要求，偏差控制在允许范围内。
•土钉灌浆浆液应均匀充实，无空洞和松动现象。
•土钉固定牢固，顶端露出长度符合要求。
•防护网张设紧密牢固，与土钉连接牢靠。
土钉墙支护方案
土钉墙支护是一种常见的土木工程支护方法，适用于边坡、挡土墙等土体工程。
其基本原理是利用钢筋混凝土土钉的
抗拉性能来固定土体，增强土体的稳定性。
土钉墙支护方案一般包括以下几个步骤：
1. 设计：根据工程要求和实际情况，确定土钉的设计参数，包括土钉的位置、数量、直径、埋置深度等。
2. 预处理：在进行土钉墙支护之前，需要进行一些预处理
工作，如清理边坡表面的杂草和杂物，处理边坡的地下水
问题等。
3. 钻孔：根据设计要求，在边坡上预先钻孔，形成土钉孔道。
钻孔的深度一般要超过边坡的稳定层，孔径和孔距根
据土钉的直径和设计要求确定。
4. 安装土钉：将钢筋混凝土土钉插入钻孔中，并用特殊的灌注材料填充孔道，形成土钉墙。
土钉的部分应露出边坡表面，以便与其他支护结构连接。
5. 连接支护结构：在土钉部分露出的边坡表面，可加装连接件，如横梁、护面板等，以增强土钉墙的整体稳定性。
6. 覆土：在土钉墙上覆盖一定厚度的土壤，以增加土钉墙的荷载，并提高整体稳定性。
土钉墙支护方案的具体设计和施工要根据实际情况进行调整，确保支护结构的稳定和安全。
在施工过程中要注意施工质量的控制，确保土钉墙的使用寿命和效果。
土钉支护技术研究摘要：本文主要介绍了一种护坡施工技术——土钉，从土钉支护的定义、土钉支护类型、土钉支护体系，到土钉支护方法的优点及其局限性，都进行了详细论述，从而对土钉支护技术做了一个全面的概括阐述。
关键词：土钉；土钉支护技术；土钉支护体系；土钉施工1、土钉支护的定义土钉（soil nailing）是一种全新的，适用于工程中保护边坡的施工技术。
该法是先以一定倾角在原位土中成孔，然后将细长杆件（即土钉，如钢筋、钢管等）置入孔中，注入水泥砂浆，随后在坡面挂钢筋网，并与土钉连接，最后在坡面喷射混凝土。
用此种工艺形成的支护结构称为土钉墙（soil nailing wall），是一种复合土体结构。
土钉能有效发挥土体自身的强度，和挡土墙相比，土钉是一种主动加固技术。
土钉支护技术也是土体原位加筋技术的一种，它与原位土体共同工作，形成一种类似于重力式挡土墙的坝体，可以抵抗背后非加固土体的侧向土压力及其它荷载，具有较强的稳定性。
2、土钉支护类型土钉支护根据不同的施工方法，可分成很多类型，其中主要有钻孔注浆型、击入型、气动射入型、注浆击入型、高压喷射击入型等几种。
2.1钻孔注浆土钉首先在土体中钻取直径为100-200mm且具有一定深度的横孔，然后插入钢筋、钢杆或钢绞索等小直径杆件，再用压力注浆充实孔穴，形成与周围土体密实粘合的土钉，最后在土坡坡面设置与土钉端部联结的联系构件，并喷射混凝土组成面层结构，形成一种具有自撑能力且能够支挡其后部土压力和其它作用力的类似于重力式挡土墙的结构。
这是基坑支护中应用最多的土钉支护类型，可用于永久性或临时性的支挡工程。
2.2击入型土钉用振动冲击钻或液压锤将角钢、圆钢或钢管等作为土钉直接击入土体中形成支护体系。
击入钉不注浆，与土体的接触面小，钉长又受限制，故其布置较密，每平方米投影面积内可达2-4根。
其优点是无需预先钻孔，施工速度很快，在密实砂土中的效果要优于粘性土，但不适用于砾石土、硬胶结土和松散砂土。
土钉支护土钉是一种基于新奥隧道法(T h e Ne wAustrian Tunelling Method)原理在原位土体中铺设拉筋而使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高基坑、边坡开挖稳定性的支挡技术。
土钉支护技术作为一种工程措施，它的优越性是很明显的。
从施工方面看，其操作方便、设备简单、成本低、工期短、对周围环境影响小。
从受力方式分析，它不同于一般被动式的支护形式(如重力式挡土墙), 而是一种主动式的支护体系，能充分发挥土体的潜力。
发展于六十年代初期的新奥隧道法，是采用喷射混凝土结合全界面粘结钢锚栓，提高硬岩层的整体性，从而进行有效的隧道稳定开挖的一种主动型的支挡技术。
六十年代中期根据在许多硬岩中应用该支挡体系的观测资料与经验，成功地将此法推广到软岩层中，不久在粉土、砾石和砂石中又得到了应用。
这些对于土钉墙技术的出现给予了积极的影响。
此外60年代发展起来的加筋土墙，一般在填方区如筑路、平整场地填方区域形成的挡土墙，在分层回填土方时分层铺放土工织物并与预制硅面板拉结，形成加筋土挡墙。
这也对土钉墙技术的萌生产生了一定的推动作用。
目前国内外研究综述：一、国外土钉墙支护研究现状70年代出现了土钉墙，1972年法国首先在工程中应用土钉墙技术。
从事土钉工作最早者是法国人Bouygues，完成了第一项有详细文字记录的土钉稳定边坡工程。
该工程为凡尔赛附近的一处铁路路堑的边坡开挖工程，边坡坡度为70°，长965m，最大坡高21.6m，采用厚50-80m m的喷射混凝土面层和在土体中设置的长度为4m和6m的土钉作为临时支护，共采用了25000多根土钉。
后于1974年在les Invalides地铁站首次采用了打入式土钉。
1979年巴黎国际土加固会议之后在西方得到广泛应用，德国、美国在七十年代中期开始应用此项技术，开发应用土钉支护仅次于法国的是德国。
美国最早应用土钉墙在1974年，使用中一项有名的土钉墙工程是匹次堡P P G工业总部的深基开挖。
1990年在美国召开的挡土墙国际学术会议上，土钉墙作为一个独立的专题与锚杆挡墙并列，使它成为一个独立的土加固学科分支。
法国、德国、美国、英国等国还十分重视土钉墙的工作性能的试验研究。
在土钉墙内部整体稳定性分析方面，国外许多国家进行了大量的试验研究，产生了相应的分析计算方法，这些分析方法有不同的安全系数定义，不同的破裂面形状假定，不同的钉－土相互作用类型和土钉力分布假定。
根据其分析基本原理可分为极限平衡方法和有限元方法，但大多数为极限平衡方法。
目前，国外进行土钉墙稳定性分析的方法有下列几种:1、法国方法；2、德国方法；3、D a v is方法；4、运动学方法；5、英国的R.J Bridle方法；6、简化的 Schlasser方法；7、有限元方法；8、通用极限平衡法。
二、国内土钉墙支护研究现状我国于八十年代初期由中国工程勘察大师王步云教授与广东省航务工程总公司岩土公司周龙翔开始进行土钉的试验研究和工程实践，完成了五项土钉工程，进行了现场抗拔试验和变形监测并提出了简化、实用的设计计算方法。
我国应用土钉的首例工程可能是1980年将土钉用于山西柳湾煤矿的边坡稳定。
近年来，随着我国土建工程规模的扩大，基坑工程日益增多，寻求可靠而经济的基坑支护方法有着巨大的社会经济效益。
土钉支护由于具有经济、可靠、施工便捷等突出优点，自90年代初开始在我国基坑工程中应用，并显示了强劲发展的势头。
但对其作用机理在当时还不甚了解，也无较完整的设计分析方法。
鉴于这种形势，在1995年初，冶金部建筑研究总院、清华大学等单位成立了课题组，选定了这一研究课题，在国内属于较早开展这一研究的单位之一。
研究的目的是要弄清土钉支护的作用机理，提出合理的计算模型及计算方法，并在此基础上编制土钉支护设计施工规程，以促进我国基坑土钉支护技术的健康发展。
这一计划一直得到建设部科技委及一些施工单位的支持。
经数年努力，进行了大量的理论分析、编程计算、现场实测对比等工作，进一步揭示了土钉支护的工作机理，提出了可行的设计分析方法。
实际成果主要有：①较全面深入地总结了国内外(特别是国外)的有关研究工作，并通过比较分析，对基坑土钉支护的构造、性能及设计施工方法等提出看法。
②深入研究土钉支护的有限元计算模型及方法，较早提出土钉支护的二维有限元计算模型，取得较好的计算结果，同时也研究了二维模型难以较好模拟钉-土界面性能的局限，进而提出一种三维有限元模型，研究了模型参数的取值原则，取得更为符合实际的计算结果。
③通过理论分析及现场实测，深入揭示了土钉支护的工作机理，包括土钉支护的受力变形特点、土钉长度的合理布置等。
④提出土钉支护稳定分析的改进条分法，并通过实际工程的计算比较给出安全系数的合理取值，研究影响基坑稳定安全系数的一些因素。
现在,只要存在允许设置土钉墙的地下空间, 土钉支护往往成为基坑开挖中的首选方案。
尽管土钉墙支护技术的应用在我国开展稍晚，但由于国内近几年的建设规模不断变大，基坑土钉墙支护的应用也得到了广泛推广。
虽然国内的土钉墙支护工程数目越来越多，但在土钉墙的研究和设计水平上距离国外还有很大的差距。
国内只进行过少量的试验室内小尺寸的模型试验或现场抗拔试验而已，对于土钉墙的应力、应变测试工作也做得很少。
土钉支护技术在支护工程领域是一种新型的支护方法,该方法近年来在国内支护工程中得到了广泛的应用。
从目前来看,国内外很多学者对土钉支护技术纷纷进行了大量的研究,并取得了一系列研究成果。
从总体上来看,国内外研究成果可分为理论研究和试验研究两大类,其中的理论研究中有代表性的主要包括极限平衡法进而有限元法等方法,试验研究中具有代表性的主要包括室内模型试验、离心试验以及土压力测试等方法。
1 理论研究1 . 1 有限元法有限元法是一种生命力很强的数值计算方法,该方法不仅把土体的非均匀性以及各向异性的复杂性态考虑进来,而且还能够对开挖过程进行有效弄i,并由此对土钉挡墙中的土钉内力等指进行精确计算。
(1)I．M．Smith对于土钉支护,首先采用了3维模型来进行有限元分析。
该模型主要针对土钉设置密度对土钉中拉力、剪力以及弯矩产生的影响,采用14结点六面体单元作为土体,土钉也采用的是14结点六面体单元,其等效为正方形截面。
由于土钉单元与土体单元之间没有设置界面单元,由此在这两者之间插入了薄层单元来起到过渡作用。
(2)宋二祥、陈肇元采用了Plaxis土工结构分析软件对土钉支护进行了分析。
具体而言,首先采用了平面应变假定,并借鉴了Mohr-Coulomb模式,并通过限制拉伸强度的方法对这一模型进行了一系列修正。
从目前来看,常用的其他相关理论和方法还有:假定潜在破坏面方法以及二分之一分割法等,并且,人们在长期的工程实践中,在土钉挡墙的设计领域不断更新技术,并积累了大量的有效经验,这些经验对后续的进一步研究具有非常重要的参考价价值和借鉴作用。
1 .2 极限平衡法极限平衡分析法是闷前土钉支护分析最常用的方法之一,具体而言,该方法对边坡各种破坏模式下的受力状态,根据力学平衡原理进行分析,同时还对边坡上的下滑力以及抗滑力之间的关系进行了进一步的研究,并以此对坡的稳定性进行评定。
在具体的工程实践中,以下几种具有代表性的方法得到了广泛应用。
(1)Stocker等人于1979年由提出了“德国方法”。
该方法首先对滑移面为双曲线形做出了假设,然后再通过土坡坡角,开展了力的极限平衡稳定分析,该理论的不足之处是仅仅只考虑了土钉的抗拉作用。
(2)1983年出现了“法国方法”。
该方法由Schlosser提出,根据传统边坡稳定中的条分法,在假定滑移面为圆弧形的基础上,针对土钉穿过滑移面而产生的抗弯、抗剪和抗拉状态进行研究和分析。
(3)R．J．Bridle于1989年提出了Bridle方法,Juran等人于1990年提出了机动法。
前者假定滑移面为对数螺旋线形,并对滑移土体的平衡状况通过条分法进行分析,并进一步认为,土钉应提供的平衡力矩即为抵抗总力矩和滑动总力矩之间的平衡力矩即。
后者则假定滑移面为对数螺旋形,研究结果认为,由于上层土钉被拔出,因此产生了土钉挡墙出现了失稳状况,这一状况将最终发展为并以此逐步发展为土钉挡墙的整体失稳局面。
2 试验研究2 . 1 国外主要试验研究成果(1)美国加州大学的现场试验。
美国加州大学Davis分校的研究人员对现场足尺模型试验采用了采用了粉粘土和砂质粉土等材料开展了相关研究。
具体而言,被用来试验的舷窗地层由粉粘土以及砂质粉土构成,其中国的垂直开挖深度为9.2m,开挖基坑的步骤一共分5步,这就像等于每步开挖的深度为1.8m。
土钉直径为10cm,并以钻孔注浆钉作为材料,沿深度一共设置了5排土钉,水平间距和竖向间距均为1.8m,倾角为20°。
该试验在基坑开挖过程中还对土钉拉力进行了非常精确的测算。
(2)日本的模型试验。
日本在进行实验之前,分别选择了离心加荷和平面加荷这两种不同过的试验条件下,试验结果表明,一方面,未加筋土坡的承载能力明显高于加筋土坡;另一方面,加固效果随着插筋的变长而同步提升,但如果插筋长度超过一定限度之后,加固效果的增加就呈现出递减趋势。
(3)德国的大型试验。
从1975年开始,Karlsmhe大学的岩土力学研究所从事了一项在当时国际上最早进行的大型土钉支护试验试验研究,该研究为期四年,分别以中密砂、松砂、粉砂以及粘土作为用土材料,一共包括七个大型足尺试验以及若干模型试验,研究的独享包括以下四项:其一是土钉的内力;其二是土钉支护变形状况;其三是面层土压力状况;其四是土钉破坏机制。
述试验的结果表明,在墙面直立、地表面呈水平并且没有地下水的影响的前提下,所需的土钉的长度约为墙高的0.5～ 0.8倍,这说明土钉支护的工作性能类似于重力式挡墙。
(4)法国的CEBTP大型试验。
土钉支护系统的模型试验由法国巴黎路桥学院完成,该试验由Schlosser教授和Juran博士主持完成。
其中包括三个高7m的大型足尺土钉试验,这三个试验分别研究土钉稳定性、土钉的受拉破坏以及土钉粘结长度的影响。
具体遵循以下两个步骤:第一步,按照20cm的厚度对土体进行分层夯实;第二步,按照从上到下的顺序,并用砂土依次来修建土钉支护体系。
从该研究的结果来看,土钉最大拉力发生之处离面层(或者成为开端部)会像个一定的距离。
此外,当工程在不断往下开挖的过程中,同时伴有土钉面层拉力和钉中最大拉力之间的比值随之降低的情况。
2 . 2 国内主要试验研究成果(1)浙江大学的离心模型试验。
浙江大学的离心模型试验使用的是小模型箱,并采用重塑土,试验中的模型土钉选取的是5根外径6mm,壁厚1mm的锚合金管。
该试验共进行了4组,其中第l组和第2组不设土钉,也就是素土边坡,该试验还通过离心模型试验,开展了如下三项研究:一是土钉加固边坡的作用机理;二是土钉加固边坡的变形情况;三是土钉加固边坡和土钉应力的分布规律。
