CFG桩常见质量问题处理(绝密)

5 土钉墙与复合土钉墙 中冶集团深圳分院--杨志银 5.1 一般规定 5.1.1 土钉墙是一种原位加固土基坑支护技术，它由原位土体、设置在土中的土钉和喷射砼面层组成。 5.1.2 土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的填土、粘性土和弱胶结砂土的基坑开挖支护；土钉墙适用于开挖深度为5～12米的基坑支护。 5.1.3 土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土；不应用于没有临时自稳能力的饱和软弱土层和淤泥。 5.1.4 复合土钉墙是由土钉墙和止水帷幕、微型桩、预应力锚杆等组合形成的基坑支护技术。 5.1.5 复合土钉墙常用类型有下列三种：第一种由土钉墙和止水帷幕及预应力锚杆组合而成，如图5.1.5(a)所示；第二种由土钉墙和微型桩及预应力锚杆组合而成，如图5.1.5(b)所示；第三种由土钉墙、止水帷幕、微型桩和预应力锚杆组合而成，如图5.1.5(c)所示。

搅拌桩(旋喷桩)止水帷幕喷射砼面层预应力锚杆土钉

图5.1.5(a) 土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆 喷射砼面层

各种微型桩土钉

图5.1.5(b) 土钉墙＋微型桩＋预应力锚杆

搅拌桩止水帷幕喷射砼面层

微型桩预应力锚杆土钉

图5.1.5(c) 土钉墙＋止水帷幕＋微型桩+预应力锚杆 5.1.6 复合土钉墙适用于各种施工环境和多种地质条件的基坑支护。 5.1.7 复合土钉墙不宜用于以下条件的基坑支护： （1）基坑垂直深度超过15米且无放坡条件的深基坑； （2）基坑开挖深度大于20米的基坑； （3）基坑计算范围内埋藏地层有厚层软土（淤泥）的基坑； （4）场地内有动水作用的地层。 5.1.8土钉墙和复合土钉墙应用于对变形有严格要求的深基坑支护时，应进行变形预测分析，并经专门论证后方可采用。 5.2 设计 5.2.1 土钉墙和复合土钉墙设计内容应包括下列内容： 5.2.1.1 确定土钉墙的平面和剖面尺寸及分段施工高度； 5.2.1.2 确定土钉的布置方式和间距； 5.2.1.3 确定土钉墙结构各组成部分的尺寸和材料参数； 5.2.1.4 注浆体强度和注浆方式设计； 5.2.1.5 喷射混凝土面层设计及土钉与面层连接的构造设计； 5.2.1.6 支护体系整体稳定性分析； 5.2.1.7 土钉强度与抗拔力验算； 5.2.1.8 变形预测分析； 5.2.1.9 现场监测和质量控制设计； 5.2.1.10 施工图设计及其说明。 除了满足上述要求外，复合土钉墙的设计还应包括下列内容： （）根据地质条件和环境条件选择合理的复合土钉墙类型； （）确定锚杆类型并进行锚固体设计（长度、直径、形状等）； （）确定锚杆布置形式和安设角度及锚杆结构； （）确定锚杆设计轴向拉力及锁定拉力值； （）确定锚杆自由段长度和锚固段长度； （）确定止水帷幕采用的形式（搅拌桩或旋喷桩等）； （）确定止水帷幕的平面布置形式、剖面尺寸及施工参数； （）确定微型桩平面布置形式、剖面尺寸、直径及骨架（钢筋笼、型钢、钢管等）的结构尺寸；（）预应力锚杆抗拔力验算； （）锚杆注浆体强度设计和施工技术要求； （）冠梁和腰梁的设计； （）锚杆检验和监测要求。

在土钉墙和复合土钉墙的设计中，单根土钉受拉荷载标准值可按下面的计算简图和公式计算： qpp侧压侧压

图5.2.2－1 侧压力的分布

H/4H

mp

q

lka

q

zjxjjkSpSTcos1（－）

（－） 式中 Tjk——第j根土钉受拉荷载标准值（kN）； ——土钉的倾角（°）； Sxj——土钉的水平间距（m）； Sxj——土钉的垂直间距（m）； p——土钉长度中点所处深度位置的侧压力（kPa）； pl——土钉长度中点所处深度位置上由土体自重引起的侧压力（kPa），据图5.2.2-1 求出； pq——地表均布荷载引起的侧压力（kPa）； ζ——坡面倾斜时荷载折减系数，根据5.2.3条确定。 图中自重引起的侧压力值pm计算如下：

对于c/γ/H≤0.05的砂土和粉土：pm=0.55kaH 对c/γ/H＞0.05的一般粘性土：

pm=HkHckaa21≤0.55kaH 图中地表均布荷载引起的侧压力值pq计算如下： pq = kaq

式中 ka——主动土压力系数，ka＝tg2245； ——土的重度（kN/m3）;

H——基坑深度（m）。 当有地下水及其它地面、地下荷载作用时，应按本规范第三章方法考虑由此产生的 侧向压力。 5.2.3荷载折减系数ζ可按下式计算：



245121202tgtgtgtg （5.2.3－1）

式中 β——土钉墙坡面与水平面的夹角。 5.2.4 单根土钉抗拉承载力计算应满足下列要求： 5.2.4.1 在面层侧压力作用下，土钉杆体强度应满足下式要求： 1.5γ0 Tjk ≤ Agfyk （5.2.4－1） 式中: Ag——土钉杆体面积（m2）；

ykf——钢筋抗拉强度标准值（kN/m2）。

其余符号同前。 土钉墙内部潜在滑动面之后有效锚固段应满足下式要求：

ilTuj

iH

H



q

图土钉抗拉承载力计算简图 1. 50 Tjk ≤Tuj （5.2.4－2） 对于基坑侧壁安全等级为二级以上的土钉抗拉承载力设计值应通过试验确定，基坑侧壁安全等级为三级时可按下式（图）计算：

isiknjujlqdT

式中 ujT——土钉抗拔力设计值（kN）； dnj——第j根土钉锚固体直径； qsik——土钉穿越第i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值，可参考表5.2.4.2 确定； li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i稳定土体内的长度，破裂面与水平面的夹角

为2。 土钉和锚杆与土层之间粘结强度经验值 表5.2.4.2 土的名称 土的状态 qsik(kPa)

Hqluji

T 预应力锚杆 成孔注浆土钉 （按成孔直径计算时） 打入钢管土钉 （按钢管直径计算时） 填土 20～30 20～30 25～35 淤泥质土 20～30 15～20 25～30

粘性土 软塑 可塑 硬塑 坚硬 20～40 40～60 60～80 80～100 20～30 30～45 45～60 60～80 20～35 35～50 50～65 65～80 粉土 40～90 40～80 50～90

砂性土 松散 稍密 中密 密实 60～90 90～120 120～150 150～200 30～50 50～70 70～90 90～120 50～65 65～80 80～100 100～120

5.2.5 土钉墙设计应进行整体稳定性分析，并应考虑施工期间不同开挖深度和完成后不同标高（包括开挖面以下一定深度）等多种工况，分析时可采用简化圆弧滑裂面条分法，其计算简图和验算公式如下：

ii

i

W

R

Oq

H(a)(b)

图5.2.5－1 土钉墙稳定性分析计算简图 SWtgTTStgWSLcKiiiiiNjiiNjiiiiiSsin)sin()cos(cos

（5.2.5－1）

式中 Ks——土钉墙整体稳定安全系数； ci ——土体的粘聚力（kPa）； i—— 土体的内摩擦角（º）；

Li—— 土条滑动面弧长（m）； Wi——土条重量（kN）； TNj——土钉的设计抗拉力（kN）； S ——土钉的水平间距（m）； ——滑动面某处切线与水平面之间的夹角（º）；

i——土钉与水平面之间的夹角（º）；

——折减系数，根据经验取0.5。

每种验算情况中，须通过试算确定最危险滑裂面，即计算中Ksmin对应的滑裂面为预测最危险的滑裂面。 在设计中应满足：Ksmin＞[Ks] 式中: [Ks]——容许稳定性安全系数，二级支护结构取1.3，三级支护结构取1.2。在施工阶段验算时，容许安全系数可乘以折减系数0.9。

5.2.6 复合土钉墙的整体稳定性分析可采用圆弧滑裂面计算，计算中应考虑止水帷幕、微型桩、预应力锚杆等的作用，验算工况与土钉墙要求相同，其计算简图和验算公式如下：

Wi

）i,yO（xi

q

图5.2.6－1 复合土钉墙稳定性分析计算简图 LiissspSWAKK



sin

miiiiiNjiiNjSWtgPPsin)sin()cos(

（5.2.6－1）

式中Kp——复合土钉墙整体稳定安全系数； s——搅拌桩、微型桩的抗剪强度设计值（kPa）；

As——搅拌桩、微型桩的面积（m2）； PNj——预应力锚杆设计承载力（kN）； SL——搅拌桩、微型桩的间距（m）； Sm——预应力锚杆的水平间距（m）； ——折减系数，根据预应力水平在0.5~1.0之间选取。

其余符号同前。 在复合土钉墙设计中应满足：Kpmin＞[Kp] 式中：[Kp]——容许稳定性安全系数，一级支护结构取1.4，二级支护结构取1.3，三级支护结构取1.2。在施工阶段验算时，容许安全系数可乘以折减系数0.9。 在土钉墙和复合土钉墙整体稳定分析时，土体破裂面上每一土钉设计抗拉力Tnj按