1、1土 钉 墙 的 特 点 与 应 用 范 围 土 钉 墙 是 一 种 原 位 土 体 加 筋 技 术 。 其 构 造 为 设 置 在 坡 体 中 的 加 筋 杆 件 （ 即土 钉 或 锚 杆 ） 与 其 周 围 土 体 牢 固 粘 结 形 成 的 复 合 体 ， 以 及 面 层 所 构 成 的 类 似重 力 挡 土 墙 的 支 护 结 构 。 土 钉 墙 墙 面 坡 度 不 宜 大 于 ： 0.1， 土 钉 必 须 和 面层 有 效 连 接 ， 应 设 置 通 长 压 筋 、 承 压 板 或 加 强 钢 筋 等 构 造 措 施 ， 承 压 板 或 井字 形 钢 筋 应 与 土 钉 螺 栓 连
2、接 或 钢 筋 焊 接 连 接 。 土 钉 墙 基 坑 侧 壁 安 全 等 级 宜 为二 、 三 级 的 非 软 土 场 地 ， 基 坑 深 度 不 宜 大 于 米 。 当 地 下 水 位 高 于 基 坑 底面 时 ， 应 采 取 降 水 或 截 水 措 施 。 土 钉 墙 属 于 重 力 式 支 护 结 构 。锚索(anchor cable)：吊桥中在边孔将主缆进行锚固时，要将主缆分为许多股钢束分别锚于锚锭内，这些钢束便称之为锚索。 锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提
3、高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定，达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。土 钉 墙 是 由 天 然 土 体 通 过 土 钉 墙 就 地 加 固 并 与 喷 射 砼 面 板 相 结 合 ， 形 成 一 个 类 似 重力 挡 墙 以 此 来 抵 抗 墙 后 的 土 压 力 ； 从 而 保 持 开 挖 面 的 稳 定 ， 这 个 土 挡 墙 称 为 土 钉 墙 。 土钉 墙 是 通 过 钻 孔 、 插 筋 、 注 浆 来 设 置 的 ， 一 般 称 砂 浆 锚 杆 ， 也 可 以 直 接 打 入 角 钢 、 粗 钢筋 形 成 土 钉 。 土 钉 墙
4、 的 做 法 与 矿 山 加 固 坑 道 用 的 喷 锚 网 加 固 岩 体 的 做 法 类 似 ， 故 也 称 为喷 锚 网 加 固 边 坡 或 喷 锚 网 挡 墙 ， 建 筑 基 坑 与 护 坡 技 术 规 程 JGJ120 99 正 式 定 名 为 土 钉 墙 。 土 钉 墙 的 发 展50 年 代 末 期 通 过 土 层 锚 杆 的 使 用 使 挡 土 结 构 有 了 新 发 展 ， 在 基 坑 开 挖 前 先 建 造 桩 、地 下 连 续 墙 、 板 桩 等 利 用 土 层 锚 杆 对 其 进 行 背 拉 从 而 形 成 锚 杆 式 挡 墙 。 10 年 后 出 现了 锚 杆 构 造
5、 墙 ， 它 是 利 用 砼 构 件 排 列 在 开 挖 过 程 中 的 土 层 表 面 ， 用 锚 杆 进 行 背 拉 ， 这 是一 种 可 以 与 挖 方 工 程 同 时 进 行 作 业 的 方 式 。 60 年 代 出 现 了 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 于 预 制 砼 面 板 拉 结 ， 形 成 加 筋 土 挡 墙 。 70 年代 出 现 了 土 钉 墙 ， 1972 年 法 国 承 包 商 在 法 国 凡 尔 赛 市 铁 路 边
6、 坡 开 挖 进 行 了 成 功 应 用 。1979 年 巴 黎 国 际 土 加 固 会 议 之 后 在 西 方 得 到 广 泛 应 用 ， 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2加 固 学 科 分 支 4 土 钉 墙 的 特 点 与 应 用 范 围土 钉 墙 应 用 于 基 坑 开 挖 支 护 和 挖 方 边 坡 稳 定 有 以 下 特 点 ： （ 1） 形 成 土 钉 复 合体 、 显 著 提 高 边 坡 整 体 稳 定 性 和
7、承 受 边 坡 超 载 的 能 力 。 （ 2） 施 工 设 备 简 单 ， 由 于 钉 长 一 般 比 锚 杆 的 长 度 小 的 多 ， 不 加 预 应 力 所 以 设 备简 单 。 （ 3） 随 基 坑 开 挖 逐 层 分 段 开 挖 作 业 ， 不 占 或 少 占 单 独 作 业 时 间 ， 施 工 效 率 高 ，占 用 周 期 短 。 （ 4） 施 工 不 需 单 独 占 用 场 地 ， 对 现 场 狭 小 ， 放 坡 困 难 ， 有 相 邻 建 筑 物 时 显 示 其优 越 性 。 （ 5） 土 钉 墙 成 本 费 较 其 他 支 护 结 构 显 著 降 低 。 （ 6） 施 工
8、噪 音 、 振 动 小 ， 不 影 响 环 境 。 （ 7） 土 钉 墙 本 身 变 形 很 小 ， 对 相 邻 建 筑 物 影 响 不 大 。 土 钉 墙 的 应 用 领 域土 钉 墙 不 仅 应 用 于 临 时 支 护 结 构 ， 而 且 也 应 用 于 永 久 性 构 筑 物 ， 当 应 用 于 永 久 性 构筑 物 时 ， 宜 增 加 喷 射 砼 面 层 的 厚 度 并 适 当 考 虑 其 美 观 ， 目 前 土 钉 墙 的 应 用 领 域 主 要 有 ： （ 1） 托 换 基 础 （ 2） 基 坑 支 挡 或 竖 井 （ 3） 斜 坡 面 的 挡 土 墙 （ 4） 斜 坡 面 的 稳
9、 定 （ 5） 与 锚 杆 挡 墙 结 合 作 斜 面 的 防 护 钻 孔 注 浆 型 土 钉 墙 系 逐 层 向 下 开 挖 方 式 ， 每 一 台 阶 高 度 为 1 2 米 ， 在 施 工 土 钉杆 、 面 层 喷 射 砼 期 间 ， 坡 段 处 无 支 撑 状 态 下 需 能 保 持 自 立 稳 定 ， 因 此 主 要 适 用 于 ： （ 1） 有 一 定 粘 结 性 的 杂 填 土 、 粘 性 土 、 粉 土 、 黄 土 与 弱 胶 结 的 砂 土 边 坡 。 （ 2） 适 用 于 地 下 水 位 低 于 开 挖 层 或 经 过 降 水 使 地 下 水 位 低 于 开 挖 标 高 的
10、 情 况 。 （ 3） 对 于 标 准 贯 入 击 数 （ N） 低 于 10 击 的 砂 土 边 坡 采 用 土 钉 法 一 般 不 经 济 。 （ 4） 对 于 朔 性 指 数 Ip20 的 土 ， 必 须 注 意 仔 细 评 价 其 蠕 变 特 性 后 方 可 采 用 。 （ 5） 对 于 含 水 丰 富 的 粉 细 砂 层 ， 砂 卵 石 层 土 钉 法 是 不 行 的 。 （ 6） 不 适 用 于 没 有 临 时 自 稳 能 力 的 淤 泥 土 层 ， 流 朔 状 态 的 软 粘 土 保 持 成 孔 时 的孔 壁 的 稳 定 比 较 困 难 且 界 面 摩 阻 力 很 低 ， 技 术
11、 经 济 效 益 不 理 想 ， 因 此 也 不 宜 采 用 。 （ 7） 土 钉 不 适 宜 在 腐 蚀 性 土 如 煤 渣 、 煤 灰 、 炉 渣 、 酸 性 矿 物 废 料 等 土 质 作 永 久性 支 挡 结 构 。 3土 钉 墙 的 基 本 原 理土 钉 墙 的 作 用 原 理土 体 的 抗 剪 强 度 较 低 ， 抗 拉 强 度 几 乎 可 以 忽 略 ， 但 土 体 具 有 一 定 的 结 构 整 体 性 ， 在基 坑 开 挖 时 ， 可 存 在 使 边 坡 保 持 直 立 的 临 界 高 度 ， 但 在 超 过 这 个 深 度 或 有 地 面 超 载 时 将会 发 生 突 发
12、性 的 整 体 破 坏 。 一 般 护 坡 措 施 均 基 于 支 挡 护 坡 的 被 动 制 约 机 制 ， 以 挡 土 结 构承 受 其 后 的 土 体 侧 压 力 ， 防 止 土 体 整 体 稳 定 性 破 坏 。 土 钉 墙 技 术 则 是 在 土 体 内 放 置 一 定长 度 和 分 布 密 度 的 土 钉 体 与 土 共 同 作 用 ， 弥 补 土 体 自 身 强 度 的 不 足 。 因 此 通 过 以 增 强 边坡 土 体 自 身 稳 定 性 的 主 动 制 约 机 制 为 基 础 的 复 合 土 体 。 不 仅 效 地 提 高 了 土 体 的 整 体 刚 度 ，弥 补 了 土
13、体 抗 拉 、 抗 剪 强 度 低 的 弱 点 。 通 过 相 互 作 用 、 土 体 自 身 结 构 强 度 潜 力 得 到 充 分发 挥 ， 改 变 了 边 坡 变 形 和 破 坏 的 性 状 ， 显 著 提 高 了 整 体 稳 定 性 ， 更 重 要 的 是 土 钉 墙 受 荷载 过 程 中 不 会 发 生 素 土 边 坡 那 样 的 突 发 性 塌 滑 ， 土 钉 墙 不 仅 延 迟 塑 性 变 形 发 展 阶 段 ， 而且 具 有 明 显 的 渐 进 性 变 形 和 开 裂 破 坏 ， 不 会 发 生 整 体 性 塌 滑 。 土 钉 的 作 用 机 理土 钉 在 复 合 土 体 内
14、的 作 用 有 以 下 几 点 ： （ 1） 土 钉 对 复 合 土 体 起 箍 束 骨 架 作 用 制 约 土 体 变 形 并 使 复 合 土 体 构 成 一 个 整 体 。（ 2） 土 钉 与 土 体 共 同 承 担 外 荷 载 和 土 体 自 重 应 力 ， 土 钉 起 分 担 作 用 ， 由 于 土 钉有 很 高 的 抗 拉 抗 剪 强 度 ， 所 以 土 体 进 入 塑 性 状 态 后 ， 应 力 逐 渐 向 土 钉 转 移 ， 土 钉 分 担 作用 更 为 突 出 。 （ 3） 土 钉 起 着 应 力 传 递 与 扩 散 作 用 推 迟 开 裂 区 域 的 形 成 和 发 展 。
15、（ 4） 坡 面 变 形 的 约 束 作 用 ， 在 坡 面 上 设 置 的 与 土 钉 在 一 起 的 钢 筋 网 喷 射 砼 面 板限 制 坡 面 开 挖 卸 荷 而 膨 胀 变 形 ， 加 强 边 界 约 束 的 作 用 。 设 计 基 本 原 则 与 注 意 事 项土 钉 墙 结 构 采 用 以 分 项 系 数 表 示 的 极 限 状 态 进 行 设 计 。 基 坑 支 护 结 构 极 限 状 态 分 为下 列 两 类 ： 一 类 是 承 载 能 力 的 极 限 状 态 对 应 于 支 护 结 构 达 到 最 大 承 载 能 力 或 土 体 失 稳 ，过 大 变 形 ， 导 致 支 护
16、 结 构 或 基 坑 周 边 环 境 破 坏 。 另 一 类 是 正 常 使 用 极 限 状 态 ， 对 应 于 支护 结 构 变 形 已 妨 碍 地 下 结 构 施 工 或 影 响 基 坑 周 边 环 境 的 正 常 使 用 功 能 。 土 钉 墙 设 计 计 算 要 考 虑 基 坑 侧 壁 安 全 等 级 分 别 采 用 不 同 的 重 要 性 系 数 r。 6.1 土 钉 墙 作 为 基 坑 支 护 结 构 形 式 应 进 行 承 载 能 力 极 限 状 态 的 计 算 ， 包 括 土 钉 抗 拉承 载 力 土 钉 墙 整 体 稳 定 性 验 算 ； 单 根 土 钉 在 园 弧 滑 裂
17、面 外 锚 固 体 与 土 体 的 极 限 抗 拉 力 计算 ； 计 算 公 式 从 略 。 46.2 基 坑 开 挖 方 案 、 以 及 土 钉 墙 支 护 方 案 的 采 用 事 先 要 充 分 熟 悉 和 掌 握 基 坑 周 边 的环 境 状 态 。 如 基 坑 开 挖 影 响 范 围 内 的 原 有 建 筑 物 、 构 筑 物 、 道 路 、 地 下 设 施 、 各 种 地 下光 系 管 线 、 岩 土 体 及 地 下 水 等 情 况 以 及 边 缘 的 滑 塌 ， 土 体 变 形 可 能 造 成 的 危 害 要 有 充 分的 估 计 ， 以 及 必 要 的 防 护 措 施 。 通 常
18、 对 场 地 周 边 的 排 水 、 截 水 、 降 低 地 下 水 位 ， 附 近 建筑 物 的 沉 降 观 测 、 道 路 、 地 下 管 线 的 下 沉 、 变 形 ， 防 止 管 线 破 裂 都 要 采 取 监 控 ， 防 止 意外 事 故 的 发 生 。 土 钉 墙 的 构 造 要 求 ：6.3.1 土 钉 墙 的 墙 面 坡 度 不 宜 大 于 1： 0.1。 6.3.2 土 钉 外 露 端 部 和 层 面 有 效 连 接 在 一 起 ， 设 承 压 板 和 加 强 筋 。 6.3.3 土 钉 长 度 宜 为 开 挖 深 度 0.5 1.2 倍 ， 土 钉 的 间 距 宜 为 0.
19、6 1.2m， 土 钉 与 水平 夹 角 为 10 20。 6.3.4 土 钉 宜 选 用 、 级 锣 纹 钢 筋 ， 直 径 16 32， 钻 孔 直 径 70 120。 6.3.5 面 层 喷 射 砼 强 度 等 级 不 宜 低 于 C20。 6.3.6 喷 射 砼 面 层 厚 度 宜 为 80 200， 通 常 采 用 100。 6.3.7 喷 射 砼 面 层 中 配 钢 筋 网 ， 采 用 I 级 钢 筋 、 直 径 6 10， 间 距 150 300， 钢筋 网 搭 接 长 度 大 于 300。 6.3.8 注 浆 材 料 水 泥 净 浆 或 水 泥 砂 浆 ， 其 强 度 不 低 于 M10。 6.3.9 当 地 下 水 位 高 于 基 坑 底 面 时 ， 应 采 取 降 水 或 截 水 措 施 ； 土 钉 墙 墙 顶 应 采 用 砂浆 或 混 凝 土 护 面 ， 坡 顶 和 坡 脚 应 设 排 水 措 施 ， 坡 面 上 可 根 据 具 体 情 况 设 置 泄 水 孔 。
