其它形式支挡结构

Below is a picture of a major highway that is braced temporarily using sheetpile and grouted soil anchors
1—INSTALLATION 2--CONSTRUCTING THE CAP 3--CONSTRUCTING THE WALL
第二节 土钉墙
我们总是挖了这座山,又填了那个坑.我 们把他的脚挖断,又不让他瘸腿,我们又 给他做了个很不自然的假肢,不让他倒下.
第二节 土钉墙
一、土钉墙概述 二、土钉墙与锚杆挡土墙、加筋土挡土墙比较 三、土钉墙基本原理 四、土钉墙构造 五、土钉墙内部稳定性分析 六、土钉墙外部稳定性分析
一、土钉墙概述
由测量人员按设计图纸 放出每一个土钉的位置， 作出标记。
应根据土质的不同情况，边坡预留50～100㎜厚的土体，由修坡人员用铲修整坡面，为确保喷射砼面层的平整， 挂小线测量边坡坡度，以保证坡脚不侵结构。对于土层含水量较大的边坡，可在土钉面层背部插入长度为 400～600mm，直径不小于40mm的水平排水管（包滤网），其外端伸出支护面层，间距为2m，以便将喷混凝 土面层后的积水排走。
第八章 其他结构形式的挡土墙
第一节 竖向预应力锚杆挡土墙 第二节 土钉墙 第三节 桩板式挡土墙
第一节 竖向预应力锚杆挡土墙
一、概述 二、锚杆设计 三、锚杆有效预拉力计算 四、挡土墙稳定性验算
一、竖向预应力锚杆挡土墙概述
竖向预应力锚杆挡土墙是由圬工砌体和 竖向预应力锚杆构成。 砌体一般是由浆砌片(块)石或素混凝土筑 成； 竖向预应力锚杆竖向设置，它的一端锚 固在岩质地基中，另一端砌筑于墙身内， 并设锚具与圬工砌体联系，最后对锚杆 进行张拉。
为此常采用挡土结构承受其后的侧向土压力限制其变形发展采用挡土结构承受其后的侧向土压力限制其变形发展防止土体整体稳定性破坏这种措施属于常规的防止土体整体稳定性破坏这种措施属于常规的被动制约机被动制约机土钉墙则是由在土体内设置一定长度和密度的土钉构成的土钉墙则是由在土体内设置一定长度和密度的土钉构成的土钉与土共同作用弥补土体自身强度的不足为土钉与土共同作用弥补土体自身强度的不足为主动制约主动制约机制的支挡结构机制的支挡结构
锚杆间距的确定
锚杆的间距应根据锚杆的抗拔力、墙身圬工 数量等因素确定。 在纵向尽可能均匀布置，以不引起锚孔周围 地层应力的重叠和过分集中为原则，其纵向 间距一般不宜小于1.0m，并以大于20倍的锚 孔直径为宜。为增加抗倾覆能力，锚杆在横 向宜靠近墙背，但应使墙身能承受垫块压力 而不致破坏。一般距墙背0.5m。
另一个工程
先锚后喷法
机械成孔
the machine we use to install the grouted soil anchors and soil nails.
the machine we use to install the grouted soil anchors and soil nails.
（7）挂网
采用φ6.5单排双向、间距200mm的钢筋网片，钢筋网片用插入土中的钢筋固定，与坡面 间隙3～5cm，相邻网片搭接长度不小于300mm，钢筋网片通过加强筋与土钉连接成一 个整体。
（8）喷射砼
喷砼顺序一般“先锚后喷”，土质条件不好时采取“先喷后锚”，喷射作业时，空压 机气压0.2～0.5MPa，喷头水压不应小于0.15 MPa，喷射距离控制在0.6～1.0m，为 保证喷射砼厚度达到规定值，在坡壁上垂直打入短钢筋作为厚度控制标志。砼的初凝 时间和终凝时间分别控制在5min和10min左右，喷射厚度为80～100mm。
四、土钉墙基本原理
土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略。虽然土体具 有一定的结构整体性，但是自然土坡只能在较小的高度(即 临界高度)内直立，当边坡高度超过临界值或者在超载及其 他因素(如含水量的变化)作用下将发生突发性整体破坏。为 此常采用挡土结构承受其后的侧向土压力，限制其变形发展， 防止土体整体稳定性破坏，这种措施属于常规的被动制约机 制。 土钉墙则是由在土体内设置一定长度和密度的土钉构成的， 土钉与土共同作用，弥补土体自身强度的不足，为主动制约 机制的支挡结构。因此以增强土体自身稳定性的主动制约机 制为基础的复合土体，不仅有效地提高了土体整体刚度，又 弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用，土体 自身结构强度的潜力得到了充分发挥，改变了边坡变形和破 坏形态，显著提高了整体稳定性。
路堑边坡土钉墙防护
基坑支护 自上而下 边开挖边分段施工
三、土钉墙与锚杆挡土墙、加筋土挡 土墙比较
土钉是一种原位加筋技术，即在土中敷设拉 筋而使土体的力 学性能得以改善的土工加固方法，它与锚杆、 加筋土在形式上有一 定的类似，但也有着本质的差异。
1．土钉墙与锚杆挡土墙的异同
soil anchor
变形观测
第一层完工后的图片
第二层施工 上步注入土钉孔内的水泥浆和坡面的喷射混凝土强度 达到70％后开挖下步，当土体稳定性较好时开挖深度 适当可以加深，不过不能超过两步，一般一步为1.5m。
先喷后锚施工法
现在土层浅基坑支护大部分均采用土钉墙支护，这种工艺不仅造价低，而且 工艺简单，现场施工质量容易控制；以下是土层人工成孔土钉墙支护图片
土钉墙有如下优点：
与其他挡土墙相比， (1)能合理利用土体的自身能力，将土体作为墙体的不可 分割的一部分； (2)施工设备轻便、操作方法简单； (3)结构轻巧，柔性大，有非常好的抗震性能和延性； (4)施工不需单独占用场地； (5)材料用量和工程量少，工程造价低； (6)施工速度快，基本不占用施工工期。
土体和深部土体稳定性有问题时，则用锚杆挡墙比较合适。
2．土钉墙与加筋土挡土墙的异同
土钉墙与加筋土墙均是通过土体的微小变形使拉筋受力而工作；通过土 体与拉筋之间的粘粘、摩擦作用提供抗拔力，从而使加筋区的土体稳定，并 承受其后的侧向土压力，起重力式挡土墙的作用。

两者的主要差异有： (1)施工顺序不同，加筋土墙自下而上依次安装墙面板、铺设拉筋、回填压 实逐层施工，而土钉墙则是随着边坡的开挖自上而下分级施工。 (2)土钉用于原状土中的挖方工程，所以对土体的性质无法选择，也不能控 制；而加筋土用于填方工程中，在一般情况下，对填土的类型是可以选择的， 对填土的工程性质也是可以控制的。 (3)加筋多用土工合成材料，直接同土接触而起作用；而土钉多用金属杆件， 通过砂浆同土接触而起作用(有时采用直接打入钢筋或角钢到土中而起作用)。 (4)设置形式不同，土钉垂直于潜在破裂面时将会较充分地发挥其抗剪强度， 因而应尽可能地垂直于潜在破裂面设置；而加筋条一般水平设置。
四、挡土墙稳定性验算
与普通重力式挡土墙比较，作用于挡土墙的力系中，增加了对稳定有利 的锚杆有效预拉力Ng。但竖向预应力锚杆挡土墙稳定性验算方法与普通重力 式挡土墙基本相同，仅在验算时增加有效预拉力Ng ，并列入竖向力系和稳定 力矩中。对于倾斜基底，其基底的法向分力和切向分力为：
四、挡土墙稳定性验算
先锚后喷土钉墙施工工序
（1）边坡开挖
按照设计的分层开挖深度和坡度开挖，分层开挖深度应在每道土钉孔 口标高下0.5m处，不得超挖，开挖过程中，挖掘机不得碰撞土钉墙面板。 在上层作业面的土钉及喷混凝土面层未达到设计强度的70％以前，不得进 行下一层土方的开挖。
先锚后喷土钉墙施工工序
（2）人工修整边坡 （3）定位放线
二、锚杆设计
灌浆预应力锚杆是利用锚孔中灌注的 水泥砂浆锚固在挡土墙基底稳定岩层 的钻孔中，锚杆受拉后由锚杆周边的 砂浆握裹力将拉应力通过砂浆传递到 岩层中。
锚杆由锚固段、张拉自由段及 垫板锚具等三部分组成。
锚固段是指在挡土墙基底以下锚固在稳 定地基中的一段锚杆，它是利用水泥砂 浆对锚杆的握裹力、砂浆与孔壁岩层间 的粘结力和摩阻力进行锚固的。 锚固段以上部分，称为自由段，其长度 以免与砌体粘结并可起防锈作用。 锚杆顶端设置有预制的钢筋混凝土垫块 和钢垫板，垫板上安有锚具，以备张拉 后锚固锚杆。
二、土钉墙施工特点（补充内容）
土钉墙是由上而下边开挖边分段施工的 分层开挖、分层稳定、坡脚预加固——逆作法 土钉墙施工工序分为 先喷后锚 或先锚后喷 2种施工方法。 一般采用先锚后喷工艺
（1）边坡开挖 （2）人工修整边坡 （3）定位放线 （4）成孔 （5）土钉主筋制作及安放 （6）搅浆及注浆 （7）挂网 （8）喷射砼
土钉是一种原位加筋技术，即在土中敷设拉筋而使土体的力学 性能得以改善的土工加固方法。 土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和护面板组成。 天然土体通过土钉的就地实施加固并与喷射混凝土护面板相结 合，形成一个类似重力式的挡土墙，以此抵抗墙后传来的土压 力和其他作用力，从而使得挖方坡面稳定。 土钉依靠与土体接触界面上的粘结力、摩阻力和周围土体形成 复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力，通过其受 拉作用对土体进行加固。而土钉间土体的变形则由护面板予以 约束。
根据墙身抗剪强度的需要和预应力的损 失而定。这段锚杆的周围应灌注软沥青，
锚杆设计包括
• 锚杆材料的选定和截面尺寸的确定， • 锚杆间距的确定， • 锚杆锚固深度的确定等。

锚杆材料的选定和截面尺寸的确定
锚杆宜用经过双控冷拉处理后的单根粗钢筋 制作，双控冷拉处理的目的在于提高钢筋的 极限强度，一般采用螺纹钢筋。 锚杆截面应根据受力大小而定，锚杆直径尚 需增加2mm作为防锈的安全储备，目前直径 常用 (18~32)mm 。
土钉技术也有缺点和局限性：
(1)变形稍微大于预应力锚杆的变形； (2)在软土、松散砂土中施工难度较大； (3)土钉在软土中的抗拔力低，需设置得很长很密或事先 对土体进行加固，变形量较大，造价较高。
土钉墙应用
土钉墙可用于边坡的稳定，特别适合于有一定粘性 的砂土和硬粘土。 作为土体开挖的临时支护和永久性挡土结构，高度 一般不大于l5m； 也可用于挡土结构的维修、改建与加固。
竖向预应力锚杆挡土墙就是利用锚杆的 弹性回缩对墙身施加竖向预应力，以提 高挡土墙的稳定性，从而代替部分挡土 墙圬工的重力，减少挡土墙圬工断面， 达到节省圬工、降低造价的目的。
竖向预应力锚杆挡土墙的应用
竖向预应力锚杆挡土墙一般适用于岩质地基 (即要求地基承载力高)及墙身所受侧压力(如 滑坡推力)较大的情况。 此种挡土墙我国铁路部门于l975年首先应用 于成昆铁路狮子山滑坡病害整治工程中，以 后在其他滑坡治理工程中陆续使用。
先锚后喷土钉墙施工工序
（4）成孔
采用人工洛阳铲成孔，孔深不小于设计，如遇障碍物时，可适当调整土钉角度和位置。
（4）成孔 采用人工洛阳铲成孔
土钉人工（洛阳铲）成孔
（5）土钉主筋制作及安放 （6）搅浆及注浆
主筋按设计长度下料，外端设 “L”型的弯钩，间隔2m焊对中支架，防止主筋偏离土钉中心； 安放主筋时，将注浆管与主筋捆绑在一起，注浆管离孔底0.5m左右。 浆体为水泥净浆，水灰比为0.5，浆液要充分搅拌均匀，随拌随用，采用搅拌机造浆，搅拌时 间一般在3分钟以上；注浆采用注浆泵，注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口应始终处于 孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出，在孔口部位设置止浆塞，根据需要补浆，保证 土钉锚固体质量。

soil nail wall
1．土钉墙与锚杆挡土墙的异同
土钉可视为小尺寸的被动式锚杆，两者的差异主要表现在以下几个方面： (1)土钉墙是由上而下边开挖边分段施工的，而锚杆挡土墙是自下而上整体施 工的。 (2)锚杆挡土墙应设法防止产生变位；而土钉一般要求土体产生小量位移，从 而使土钉与土体之间的摩阻力得以充分发展。 (3)锚杆只是在锚固段内受力，而自由段只起传力作用；土钉则是全长范围内 受力。 (4)锚杆的密度小，每个杆件都是重要的受力部件；而土钉密度大，靠土钉的 相互作用形成复合整体，因而即使个别土钉失效，对整个结构物影响也不 大。 (5)锚杆挡土墙将库伦破裂面前的主动区作为荷载，通过锚杆传至破裂面后的 稳定区内；土钉墙是在土钉的作用下把潜在破裂面前的主动区的复合土体 视为具有自撑能力的稳定土体。 (6)锚杆可承受的荷载较大，为防止墙面冲切破坏，其端部的构造较复杂；土 钉一般不需要很大的承载力，单根土钉受荷较小，护面板结构较简单，利 用喷射混凝土及小尺寸垫板即可满足要求。 (7)锚杆长度一般较长，需用大型机械进行施工；土钉长度一般较短，直径较 小，相对而言施工规模较小，所需机具也比较灵便。 由上述可以看出，如果仅加固挖方边坡，则土钉墙是合适的；如果墙后
锚杆锚固深度的确定
锚固深度是指锚杆埋入稳定地基中的长度。 其长度可按抗拔力要求根据锚固地层性质由第六章p195式 (6—47)或式(6—48)确定。
Байду номын сангаас
锚头
竖向预应力锚杆挡土墙 的锚头一般采用螺母锚 固。 根据锚杆自由段长度与 挡土墙高度的关系，锚 头分为埋人式及出露式 两种。
三、锚杆有效预拉力计算