土钉墙与复合土钉技术
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土钉墙和复合土钉技术
福建工程学院土木工程系施工教研室 林奇 （高级工程师） 2011.09
1.土钉墙概念
• 土钉墙（Soil Nail Wall）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。
3.土钉墙应用与发展
• 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加固学科 分支
3.土钉墙应用与发展
• 注浆方法：重力注浆、低压（0.4～0.6Mpa） 注浆、高压（1～2Mpa）注浆、二次注浆； 孔口设置止浆塞，注满后保持压力3～5min。 水平孔用低压或高压注浆，下倾土钉可用 重力、低压注浆，并采用底部注浆方式； 注浆体充盈系数应大于1。
• 注浆材料：水泥浆（水灰比0.5）或水泥砂 浆(水灰比0.38～0.45，配合比1：1～1：2)， 加入适量速凝剂。
• 坡面机械开挖后采用小型机械或人工切消 清坡。
对于易塌的土体可采用下列措施： ①先喷一层薄砂浆或混凝土，再钻孔； ②先施工面板，后施工土钉； ③水平方向分小段间隔开挖； ④边坡先做成斜坡，土钉施工后再清坡； ⑤设置竖向超前锚管或水泥土墙。
（2）喷射第一道面层 • 地质条件好时可不做该层。 （3）设置土钉 • 钢筋：成孔——置入钢筋——注浆； • 钢管：击入——注浆。
（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 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。
5.土钉墙构造
①土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。 ②土钉外露端部和层面有效连接在一起，设承压板
A、钻孔
• 钻孔机械：气动冲击机、锚杆钻机、轻型 地质钻机、螺旋钻、洛阳铲；易坍孔的土 体可采用套管或挤压成孔。
B、插入土钉钢筋 插入前应清孔，钢筋应设定位支架。
• 锚管则直接打入
C、注浆
• 注浆泵：小型、可移动的注浆泵，如UBJ系 列挤压式灰浆泵和BMY系列锚杆注浆泵。
• 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１２米。 当地下水位高于基坑底面时，应采取降水 或截水措施。
2.土钉的作用机理
土钉在复合土体内的作用有以下几点： （1） 土钉对复合土体起箍束骨架作用制约ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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，
（4）钢筋绑扎、面层混凝土喷射 • 钢筋网片固定牢固，保护层厚度符合要求； • 钢筋搭接长度符合要求；
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。 （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。
（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） 对于塑性指数Ip>20的土，必须注意仔 细评价其蠕变特性后方可采用。
4.土钉墙适用地质条件
（5） 对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层 土钉法是不行的。
5.土钉墙构造
⑥喷射砼面层厚度宜为80～200，通常采用100。 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。 ⑧注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于
M10。 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。
6.复合土钉墙
是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技 术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主 要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、挂 网喷射混凝土面层、原位土体等。
土钉+旋喷桩
土钉+锚杆
土钉+锚杆+搅拌桩
复合土钉墙特点：
具有轻型，机动灵活，适用范围广、造价低、 工期短、安全可靠等特点，支护能力强，可作超前 支护，并兼备支护、截水等效果。在实际工程中， 组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵 活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术 先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑 支护技术。通过多种组合，形成复合基坑支护技术， 大大扩展了土钉墙支护的应用范围。
• 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） 斜坡面的稳定 （5） 与锚杆挡墙结合作斜面的防护
4.土钉墙适用地质条件
（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。
和加强筋。 ③土钉长度宜为开挖深度0.5～1.2倍，土钉的间距
宜为0.6～1.2m，土钉与水平夹角为10°～20°。 ④土钉宜选用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋，直径16～32，钻
孔直径70～120。 ⑤面层喷射砼强度等级不宜低于C20。
80mm厚C20喷射砼 钢筋网Φ6.5@200x200
484× 8×2.28.锚 8锚管管@2@.20.m0， m，L=L1=01.00.m0m 484× 8×2.28.锚 8锚管管@2@.20.m0， m，L=L1=21.20.m0m
7、土钉墙施工技术·
（1）基坑开挖
• 确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、 变形观测点等；
• 严格分层分段开挖：上一作业层土钉和喷 射混凝土达到70％后方可进行下一层开挖， 每层开挖最大深度取决于土壁自稳能力， 水平分段宽度10～20m；
• 选用对土体扰动小的挖土设备和方法； • 严禁超挖；
福建工程学院土木工程系施工教研室 林奇 （高级工程师） 2011.09
1.土钉墙概念
• 土钉墙（Soil Nail Wall）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。
3.土钉墙应用与发展
• 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加固学科 分支
3.土钉墙应用与发展
• 注浆方法：重力注浆、低压（0.4～0.6Mpa） 注浆、高压（1～2Mpa）注浆、二次注浆； 孔口设置止浆塞，注满后保持压力3～5min。 水平孔用低压或高压注浆，下倾土钉可用 重力、低压注浆，并采用底部注浆方式； 注浆体充盈系数应大于1。
• 注浆材料：水泥浆（水灰比0.5）或水泥砂 浆(水灰比0.38～0.45，配合比1：1～1：2)， 加入适量速凝剂。
• 坡面机械开挖后采用小型机械或人工切消 清坡。
对于易塌的土体可采用下列措施： ①先喷一层薄砂浆或混凝土，再钻孔； ②先施工面板，后施工土钉； ③水平方向分小段间隔开挖； ④边坡先做成斜坡，土钉施工后再清坡； ⑤设置竖向超前锚管或水泥土墙。
（2）喷射第一道面层 • 地质条件好时可不做该层。 （3）设置土钉 • 钢筋：成孔——置入钢筋——注浆； • 钢管：击入——注浆。
（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 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。
5.土钉墙构造
①土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。 ②土钉外露端部和层面有效连接在一起，设承压板
A、钻孔
• 钻孔机械：气动冲击机、锚杆钻机、轻型 地质钻机、螺旋钻、洛阳铲；易坍孔的土 体可采用套管或挤压成孔。
B、插入土钉钢筋 插入前应清孔，钢筋应设定位支架。
• 锚管则直接打入
C、注浆
• 注浆泵：小型、可移动的注浆泵，如UBJ系 列挤压式灰浆泵和BMY系列锚杆注浆泵。
• 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１２米。 当地下水位高于基坑底面时，应采取降水 或截水措施。
2.土钉的作用机理
土钉在复合土体内的作用有以下几点： （1） 土钉对复合土体起箍束骨架作用制约ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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，
（4）钢筋绑扎、面层混凝土喷射 • 钢筋网片固定牢固，保护层厚度符合要求； • 钢筋搭接长度符合要求；
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。 （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。
（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） 对于塑性指数Ip>20的土，必须注意仔 细评价其蠕变特性后方可采用。
4.土钉墙适用地质条件
（5） 对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层 土钉法是不行的。
5.土钉墙构造
⑥喷射砼面层厚度宜为80～200，通常采用100。 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。 ⑧注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于
M10。 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。
6.复合土钉墙
是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技 术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主 要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、挂 网喷射混凝土面层、原位土体等。
土钉+旋喷桩
土钉+锚杆
土钉+锚杆+搅拌桩
复合土钉墙特点：
具有轻型，机动灵活，适用范围广、造价低、 工期短、安全可靠等特点，支护能力强，可作超前 支护，并兼备支护、截水等效果。在实际工程中， 组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵 活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术 先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑 支护技术。通过多种组合，形成复合基坑支护技术， 大大扩展了土钉墙支护的应用范围。
• 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） 斜坡面的稳定 （5） 与锚杆挡墙结合作斜面的防护
4.土钉墙适用地质条件
（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。
和加强筋。 ③土钉长度宜为开挖深度0.5～1.2倍，土钉的间距
宜为0.6～1.2m，土钉与水平夹角为10°～20°。 ④土钉宜选用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋，直径16～32，钻
孔直径70～120。 ⑤面层喷射砼强度等级不宜低于C20。
80mm厚C20喷射砼 钢筋网Φ6.5@200x200
484× 8×2.28.锚 8锚管管@2@.20.m0， m，L=L1=01.00.m0m 484× 8×2.28.锚 8锚管管@2@.20.m0， m，L=L1=21.20.m0m
7、土钉墙施工技术·
（1）基坑开挖
• 确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、 变形观测点等；
• 严格分层分段开挖：上一作业层土钉和喷 射混凝土达到70％后方可进行下一层开挖， 每层开挖最大深度取决于土壁自稳能力， 水平分段宽度10～20m；
• 选用对土体扰动小的挖土设备和方法； • 严禁超挖；