技术规范--基坑土钉支护技术规程

中国工程建设标准化协会标准基坑土钉支护技术规程年北京中国工程建设标准化协会标准基坑土钉支护技术规程主编单位清华大学土木工程系总参工程兵科研三所批准单位中国工程建设标准化协会批准日期年月日年北京前言土钉支护已在我国基坑工程中得到广泛应用并取得显著效益本规程在总结近年我国土钉支护工程实践并参考国外经验的基础上经过广泛征求意见和修改完成了编写工作最后由中国工程建设标准化协会组织专家会议审查定稿现批准基坑土钉支护技术规程编号为并推荐给各工程建设设计施工单位使用在使用过程中如发现需要修改补充之处请将意见和有关资料寄交给北京清华大学土木工程系邮政编码本规程主编单位清华大学土木工程系总参工程兵科研三所参编单位中航勘察设计研究院广州军区科研设计所山东建筑工程学院主要起草人陈肇元周丰峻曾宪明马金普毕孝全修学纯宋二祥李保国喻良明张鑫崔京浩秦四清赵明伦苏绍增张明聚陈叶青中国工程建设标准化协会年月日目次总则术语符号基本规定工程调查与岩土工程勘察设计施工土钉现场测试施工监测施工质量检查与工程验收总则为使土钉支护用于基坑工程做到技术先进经济合理安全可靠和确保质量特制定本规程本规程适用于基坑直立开挖或陡坡开挖时临时性土钉支护的设计与施工采用以钢筋作为中心钉体的钻孔注浆型土钉基坑的深度不宜超过使用期限不宜超过个月对于其他类型的土钉如注浆的钢管击入型土钉或不注浆的角钢击入型土钉可参照本规程的基本计算原则进行支护的稳定性分析土钉支护适用于下列土体可塑硬塑或坚硬的粘性土胶结或弱胶结包括毛细水粘结的粉土砂土和角砾填土风化岩层等在松散砂土和夹有局部软塑流塑粘性土的土层中采用土钉支护时应在开挖前预先对开挖面上的土体进行加固如采用注浆或微型桩托换土钉支护工程的设计施工与监测宜统一由支护工程的施工单位负责以便于及时根据现场测试与监控结果进行反馈设计土钉支护工程的设计施工与验收除本规程已作规定者外尚应符合岩土工程勘察规范建筑地基基础设计规范混凝土结构设计规范等有关现行国家标准的规定术语符号术语土钉用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件通常采取土中钻孔置入变形钢筋即带肋钢筋并沿孔全长注浆的方法做成土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力在土体发生变形的条件下被动受力并主要承受拉力作用土钉也可用钢管角钢等作为钉体采用直接击入的方法置入土中土钉支护以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术它由密集的土钉群被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成符号材料性能土钉的极限抗拉能力土的粘聚力土的重度土钉与土体之间的界面粘结强度钢筋抗拉强度标准值作用及作用效应土钉的最大拉力或设计内力与土钉设计内力相应的土体侧压力作用于支护喷混凝土面层的侧向土压力地表均布荷载几何参数土钉长度土钉伸入破坏面一侧稳定土体中的长度土钉钢筋直径土钉孔径土钉水平间距土钉竖向间距土的内摩擦角土钉倾角基坑深度计算系数支护的内部整体稳定性安全系数土钉的局部稳定性安全系数基本规定土钉支护用于基坑开挖施工应采取从上到下分层修建的施工工序开挖有限的深度在这一深度的作业面上设置一排土钉并喷混凝土面层继续向下开挖并重复上述步骤直至所需的基坑深度土钉支护的设计施工应重视水的影响并应在地表和支护内部设置适宜的排水系统以疏导地表径流和地表地下渗透水当地下水的流量较大在支护作业面上难以成孔和形成喷混凝土面层时应在施工前降低地下水位并在地下水位以上进行支护施工土钉支护的设计施工应考虑施工作业周期和降雨振动等环境因素对陡陂开挖面上暂时裸露土体稳定性的影响应随开挖随支护以减少边坡变形土钉支护的设计施工应包括现场测试与监控以及反馈设计的内容施工单位应制定详细的监测方案无监测方案不得进行施工土钉支护施工前应具备下列设计文件工程调查与岩土工程勘察报告支护施工图包括支护平面剖面图及总体尺寸标明全部土钉包括测试用土钉的位置并逐一编号给出土钉的尺寸直径孔径长度倾角和间距喷混凝土面层的厚度与钢筋网尺寸土钉与喷混凝土面层的连接构造方法规定钢材砂浆混凝土等材料的规格与强度等级排水系统施工图以及需要工程降水时的降水方案设计施工方案和施工组织设计规定基坑分层分段开挖的深度和长度边坡开挖面的裸露时间限制等支护整体稳定性分析与土钉及喷混凝土面层的设计计算书现场测试监控方案以及为防止危及周围建筑物道路地下设施而采取的措施和应急方案当支护变形需要严格限制且在不良土体中施工时宜联合使用其他支护技术将土钉支护扩展为土钉预应力锚杆联合支护土钉桩联合支护土钉防渗墙联合支护等并参照相应标准结合本规程进行设计施工工程调查与岩土工程勘察土钉支护设计前必须进行充分的工程调查收集场地周围已建工程及本项拟建工程的设计施工文件与工程地质和水文地质勘察资料并进行现场考察和必要的勘察查明基坑周围已有建筑物构筑物埋设物和道路交通等周边环境条件当地气象条件地层结构和岩土物理力学性质水文地质条件及与周围地表水体的补给排泄关系等基坑土钉支护的工程勘察宜与拟建工程的建筑地基勘察同时进行勘察的范围应根据基坑开挖深度场地的工程地质条件和环境条件确定可在基坑开挖线外按开挖深度的倍范围内布置勘探点开挖线外和沿基坑周边的勘探点间距视岩土和工程的复杂程度而定可为但每一剖面线上不宜少于个勘探点的深度可取土钉最大埋深以下当场地有不良土层暗沟暗浜等异常地段时应加密勘探点如拟建工程的建筑地基勘察业已完成且所获资料不能完全满足土钉支护设计与施工要求时则应进行补充勘察此时的勘探点布置可视具体情况和要求而定全部勘探点均应分层取土做土工试验或进行原位测试主要土层的每一重点试验项目要求不少于个数据室内测试项目应有重度含水量抗剪强度砂土的直剪粘性土的固结快剪快剪或三轴固结不排水剪等粘性土的可塑性压缩性砂土的颗粒分析与休止角等原位测试项目应有标准贯入试验软土的十字板剪切试验等当人工填土层厚度大于时应进行重度和抗剪强度测试通过测试确定每一层土的分类和状态给出分层土的内摩擦角和粘聚力等抗剪强度指标对场地水文地质条件应查明滞水层潜水层和承压水的位置给出滞水层的范围潜水层的水位和承压水的压力并根据续要进行抽水试验测定土层的渗透性为土钉支护设计提供的工程调查与工程地质勘察报告应包括以下主要内容基坑情况概述勘察方法和勘察工作布置场地地形地貌地层结构岩土物理力学性质岩土参数的分析评价及建议值场地水文地质条件包括地下水埋藏条件即各含水层隔水层埋深和分布水位及其变化幅度和各含水层渗透系数地下水的类型压力流向补给来源与排泄方向评价地下水对土钉支护设计和施工及使用期的影响对基坑施工的工程降水方案及其设计参数提出建议并估计由于降低地下水位引起的地表沉降值及其对周围环境安全的影响基坑周边影响范围内各种建筑物构筑物道路和地下管线等设施的结构类型准确位置和工作状态分析开挖支护过程对这些地面地下工程的影响对土钉支护的设计施工及监测提出建议勘察报告应附以下主要图表勘探点平面位置图其上应附有基坑的相对位置开挖线和周边已有工程设施等沿基坑边线的岩土工程地质剖面图代表性的钻孔柱状图室外和室内试验的有关图表岩土工程计算的有关图表设计一般规定土钉支护的设计应包括下列内容根据工程类比和工程经验初选支护各部件的尺寸和材料参数进行计算分析主要有支护的内部整体稳定性分析与外部整体稳定性分析土钉的设计计算喷混凝土面层的设计计算以及土钉与面层的连接计算通过上述计算对各部件的初选参数作出修改和调整给出施工图对重要的工程宜采用有限元法对支护的内力与变形进行分析根据施工过程中获得的量测监控数据和发现的问题进行反馈设计土钉支护的整体稳定性计算和土钉的设计计算采用总安全系数设计方法其中以荷载和材料性能的标准值作为计算值并据此确定土压力喷混凝土面层的设计计算采用以概率理论为基础的结构极限状态设计方法设计时对作用于面层上的土压力应乘以荷载分项系数后作为计算值在结构的极限状态设计表达式中应考虑结构重要性系数土钉支护设计应考虑的荷载除土体自重外还应包括地表荷载如车辆材料堆放和起重运输造成的荷载以及附近地面建筑物基础和地下构筑物所施加的荷载并按荷载的实际作用值作为标准值当地表荷载小于时则按取值此外当施工或使用过程中有地下水时还应计入水压对支护稳定性土钉内力和喷混凝土面层的作用土钉支护设计采用的土体物理力学性能参数以及土钉与周围土体之间的界面粘结力参数均应以实际测试结果作为依据取值时应考虑到基坑施工及使用过程中由于地下水位和土体含水量变化对这些参数的影响并对其测试值作出偏于安全的调整表界面粘结强度标准值土层种类素填土粘性土软塑可塑硬塑坚硬粉土砂土松散稍密中密密实注表中数据作为低压注浆时的极限粘结强度标准值土的力学性能参数土钉与土体界面粘结强度的计算值取标准值界面粘结强度的标准值可取为现场实测平均值的倍以上参数应按不同土层分别确定进行初步设计时界面粘结强度的标准值可参照表的数据取值土钉支护的设计计算可取单位长度支护按平面应变问题进行分析对基坑平面上靠近凹角的区段可考虑三维空间作用的有利影响对该处的支护参数如土钉的长度和密度作部分调整对基坑平面上的凸角区段应局部加强支护各部件参数主要承受土体自重作用的钻孔注浆钉支护其各部件图尺寸可参考以下数据初步选用土钉钢筋用级或级热轧变形钢筋直径在的范围内土钉孔径在之间注浆强度等级不低于天不低于土钉长度与基坑深度之比对非饱和土宜在到的范围内密实砂土和坚硬粘土中可取低值对软塑粘性土比值不应小于为了减少支护变形控制地面开裂顶部土钉的长度宜适当增加非饱和土中的底部土钉长度可适当减少但不宜小于含水量高的粘性土中的底部土钉长度则不应缩减土钉的水平和竖向间距和宜在的范围内在饱和粘性土中可小到在干硬粘性土中可超过土钉的竖向间距应与每步开挖深度相对应沿面层布置的土钉密度不应低于每一根喷混凝土面层的厚度在之间混凝土强度等级不低于天不低于喷混凝土面层内应设置钢筋网钢筋网的钢筋直径网格尺寸当面层厚度大于时宜设置二层钢筋网土钉钻孔的向下倾角宜在的范围内当利用重力向孔中注浆时倾角不宜小于当用压力注浆且有可靠排气措施时倾角宜接近水平当上层土软弱时可适当加大下倾角使土钉插入强度较高的下层土中当迂有局部障碍物时允许调整钻孔位置和方向喷混凝土护顶防水地面喷混凝土面层土钉.图土钉支护土钉钢筋与喷混凝土面层的连接采用图所示的方法可在土钉端部两侧沿土钉长度方向焊上短段钢筋并与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋互相焊接对于重要的工程或支护面层受有较大侧压时宜将土钉做成螺纹端通过螺母楔形垫圈及方形钢垫板与面层连接图土钉与面层的连接土钉支护的喷混凝土面层宜插入基坑底部以下插入深度不少于在基坑顶部也宜设置宽度为的喷混凝土护顶当土质较差且基坑边坡靠近重要建筑设施需严格控制支护变形时宜在开挖前先沿基坑边缘设置密排的竖向微型桩图其间距不宜大于深入基坑底部微型桩可用无注浆钢管微型桩统缝钢管或焊管直径管壁上应设置出浆孔小直径的钢管可分段在不同挖深处用击打方法置入并注浆较大直径大于的钢管宜采用钻孔置入并注浆在距孔底孔深范围内的管壁上设置注浆孔注浆孔直径间距图超前设置微型桩的土钉支护支护整体稳定性分析土钉支护的内部整体稳定性分析是指边坡土体中可能出现的破坏面发生在支护内部并穿过全部或部分土钉假定破坏面上的土钉只承受拉力且达到按第条所确定的最大抗力按园弧破坏面采用普通条分法对支护作整体稳定性分析图取单位长度支护进行计算按下式算出内部整体稳定性安全系数为式中作用于土条的自重和地面地下荷载土条圆弧破坏面切线与水平面的夹角aiOQiWTRITRK(a)(b)1C11C1.土条的宽度土条圆弧破坏面所处第层土的内摩擦角土条圆弧破坏面所处第层土的粘聚力破坏面上第排土钉的最大抗力按条确定第排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹角第排土钉的水平间距图内部整体稳定性分析当有地下水时在上式中尚应计入地下水压力的作用及其对土体强度的影响作为设计依据的临界破坏面位置需根据试算确定与其相应的稳定性安全系数在各种可能的破坏面图中为最小值并不低于表中规定的数值表支护内部整体稳定性安全系数基坑深度安全系数最低值注当支护变形较大会造成严重环境安全问题时表中安全系数值应增加表中安全系数值不适用于软塑流塑粘性土土钉支护还应验算施工各阶段的内部稳定性图此时的开挖已达该步作业面的