土钉墙设计要点

建筑基坑支护土钉墙设计要点一、确定土钉墙的平面、剖面尺寸及分层施工高度；目录二、确定土钉的类型、布置方式和间距；三、确定土钉的直径、长度、倾角；四、确定土钉钢筋（钢管）的类型、直径和构造；五、确定注浆参数和注浆方式；六、混凝土面层与坡面防护设计；七、确定土钉与面层的连接构造；八、土钉抗拉拔承载力计算；九、土钉墙整体稳定分析验算；十、提出质量控制及施工与监测要求。1、施工肥槽（坡底到结构外边线）一般不宜小于800。2、土钉墙墙面坡度宜为1：0.2～1：0.5，一般不宜大于1：0.1。如在土钉墙上直接做外防水，可以考虑直坡开挖。可以避免回填土质量差导致地面沉降等不良后果。3、土钉墙必须自上而下分段分层进行，每步开挖至土钉位置下300～500。4、上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工。一、确定土钉墙的平面、剖面尺寸及分层施工高度1一般规定1、土钉的类型有：钢筋注浆土钉，钢管打入土钉。通常为钢筋注浆土钉。在无法成孔的回填土、含水量大的砂层、粉土层可采用钢管打入土钉。2、土钉的布置方式：梅花形布置，矩形布置。通常为梅花形布置。3、土钉的间距宜为1.2m～2.0m，局部软土中可小于1.2m。通常取1.5m。4、土钉的竖向间距应与每步开挖深度相互对应，严禁超挖。二、确定土钉的类型、布置方式和间距1一般规定1、土钉（钻孔）直径为80～150mm。人工洛阳铲成孔直径通常可取为110mm。设计计算时取110mm。2、土钉的长度宜为土钉墙支护高度的0.5～1.2倍，密实砂土和坚硬粘土可取低值；对软塑粘性土不应小于1倍。顶部土钉长度应适当加长。土钉长度宜根据钢筋定尺9m、12m进行设计。3、土钉与水平面夹角宜为5～20°，一般设计时可取10°。当用压力注浆且有可靠排气措施时可接近水平。当遇到局部障碍物时，允许调整钻孔位置和方向。三、确定土钉的直径、长度、倾角1一般规定1、土钉钢筋：宜用二、三级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm。土钉钢筋应设定位支架（定位器），定位支架（定位器）间距不宜超过2m，土钉钢筋在孔内居中。2、土钉钢管：钢管外径不小于48mm，壁厚不小于3mm。当采用焊接接长时，接头强度不应低于钢管强度，宜采用3Φ16钢筋均匀分布焊接，双面焊接时钢筋长度不应小于2倍钢筋直径。四、确定土钉钢筋（钢管）的类型、直径和构造1一般规定四、确定土钉钢筋（钢管）的类型、直径和构造1图片对照钢管土钉钢筋土钉井字架加强筋1、注浆方式通常有两种：重力注浆和压力注浆。2、钢筋土钉：可采用重力注浆，土钉注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M10；水泥浆水灰比宜为0.5，水泥砂浆配合比宜为1：1～1：2（重量比），水灰比宜为0.38～0.45。3、钢管土钉：宜在钢管内进行压力注浆，注浆材料宜用水灰比为0.5～0.6的水泥净浆。钢管的注浆孔宜设置的钢管端部1m范围内，注浆孔宜沿管体周边均匀布置，且每个注浆断面不小于2个孔，注浆孔应设置保护倒刺。五、确定注浆参数和注浆方式1一般规定1、喷射混凝土面层的厚度宜为80～150mm，通常取80mm，喷射混凝土强度等级不宜低于C20，通常取C20。2、混凝土面层内应设置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm；通常取φ6@200×200。3、当面层厚度大于120mm时，宜设置双层钢筋网。4、土钉墙施工应采取有效的地表排水、内部排水以及基坑排水等措施。注：大多数基坑事故为土钉墙支护，大多数土钉墙事故由地下水导致。六、混凝土面层与坡面防护设计1一般规定1、可采用加强钢筋、井字钢筋等构造措施。七、确定土钉与面层的连接构造1一般规定注意：大多数土钉墙发生的事故都是由于土钉与面层连接出现问题导致。八、土钉抗拉拔承载力计算单根土钉抗拔承载力计算ujjkTT025.1jyjxjajkjksseTcos/单根土钉受拉荷载标准值计算12（式8-1）（式8-2）矩形土压力分布《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97）三角形土压力分布《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）土压力模型不同，计算结果必然不同。八、土钉抗拉拔承载力计算土钉抗拉承载力设计值计算isiknjsujlqdT13（式8-3）对于基坑侧壁安全等级为二级的土钉抗拉承载力设计值应按试验确定，侧壁安全等级为三级的可以按照（式8-3）计算。北京市粘土粘性土以可塑状态为主，粉土以中密为主，qsk一般可取60kpa。九、土钉墙整体稳定分析验算圆弧滑动法计算内部稳定性12理正公式启明星软件中计算公式（JGJ120-99）征求意见稿《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）计算公式0sin)(/)sin(21)cos(cos)(00bqwKzdtgTtgbqwLcxn17.13.13.10zzkzkKKK三级基坑，二级基坑，十、提出质量控制及施工与监测要求质量控制要求土钉墙监测要求121、土钉采用抗拉试验检测承载力，同一条件下，试验数量不宜少于土钉总数的1%，且不应少于3根。2、墙面喷射混凝土厚度：应采用钻孔检测钻孔数宜每100m2墙面积一组，每组不应少于3点。1、对坡顶水平位移及沉降进行观测；2、地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；3、周边建筑物和重要管线等设施的变形监测与裂缝观察；4、基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。工程实例：富力十号地基坑设计基本信息1工程实例：富力十号地基坑设计土层参数2土层层底标高(m)层厚(m)重度(kN/m3)c(kPa)()钉土摩阻力(kPa)杂填土-2217101025粉土-2.40.419151570粉土-3.30.919152570粉砂-5.322002870粉土-6.71.419.5152570粉土-9.52.819.9151570细砂-13.33.82003270工程实例：富力十号地基坑设计计算简图3理正深基坑计算简图同济启明星计算简图b=78.69q=10(杂填土)(粉土)(粉土)(粉砂)(粉土)(粉土)H=6.5土钉墙工程实例：富力十号地基坑设计土钉、工况信息4工况编号工况类型深度(m)倾角()水平间距(m)Q(kPa)直径(mm)长度(m)钢筋直径(mm)钢筋根数1开挖1.82加钉1.4101.5701104.31813开挖3.34加钉2.9101.5701105.81815开挖4.86加钉4.4101.5701105.81817开挖6.38加钉5.9101.5701104.31819开挖6.5工程实例：富力十号地基坑设计土钉抗拉承载力计算结果对比5土钉编号土钉长度(m)受拉荷载标准值Tjk(kN)抗拔承载力设计值Tuj(kN)理正深基坑（超级土钉）同济启明星理正深基坑（超级土钉）同济启明星14.310.3（10.3）1719.3（19.3）2025.817.0（17.0）1069.6（69.6）7035.856.3（56.3）5685.5（85.5）8644.348.4（48.4）4673.6（73.6）74工程实例：富力十号地基坑设计内部稳定计算结果对比6理正深基坑（超级土钉）内部稳定计算结果工况安全系数1（加1道钉）1.403（1.404）2（加2道钉）1.307（1.315）3（加3道钉）1.560（1.565）4（加4道钉）1.513（1.565）每个工况安全系数均要大于1.3三级基坑考虑0.9的侧壁重要系数，实际安全系数为1.28/0.9=1.421.3，满足规范要求78.6910(杂填土)(粉土)(粉砂)(粉土)(粉土)6.5安全系数1.28土钉墙整体稳定验算工程实例：富力十号地基坑设计外部稳定计算结果对比7理正深基坑（超级土钉）外部稳定计算结果类型安全系数抗滑移1.697（1.697）抗倾覆5.032（5.032）安全系数均满足国标地基规范要求的1.3和1.6外部稳定性与重力式挡墙分析相同，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡墙进行验算。10号地基坑78.6910(杂填土)(粉土)(粉砂)(粉土)(粉土)6.5抗滑移K=1.63抗倾覆K=5.05土钉墙稳定验算工程实例：富力十号地基坑设计施工图——剖面设计图7工程实例：富力十号地基坑设计施工图——详图7