第六节高层建筑施工 土层锚杆、土钉墙ppt课件.pptx

本节主要内容,1.1、土层锚杆概述,1.3、土层锚杆原理,1.4、土层锚杆设计布置,1.5、土层锚杆计算,1.2、土层锚杆组成,1.6、土层锚杆施工,1、土层锚杆,2.1、土钉墙概述,2.3、土钉墙设计计算,2.4、土钉墙施工,2.2、土钉墙构造,2、土钉墙,1.1、土层锚杆概述,土层锚杆：简称土锚，由设置与钻孔内、端部深入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。支护结构或其他结构所承受的荷载通过拉杆传递到端部稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将荷载分散到周围稳定的土层中。,优点：基坑施工时坑内无支撑，开挖土方和地下结构施工不受支撑干扰，施工作业面宽敞，改善施工条件，同时可以施加预应力，能有效控制挡墙的位移和土层变形。,1.1、土层锚杆概述,土层锚杆的适用范围：,土层锚杆适用范围较广，在大多数场地和地质条件下都可采用，尤其适合在深度达，水平变形要求高，周边场地狭窄的情况。,土层锚杆不适用情况：,锚固端设置在软弱土层中，承载力低，不能满足锚固要求，且锚杆长、造价高，工期长，不经济。,锚杆施工困难，如砂卵石地层存在承压力的情况下无法成孔，并且不能保证水泥浆灌注质量。,1.2、土层锚杆组成,锚杆支护体系,支护挡墙,腰梁及托架,锚杆,钢筋混凝土板桩、钢板桩，钻孔灌注桩、挖孔桩，地下连续墙,腰梁及托架作用、构造同内支撑,锚头,拉杆(拉索),锚固体,螺母锚头,锚具锚头,钢筋,钢绞线,1.3、土层锚杆原理,自由段处于不稳定土层中，应使它与土层尽量脱离，土层一旦有滑动时，可以伸缩，其作用是将锚头所承受的荷载传递到锚固段,锚固段处于稳定的土层中，要与周围土体结合牢固，能将锚杆所受到的荷载分散到周围土体中。,锚杆的锚固段长度由承载力确定，而锚杆的总长度取决于稳定性验算的需求。,锚杆支护结构的破坏形式：锚杆受拉破坏，整体稳定破坏等。,1.4、土层锚杆设计布置,1.4.1、锚杆长度,锚杆的锚固区应设置在主动土压力滑动面以外且地层稳定的土体中，以便使锚固段有足够的锚固力，确保在设计荷载的作用下正常工作。,锚杆杆体下料长度=锚杆自由段+锚固段+外露长度,锚杆自由段长度不宜小于5.0m，并应超过潜在滑裂面1.5m；锚固段长度不宜小于4.0m；外露长度必须满足台座、腰梁及张拉要求。,1.4、土层锚杆设计布置,1.4.2、锚杆间距,锚杆间距取决于支护结构承受的荷载合每根锚杆的承载能力。,锚杆垂直间距不宜小于2.0m水平间距不宜小于1.5m,锚杆间距愈大，每根锚杆承受的拉力亦愈大，由于锚杆间距变大，腰梁的跨度变大，腰梁内力增加，需加大腰梁截面；减小锚杆间距，可使腰梁内力减小，若间距过小，会产生群锚效应，锚杆之间相互干扰，降低了单根锚杆的承载能力。,1.4、土层锚杆设计布置,1.4.3、锚杆倾角,锚杆的拉力对于支护墙体的支承作用，只有水平分力是有效支承，而垂直分力会增加支护结构底部的压力，可能造成支护结构和周围地基的沉降,一般要求锚杆倾角为15度-25度，且不应大于45度。,锚杆倾角于可锚固土层的位置，支护结构的位置，施工条件，应避开临近地下构筑物合管道，不与原有锚杆或设计中的锚杆交叉，还应考虑钻孔、灌浆是否方便。,1.4、土层锚杆设计布置,1.4.4、锚杆层数,锚杆层数取决于支护结构的截面和其所承受的荷载、基坑深度、锚杆的承载力，还应考虑支护结构允许的变形量和施工条件等综合因素。,注意事项：最上层锚杆上面应具有足够的覆土厚度，不宜小于4.0m，防止由于锚杆向上的垂直分力作用而使地面隆起。覆土厚度经计算确定，应保证覆土重量大于锚杆的垂直分力；在可能产生流砂的地区布置土锚时，锚头标高与砂层应有一定的距离，以防渗流距离过短造成流砂从钻孔涌出。,1.5、土层锚杆计算,锚杆承载力影响因素：,拉杆的极限抗拉强度；拉杆与锚固体之间的极限握裹力；锚固体与土体之间的极限阻力；,拉杆与锚固体之间的极限握裹力远大于锚固体与土体之间的极限阻力；,锚杆的承载力主要取决于锚固体与土体之间的极限阻力；,1.5、土层锚杆计算,式中：Td-锚杆水平拉力设计值； Nu-锚杆轴向受拉承载力设计值； -锚杆与水平面的倾角。,1.5.1、锚杆承载力,1.5、土层锚杆计算,式中：As、Ap-普通钢筋、预应力钢筋杆体截面面积； fy、fpy-普通钢筋、预应力钢筋抗拉强度设计值。,1.5.2、锚杆杆体的截面面积,A. 普通钢筋截面面积计算,B. 预应力钢筋截面面积计算,1.5、土层锚杆计算,1.5.3、锚杆轴向受拉承载力设计值,A. 安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁，应根据规程要求进行锚杆基本试验，确定锚杆的极限承载力，再除以受拉抗力分项系数s(s可取1.3)，得到锚杆轴向受拉设计值。,B. 基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，按下式计算锚杆受拉承载力设计值，并按规程要求进行锚杆验收试验：,1.5、土层锚杆计算,1.5.3、锚杆轴向受拉承载力设计值,式中：Nu-锚杆轴向受拉承载力设计值； d1-扩孔锚固体直径； d-非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径； li-第i层土中直孔部分锚固段长度； lj-第j层土中直孔部分锚固段长度； qsik、qsjk-土体与锚固段的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值；当无经验时可根据规程选用； ck-扩孔部分土体黏聚力标准值； s-锚杆轴向受拉抗力分项系数，可取1.3,1.5、土层锚杆计算,1.5.3、锚杆轴向受拉承载力设计值,C. 对于塑性指数大于17的黏性土层中的锚杆应进行蠕变试验；,D. 基坑侧壁安全等级为三级时，可按式(4)确定锚杆轴向受拉承载力设计值。,1.6、土层锚杆施工,1.6.1、土层锚杆施工准备,A. 查明施工区域的土层分布及相应物理力学特性，合理布置土层锚杆、正确选择钻孔方法；,B. 查明锚杆施工区域内地下构筑物、管线及其它障碍物的位置和情况，保证顺利施工；,C. 了解地下水的成分和含量、水位及变化情况，选择正确的锚杆防腐方案；,1.6、土层锚杆施工,1.6.1、土层锚杆施工准备,E. 进行技术交底，明确设计意图和施工技术要求；,G. 若采用湿作业施工，要准备好用水，并挖好排水沟，沉淀池，集水井，使成孔排出的泥水排到沉淀池，再从沉淀池排入集水井用水泵排走；,F. 进行土方开挖，使锚杆作业面低于锚杆标高500-600mm，并平整好操作范围内的场地；,D. 编制锚杆施工组织设计：确定土层锚杆的施工顺序，制定施工方案；选定并准备钻孔机械，张拉机具及其配套机械设备；安排施工进度；提出保证质量、保证安全和节约成本的技术措施；,1.6、土层锚杆施工,1.6.2、施工机械,钻机的钻头安装在套管的底端，由钻机回转机构带动钻杆对钻头以一定的压力和转速切削土体，土渣通过循环水排出空外。,A. 回转式钻机,适用于黏性土及砂性土地基。如在地下水位以下钻进，遇软黏土及土质松散的粉质黏土、粉细砂等土层时，应用套管钻进保护孔壁，防止坍孔。,1.6、土层锚杆施工,1.6.2、施工机械,螺旋式钻机是利用回旋的螺旋钻杆，以一定的钻压和转速向土体钻进，同时将切削下来的松动土体顺螺叶排出孔外。,B. 螺旋式钻机,螺旋钻机不需用水循环，不使用套管护壁，因此辅助作业时间减少，钻进速度快。螺旋式钻机适用于无地下水条件下黏土、粉质黏土及较密实的砂土土层中成孔。,1.6、土层锚杆施工,1.6.2、施工机械,旋转冲击式钻机又称为万能钻机，具有旋转、冲击、钻进多功能，其钻孔、移动和装卸都靠油压装置运行。一般钻孔直径为80-130mm，可钻任何角度的孔，根据土质情况可分别使用其旋转、冲击功能，能迅速装卸，钻孔速度快。,C. 旋转冲击式钻机,1.6、土层锚杆施工,1.6.2、施工机械,旋转冲击式钻机又称为万能钻机，具有旋转、冲击、钻进多功能，其钻孔、移动和装卸都靠油压装置运行。一般钻孔直径为80-130mm，可钻任何角度的孔，根据土质情况可分别使用其旋转、冲击功能，能迅速装卸，钻孔速度快。,C. 旋转冲击式钻机,1.6、土层锚杆施工,1.6.2、施工机械,潜钻冲击器长度为0.5-1.0m，直径为78-135mm，内部装有配气阀，汽缸和活塞等机构，利用压缩空气驱动，通过活塞往复运动作定向高频冲振，挤压土层向前钻进。,D. 潜钻冲击器,1.6、土层锚杆施工,1.6.2、施工机械,潜钻冲击器通常配备一台钻机，冲击器设在钻杆端部，导向架控制其成孔角度，并导向钻进，达到预定深度时钻杆沿导向架退出，同时将冲击器带出钻孔。由于挤压土层向前钻进，故不出土。其成孔速度较快，可达1.3m/min，噪声低，能耗小。,D. 潜钻冲击器,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,施工顺序：钻孔-安放拉杆-灌浆-养护-安装锚头-张拉锚固-挖土,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,干作业法,A. 钻孔,当土层锚杆处于地下水位以上，呈非浸水状态时，可选用不护壁的螺旋钻孔干作业法成孔。,适用于黏土，粉质黏土，密实性和稳定性较好的砂土等土层。,干作业法具有施工操作方便，场地无积水，功效高，适宜于冬季作业。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,干作业法,A. 钻孔,方法一：螺旋钻机钻孔成孔后钻杆退出空洞用空气压缩机风管冲洗孔穴清除孔内残余土屑插入钢拉杆,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,干作业法,A. 钻孔,方法二：钻孔时将钢拉杆插入空心螺旋钻杆钢拉杆和螺旋钻杆同时到达设计规定深度提出螺旋钻杆150-200mm压力灌浆-边灌浆边退钻杆,灌浆时螺旋叶间充填土可以起到保护孔壁，防止坍塌和堵塞灌浆外流，提高灌浆效果的作用,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,湿作业法,A. 钻孔,钻进时冲洗液(压力水)从钻杆中心流向孔底，在一定水头压力下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁之间的孔隙排出孔外。钻进时要不断供水冲洗，始终保持孔口的水位。待钻到规定深度后，继续用压力水冲洗残留在孔内土屑，直至溢出清水为止。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,湿作业法,A. 钻孔,优点：钻孔过程中的钻进、出渣、固壁、清孔等工序一次完成，可防止塌孔，不留残土。,适用范围：适用于各种软、硬土层，特别适合于有地下水或土的含水率大及有流砂的土层。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,锚固段扩孔方法：机械扩孔，爆炸扩孔，水力扩孔和压浆扩孔等。,A. 钻孔,成孔质量检查：孔洞位置容许偏差：100mm；倾斜度偏差：1孔壁平直，不得坍塌和松动,清孔用水冲洗，直至孔口溢出清水为止，避免使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与孔壁的摩擦阻力。,2.1、土钉墙概述,所谓“土钉”，是置入现场原位土体中以较密间距排列的细长杆件，如钢筋或钢管等，通常外裹水泥砂浆或水泥净浆浆体。,2.1.2 土钉特点,沿通长与周围土体接触，以群体起作用，与周围土体形成一个组合体，在土体发生变形的条件下，通过与土体接触面的黏结力或摩擦力，使土钉被动受拉，并主要通过受拉工作给土体以约束加固或使其稳定。,2.1.1 土钉概念,土钉的设置方向与土体可能发生的主拉应变方向大体一致，通常接近水平方向向下呈不大的倾角。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,土层锚杆拉杆：承载能力较小时，多用粗钢筋 承载能力较大时，多用钢绞线,B. 安放拉杆,锚杆加工和安放过程中两个问题：锚杆自由段的防腐和隔离处理 插入锚杆时的对中措施,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,锚杆自由段的防腐：地下水对刚才具有腐蚀性，锚杆自由段若不进行防腐处理，时间久了，锚杆会因锈蚀而断裂，危机支护结构安全。,B. 安放拉杆,锚杆自由段的隔离处理：锚杆自由段处于不稳定土层中，一旦土层有滑动，自由段拉杆应可以自由伸缩，应使自由段与土层和注浆体隔离。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,钢拉杆处理方法：,B. 安放拉杆,方法二：除锈在钢筋拉杆上涂润滑油脂套上塑料管与锚固段相交处的塑料管管口密封并用铅丝绑紧,方法一：清除拉杆上铁锈涂一层环氧防腐漆冷底子油干燥涂一层环氧玻璃铜固化缠绕两层聚乙烯塑料薄膜,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,钢绞线拉杆处理方法：,B. 安放拉杆,在杆体上涂防腐油脂，然后套上聚丙烯防护套。,钢绞线通常以涂油脂和包装物保护的形式送到现场。下料切断后，要清除锚固段钢绞线的防护层，并用溶剂或蒸汽清除防护油脂，以保证锚固段拉杆与锚固体砂浆有良好黏结。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,钢拉杆或钢绞线拉杆对中：,B. 安放拉杆,防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时搅动土壁，并保证锚固段有足够的保护层厚度，拉杆与锚固体有足够的握裹力。,定位器间距：锚固段：2m自由段：4.0-5.0m外径宜小于钻孔直径10mm,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,B. 安放拉杆,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,灌浆材料及配合比,C. 灌浆,水泥宜用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥，一般不宜用高铝水泥。浆液应有足够的流动性。,水泥砂浆的灰砂比为1:1-1:2，水灰比为0.38-0.45水泥浆水灰比为0.45-0.55,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,灌浆方法,C. 灌浆,一次灌浆：只用一根灌浆管，直径30mm左右，底端距孔底宜为100-200mm。压浆泵将搅拌好的浆液注入钻孔底部，自孔底向外灌注，逐步把灌浆管向外拨出，但管口始终埋在浆液中，待浆液流出孔口时，用水泥袋等堵塞孔口，并用湿黏土封口，严密捣实，以0.4MPa左右的压力进行补灌，稳压数分钟后灌浆结束。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,灌浆方法,C. 灌浆,二次灌浆：两根灌浆管，直径为20mm，第一次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端500mm左右，第二次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端1000mm左右，管口用塑料筒或胶布封住，以防沉放时土进入管口。在管端50mm处向上每隔2m左右做出1.0m长的花管，花管的孔眼为8mm，花管段数视锚固段长度而定。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,灌浆方法,C. 灌浆,二次灌浆法应先灌锚固段，待浆液初凝后对锚固段进行张拉，然后再灌自由段，使锚固段和自由段界限分明。,第一次灌浆用水泥砂浆，注浆压力0.3-0.5MPa；,第二次灌浆根据注浆工艺试验确定或在第一次注浆体强度达到5.0MPa后进行。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,灌浆方法,C. 灌浆,二次灌浆法可以显著提高土层锚杆的承载力,锚固体直径扩大，增加了土中的径向压应力，锚固体周围土受到压缩，孔隙比减少，含水量降低，锚固体的粗糙表面也提高了土的内摩擦角。,第二次灌浆采用水泥浆，注浆压力2.5-5.0MPa，稳压2min，使第一次灌浆锚固体在灌浆压力作用下产生裂缝并被浆液填充。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,锚具选择：变形钢筋-螺丝端杆锚具；钢绞线-夹片式锚具；钢丝束-镦头锚,D. 张拉和锚固,张拉时间：灌浆结束锚杆养护7-8d后，待锚固段强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后，可对锚杆进行张拉和锚固。,预应力损失：张拉摩擦，锚具滑移，拉杆松弛，相邻锚杆施工引起的土层压缩，支护结构变形，土体蠕变，温度变化等。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,张拉前先在支护结构上安装腰梁。承压面应平整，并与锚杆轴线方向垂直，校拉张拉设备，检验锚具，预应力值一般为设计锚固力的75%-80%。,D. 张拉和锚固,正式张拉前，应取0.1-0.2倍设计承载力对锚杆预张拉1-2次，使其各部位接触紧密，杆体完全平直；正式张拉宜分级加载，每级加载应稳载3min，记录伸长值；最后一级荷载应持荷5min，记录伸长值；当拉杆预应力没有明显衰减时可锁定拉杆。,张拉顺序宜采用隔二拉一的张拉方法。,1.6、土层锚杆施工,1.6.3、施工工艺,黏性土中的锚杆，特别是饱和淤泥质黏土层中，预应力锚杆会发生蠕变现象，此外，钢筋松弛，支护结构变形，地基变形会导致预应力损失。在张拉3-5d后，根据锚杆内应力损失情况，进行一次重复张拉，补足预应力，以改善锚杆长期工作性能。,D. 张拉和锚固,1.6、土层锚杆施工,1.6.4、土层锚杆试验,极限抗拔力试验，在土锚工程正式施工前，选择具有代表性的地层(物理力学性能较差)进行锚杆拉拔试验。,试验锚杆数量取锚杆总数的5%，且不得少于3根,灌浆后的锚杆，待锚固体强度达到15MPa或75%以上的强度时才能进行拉拔试验。基本试验采用循环加载，卸荷载法，最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.9倍。锚杆极限承载力取破坏荷载的前一级荷载，在试验最大荷载下，仍未达到锚杆破坏标准，取最大荷载作为锚杆极限承载力。,2.1、土钉墙概述,所谓“土钉”，是置入现场原位土体中以较密间距排列的细长杆件，如钢筋或钢管等，通常外裹水泥砂浆或水泥净浆浆体。,2.1.2 土钉特点,沿通长与周围土体接触，以群体起作用，与周围土体形成一个组合体，在土体发生变形的条件下，通过与土体接触面的黏结力或摩擦力，使土钉被动受拉，并主要通过受拉工作给土体以约束加固或使其稳定。,2.1.1 土钉概念,土钉的设置方向与土体可能发生的主拉应变方向大体一致，通常接近水平方向向下呈不大的倾角。,2.2、土钉墙的构造,2.2.1 土钉,常用土钉类型是钻孔注浆钉，先在土中成孔，置入变形钢筋，然后沿全长注浆填孔，形成由土钉钢筋和外裹水泥砂浆(细石混凝土或水泥净浆)组成的土钉体。,土钉支护通常由三个部分组成，即土钉，面层和防水系统三部分组成。,土钉长度：宜为开挖深度的0.5-1.2倍土钉间距：1-2m与水平面夹角：5-20,2.2、土钉墙的构造,2.2.1 土钉,土钉钢筋：二级，三级钢筋钢筋直径：16-32mm钻孔直径：70-120mm定位支架间距：沿钉长每隔2-3m设置一个注浆水泥浆或水泥砂浆强度：不宜低于M10,2.2、土钉墙的构造,2.2.2 面层,土钉支护的面层为喷射混凝土面层，内配钢筋网。,墙面坡度：不宜大于1:0.1厚度：不宜小于80mm；当为永久性支护时，面层厚度大于150mm混凝土强度等级：不低于C20，3d强度不低于10MPa钢筋直径：宜为6-10mm钢筋间距：150-300mm,当面层厚度大于120mm时，宜设置两层钢筋网；在土钉位置，可与土钉等间距设置水平，垂直或斜向交叉加强钢筋，直径12-18mm，加强钢筋宜采用焊接连接。,2.2、土钉墙的构造,2.2.2 面层,土钉和面层连接方法：宜采用螺母和垫板连接的方法,当高度不大的临时支护且无水压或重大地表压力作用时，可将土钉伸出孔口的一端钢筋弯折与钢筋网片上的加强钢筋焊接；,在土钉和面层连接处，混凝土面层中宜设置局部钢筋网片，以增加混凝土的局部抗压能力。在混凝土面层顶部，宜在地表延续，形成混凝土护顶，有利于防止混凝土面层下坠变形。,紧贴土钉钢筋侧面，沿纵向对称焊接上短钢筋，再将后者与钢筋网上的加强钢筋焊接。,2.2、土钉墙的构造,2.2.2 面层,喷射混凝土面层施工应做好分层施工接缝处的钢筋网搭接和混凝土之间的连接，钢筋网搭接长度应大于300mm，到达支护底面后，宜将面层插入底面以下300-400mm。,2.2、土钉墙的构造,2.2.3 排水系统,设置排水系统的目的,防止地表水渗透对混凝土面层产生压力，降低土体强度及土体与土钉之间的截面黏结力。,排水方式,设置排水沟引走地表水，或设置不透水的混凝土地面防止地表水向下渗透；沿基坑边缘应垫高地面防止地表水流入基坑；设置浅表排水管以便将混凝土面层背后的水排走；在基坑底部设排水沟和集水井，排水沟需防渗漏，并宜离开面层一定距离。,2.3、土钉墙设计计算,2.3.1 土钉抗拉承载力计算,单根土钉受拉荷载标准值计算,式中：Tjk-第j根土钉受拉荷载标准值； -荷载折减系数； eajk-第j根土钉位置处的基坑水平荷载标准值； sxj、szj-第j根土钉与相邻土钉的平均水平，垂直间距； -第j根土钉与水平面的夹角。 -土钉墙坡面与水平面的夹角,2.3、土钉墙设计计算,2.3.1 土钉抗拉承载力计算,土钉抗拉承载力设计值计算,式中：Tuj-第j根土钉抗拉荷载标准值； s-土钉抗压拉力分项系数，取1.3； dnj-第j根土钉锚固体直径； qsik-土钉穿越第i层土体与锚固体极限摩阻力标准值，应由现场试验确定，如无试验资料，可根 据规程选用； li-第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内长度，破裂面与水平面夹角为 。,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，基坑安全等级为三级时按下式计算,2.3、土钉墙设计计算,2.3.1 土钉抗拉承载力计算,单根土钉抗拉承载力验算,式中：Tuj-第j根土钉抗拉荷载标准值； Tjk-第j根土钉受拉荷载标准值。,2.3、土钉墙设计计算,2.3.2 土钉墙整体稳定性验算,土钉墙是随基坑分层开挖，分层施工逐渐形成的，应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法进行整体稳定验算：,2.3、土钉墙设计计算,2.3.2 土钉墙整体稳定性验算,式中：n-滑动体分条数； m-滑动体内土钉数； k-整体滑动分项系数，可取1.3； 0-基坑侧壁重要性系数； i-第i分条土重，滑裂面位于黏性土或粉土中时，按上覆层的饱和土重度计算；滑裂面位于砂 土或碎石土中时，按上覆层土的浮重度计算； bi-第i分条宽度； cik-第i分条滑裂面处土体固结不排水剪黏聚力标准值； ik-第i分条滑裂面处土体固结不排水剪内摩擦角标准值； i-第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角； j-土钉与水平面之间的夹角； Li-第i分条滑裂面处弧长； s-计算单元体滑动厚度； Tnj-第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗压力。,2.4、土钉墙施工,2.2.4 土钉墙整体稳定性验算,单根土钉在圆弧面外锚固体与土体的极限抗拉力Tnj按下式确定：,式中： lni-第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度；,2.4、土钉墙施工,2.4.1 土钉墙施工工艺流程,按设计要求开挖第一层土，并修正边坡；设钢筋网，喷射第一层薄混凝土；钻孔，插筋，注浆，安装好土钉；土钉与面层锚固后喷射第二层混凝土；开挖第二层土，重复以上工作。,2.4、土钉墙施工,2.4.2 土钉施工准备,了解支护结构施工质量要求，施工监测内容与要求，如基坑支护尺寸的允许误差，最大变形，对周边环境影响的最大程度；制定基坑支护施工组织设计，使挖土，支护施工密切配合，保证连续快速施工；测量放线，确定基坑开挖线，轴线，水准基点，变形观测点，并妥善保护；准备施工材料，所选钢筋，水泥，砂，外加剂等所需符合设计要求；根据基坑条件，地质特点及环境状况和施工单位现有机械情况选择施工机械，主要有成孔机械，注浆泵，混凝土喷射机，空压机等，成孔机械要保证在钻进和抽出过程中不塌孔，其他施工机械应满足施工要求。,2.4、土钉墙施工,2.4.3 施工机械,钻孔机具,一般选用体积小，重量轻，装拆移动方便的机具。,锚杆钻机锚杆钻机能自动退钻杆，接钻杆，适用于土中造孔。,地质钻机,洛阳铲洛阳铲机动灵活，操作简便，一旦遇到地下管线等障碍物能迅速反应，改变角度或孔位重新钻孔。孔径为80-150mm，水平方向挖孔深度可达15m。,2.4、土钉墙施工,2.4.3 施工机械,空气压缩机,作为钻孔机械和混凝土喷射机械的动力设备，一般选用排气量为9-20m3/min的空压机,混凝土喷射机,宜选用小型，可移动，可靠性好的注浆泵。,混凝土搅拌机,注浆泵,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,基坑土方开挖,分段分层进行，在上一层作业面土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度70%以前，不得进行下一层土方开挖；,一般每层开挖深度和土钉的竖向间距一致；,砂性土每层开挖深度一般为0.5-2.0m；,黏性土每层开挖深度按下式计算：,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,基坑土方开挖,土方开挖设备必须能挖出光滑规则斜坡面，最大限度减少土层扰动。对松散土，先进行灌浆加固处理；,式中：h-每层开挖深度(m)；c-土体固结快剪黏聚力(kPa) ；-土体固结快剪内摩擦力；-土的重度(KN/m3) .,土方开挖水平分段长度取决于土壁保持坡面稳定的坡面面积和土钉施工设备要求。纵向长度一般为10-20m,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,基坑土方开挖,坡面喷射混凝土支护前，坡面虚土应予以清除。,机械开挖后，应人工修整坡面，坡面平整度偏差为20mm；,喷射第一层混凝土,土体开挖后，为防止土壁土体坍塌，应尽量缩短土体裸露时间。对自稳能力较差的砂土，应尽快喷射一层薄混凝土或砂浆；对易塌土体，应采取加固措施，如分小段间隔开挖；对土层地质条件较好，可省去该层混凝土。,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,设置土钉,土钉成孔施工规定：孔深允许偏差 50mm；孔径允许偏差 5mm；孔距允许偏差 100mm；土钉倾角偏差 5%。,A. 成孔,钻孔设备在钻进过程中注意不要采用膨润土或其他悬浮泥浆护壁，因孔壁“抹光”会降低土的黏结作用。,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,设置土钉,插入钢筋前应清孔检查，若孔中出现局部渗水或掉落松土应立即进行处理；钢筋应居中，每隔2-3m设一个金属或塑料定位支架；钢筋防锈蚀处理：对临时性工程，一般仅由砂浆做锈蚀保护层，或钢筋表面涂一层防护涂料；对永久性工程，可在钢筋外加环形塑料保护层或涂多层防腐涂料，提高钢筋锈蚀防护能力。,B. 设置钢筋,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,设置土钉,注浆材料应符合下列规定：注浆材料宜选用水泥浆或水泥砂浆。水泥浆水灰比为0.5；水泥砂浆配合比为1:1-1:2(重量比)，水灰比为0.38-0.45.水泥浆，水泥砂浆应拌合均匀，随拌随用。一次拌合的水泥浆，水泥砂浆应在初凝前用完。,C. 注浆,为防止水泥浆或水泥砂浆硬化过程中产生干缩裂缝，提高其抗腐蚀性能，保证砂浆与周围土壁的紧密黏合，可掺入一定量的膨胀剂；为提高水泥浆和水泥砂浆的早期强度，加速硬化，可掺入速凝剂或早强剂。,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,设置土钉,钢筋网铺设应符合下列规定：钢筋网应在喷射第一层混凝土后铺设，钢筋与第一层喷射混凝土的间隙不宜小于20mm；采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设；,D. 铺设钢筋网,钢筋网片应固定牢固，搭接长度应不小于一个网格边长或200mm，焊接则焊接长度不小于10d。钢筋网与土钉应连接牢固。,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,设置土钉,混凝土强度等级不宜低于C20，通常规定最大粒径为10-15mm；,E. 喷第二道混凝土面层,喷射作业应分段进行，同一分段喷射顺序应自下而上；,一次喷射厚度宜为50-70mm，但混凝土面层厚度大于100mm时，应分层喷射；,喷射混凝土时，喷头与受喷面保持垂直，距离宜为0.6-1.0；,每段底部预留300mm，利于下一层钢筋网安装，且混凝土面层做成45角的斜面搭接，分层喷射时接缝上下应错开。下次混凝土喷射前，清除浮浆碎屑，喷水润湿。,2.4、土钉墙施工,2.4.4 土钉墙施工,设置土钉,F. 设置排水系统,试验数量；土钉总数的1%，且不少于三根；,合格标准：土钉抗拔力平均值应大于设计极限抗拔力；抗拔力最小值应大于设计极限抗拔力的0.9倍。,质量检测,土钉墙面喷射混凝土厚度采用钻孔检测，钻孔数量宜每100m2墙面积一组，每组不应少于3点。,