1、土釘墻支護體系1.結構形式土釘墻支護體系主要由土釘，面層，周圍巖土體及排水系統組成（如下圖）。土釘通常采用鉆孔注漿釘，釘材一般選用，級鋼筋，漿體一般選用水泥漿或水泥砂漿。面層通常采用網噴混凝土做成，排水系統視具體情況采用截水，淺層排水及深層排水三種方式。1水泥注注漿 22級鋼筋筋 3鋼鋼墊板 4鋼鋼筋網 5第第一層噴噴射砼 6第第二層噴噴射砼 7第第三層水水泥砂漿漿除了鉆孔注注漿釘外外，還有有打入型型土釘（在在土體中中直接打打入角鋼鋼、圓鋼鋼或鋼筋筋等，不不再注漿漿）及射射入型土土釘（直接將將帶孔的的鋼管打打入土中中，然后后高壓注注漿形成成土釘）。2.支護原原理土釘墻是在在土體內內放置一一定長

2、度度和分布布密度的的土釘體體與土共共同作用用，彌補補土體自自身強度度的不足足。通過過以增強強坡體自自身穩定定性的主主動制約約機制來來穩定坡坡體，可可以有效效提高土土體的整整體剛度度，彌補補了土體體抗拉、抗抗剪強度度低的弱弱點。通通過相互互作用，土體自身結構強度潛力得到充分發揮，改變了邊坡變形和破壞的性狀，顯著提高了整體穩定性，更重要的是土釘墻受荷載過程中不會發生素土邊坡那樣的突發性塌滑，土釘墻不僅延遲塑性變形發展階段，而且具有明顯的漸進性變形和開裂破壞，不會發生整體性塌滑。其加固機理主要表現在：（1）增強強原位巖巖土體強強度。土土釘體與與巖土體體共同作作用，形形成復合合體，從從而提高高原位巖巖

3、土體強強度，以以彌補巖巖土體自自身強度度不足，增增強坡體體穩定性性。（2）土釘釘對復合合土體起起箍束骨骨架作用用。由于于土釘本本身的強強度與剛剛度，以以及它在在巖土體體內分布布的空間間組合形形成的骨骨架網絡絡可以約約束巖土土體變形形。（3）土釘釘對復合合體起分分擔作用用。土釘釘與土體體共同承承擔外荷荷載和土土體自重重應力，土釘有有很高的的抗拉抗抗剪強度度，所以以土體進進入塑性性狀態后后，應力力逐漸向向土釘轉轉移，土土釘分擔擔作用更更為突出出。（4）土釘釘起著應應力傳遞遞與擴散散作用。土土釘可以以將滑裂裂域內部部分應力力傳遞到到穩定巖巖土體中中，分散散在較大大范圍的的巖土體體內，降降低應力力集中

4、程程度。（5）對坡坡面變形形起約束束作用。在坡面上設置的與土釘在一起的鋼筋網噴射砼面板限制坡面開挖卸荷而膨脹變形，加強邊界約束的作用。3.計算方方法選取何種計計算方法法關鍵在在于搞清清楚土釘釘墻發生生何種破破壞模式式。土釘釘墻可能能發生的的的破壞壞模式分分為內部部破壞，外外部破壞壞及超量量變形。對對于外部部破壞，工工程中多多采用類類似于重重力式擋擋土墻的的計算方方法進行行水平滑滑動穩定定，抗傾傾覆穩定定，墻底底土承載載力和整整體抗滑滑穩定性性驗算。對對于內部部破壞，主主要有極極限平衡衡法，有有限元法法，工程程簡化法法。極限平衡法法又因為為安全系系數的定定義，破破裂面形形狀假定定等的不不同又分分

5、為三種種：（11）假定滑滑移面為為雙曲線線形并通通過土坡坡坡腳，進進行力的的極限平平衡總體體穩定分分析，僅僅考慮土土釘的抗抗拉作用用，土的的抗剪強強度由莫莫爾庫庫侖準則則確定。（2）假定滑滑移面為為過坡腳腳的拋物物線形，僅僅考慮土土釘的抗抗拉作用用。（3）假定滑滑移面為為圓弧形形，根據據傳統邊邊坡穩定定中的條條分法，并并考慮穿穿過滑移移面土釘釘的抗拉拉、抗剪剪和抗彎彎作用來來進行力力矩極限限平衡分分析。有限元法不不僅可以以計算出出土釘墻墻中的土土釘內力力，土體體應力應應變關系系等，而而且可以以考慮土土體的非非均勻性性及各向向異性的的復雜性性態。但但其計算算結果與與計算模模型及參參數選取取有關，

6、對對土釘內內力計算算結果較較好，變變形計算算結果不不夠理想想。工程簡化法法作為估估算土釘釘拉力和和為有經經驗者進進行土釘釘初步設設計是一一種較為為簡便的的方法。其其實質是是直接給給定臨界界滑移面面的位置置及不同同部位土土釘的最最大拉力力。常用用的有二二分之一一分割法法，楔形形破壞滑滑移面法法，雙折折線滑移移面法，王步云法，王長科方法，冶金部建筑研究總院方法等。下面介紹建建筑基坑坑支護技技術規程程JGGJ1220-999方法法：一.土釘抗抗拉承載載力（圖圖3.22-1）圖3.2-1 土土釘支護護抗拉承承載力計計算簡圖圖噴射混凝土土面層；2土釘釘（1） 單單根土釘釘受拉荷荷載標準準值可按按下式計計

7、算（3.2-1）其中荷載折折減系數數可按下下式計算算（3.2-2）式中土釘墻墻坡面與與水平面面的夾角角；土的內內摩擦角角標準值值。荷載載折減系系數；eajk 第j根土釘釘位置處處的基抗抗水平荷荷載(土壓力力)標準值值；sxj、sszj第j根土釘釘與相鄰鄰土釘平平均水平平、垂直直間距；j 第j根土釘釘與水平平面的夾夾角。（2） 對對于基坑坑側壁安安全等級級為二級級的土釘釘抗拉承承載力設設計值應應按試驗驗確定，基基坑側壁壁安全等等級為三三級時可可按下式式計算：（3.2-3）式中s土釘抗抗拉抗力力分項系系數，取取1.33；dnj第j根土釘釘錨固體體直徑；qsik土釘釘穿越第第i層土土土體與錨錨固體極

8、極限摩阻阻力標準準值。li 第j根土釘釘在直線線破裂面面外穿越越第i穩定土土體內的的長度，破破裂面與與水平面面的夾角角為。（3） 單單根土釘釘抗拉承承載力計計算應符符合下列列要求：（3.2-4）式中0基坑側側壁重要要性系數數；Tjk第j根土釘釘受拉荷荷載標準準值；Tuj第j根土釘釘抗拉承承載力設設計值。二.整體穩穩定性驗驗算（圖圖3.22-2）圖3.2-2整體體穩定性性驗算噴射混凝土土面層； 2土土釘（1）單根根土釘在在圓弧滑滑裂面外外錨固體體與土體體的極限限抗拉力力可按下下式確定定：（3.2-5）式中dnjj 第j根土釘釘的直徑徑；qsik土釘釘穿越第第i層土土土體與錨錨固體極極限摩阻阻力標

9、準準值。lni 第j根土釘釘在圓弧弧滑裂面面外穿越越第i層穩定定土體內內的長度度。（2）土釘釘墻應根根據施工工期間不不同開挖挖深度及及基坑底底面以下下可能滑滑動面采采用圓弧弧滑動簡簡單條分分法，取取一定長長度邊坡坡體，按按下式進進行計算算：0 （3.2-66）式中n土條數數；m滑動動體內土土釘數；rk整整體滑動動分項系系數，取取 1.3；0基坑坑側壁重重要性系系數；wi第第i分條土土重，滑滑裂面位位于粘結結土或粉粉土中時時，按上上覆土層層的飽和和土重度度計算；滑裂面面位于砂砂土或碎碎石類土土中時，按按上覆土土層的浮浮重度計計算；bi第第i分條寬寬度；cik第i分條滑滑裂面處處土體固固結不排排水

10、（快快）剪粘粘聚力標標準值；ik第第i分條滑滑裂面處處土體固固結不排排水（快快）剪內內摩擦角角；i第第i分條滑滑裂面處處中點切切線與水水平面夾夾角；土釘與與水平面面之間的的夾角；Li 第i分條滑滑裂面處處弧長；s 計計算滑動動體單元元厚度；Tnj第j根土釘釘在圓弧弧滑裂面面外錨固固體與土土體的極極限抗拉拉力。4.適用范范圍（1）土釘釘墻適用用于地下下水位以以上或經經人工降降水后的的人工填填土、粘粘性土和和弱膠結結砂土的的基坑支支護和邊邊坡加固固。（2）土釘釘墻宜用用于深度度不大于于12mm的基坑坑支護和和邊坡支支護，當當土釘墻墻與有限限放坡、預預應力錨錨桿聯合合使用時時，深度度可增加加。（3）

11、土釘釘墻不宜宜用于含含水豐富富的粉細細砂層、砂砂礫卵石石層和淤淤泥質土土；不得得用于沒沒有自穩穩能力的的淤泥和和飽和軟軟弱土層層。（4）現場場需有允允許設置置土釘的的地下空空間。如如為永久久性土釘釘，更需需長期占占用這些些地下空空間。當當基坑附附近有地地下管線線或建筑筑物基礎礎時，則則在施工工時有相相互干擾擾的問題題。土釘釘支護如如果作為為永久性性結構，需需要專門門考慮銹銹蝕等耐耐久性問問題。5.參考經經濟指標標設一基坑開開挖深度度為H，基坑寬寬為200米，基坑坑坡面坡坡角733.3地下水水距基坑坑底5米，不不考慮地地下水影影響，土土質為粘粘性土，容容重188KN/M,黏聚力力10kkpa，內

12、內摩擦角角20，坑頂頂超載為為均布荷荷載，qq=155kpaa，土釘與與水平面面的傾角角取155，土土釘豎直直間距取取1.22米，水平平間距取取1.22米，機械械成孔，取取孔徑1130。采用理理正計算算不同高高度下的的土釘墻墻主要工工程量，以以探究土土釘墻在在所給地地質情況況下比較較經濟的的適用高高度。項目H=33米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米4.1255520.6225注漿立方米0.0544754129.6005鋼筋噸0.00446310014.3225面層混凝土立方米63502100鋼筋噸0.28443000852總計：30016.5566單位表表面積造造價：550.2275每

13、每延米造造價：1150.8277項目H=55米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米11.5007557.5335注漿立方米0.1522654182.5887鋼筋噸0.01448310045.9224面層混凝土立方米103503500鋼筋噸0.474430001422總計：51108.0477單位表表面積造造價：551.0080每每延米造造價：2255.4022項目H=77米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米20.55595102.7795注漿立方米0.272275411436.8966鋼筋噸0.03229310051.155面層混凝土立方米143504900鋼筋噸0.66443000

14、1992總計：72244.4488單位表表面積造造價：551.7746每每延米造造價：3362.2222項目H=99米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米52.11145260.557注漿立方米0.69113541374.0031鋼筋噸0.236643100733.0021面層混凝土立方米183506300鋼筋噸0.853330002559總計：1002266.6223單位位表面積積造價：56.8144每延米米造價：5111.3331項目H=111米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米83.93315419.6655注漿立方米1.11334541602.3387鋼筋噸0.6199331

15、001920.04面層混凝土立方米223507700鋼筋噸1.043330003129總計：1337711.0886單位位表面積積造價：62.5955每延米米造價：6888.5554項目H=113米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米105.33565526.778注漿立方米1.39777541756.1158鋼筋噸0.7166031002219.7166面層混凝土立方米263509100鋼筋噸1.232230003696總計：1662988.6555單位位表面積積造價：62.6877每延米米造價：8144.9332項目H=115米單位數量單價（元）金額（元）土釘體鉆孔米124.77395

16、623.6695注漿立方米1.65448541895.2273鋼筋噸0.8411531002608.7722面層混凝土立方米30350105000鋼筋噸1.422230004266總計：1888933.7441單位位表面積積造價：62.9799每延米米造價：944.6877由于各項工工程量皆皆為估算算，且未未計人工工費，機機械臺班班費等其其它費用用，所以以導致具具體造價價與實際際存在出出入，但但是不影影響為探探究邊坡坡經濟高高度而將將不同高高度邊坡坡下的造造價進行行比較。采采用orrigiinprro模擬擬曲線如如下圖：由圖形可知知，單位位表面積積造價隨隨邊坡高高度（33米至155米）的的增加

17、而而增加，邊邊坡高度度在7.5米以以下時，造造價基本本隨高度度緩慢增增加，基基本維持持在51元左右右，當邊邊坡高度度超過77米后，單單位表面面積造價價開始急急速上升升，一直直到111米左右右增速放放緩，111米之之后造價價又趨于于緩和，基基本維持持在622.6元元左右。從圖形分析析可知，在在采取土土釘墻進進行支護護的前提提下，土土釘墻經經濟高度度以不超超過7米為宜宜。雖然然邊坡高高度在111米之之后造價價又趨于于緩和，但但是從理理正計算算得出的的土釘墻墻鉆孔過過長，在在高度為為13米時時，上層層土釘鉆鉆孔已接接近200米，增增加施工工難度，人人工費等等其它未未計費用用占造價價比例增增大，所所以

18、111米之后后數據代代表性降降低。加加之結合合相關規規范及工工程經驗驗，在本本例所給給地質條條件下，該該經濟高高度是比比較符合合實際的的。同樣，由每每延米造造價圖可可以看出出每延米米造價隨隨邊坡高高度增加加而增加加，但是是在邊坡坡高度小小于7米時，增增速基本本不變，當當超過77米后，增增速變大大，當邊邊坡高度度達到111米時時，增速速又減小小，之后后趨于穩穩定。從圖分析知知，7米至111米是造造價快速速增長的的范圍，結結合以上上單位表表現積造造價可以以得在本本例所給給地質及及其他條條件下，該該土釘墻墻經濟高高度不超超過7米為宜宜。6.工程實實例設一基坑開開挖深度度為7mm，建筑筑物7層，每每層

19、荷載載取122Kpaa,距基基坑4.5m，則則總荷載載為1227=884Kppa，建建筑物每每層3mm共21mm，根據據規范取取基坑深深為地面面下1.4m，按按條形基基礎擴散散，則在在基坑深深度為55.9mm處有影影響，不不考慮地地下水影影響，土土質為粘粘性土，容容重188KN/M,黏聚力力10kkpa，內內摩擦角角20。6.1土壓壓力計算算b條形基基礎寬取取10mmPk總的的荷載標標準值Z基底至至軟弱下下臥層距距離P擴散后后荷載基底自重重應力值值 66.1.1主動動土壓力力計算q地面荷荷載（）；土的重度度（）；c土層粘粘聚力（kPa）主動土壓力力系數，為土層內摩擦角。Ea(1 1)=-280

20、.8339=-13.42(kPaa)Ea(1 2)=(188.02.11)0.7004-2280.8339=13.19(kkPa)Ea(2 1)=(188.02.11)0.499-280.7=7.32(kkPa)Ea(2 2)=(188.02.11+20.812.00)0.499-280.7=27.72(kkPa)Ea(3 1)=(188.02.11+20.812.00)0.4338-2290.6662=22.87(kkPa)荷載影響處處Ea；(32)=(2211.99+188.02.11+20.812.00)0.4338-2290.6662=40.335(kkPa)荷載影響處處Ea；(3 1

21、)=(226.773+18.02.11+20.812.00+21.001.88)0.4338-229 0.6662=51.113(kkPa)Ea(322)=( 266.733+188.02.11+20.812.00+21.003.22)0.4338-2290.6662=64.001(kkPa)6.2土釘釘參數及及布置土釘墻水平平傾角為為，即按按1:00.3放放坡，土土釘與水水平面的的傾角取取，土釘釘豎直間間距取，水水平間距距取，機機械成孔孔，取孔孔徑1330。具具體見圖圖2.22土釘處主動動土壓力力計算：第1點最大大主動土土壓力根據公式：e1.2= 1881.220.7704-280.8339

22、=1.778(kkPa)e2.4=(188.02.11+200.8110.33)0.7-280.499=22.99(kkPa)e3.6=(188.02.11+200.8111.55)0.7-280.499=40.47(kkPa)e4.8=(188.02.11+20.812.00+2110.77)0.4338-2290.6662=29.3(kPPa)e6.0=(266.733+188.02.11+20.812.00+2111.99)0.4338-2290.6662=52.05(kkPa)6.3土釘釘設計6.3.11.折減減系數計計算土釘墻坡坡面與水水平面夾夾角，為為（坡度度1:00.3）。6.3

23、.22受拉荷荷載標準準值計算算其中：荷荷載折減減系數；第i個土土釘位置置處的基基坑水平平荷載標標準值，（kPa）；、-土土釘與相相鄰土釘釘的平均均水平、垂垂直間距距，（mm）；-土釘釘與水平平面的夾夾角。 =1.0081.7781.221.22/coos1550 =2.887 =0.6822.991.221.22/coos1550 =233.3 =0.6840.471.221.22/coos1550 =411.0 =0.629.31.221.22/coos1550 =266.2 =0.652.051.221.22/coos1550 =466.566 6.3.33土釘受受拉承載載力設計計值計算算

24、土釘受拉承承載力設設計值按按以下公公式計算算：其中：-第i根土釘受受拉荷載載標準值值，（kkN）；-第ii根土釘受受拉承載載力設計計值，（kN）；-基坑坑側壁重重要性系系數，取取1.00。6.3.44土釘長長度設計計土釘長度按按以下公公式計算算：其中：-土釘釘受拉抗抗力分項項系數，取取1.33；-第jj根土釘釘錨固體體直徑，（m）；-土釘釘穿越第第i層土體與與錨固體體極限摩摩阻力標標準取值值；查表得，,。-第ii根土釘釘在直線線破裂面面外穿越越第i穩定土土體內的的長度,(m)。6.3.55自由段段長度的的計算自由段長度度按以下下公式計計算：其中：-第i排土釘自自由段長長度（mm）；-基坑坑深度

25、（m）；-土釘釘墻坡面面與水平平面的夾夾角；-土釘釘與水平平面的傾傾角取；第1排土釘釘自由段段長度計計算，hhi=11.2mm =55.80.444/00.855 =33m第1排土釘釘長度：第2土釘自自由段長長度計算算，hii=2.4m =44.60.444/00.855 =22.388m第2土釘長長度：第3土釘自自由段長長度計算算，hii=3.6m =33.40.444/00.855 =11.766m第3土釘長長度：第4土釘自自由段長長度計算算，hii=4.8m =22.20.444/00.855 =11.144m第4土釘長長度：第5土釘自自由段長長度計算算，hii=6.0m =00.444/0.85 =00.233m第5土釘長長度：綜合上述計計算結果果及施工工因素，取取第1排和第第4排土釘釘長度為為8m，第第2、3、5排土釘釘取100m。6.3.66桿體直直徑計算算：土釘桿體的