岩土工程师辅导资料：基坑支护特点及条件3

　　土钉墙结构

　　(1)土钉墙结构的特点

　　土钉墙支护技术是一种原位土体加固技术，是在分层分段挖土和施工的条件下，由原位土体、在基坑侧面土中斜向设置的土钉与喷射混凝土面层三者组成共同工作的土钉墙，其受力特点是通过斜向土钉对基坑边坡土体的加固，增加边坡的抗滑力和抗滑力矩，达到稳定基坑边坡的作用，如图12.3-3。土钉的施工一般采用钻孔中内置钢筋后，然后向孔中注浆，坡面用配有钢筋网的喷射混凝土形成的土钉墙;也有采用打入式钢管再向钢管内注浆的土钉;也有采用土钉和预应力锚杆等结合的复合土钉墙结构。利用水泥土桩组合式土钉墙支护技术，形成封闭周边地下水的截水帷幕，使该项技术能够应用在不降水的条件下，进行土钉墙的施工。

　　　土钉主要分为钻孔注浆土钉与打入土钉两类。钻孔注浆土钉为最常用的土钉类型，施工简单快速，先在土中钻孔，一般钻孔直径Φ100～120mm，采用Φ16～32mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋置入孔内，为使土钉钢筋处于孔的中心位置，有足够的浆体保护层，需沿钉长每隔2～3m设对中支架。然后采用强度等级不低于M10水泥浆或水泥砂浆沿全长注浆。水泥浆水灰比一般为0.5左右，水泥砂浆配合比一般1：1～1：2，水灰比为0.38～0.45。注浆方式常用常压注浆。

　　打入式土钉一般采用钢管等材料打入土中形成，可用人力或振动冲击钻、液压锤等机具打入，打入式土钉的优点是不需要预先钻孔，施工速度快。打入式土钉一般长度受到限制，不易用于密实砂卵石和胶结土中。打入钢管一般采用周围带孔的闭口钢管，可在打入后管内高压注浆，增强土钉与土的粘结力，提高土钉的抗拔能力。这种土钉特别适合于成孔困难的砂层和较软土层。

　　土钉长度一般为开挖深度的0.5～1.2倍，间距为l～2m，与水平夹角一般为5°～20°。面墙一般由φ6～l0mm、间距150～300mm的钢筋网，强度等级不低于C20、面层厚度一般为80～150mm的喷射混凝土形成。为保证土钉与面墙的有效连接，采用加强钢筋与土钉和分布钢筋连接，也可采用承压垫板方法连接。

　　土钉墙墙面应设泄水孔，排除土体内积水，消除面层后水压力对坡面的作用和减小地下水对降低土体强度的影响，坡底应设排水沟和积水井，以排泄地面雨水和坡面渗漏水。

　　与其他支护类型相比，土钉墙具有以下一些特点：

　　1)土钉墙支护技术是通过原位土体加固、充分利用原位土体的自稳能力，因而能大幅度降低支护造价，一般比桩墙支护结构节约很多费用，具有显著的经济效益。

　　2)施工方法和设备简单，土钉的制作与成孔不需复杂的技术和大型机具，土钉施工的作业对场地占用少。

　　3)因施工工艺简单，施工与基坑土方工程同步进行，交叉作业。根据土钉设置的层数，挖一层土，施工一层土钉，施工工期一般较短。

　　(2)适用条件

　　1)土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和弱胶结砂土的基坑和边坡，当土钉墙与水泥土桩截水帷幕组合时，也可用于存在地下水的条件。

　　2)土钉墙一般宜用于深度不大于12m的基坑，当土钉墙与水泥土桩、微型桩、组合使用时，深度可适当增加。

　　3)土钉墙不能用于淤泥、淤泥质土等无法提供足够锚固力的饱和软弱土层。

　　4)当基坑旁边有地下管线或建筑物基础时，阻碍土钉成孔，或遇密实卵石层无法成孔，不能采用土钉墙。

　　5)不宜用于含水丰富的粉细砂层容易造成塌孔的情况。

　　6)不宜用于邻近有对沉降变形敏感的建筑物的情况，以免造成周边建筑物的损坏。

　　4 水泥土墙结构

　　(1)水泥土墙结构的特点

　　水泥土墙重力式结构是在基坑侧壁形成一个具有相当厚度和重量的刚性实体结构，以其重量抵抗基坑侧壁土压力，满足该结构的抗滑移和抗倾覆要求。这类结构一般采用水泥土搅拌桩，有时也采用旋喷桩，使桩体相互搭接形成块状或格栅状等形状的重力结构.水泥土重力式围护结构是利用水泥材料为固化剂，经过特殊的拌和机械(如深层搅拌机或高压旋喷机等)在地基上中就地将原状土和水泥(粉体、浆液)强制机械拌和或高压力切削拌和，经过土和水泥固化剂或掺和料产生一系列物理化学反应，形成具有一定强度、整体性的水稳性的加固土圆柱体。施工时将圆柱体相互搭接，连续成桩，形成具有一定强度和整体结构性的水泥土实体墙或格栅状墙，主要利用其重力维持基坑边坡的稳定，保证地下室的施工及周边环境的安全。水泥土搅拌桩和旋喷桩作为支护结构承受弯矩与剪力的能力有限，墙体内不宜产生拉应力，如插入型钢或钢筋可改善墙体受拉特性。

　　重力式挡土墙具有以下优点：

　　1)充分利用了加固后原地基土的作用;

　　2)搅拌或旋喷时无侧向挤出、振动小、噪音小和无污染，对周围建筑物及地下管道影响小;

　　3)对于软土地层的基坑支护，一般适用于深度不应大于6m的基坑。

　　4)因水泥土墙同时能起到截水作用，可用于地下水位以下的基坑支护。

　　5 逆作拱墙结构

　　(1)逆作拱墙结构的特点

　　拱墙结构是将基坑开挖成圆形、椭圆形等弧形平面，并沿基坑侧壁分层逆作钢筋混凝土拱墙，利用拱的作用将垂直于墙体的土压力转化为拱墙内的切向力，以充分利用墙体混凝土的受压强度。设计中可根据地质条件、基坑平面形状及基坑周边场地条件等，采用闭合或非闭合拱墙。由于墙体内力主要为压应力，充分发挥了混凝土的受压强度高的特性，因此墙体厚度可做的较薄，很多情况下不用锚杆或内支撑就可能满足强度和稳定的要求。

　　这种结构一般采用分层分段施工的现浇钢筋混凝土拱墙结构。拱墙截面宜为Z字形 ，拱壁的上、下端通常加肋梁，当基坑较深且一道Z字形拱墙的支护高度不够时，可由数道拱墙叠合组成，沿拱墙高度应设置数道肋梁，其竖向间距不宜大于2.5m。

　　当基坑边坡地较窄时，可不加肋梁但应加厚拱壁(图12.3-5d)。逆作拱墙水平方向施工分段长度不应超过12m，软土层或砂层分段长度不宜超过8m。垂直方向分层高度不宜超过2.5m。拱墙结构混凝土强度等级不宜低于C25，上道拱墙合拢且混凝土强度达到设计强度的70%后，才可进行下道拱墙施工。

　　逆作拱墙结构具有以下主要特点：

　　1)这种支护体系，结构受力以受压为主，能充分发挥混凝土材料受压特性，构造简单，水平位移小，采取分层开挖分层逆作支护的施工办法。

　　2)逆作拱墙支护体系为无嵌固段支挡结构，设计中除结构计算外，还应验算其抗隆起稳定性、抗渗透稳定性。

　　3)逆作拱墙采用分层、分段施工，施工速度快。

　　4)基坑支护造价较低，一般仅为护坡桩造价的30%～60%，经济效益显著。

　　(2)适用条件

　　1)适用于非软土、低地下水位场地，开挖深度一般不宜超过12m。

　　2)拱墙结构本身不能作为防水体系使用，当有地下水时，应进行降水或使用截水帷幕，与止水帷幕结合可用于地下水位以下的基坑支护。

　　3)适合于圆弧形的基坑，拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8。

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