《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97.pdf

C E C S9 69 7 中国工程建设标准化协会标准 基坑土钉支护技术规程 \ S pecification for5 0 1 1 nailing in foundationexcavations 1 9 9 7 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 C E C S9 69 7 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1 9 9 7年1 2月1 6日 1 9 9 7年北京 前 护」‘, 亡〕 土钉支护己在我国基坑 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C E C S 9 69 7，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1 0 0 0 84 ）。 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 1 9 9 7年1 2月1 6日 目次 1 总 则 ⋯ ⋯ （ l 2 术语、符号 ， ⋯⋯ （ 2 3 基本规定 ， ， ⋯⋯ （ 4 4工程调查与岩土工程勘察 ， ⋯ ⋯ （ 6 5 设计 ， ⋯ ⋯ （ 8 6 施工 ， ， ， ， ⋯ ⋯ （ 2 0 7土钉现场测试 一 （ 2 6 8 施工监测 ， ， ⋯ ⋯ （ 2 8 9 施工 质量检查与工程验收 ， ， ， ⋯⋯ （ 2 9 1 总则 1.0.1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。 1.0.2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1 8m，使用期限不宜超过1 8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。 1.0.3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。 1.0,4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。 1.0,5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 （G B 5 0 0 2 1 一 9 4）、建筑地基基 础设计规范｝} G B J 7 一 89 ）、混凝土结构设计规范 （ G B J 1 0 一 89 等有关现行国家标准的规定。 一 1 一 2术语、符号 2.1术语 2.1,1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。 2.1.2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。 2.2 符号 2.2.1 2.2.2 材料性能 R 一一 土钉的极限抗拉能力 一一 土的粘聚力 - 土的重度 土钉与土体之间的界面粘结强度 几、钢筋抗拉强度标准值 作用及作用效应 N －一 土钉的最大拉力或设计内力 p －一 与土钉设计内力相应的土体侧压力 p。 一 一 作用于支护喷混凝土面层的侧向土压力 q地表均布荷载 一 2 一 2,2.3 2.2。4 几何参数 l 一 土钉长度 l 。 一 土钉伸入破坏面 一 侧稳定土体中的长度 d 一一 土钉钢筋直径 d。 －一 土钉孔径 ,h －一一 土钉水平间距 s, - 土钉竖向间距 尹 一 土的内摩擦角 夕土钉倾角 H 基坑深度 计算系数 F 支护的内部整体稳定性安全系数 F ,.d 一 一 土钉的局部稳定性安全系数 3基本规定 3.0.1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 1 开挖有限的深度； 2在这 一 深度的作业面上设置 一 排土钉，并喷混凝土面层； 3继续向下开挖，并重复上述步骤，直至所需的基坑深度。 3.0.2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。 3.0,3土钉支护的设计施工应考虑施工作业周期和降雨、振动等 环境因素对陡坡 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。 3.0.4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。 3.0.5土钉支护施工前应具备下列设计文件 1工程调查与岩土工程勘察报告； 2 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； 3 排水系统施工图，以及需要工程降水时的降水方案设计； 4 施工 方案和施工组织设计 ，规定基坑分层、分段开挖的深 一 4 一 度和长度，边坡开挖面的裸露时间限制等； 5 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； 6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。 3.0.6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 一 预应力锚杆联合支 护、土钉 一 桩联合支护、土钉 一 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。 一 5 一 4工程调查与岩土工程勘察 4.0,1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 辛 卜 给排泄关系等。 4.0.2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1 2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1 5 一 3 0 m，但每 一 剖面线上不宜少于2 一 3 个。勘探点的深度可取土钉最大埋深以下5 一 sm。当场地有不良 土层、暗沟、暗洪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。 4.0.3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 6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lm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。 一 6 一 4.0.4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 需要进行抽水试验测定土层的渗透性。 4 .0.5 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 1 基坑情况概述； 2 勘察方法和勘察工作布置； 3 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； 4 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； 5 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； 6 对土钉支护的设计、施工及监测提出建议。 4.0.6 勘察报告应附以下主要图表 1 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； 2 沿基坑边线的岩土工程地质剖面图； 3 代表性的钻孔柱状 图； 4 室外和室内试验的有关图表； 5 岩土工程计算的有关图表。 5设计 5.1 一 般规定 5.1.1土钉支护的设计应包括下列内容 1 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； 2 进行计算分析，主要有 1 ） 支护的内部整体稳定性分析与外部整体稳定性分析； 2 ）土钉的设计计算； 3 ） 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； 3 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。 5.1.2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1.2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。 5.1.3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 一 8 一 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 1 5kN/mZ时则按1 5kN／ 砰 ’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。 5.1.4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5.1.5界面粘结强度标准值 土层种类 r kP a 素填土3 0 6 0 粘性土软塑1 5 3 0 可塑 3 0 5 0 硬塑 5 0 7 0 坚硬 7 0 9 0 粉土 5 0 1 0 0 砂土松散7 0 9 0 稍密9 0 1 2 0 中密1 2 0 1 6 0 密实 1 6 0 2 0 0 注表中数据作为低压注浆时的极限粘结强度标准值。 5.1.5土的力学性能参数、沪、土钉与土体界面粘结强度r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 0.8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5.1 .5的数据取值。 5.1.6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。 一 9 一 对基坑平面上的凸角区段，应局部加强。 5.2支护各部件参数 5.2.1主要承受土体 自重作用的钻孔注浆钉支护，其各部件（图 5.2.1 ）尺寸可参考以下数据初步选用 1土钉钢筋用班级或亚级热轧变形钢筋，直径在1 8 3 2 mm 的范围内； 2土钉孔径在7 5 1 5 omm之间，注浆强度等级不 低于 1 2 M P a,3天不低于6 M P a; 3土钉长度l与基坑深度H之比对非饱和土宜在0.6到 1.2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“H不应小于1.0。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 0.S H；含水量高的粘性土中的底部土钉长度则不应 缩减； 4土钉的水平和竖向间距 S h和S，宜在1.2 Z m的范围内， 在饱和粘性土中可小到lm，在干硬粘性土中可超过Z m；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6 m2 一 根； 5喷混凝土 面层的厚度在5 0 1 5 0mm之间，混凝土强度等 级不低于C 2 0,3天不低于1 0 M P a 。喷混凝土 面层内应设 置钢筋 网，钢筋网的钢筋直径6 一 smm，网格尺寸1 5 0 3 0 0 mm 。当面层 厚度大于1 2 0 mm时，宜设置二层钢筋网。 5.2.2土钉钻孔的向下倾角宜在。 ～ 2 0 0 的范围内，当利用重力 向孔中注浆时，倾角不宜小于1 5 。 ，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。 石 1 0 一 喷混凝土护顶 防水地面 喷混凝土面层 土钉 巴5 . 2 .1 土钉支护 5.2,3土钉钢筋与喷混 凝 土面 层的连接采用图5.2.3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。 ｝ 朴 l 今 未 ． 洲 尔 ｝ 发 ） 从 冷 （a ｝ 。 ｝ 狐 仁 一 扮 址 l 侧 l 郁 日 』 图5,2.3土钉与面层的连接 5.2.4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0.Z m；在基坑顶部也宜设置宽度为1 一 Z m的喷混凝土护 顶。 5.2.5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 5.2.5，其间距不宜大于lm，深入基坑底部1 3 m。微型桩可用无 一 1 1 一 缝钢管或焊管，直径4 8 1 5 0 mm，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 1 0 0 mm）的钢管宜采用钻孔置 入并注浆，在距孔底1/ 3孔深范围 内的管 壁上设置注浆孔，注浆孔直径1 0 一 1 5 mm，间距4 0 0 一 5 0 0 mm。 图5.2.5超前设置微型桩的土钉支护 5.3 支护整体稳定性分析 5,3.1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5.4 .5条所确定的最大抗力R, 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 5.3, la，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； F ， 二 习〔 （w;Q、）cosa。 tan。＋ R k /S卜 ksn口k,tan 。＋c。 ‘ 。 ；/cosa。） R k /S卜 。，cos夕。〕 名〔 （ w ;Q5inai] 5.3.1 式中 W 。、Q;作用于土条i的自重和地面、地下荷载； ai土条i圆弧破坏面切线与水平面的夹角； 一 1 2 一 乙i土条i的宽度； 妈 土条i圆弧破坏面所处第j层土的内摩擦角； C , 土条i圆弧破坏面所处第j 层土的粘聚力； R k 一 破坏面上第k排土钉的最大抗 力 ，按5.4.5条 确定； 夕k 一 第k排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹 角； S卜 k 第k排土钉的水平间距。 Q 『 ｛ .一 ～毋I C、 J R】 // 厂7气产 一 ／ 仁议～ 一一 之了 标 。， 。 曰产 弓份钾声 洲产 篇二 一 口州户 洲 Z 心杯 八夕Z 户怀守 tb （几） 图5.3.1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5.3.lb ）中为最小 值，并不低于表5 .3.1中规定的数值。 表5.3.1支护内部整体稳定性安全系数 基坑深度 （m66 一 1 2 1 2 安全系数最低值 1.21.31.4 注1．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0.1 一 0.3。 一 1 3 一 2．表中安全系数值不适 用于软塑、流塑粘性土。 5.3.2土钉支护还应验算施工各阶段的内部稳定性（图5.3.2, 此时的开挖已达该步作业 面的深度，但这 一 作业面上的土钉尚未 设置或其注浆尚未能达到应有的强度。施工阶段内部稳定性验算 所需的安全系数可比表5.3.1中的数值低0.1 一 0.2，但不小于 －一 一．习 图5.3.2施工阶段内部稳定性验算 5.3.3土钉支护的外部整体稳定性分析与重力式挡土墙的稳定 分析相同（图5.3.3，可将 由土钉加 固的整个土体视作重 力式挡 土墙 ，分别验算 1 整个支护沿底面水平滑动（图5.3.3 a; 2 整个支护绕基坑底角倾复 ，并验算此时支护底面的地基承 载力（图5.3.3 b; 以上验算可参照建筑地基基础设计规范 （G B J 7 一 89）中的 计算公式，计算时可近 似 取墙体背面的土 压力为水平作用的朗金 主动土压力，取墙体的宽度等于底部土钉的水平投影长度 。抗水平 滑动的安全系数应 不小于1.2；抗整体倾复的安全系数应 不小于 1.3，且此时的墙体底面最大竖向压应力不应大于墙底土体作为地 基持力层的地基承载力设计值f的1.2倍。 3 整个支护连同外部土体沿深部的圆弧破坏面失稳（图5. 3.3 c，可按5.3,1条的规定进行验算，但此时的可能破坏面在土 钉的设置范围以外，讨 算时式 （5.3.1 ）中的土钉抗力为零，相应的 安全系数要求同表5.3.1。 一 1 4 一 5.3.4当土体中有较薄弱的土层或薄弱层面时，还应考虑上部土 体在背面土 压作用下沿薄弱土层或薄弱层面滑动失稳的可能性 （图5.3.4，其验算方法与5 . 3 . 3条中有关整个支护沿底面水平 滑动时相同。 厂 沉 哪 健封 ／ （。） 图5.3.3支护外部稳定性分析 图5,3.4沿薄弱土层或层面滑动失稳 5.4 土钉设计计算 5.4.1土钉的设计计 ‘算遵循下列原则 l只考虑土钉的受拉作用； 2土钉的设计内力按5.4.2条规定的侧压力图形算出； 3土钉的尺寸应满足设计内力的要求，同时还应满足5.3.1 条规定的支护内部整体稳定性的需要。 5.4.2在土体 自重和地表均布荷载作用下，每 一 土钉中所受的最 大拉力或设计内力N ，可按图5.4.2所示的侧压力分布图形用下 一 1 5 一 式求出 1 ．。。 J 丫 一 二 了二 芍povoh U L ， U 5,4.2 一 1 p 二 p,pq 5.4.2 一 2 式中 0土钉的倾角； p 土钉长度中点所处深度位置 上的侧压力； p; 土钉长度中点所处深度位置 上由支护土体 自重引 起的侧压力，据图5.4 .2求出； p． 一一 地表均布荷载引起的侧压力。 图中自重引起的侧压力峰压p。 对于森镇。 11 1 。5的砂土和粉土 p。 二 0.5sko7 H 对于磊＞0 1 1 1 0 5的 一 般粘性土 2 cl、， ,,,,. pm 二 左八1 一 不 万下 － 下二二） ／月 岌 U ．公勺左。J月 “ 了乏a 粘性土p二的取值应不小于。．Z yH 。 图中地表均布荷载引起的侧压力取为 p， 二 k .q 以上各式中的y为土的重度，H 为基坑深度，k。用下式计算 、 。 ＝ tgZ 4 5一要） 乙 对性质相差不远的分层土体，上式中的外‘及y值可取各层土的 参数tg侣、c。 及 7 j按其厚度hj 加权的平均值求出。 ’ 对于流塑粘性土，侧压力p，的大小及其分布需根据相关测试 数据专门确定。 当有地下水及其它地面、地下荷载作用时，应考虑 由此产生的 侧 向压力，并在确定土钉设计内力N 时，在式（5 .4.2 一 l）和（5 一 1 6 一 4.2 一 2）的侧压力户中计入其影响。 誉工 犷 草 自 l 日k q 几 』 ） 压 （c 侧侧压P l b 图5.4,2侧压力的分布 5.4.3 式中 各层土钉在设计内力作用下应满足式（ 5 . 4 . 3 F ,dN簇1. ＿耐 2 , lee丁 － I,k 4 5.4. 3 F ,,d土钉的局部稳定性安全系数，取1.2 一 1.4，基坑 深度较大时取高值； 5.4.4 N土钉设计内力，按第5.4.2条确定； d土钉钢筋直径； 九k钢筋抗拉强度标准值，按混凝土结构设计规范 G B J1 0 一 89 ）取用。 各层土钉的长度尚宜满足下列条件 .＿二F._J N l多 1 1＋ 廿 予丁 兀C O石 5.4.4 式中 5.4,5 l ,土钉轴线与图5,4 .4所示倾角等于 （4 5 “ ＋恻2 ）斜 线的交点至 土钉外端点的距离；对于分层土体，尹 值根据各层 土的tan鸦值按其层厚加权的平均值 算出； d。土钉孔径； r 土钉与土体之间的界面粘结强度。 对支护作内部整体稳定性分析时，土体破坏面上每 一 土钉 一 1 7 一 ，一 ／ 4 5 ＋州2 图5.4 .4 土钉长度的确定 ． 达到的极限抗拉能力R按下列公式计算，并取其中的最小值 按土钉受拔条件 R 二 二dola 5 .4.5 一 l 按土钉受拉屈服条件 式中 d。土钉孔径； d土钉钢筋直径； “一，1 丫 、k 5.4.5 一 2 2.土钉在破坏面 一 侧伸入稳定土体中的长度； 土钉与土体之间的界面粘结强度； 九k 一一 钢筋抗拉强度标准值，按混凝土结构设计规范 G B J 1 0 一 89 ）取用。 对于靠近支护底部的土钉，尚应考虑破坏面外侧土体和喷混 凝土面层脱离土钉滑出的可能，其最大抗力尚应满足下列条件 R 7 rd 。（ l 一 l 。） R ,5.4 .5 一 3 式中R、为土钉端部与面层连接处的极限抗拔力。 5.5喷混凝土面层设计 5.5.1在土体 自重及地表均布荷载q作用下，喷混凝土面层所受 的侧向土压力p。可按下式估算 p。 一 （p。， p, 5.5.1 一 1 _,__.5 一 0.5、 ＿一．_ pol 二 U ’i戈 U 由 十 一一 下尸 ．一 ）pl 头 U . lpl 0 5.5.1 一 2 式中‘为土钉水平间距和竖向间距中的较大值，单位为m、pl 及p。按第5.4 .2条确定。 当有地下水及其它荷载时 ，尚应计入这些荷载在混凝土面层 上产生的侧压。 5,5.2喷混凝土面层按混凝土结构设计规范 （G B J 1 0 一 89）设 计，面层土压力的计算值按第5 .1．条的原则确定，取荷载分项系 数为1.2。根据支护工程的重要性 ，当环境安全有严格要求时，另 乞 取结构的重要性系数为1,1 一 1.2。 5.5,3喷混凝土 面层可按以土钉为点支承的连续板进行强度验 算 ，作用于面 层的侧向压力在同 一 间距内可按均布考虑，其反力作 为土钉的端部拉力。验算的内容包括板在跨中和支座截面的受弯 ， 板在支座截面的冲切等。 5.5.4土钉与喷混凝土面层的连接，应能承受土钉端部拉力的作 用。当用螺纹、螺母和垫板与面层连接时，垫板边长及厚度应通过 计算确定。当用焊接方法通过不同形式的部件与面层相连时，应对 焊接强度作出验算。此外，面 层连接处尚应验算混凝土局部承压作 用。 6施 ‘工 6.1 一 般规定 6,1.1土钉支护施工前必须了解工 程的质量要求以及施工中的 测试监控内容与要求，如基坑支护尺寸的允许误差，支护坡顶的．允 许最大变形 ，对邻近建筑物、管线、道路等环境安全影响的允许程 度。 6.1,2土钉支护施工前应确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基 点、变形观测点等，并在设置后加以妥善保护。 二 6.1.3土钉支护施工应按施工组织设计制定的方案和顺序进行， 仔细安排土方开挖、出土和支护等工序并使之密切配合；力争连续 快速施工 ，在开挖到基底后应立即构筑底板。 6.1.4土钉支护的施工机具和施工工艺应按下列要求选用 1 成孔机具的选择和工艺要适应现场土质特点和环境条件， 保证进钻和抽出过程中不引起塌孔，可选用冲击钻机、螺旋钻机、 回转钻机、洛阳铲等，在易塌孔的土体中钻孔时宜采用套管成孔或 挤压成孔； 2 注浆泵的规格、压力和输浆量应满足施工要求； 3 混凝土喷射机的输送距离应满足施工要求 ，供水设施应保 证喷头处有足够的水量和水压（不小于0.Z M P a ; 4空压机应满足喷射机工作风 压和风量要求，可选用风量 gm /min以上、压力大于0.S M P a的空压机。 6.1.5土钉支护每步施工的 一 般流程如下 1 开挖工作面，修整边坡； 2 设置土钉（包括成孔、置入钢筋、注浆 、补浆）; 3 铺设、固定钢筋网； 一 2 0 一 4喷射混凝土面层。 根据不同的土性特．氛和支护构造方法 ，上述顺序可以变化。支 护的内排水以及坡顶和基底的排水系统应按整个支护从上到下的 施工过 程穿插设 置 。 6.1.6施工开挖 和成孔过 程中应随时观察土质变化情况并与原 设计所认定的加以对比，如发现 异常应及时进行反馈设计。 6.2开挖 6.2.1土钉支护应按设计规定的分层 开挖深度按作业顺序施工， 在完成上层作业 面的土钉与喷混凝土 以前，不得进行下 ，一 层深度 的开挖。当基坑 面积较大时 ，允许在距离四周边坡8 一 I O m的基坑 中部 自由开挖 ，但应注意与分层作业区的开挖相协调。 6.2.2当用机械进行土方作业时，严禁边壁出现超挖或造成边壁 土体松动。基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡 ，以保 证边坡平整并符合设计规定的坡度 。 6.2.3支护分层 开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸 露边坡能在规定的时间内保持 自立并在限定的时间内完成支护 ， 即及时设 置 土钉或喷射混凝土。基坑 在水平方向的开挖也应分段 进行 ，可取1 0 一 Z om。 应尽量缩短边壁土体的裸露时间。对于自稳能力差的土体如 高含水量的粘性土和 无天然粘结力的砂土应立即进行支护。 6.2 . 4为防止基坑 边坡的裸 露土体发生坍陷，对 干易塌的土体可 采用 以下措施 1对修整后的边壁立即喷上 一 层薄的砂浆或混凝土，待凝结 后再进行钻孔； 2 在作业面上先构筑钢筋网喷混凝土 面层，而后进行钻孔并 设置土钉； 3 在水平方向上分小段间隔开挖； 一 2 1 一 4 清坡； 5 先将作业深度上的边壁做成斜坡，待钻孔并设置土钉后再 在开挖前，沿开挖面垂直击入钢筋或钢管 ，或注浆加 固土 体（图6.2.4）。 二夕月 a 图6.2．落易塌土层的施工措施 a）先喷浆护壁后钻孔置钉（ b）水平方向分小段间隔开挖 c）予留斜坡设置土钉后清坡 6.3 排水系统 6,3.1土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当 的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，以避免 土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。 6.3.2基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥 砂浆或混凝土地面，防止地表降水向地下渗透。靠近基坑坡顶宽2 一 4 n，的地面应适当垫高，并且里高外低，便于通流远离边坡。 6.3.3在支护 面层背部应插入长度为4 0 0 一 6 0 0mm 、直径不小 于4 0 mm的水平排水管，其外端伸出支护面 层，间距可为1,5 一 Z m，以便将喷混凝土面层后的积水排出（图6.3.3）。 6.3.4为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置排水 沟及集水坑。排水沟应离开边壁O ,5lm，排水沟及集水坑宜用 砖砌并用砂浆抹面 以防止渗漏，坑中积水应及时抽出。 排水管 孔眼 / / 滤水材料 图6.3.3面层背部排水 4 土钉设置 6.4.1土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记和编号 。 孔位的允许偏差不大于1 5 0 mm ，钻孔的倾角误差不大于3 o，孔径 允许偏差为 2 0 mm 一 smm ，孔深允许偏差为 Z O 0 mm 一 S O mm 。成孔过程中遇有 障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全。 6.4.2成孔过程中应做好成孔记录，按土钉编号逐 一 记载取出的 土体特征、成孔质量、事故处理等。应将取出的土体与初步设计时 所认定的加以对比，有偏差时应及时修改土钉的设计参数 。 6.4.3钻孔后应进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉 落松土应立即处理。成孔后应及 时安设土钉钢筋并注浆 。 6.4.4土钉钢筋置入孔中前，应先设置定位支架，保证钢筋处于 钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距为2 一 3 m，支架的构造应不妨 碍注浆时浆液的自由流动。支架可为金属或塑料件 。 6.4.5土钉钢筋置 入孔中后，可采用重力、低压（0.4 一 0.6 M P a 或高压（l Z M P a）方法注浆填孔。水平孔应采用低压或高压方法 注浆。压力注浆时应在钻孔口部设置止浆塞（ 如为分段注浆，止浆 塞置于钻孔内规定的中间位置），注满后保持压力3 一 5 min 。重力 注浆以满孔为止，但在初凝前需补浆 1 一 2次。 6.4,6对于下倾的斜孔采用重力或低压注浆时宜采用底部注浆 一 2 3 一 方式，注浆导管底端应先插入孔底，在注浆同时将导管以匀速缓慢 撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气 体能全部逸出。 6.4.7对于水平钻孔，应用口部压力注浆或分段压力注浆，此时 需配排气管并与土钉钢筋绑牢，在注浆前与土钉钢筋同时送 入孔 中。 6.4.8向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1。每次向孔内注浆 时，宜预先计算所需的浆体体积并根据注浆泵的冲程数求出实际 向孔内注入的浆体体积，以确认实际注浆量超过孔的体积。 6.4,9注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过0.4 0.4 5，当用水泥 净浆时水灰比不宜超过0 .4 5 一 0.5，并宜加 入适量的速凝剂等外 加剂用以促进早凝和控制泌水。施工时当浆体工作度不能满足要 求时可外加高效减水剂，不准任意加大用水量。浆体应搅拌均匀并 立即使用，开始注浆前、中途停顿或作业完毕后须用水冲洗管路。 6.4.1 0用 于注浆的砂浆强度用7 0又 7 0又 7 0mm）立方试件经标 准养护后测定，每批至 少留取3组（每组3块）试件，给出3天和 2 8天强度。 6.4.n当土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网 连接时（图5.2.3 a ，其相互之间应可靠焊牢。当土钉端部通过其 他形式的焊接件与面层相连时，应事先对焊接强度作出检验。当土 钉端部通 过螺纹、螺母、垫板与面层连接时（图5.2.3 b ，宜在土钉 端部约6 0 0 一 80 0mm 的长度段内，用塑料包裹土钉钢筋表面使之 形成 自由段，以便于喷射混凝土凝固后拧紧螺母；垫板与喷混凝土 面层之间的空隙用高强水泥砂浆填平。 6.4.1 2土钉支护成孔和注浆工艺的其它要求与注浆锚杆相同， 可参照土 层锚杆设计与施工规范 （CE C S 2 29。）。 6.5喷混凝土面层 6.5.1在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上 并符合规定的保护层厚度要求。钢筋网片可用插入土中的钢筋固 定，在混凝土喷射下应不出现振动。 6.5.2钢筋 网片可用焊接或绑扎而成，网格 允许偏 差 为士 1 0 mm。钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于 一 个网格边长或 Z O O mm，如为搭焊则焊长不小于 网筋直径的1 0倍。 6.5.3喷射混凝土配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜 大于1 2 mm ，水灰比不宜大于0.4 5，并应通过外加剂来调节所需工 作度和早强时间。 6.5.4当采用干法施工时，应事先对操作手进行技术考核，保证 喷射混凝土的水灰比和质量能达到要求。喷射混凝土前，应对机械 设备、风、水管路和电路进行全面检查及试运转 。 6。5.5喷射混凝土的喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜 控制在 O,8 1.sm范围内，射流方向垂直指向喷射面，但在钢筋 部位，应先喷填钢筋后方 ，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面 出现空隙。 6.5.6为保证施工时的喷射混凝土厚度达到规定值，可在边壁面 上垂直打入短的钢筋段作为标志。当面层厚度超过1 0 0 mm时，应 分二次喷射，每次喷射厚度宜为5 0 7 0 mn飞。在继续进行下步喷射 混凝土作业时，应仔细清除预留施工缝接合面 上的浮浆层和松散 碎屑，并喷水使之潮湿。 6.5.7喷射混 凝土终凝后2小时，应根据当地