10.4 土钉墙支护结构设计要点及构造措施
10.4.1 设计步骤
土钉墙支护技术是一种原位土体加固技术,由原位土体、设置在土中的土钉与喷射混凝土面层组成。土钉墙的设计计算包括局部稳定性验算和整体稳定性验算,每项验算均与土钉的长度、数量、锚固体直径、土钉钢筋直径等参数有关,因此,在进行以上验算之前,应先根据类似工程经验初步确定这些参数,然后再进行各项稳定性验算。
10.4.2 局部稳定性验算
土钉的局部稳定验算保证单根土钉不被拔出或拉断,土钉的受拉荷载由土钉位置处的平均土压力强度及该土钉承担的面积确定,当土钉墙坡面不是垂直坡面时,受拉荷载可根据坡面坡度进行折减。局部稳定的计算方法见《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120。
10.4.3 整体稳定性验算
土钉墙整体稳定验算采用圆弧滑动面条分法,抗滑力矩由土体抗滑力矩和土钉抗滑力矩组成,计算时通过试算找出最危险滑动面圆弧,最危险滑动面圆弧的总抗滑力矩和滑动力矩应满足《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120的要求。
10.4.4 土钉抗拉承载力的确定
土钉墙的局部稳定和整体稳定与土钉的抗拉承载力密切相关,因此,准确选取土钉的抗拉承载力对土钉墙支护的安全性、合理性至关重要,确定土钉抗拉承载力最可靠的方法是现场抗拉试验,但是,一般情况下,进行基坑支护设计时难以进行现场试验,因此,通常的作法是,有类似工程经验时根据工程经验确定,或根据有关规范建议的锚固体与土体的摩阻力计算确定。采用这些方法确定土钉抗拉承载力,又与土钉的注浆工艺密切相关,因此,设计时一定要明确土钉的注浆方法及有关参数。此外,设计时根据工程经验或规范确定的土钉抗拉承载力,在土钉墙施工时,应进行土钉抗拉承载力检测,同一条件下,检测数量不宜少于土钉总数的1%,并不少于3根。若检测的土钉抗拉承载力不满足设计要求,应分析原因,研究对策,必要时进行设计修改。
10.4.5 复合土钉墙
1 复合土钉墙常用形式:
1)土钊墙、水泥土桩及预应力锚杆的组合[图10.4.5(a)];
2)土钉墙、微型桩及预应力锚杆的组合[图10.4.5(a)];
3)土钉墙、水泥土桩、微型桩及预应力锚杆的组合[图10.4.5(a)];
4)土钉墙、预应力锚杆的组合[图10.4.5(b)]。
2 复合土钉墙设计要点:
1)复合土钉墙的设计步骤、验算内容同普通土钉墙;
2)复合土钉墙中的预应力锚杆宜设置在基坑侧壁的中上部,长度不小于按常规设计土钉长度的1.35倍。当设置两排及以上预应力锚杆时,其竖向间距宜为原土钉间距的2~3倍;
3)复合土钉墙中的预应力锚杆应设腰梁,腰梁截面尺寸由施加的预应力锚杆的抗拔力等确定;
4)复合土钉墙中的微型桩的直径宜取100~300mm,间距宜为500~1000mm,嵌固深度不小于0.2h(h为基坑深度)。
2 土钉的排距需根据所在土层无支护自稳能力确定,在较坚硬的粘性土地层,排距可稍大一些,较软的粘性土地层或粉土地层,排距宜稍小一些,当土中含水量较大,排距宜小一些,一般情况,土钉排距宜取1.0~2.0m。
3 土钉墙的安全稳定性对地下水非常敏感,土钉墙支护对地下水的控制提出了更高的要求,因此,除保证降水系统能有效的工作外,尚应采取其他有效的排水措施,土钉墙坡顶应作混凝土地面,坡顶、坡底作排水措施,严禁雨水、污水等地表水渗入坡体。在坡面上,根据土层的含水情况设置卸水孔。