《复合土钉墙基坑支护技术规范》释义.ppt

刘 俊 岩,,基坑工程讲座,国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》 GB50497 主编 国家标准《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739 主编 住房与城乡建设部国标委地基基础技术委员会 委员 济南大学城市环境岩土工程研究所 所长,电子邮箱：liujunyan@,《复合土钉墙基坑支护技术规范》 释义,,1.复合土钉墙概念和形式,复合土钉墙 支护,,对土体边坡的原位加固,考虑了复合构件对边坡稳定性的贡献,,1.1 复合土钉墙的概念,已是约定成俗的叫法（ JGJ120 ），并非强调“墙”的概念土钉墙,土钉,钢筋网,砼面层,土层锚杆,锚喷支护,水泥土墙,复合土钉墙,,,土钉,1.2 复合土钉墙的形式,规范3.0.2：,,,复合土钉墙支护方案的选型应综合考虑： 土质条件 地下水情况 周边环境 现场作业条件 通过工程类比和技术经济比较后确定支护方案的选型,,基坑设计关键,有地下水影响，且土的孔隙率和压缩性指标较大时，宜采用有截水帷幕参与工作的复合土钉墙形式；,周边环境对基坑变形有较高控制要求或基坑开挖深度较深时，宜采用有预应力锚杆参与工作的复合土钉墙形式基坑侧壁土体自立性较差时，宜采用有微型桩参与工作的复合土钉墙形式。

当受多种因素影响时，应根据具体情况采取多种组合构件共同参与工作的复合土钉墙形式当基坑开挖深度很深时，全部采用复合土钉支护风险太大这时，往往浅层部分采用复合土钉支护，深层部分采用桩锚结构该形式既提高了基坑支护的安全等级，又最大限度地节省造价 当浅层地层土性较好，而下层地层为深厚的淤泥地层时，在浅部土性较好的地层中采用土钉支护，而深层采用排桩＋支撑的形式该种组合形式充分利用上层地层较好的特点施作复合土钉支护，节省了围护桩的工程量，省掉一道支撑，使大部分土方在无支撑覆盖的情况下开挖，提高挖土效率，有利于缩短工期2.复合土钉墙适用范围,3.0.3 复合土钉墙适用于粘土、粉质粘土、粉土、砂土、碎石土、全风化及强风化岩，夹有局部淤泥质土的地层中也可采用地下水位高于基坑底时应采取降排水措施或选用具有截水帷幕的复合土钉墙支护坑底存在软弱地层时应经地基加固或采取其他加强措施后再采用2.1 地质条件,第3.0.3条明确了复合土钉墙适用的地质条件，并对地下水位高于基坑底或坑底存在软弱地层时采用复合土钉墙规定了限制条件在软土地层中采用复合土钉墙应满足一定的限制条件： 许多工程实践表明，当基坑计算范围内存在厚度大于5m的流塑状土（当为淤泥和泥炭时厚度大于2m）或坑底存在泥炭时不宜采用复合土钉墙支护。

当坑底为淤泥和淤泥质土时应慎用复合土钉墙支护，如果采用，须对坑底软弱土层进行加固或采取设置强度较大的微型桩等其他加强措施在饱和粉土、砂土地层中，尤其要防止出现流砂，没有有效的降水、截水措施则不得采用复合土钉墙支护； 基坑开挖深度范围内如有承压水作用则应采取降水减压措施后再使用1、淤泥？一般不应采用复合土钉墙特殊情况下，淤泥厚度应不大于 3m，基坑深度不宜大于6m 2、淤泥质土？周边环境条件许可时，可以采用复合土钉墙但基坑深度不宜大于6m上海规定）,遇到较厚（大于3m）的松散填土？,1、挖除一部分 2、局部范围的，采用地基加固的方法处理（夯实、注浆、竖向花管等）后，可采用复合土钉墙 3、选择更可靠的支护形式遇到软土？,2.2 开挖深度,3.0.4 软土地层中基坑开挖深度不宜大于6m，其他地层中基坑直立开挖深度不宜大于13m，可放坡时基坑开挖深度不宜大于18m当场地条件允许，复合土钉墙支护宜有一定的放坡，放坡开挖较直立开挖更有利于保证基坑稳定性 审查专家程良奎副主任委员认为有一定坡度的预应力锚杆复合土钉墙基坑开挖深度应进一步加大，编制组采纳了专家的意见，将可放坡的复合土钉墙基坑开挖深度由原规定的15m增加到18m。

考虑到复合土钉墙的主要受力构件仍然是土钉而不是预应力锚杆，基坑稳定性主要应该依靠土与土钉的共同作用（区别于锚喷基坑支护中的预应力锚杆），因此，不建议再进一步延长复合土钉墙的开挖深度坑深超过限制或受周边环境限制满足不了条件，怎么办？,,疏排桩－复合土钉墙支护体系,3.设计和验算中抗剪强度指标的取值方法,3.0.7 复合土钉墙基坑支护设计和验算采用的岩土性能指标应根据地质勘察报告、基坑降水、固结的情况，按相关参数试验方法并结合邻近场地的工程类比、现场试验、当地经验做出分析判断后合理取值 侧压力计算时，宜采用直剪快剪指标或三轴固结不排水剪切指标 稳定性验算时，饱和软黏土宜采用三轴不固结不排水剪切、直剪快剪指标或十字板剪切试验指标，粉土、砂性土、碎石土宜采用原位测试取得的有效应力指标，其他土层宜采用三轴固结不排水剪切或直剪固结快剪指标按不同工况选择抗剪强度指标，使计算结果贴近实际情况总的原则,,降水情况 固结情况 当地经验,稳定性验算：地下水位以下,粉土、砂性土、碎石土：浮重度，有效应力抗剪强度指标,粘性土：饱和重度，总应力抗剪强度指标,饱和软黏土宜采用三轴不固结不排水剪切、直剪快剪指标或十字板剪切试验指标； 其他土层宜采用三轴固结不排水剪切或直剪固结快剪指标。

4.0.6 土的抗剪强度试验方法应根据复合土钉墙实际工作状况确定，且应与基坑工程设计计算所采用的指标要求相符合4.周边环境调查,4.0.8 周边环境调查的内容应包括： 1 基坑开挖影响范围内既有建筑的层数、结构形式、基础形式与埋深及建成时间、沉降变形和损坏情况 2 基坑开挖影响范围内的暗沟、暗塘、暗浜、老河道、轨道交通设施、地下人防设施及地下管线等的类型、空间尺寸、埋深及其重要性，贮水、输水等用水设施及其渗漏情况必要时，可用坑探或工程物探方法查明 3 场地周围地表水汇流和排泄条件 4 场地周围道路的类型、位置及宽度、车辆最大荷载情况等 5 场地周围堆载及其他与基坑工程设计、施工相关的信息5. 设计内容及注意事项,5.1.1 复合土钉墙基坑支护的设计应包括下列内容： 1 支护体系与各构件选型及布置 2 支护构件设计 3 基坑稳定性分析验算 4 各构件及连接件的构造设计 5 变形控制标准及周边环境保护要求 6 地下水和地表水处理 7 土方开挖要求 8 施工工艺及技术要求 9 质量检验和监测要求 10 应急措施要求5.1.3 设计荷载除土压力、水压力外，还应包括邻近建筑、材料、机具、车辆等附加荷载。

地面上的附加荷载应按实际作用值计取，实际值如小于20kPa，宜按20kPa的均布荷载计取5.1.4 设计计算时对邻近基坑侧壁的承台、地梁、集水坑、电梯井等坑中坑，应根据坑中坑的开挖深度确定基坑设计深度5.1.8 土钉和锚杆的设置不应对既有建筑、地下管线以及邻近的后续工程造成损害5.1.9 季节性冻土地区应根据冻胀及冻融对复合土钉墙的不利影响采取相应的防护措施冻融对季节性冻土影响非常明显，季节性冻土区采用复合土钉基坑支护时，应考虑冻胀后土钉受力增大、基坑位移增加以及融化后土体强度降低等不利影响6. 基坑稳定性验算,,整体稳定性 坑底抗隆起稳定性 抗渗流稳定性 抗突涌稳定性,整体稳定性验算必须进行； 有可能发生某种形式的破坏，才进行这种形式的验算6.1 整体基坑稳定性验算,,6.2 抗隆起稳定性验算,5.3.6 复合土钉墙底部存在软弱粘性土时，应按地基承载力模式进行坑底抗隆起稳定性验算5.3.7 坑底抗隆起稳定性（图5.3.7）可按下列公式进行验算： 式中 γ1、γ2——分别为地面、坑底至微型桩或截水帷幕底部各土层加权平均重度； t——微型桩或截水帷幕在基坑底面以下的长度； Nq、Nc——地基承载力系数； q——地面及土体中附加荷载； c、φ——支护结构底部土体粘聚力及内摩擦角； Kl——坑底抗隆起稳定安全系数，对应于基坑安全等级二、三级时分别取1.4、1.2。

5.3.8 有截水帷幕的复合土钉墙，基坑开挖面以下有砂土或粉土等透水性较强土层且截水帷幕没有穿透该层土时，应进行抗渗流稳定性验算6.3 抗渗流稳定性验算,5.3.9 抗渗流稳定性（图5.3.9）可按下列公式进行验算： 式中 ——基坑底面土体的临界水力梯度； i——渗流水力梯度； ds——坑底土颗粒的相对密度； e—坑底土的孔隙比； hw—基坑内外的水头差； t—截水帷幕在基坑底面以下的长度； Kw1—抗渗流稳定安全系数，对应基坑安全等级一、二、三级时宜分别取1.50、1.35、1.206.4 抗突涌稳定性验算,,,5.3.10 基坑底面以下存在承压水时（图5.3.10），可按下式进行抗突涌稳定性计算当抗突涌稳定性验算不满足时，宜采取降低承压水等措施式中 γm2——不透水土层平均饱和重度； hc——承压水层顶面至基坑底面的距离； Pw——承压水水头压力；Kw2——抗突涌稳定性安全系数，宜取1.17. 复合构件强度问题,复合土钉墙,,土钉为主要受力构件，整体稳定性主要由土和钉的共同作用提供 首先发生的是稳定性破坏，不是冲剪、弯折强度破坏 是复合土钉的概念，不是“墙”的概念，不是水泥土重力式挡墙、排桩挡墙。

预应力锚杆,复合土钉墙,5.3.5 Ks在满足第5.3.2条的同时，Ks0、Ks1、Ks2的组合应符合下式的规定：,,（5.3.5）,5.1.6 预应力锚杆抗拔承载力和杆体抗拉承载力验算应按现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120的有关规定执行8. 变形问题,基坑变形,,荷载作用下土体自身变形,周边环境变形控制的约束,复合土钉墙基坑支护的变形与地质条件、周边环境条件、施工工况以及基坑开挖深度、土钉长度、土钉注浆量、基坑单边长度、超前支护刚度等多方面因素有关，目前対复合土钉墙基坑支护的变形进行计算是十分困难的3.0.9 复合土钉墙用于对变形控制有严格要求的基坑支护时，应根据工程经验采用工程类比法，并结合数值法进行变形分析预测变形分析预测,,有限元数值分析 监测数据反演 工程类比,图2是上海市工程建设标准《基坑工程技术规范》DG/TJ08-61-2010提出的上海地区估算复合土钉墙位移的经验公式图中单排超前支护指单排水泥土搅拌桩（宽0.7m），双排超前支护指双排水泥土搅拌桩（宽1.2m）5.1.12 复合土钉墙除应满足基坑稳定性和承载力的要求外，尚应满足基坑变形的控制要求当基坑周边环境对变形控制无特殊要求时，可依据地层条件、基坑安全等级按照表5.1.12确定复合土钉墙变形控制指标。

当基坑周边环境对变形控制有特殊要求时，复合土钉墙变形控制指标应同时满足周边环境对基坑变形的控制要求5.1.12 复合土钉墙变形控制指标（基坑最大侧向位移累计值）,变形控制指标是基坑正常变形的一个范围值，反映的是基坑仍处于正常状态之中，是基坑变形设计的允许控制指标，超出该指标意味着基坑可能进入安全储备低、变形异常甚至基坑进入危险工作状态编制组在对202个复合土钉墙基坑工程监测数据的分析基础上，结合工程经验和地方工程建设标准等，提出了依据地质条件、基坑支护安全等级以及基坑深度的分类变形控制指标建议值 从对202个复合土钉墙基坑工程监测统计情况分析，结果表明，复合土钉墙侧向位移范围一般在0.1%H~1.5%H（H为基坑开挖深度）之间，软土中多数在0.3%H~1.5%H之间，一般土层中多数在0.1%H~0.7%H之间9. 设计构造,9.1 土钉墙设计构造,5.4.1 土钉墙的设计及构造应符合下列要求： 1 土钉墙墙面宜适当放坡 2 竖向布置时土钉宜采用中部长上下短或上长下短布置形式 3 平面布置时应减少阳角，阳角处土钉在相邻两个侧面宜上下错开或角度错开布置 4 面层应沿坡顶向外延伸形成不少于0.5m的护肩，在不设置截水帷幕或微型桩时，面层宜在坡脚处向坑内延伸0.3m-0.5m形成护脚。

5 土钉排数不宜少于2排9.2 土钉设计构造,5.4.2 土钉构造应符合下列要。