建筑基坑支护技术规程及难点热点问题课件.pptx

1、交流内容（1）我国建筑基坑支护工程技术发展及目前存在的问题：（2）基坑支护设计文件应包括的内容及设计深度要求；（3）建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012修订过程、修订的主要内容、强制性条款解读等相关内容；（4）复合土钉墙基坑支护技术规范GB50739-2011中的关键技术；（5）有限宽土压力及组合支护等一些特殊情况的设计计算方法；（6）基坑工程中的难点热点问题探讨；（7）几个工程实际案例及事故原因分析。第一主题思考： 如何在具体工作中规避基坑工程的巨大风险？ 如果能预见到基坑工程的发展前景，对你的事业有帮助吗？ 第一主题一、技术发展与特点（1）基坑规模越来越大，深度越来越深，不时有超过2

2、3m的超深级甚至超过30m特深级出现。（2）周边环境越来越复杂，对基坑安全使用的要求及限制越来越多越来越严格，设计及施工难度越来越大，风险越来越高。（3）从业单位及人员越来越广泛。（4）政府主管部门、相关从业单位及人员对基坑重视程度越来越高，政府监管力度越来越大。（5）基坑支护设计理论越来越先进，设计施工水平越来越高。（6）基坑工程技术交流也越来越频繁。（7）特大型工程事故仍在发生。第一主题二、面临的问题、挑战与风险规避（一）主观问题/1（1）施工质量低劣：偷工减料、以次充好、以假充真；施工方法不当；不按图、规范及施工组织设计施；劳动者技能下降；施工机械设备及施工工艺较为落后；施工单位技术水平

3、低。（2）设计不当：设计者能力及经验有限；设计者对一些基本概念不了解或不理解；设计人员不及时对工程中出现的问题加以分析解决。（3）勘察失误：弄虚作假；对某些土样的判别错误；试验方法不当；勘察布孔不严谨。（4）发包人：最低价中标、盲目压价；制订不合理的工期计划，逼迫施工单位赶工；越俎代庖，瞎指挥，不按规律行事；协调不力，各工序配合不好。第一主题（一）主观问题/2（5）监理：监理工程师中懂岩土的很少；优秀的技术人员越来越不愿意从事监理工作；监理工程师做不到在业主与承包商之间不偏不倚、独立、客观、公正；监理工程师对偷工减料等行为不加以制止。（6）检测单位：（7）监测单位；（8）管理不力，不能做到动态

4、设计及信息化施工。第一主题（二）客观原因(1)岩土性质太复杂，差异性太大，基坑周边环境越来越复杂，现有的勘察检测手段，不可能把基坑内外岩土及环境的性状了解得很清楚；(2)基坑工程设计仍处于半经验半理论、以经验为主状态，理论研究与计算水平仍很低；(3)基坑工程对设计人员要求很高，要求设计人员有丰富的工程经验、有广泛的综合性知识、熟悉施工技术及施工管理，而具备这些条件的技术人员并不是很多。(4)技术标准:有很多地区没有自己的地方规范，要使用全国性的规范，而全国性的规范在一些地区并不适用；不少技术标准中都有一些不适当或说有争议的条款，如盲目照抄可能会出现一些问题。第一主题三、发展前景展望（1）超深及

5、深级基坑在房屋建筑中以后将增加不多。（2）面积超过5万m2的巨型建筑基坑将增加不多。（3）对基坑止水的要求越来越高。（4）锚杆、土钉、拉锚等受拉横向构件的应用将进一步受到限制，内支撑、逆作及半逆作、双排桩等基本不占用红线外空间的支护方法将得到越来越多的应用。（5）基坑变形问题将越来越受到重视。（6）土钉墙及复合土钉墙的使用将进一步减少，包括锚杆、拉锚等构件。（7）数值分析方法将得到越来越多的应用。（8）工程造价将不再是决定基坑支护方法的最主要因素。（9）基坑支护新工艺的推出步伐变缓，新技术的表现形式将主要为新机械。第一主题第二主题思考： 图纸中经常会错漏哪些重要内容？ 第二主题设计文件内容及深

6、度要求/11.封面。2.图纸目录。3.设计总说明：（1）设计依据：相关技术标准建筑及结构相关图纸岩土工程勘察报告地形图政府特殊规定现场踏勘成果。（2）工程概述（3）地质条件及水文地质条件（4）设计指标及使用要求（5）方案概述。（6）支护构件设计（7）构造设计（8）材料及产品、半成品的指标及设计要求（9）机械设备的技术要求（10）施工工艺及技术要求（11）地下水和地表水处理方案（12）土方开挖要求（13）质量检验及验收要求（14）基坑监测指标及相关要求（15）对周边环境保护要求（16）对基坑应急措施要求（17）与桩基的施工顺序要求（18）支撑拆除要求（19）其它。第二主题设计文件内容及深度要求/

7、24.总平面图。5.支护平面图。6.支护剖面图。7.定位图。8.立面图。9.大样图。10.基坑监测图。11.地面硬化与排水图。12.降水图。13.土方开挖图。14.施工顺序图。15.车道图。16.换撑图。17. 土方计算图。18. 构件编号图。19.设计计算书。常见问题：（1）岩土抗剪强度指标等物理力学参数取值不当；（2）没有考虑各种工况，尤其是没有考虑到最不利工况；（3）对一些意外情况估计不足；（4）漏项，漏掉对某个构件的验算，或者漏掉对某构件技术指标的验算。20.主要工程量简表，或工程概预算。21.其它，可能包括：交通组织图，安全护栏、逃生梯等安全防护措施图等。第二主题第三主题思考： 本次

8、修订有哪些重要修改？ 原因是什么？ 为什么本次修订幅度很大？ 第三主题一、JGJ120-2012修订概况/1修订背景：（1）JGJ120-99有较大缺陷：没有对当时国内的基坑工程技术进行全面总结，一些重要的方法或工艺没有在该规范中体现出来；体系不完善，有些工法不能独立使用，还要参考其它技术标准；一些内容存在着较大争议，或说有一定缺陷。（2）规范发布后，恰逢我国工程建设进入了快速发展期，基坑技术日新月异，设计方法、施工技术及测试技术等取得非常大的进展，业内积累了更为丰富的工程经验。JGJ120-2012修订过程特点：（1）历时如此之长罕见。（2）报批稿又经过了多次修改。第三主题一、JGJ120-

9、2012修订概况/2修订依据：增加的新内容大多是由对该种技术熟悉的专家编写的，参考了国外先进技术法规、技术标准，同时一些重要的技术参数，做了一定的调研、研究及现场试验工作，有一定的理论及实践依据。缺点：（1）报批稿主要是主编单位及主编修改，没有征求更多专家的意见；（2）部分内容仍是依据专家的个人经验编制的，没有经过更多的实践检验；（3）参与编写的专家几乎都是国内知名专家，是各地区的技术权威及领导，脱离一线工作已经较长时间，对一线工作、尤其是施工管理及检测检验工作已经不再熟悉。对岩土工程及技术标准认识：（1）岩土工程以经验为主，不要迷信任何权威及技术标准。（2）重视理论。经验如果不能上升到理论高

10、度，很难传承及推广。第三主题二、本次修订的主要内容及理由/11.调整和补充了支护结构的几种稳定性验算。120-99几乎只要求对整体稳定性进行验算，本次修订增加了抗隆起、抗滑移、抗渗流、抗倾覆、局部稳定等稳定性验算。2.调整了稳定性验算的表达式。（1）采用极限状态设计法。（2）对承载能力极限状态，由材料强度控制的结构构件的破坏类型采用极限状态设计法，按本规范进行设计计算和验算，荷载效应采用荷载基本组合的设计值，抗力采用结构构件的承载力设计值并考虑结构构件的重要性系数。（3）涉及岩土稳定性的承载能力极限状态，采用单一安全系数法。本规程的修订，对岩土稳定性的承载能力极限状态问题恢复了传统的单一安全系

11、数法。（4）本规程的结构构件极限状态设计表达式不再出现重要性系数0，因为0已含在内力设计值中了。第三主题二、本次修订的主要内容及理由/23.强调了变形控制设计原则。由于变形问题非常复杂，现有经验及理论均不成熟，所以规范提出了按变形控制设计原则，但无法给出相应的方法。4.调整了选用土的抗剪强度指标的规定。5.新增了双排桩结构。双排桩并不是一种新颖的支护形式，早在90年代初期就已经有较多应用。缺点：（1）造价高；（2）需要占用的场面较宽。优点：对变形的控制能力较强等原因。第三主题双排桩照片/1第三主题双排桩照片/2第三主题二、本次修订的主要内容及理由/36.改进了不同施工工艺下锚杆粘结强度取值的有

12、关规定。主要是增加了采用二次高压注浆时粘结强度的建议取值，及泥浆护壁、套管护壁、长度较长、扩孔等不同工艺时的调整原则。7.充实了内支撑结构设计。与原规范相比，补充了钢撑、角撑、环撑、抛撑等多种支撑形式的设计及施工要求。8.新增了支护与主体结构结合及逆作法。逆作法早在90年代就已经有较多应用，在上海等地区有较多应用，方法已基本成熟。9.新增了复合土钉墙。主要是增加了预应力锚杆复合土钉墙的设计计算。10.引入了土钉墙土压力调整系数。第三主题二、本次修订的主要内容及理由/411.充实了多种类型支护结构的构造与施工。12.强调了地下水资源的保护；改进了降水设计方法；充实了截水设计与施工。13.充实了地

13、下水渗透稳定性验算。增加了抗突涌、抗管涌及抗流土稳定性验算。14.充实了基坑开挖。15.新增了应急措施。这主要是为了满足工程安全管理的需要。16.取消了逆作拱墙。第三主题三、强制性条款解读/11第3.1.2条：基坑支护应满足下列功能要求：（1）保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用；（2）保证主体地下结构的施工空间。解读：基坑支护工程是为主体结构地下部分的施工而采取的临时性措施。要满足两个层面的需要：第一方面是安全需求，第二方面是使用需求。因基坑开挖涉及基坑周边环境安全，支护结构一是要满足自身安全要求，二是要满足基坑周边环境安全要求。在使用上，基坑支护要防止开挖对周边环境造成

14、使用上的不便，还应为主体地下结构施工提供正常施工的作业空间及环境，提供施工材料、设备堆放和运输的场地、道路条件，隔断基坑内外地下水、地表水以保证地下结构和防水工程的正常施工。止。第三主题三、强制性条款解读/22第8.1.3条：当基坑开挖面上方的锚杆、土钉、支撑未达到设计要求时，严禁向下超挖土方；第8.1.4 采用锚杆或支撑的支护结构，在未达到设计规定的拆除条件时，严禁拆除锚杆或支撑；第8.1.5 基坑周边施工材料、设施或车辆荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值。解读：大量工程实践表明，上述这些作法对基坑安全影响很大，造成基坑失事的概率很高，故严格禁止。第三主题三、强制性条款解读/33第8.2.2

15、条：安全等级为一级、二级的支护结构，在基坑开挖过程与支护结构使用期内，必须进行支护结构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内建（构）筑物、地面的沉降监测。解读：（1）基坑必须要做到支态化设计、信息化施工。 基坑监测可以及时掌握支护结构受力和变形状态、基坑周边受保护对象变形状态是否在正常设计状态之内，是预防不测，保证支护结构和周边环境安全的重要手段。（2）支护结构的变形、尤其是水平位移，是反映支护结构工作状况的直观数据，对监控基坑与基坑周边环境安全能起到相当重要的作用，是进行基坑工程信息化施工的主要监测内容。第三主题第四主题思考： 与类似技术标准相比，本规范有哪些重要区别？ 原因是什么？ 第四主题一

16、、规范编制背景第四主题1.复合土钉墙在所有基坑支护技术中应用最多；2.国内外目前没有相关技术标准。二、技术应用前景1.现在、未来都是一种主要基坑支护技术；2.在不同地域及地层应用将更为广泛； 3.在同一地区的使用率将进一步下降。 第四主题1. 调整了适用条件（1）地质条件适用于粘土、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后再采用。解读：不鼓励应用于填土及淤泥。但没有明确反对。主要考虑到东南地区，基坑深度35m、土层以填土或淤泥为主时，复合土钉墙仍可能

17、是最佳选择。有地下水时，如果不设置止水帷幕，则应降水。坑底有软弱土层时，如果不进行被动区加固，则应设置微型桩。三、本规范不同的技术特点/1 第四主题1. 调整了适用条件（2）深度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。解读：软土中不大于6m主要是按上海地区经验；其它规范中一般规定直立深度不大于12m。经过对近千个基坑统计结果，很多3层地下室的基坑开挖深度12m多，故规定为13m更利于本规范应用；超过18m的基坑，采用复合土钉墙支护变形较大，故限制应用。三、本规范不同的技术特点/2 第四主题1. 调整了适用条件（3）可用于

18、一级基坑解读：规范中没有明确规定可用于一级基坑，但规定了整体稳定性安全系数对应于基坑安全等级为一、二、三级时分别为1.4、1.3及1.2。规范组讨论过是否可用于一级基坑。考虑到北方很多地区土质较好、无地下水，故可用。三、本规范不同的技术特点/3 第四主题2.大大弱化了设计计算时侧向土压力作用。用“验收抗拔力”代替了“设计承载力”等概念。3.设计计算时只考虑了整体稳定性、抗隆起稳定性及抗渗流稳定性三种稳定性验算模式，不再考虑其它破坏模式，或在构造设计中处理。不再提类似“外部稳定性”“内部稳定性”等概念。4.提出了实用的整体稳定性验算公式。5.明确了土钉抗拔力试验要求及质量评判标准。在所有规范中，

19、第一次明确提出土钉基本试验要求及作法；明确了土钉等质量评判标准。三、本规范不同的技术特点/4 第四主题四、复合土钉墙的基本概念及类型/11、复合土钉墙的7种类型 1.截水帷幕复合土钉墙2.预应力锚杆复合土钉墙3.微型桩复合土钉墙4.截水帷幕-预应力锚杆复合土钉墙5.微型桩-预应力锚杆复合土钉墙6.截水帷幕-微型桩复合土钉墙7.截水帷幕-微型桩-预应力锚杆复合土钉墙（图2-图8）第四主题四、复合土钉墙的基本概念及类型/22、复合土钉墙的定义 2.1.6 复合土钉墙：土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩中的一类或几类结合而成的基坑支护形式。复合土钉墙？复合土钉支护？复合喷锚？土钉墙？土钉支护？喷锚

20、？第四主题加强型土钉支护？(1)土钉墙土钉支护？ 土钉支护土钉墙？土钉墙重力坝式挡土墙？土钉墙重力式挡土墙土钉墙=土钉支护第四主题四、复合土钉墙的基本概念及类型/3一项完整的工程技术施工工艺及材料工作机理及性能施工工艺及施工工艺及材料材料工作机理工作机理及性能及性能土钉墙土钉墙喷锚喷锚(2)土钉墙喷锚？ 第四主题结论：土钉墙喷锚！ 四、复合土钉墙的基本概念及类型/4（1）土钉墙与喷锚工作机理不同 1.喷锚支护的主要理论为新奥法：围岩是承载主体，喷锚的作用主要是加固围岩提高围岩强度。喷射混凝土是主要受力构件，主要承受剪力与压力，锚杆起辅助作用，可以仅使用喷射混凝土支护（素喷砼或网喷砼）；2.土钉

21、墙中土钉是主要受力构件，喷射混凝土起辅助作用。四、复合土钉墙的基本概念及类型/5第四主题（2）土钉墙与喷锚工作性能不同 1.喷锚技术特点： 及时性； 粘结性； 柔性； 深入性； 灵活性； 密封性。2.土钉墙技术特点与之不符。第四主题四、复合土钉墙的基本概念及类型/5（3）复合土钉墙、复合喷锚、复合土钉支护及加强型土钉支护 上世纪90年代多称为“土钉墙与联合支护”或“超前支护”，后来又陆续出现了改良土钉支护、止水型土钉墙、结合型土钉墙、加强型土钉墙、新型土钉墙、复合喷锚网等名词，近几年来已逐渐集中为“复合土钉墙”或“复合土钉支护”术语。就全国范围而言，“加强型土钉支护”、“复合喷锚”已被大多数地

22、区弃用，不应再坚持。“复合土钉支护”不当：（1）“支护”是动词，“复合土钉支护”作为术语名词不符合汉语语法；（2）如果称为“复合土钉支护结构”符合语法，但不够简洁；（3）国外一些复合材料形成的土钉称为“复合土钉”，“复合土钉支护”不知道是“与土钉复合支护”还是“用复合土钉去支护”。第四主题四、复合土钉墙的基本概念及类型/6五、稳定性验算公式 复合土钉墙有哪些假定破坏模式？哪些肯定 会发生，哪些可能会发生，哪些可能不会 发生？本规范对于不同破坏模式是如何处理的？本规范为什么没有要求进行土钉抗拔力（局 部稳定性）验算？第四主题1.预应力锚杆与土钉墙复合作用机理 锚杆施加预应力会导致周边13排的土钉

23、的内力下降；锚杆锁定值如果小于真值，土方开挖后锚杆拉力增到真值；如果锁定值大于真值，则锚杆的拉力不再增大；锁定值小于真值时，土钉内力增加较快、较大；如果大于真值，增加较慢、较小；锚杆的锁定值小于真值时，锚杆拉力增速较慢，但增加的幅度大，达到真值的时间要更长；土钉几乎不对锚杆产生影响；预应力提前施加给土体，利于保护边坡土固有强度；锚杆只布置在基坑的下部，将增加土体的应力集中；整体失稳时，锚杆一般不会被破坏；综上，锚杆能够与土钉协调工作。真值 第四主题2.截水帷幕与土钉墙复合作用机理 搅拌桩复合土钉墙构造特点：搅拌桩在土体开挖之前就已经设置，而土钉墙构件只能在土体开挖之后设置；搅拌桩与喷射混凝土面

24、层形成复合面层，较单纯混凝土面层的刚度提高数倍；搅拌桩通常插入坑底有一定的深度，而土钉墙墙底与坑底基本持平；搅拌桩通常连续布置，两两相互搭接成墙。第四主题3.微型桩与土钉墙复合作用机理 微型桩复合工作机理与搅拌桩复合支护不同之处：微型桩不连续分布：a.不能起到止水帷幕作用；b.在软土、松散砂土等土层中桩间水土容易挤出流失；c.在软土中抵抗坑底隆起效果不明显。微型桩复合土钉墙的破坏模式：a.整体剪切失稳破坏；b.非整体性破坏；微型桩断续分布，不能强迫桩后土体与之同时变形；微型桩刚度较大时，可显著地减少坡体变形；微型桩种类繁多，采用不同的作法对复合支护结构的影响差异较大。第四主题4.复合作用机理的

25、有限元分析 /1第四主题拉应力区（塑性区）塑性区土钉图19-a图19-b4.复合作用机理的有限元分析 /2第四主题图19-c图19-d搅拌桩锚杆5.共同复合作用 以上3种是基本型，其余4种是这3种的组合。各复合构件：预应力锚杆性格平稳，截水帷幕最为强势,微型桩最不靠谱！第四主题6.复合土钉墙破坏模式 第一类，稳定性破坏；第二类，材料强度破坏。第一类，稳定性破坏：整体稳定破坏；倾覆破坏；平移破坏；隆起破坏；渗流破坏；突涌破坏；地基土失稳破坏。第二类，材料强度破坏：土钉或锚杆拔出；土钉或锚杆杆体拔出；土钉或锚杆拉断；土钉钉头脱落；面层破坏；坑底水泥土桩或微型桩弯折或冲剪破坏。第四主题13种破坏模式

26、按发生概率可分为三级：第一级：整体失稳；土钉或锚杆被拔出；第二级：隆起；渗流；突涌；土钉或锚杆拉断第三级：倾覆；平移；地基土失稳；土钉或锚杆杆体拔出；钉头脱落；面层破坏；水泥土桩或微型桩坑底强度破坏。第一级：肯定会发生；第二级：可能会发生；第三级：应该不会发生。第四主题挡土墙按受力机理可分为三类：重力式挡土墙，如毛石挡土墙，卸荷板挡土墙，悬臂式挡土墙，扶壁式挡土墙，重力式水泥土桩墙，等；桩墙式挡土墙（桩墙指队列式排桩与地下连续墙），如桩锚，桩撑，悬臂桩，双排桩，沉井，锚杆挡土墙，锚定板挡土板，等等；土钉墙及复合土钉墙。前两类挡土墙特点：所承受的土的侧向压力为主动土压力，遵守或近似遵守朗肯主动土

27、压力或库仑主动土压力；主动土压力直接作用于挡土墙墙背（面板）上。第四主题土钉墙受力机理：/1朗肯土压力假定条件：墙背直立；墙背光滑；墙后填土是水平的。库仑土压力假定条件：填土为无粘性土，即c=0；破裂面为平面。土钉墙使用条件往往为：墙面倾斜；土质以粘性土为主或与砂土互层第四主题土钉墙受力机理：/2第四主题(0.30.35)H最大拉力面剪力沿土钉内力分布最危险滑移面 H图28 典型土钉内力分布图（1）土钉墙所承受的或支挡的土的侧向压力不是朗肯或库仑主动土压力；（2）土钉墙所承受的或支挡的土的侧向压力大部分直接作用在土钉上，没有传递或很少传递到面层上。土钉墙受力机理：/3 不会产生倾覆破坏； 不会

28、产生搅拌桩及微型桩在坑底处冲剪或弯折破坏； 不会产生面层破坏； 不会产生钉头脱落破坏； 不会产生水平滑移破坏。另外： 地基土失稳必然伴随着隆起破坏或整体稳定破坏； 土钉或锚杆杆体材料与锚固体粘结强度在锚固体与土体粘结强度的10倍以上，不需考虑杆体被拔出。第四主题规范对三级破坏模式的处理方式：以防止第一级破坏模式为主；以考虑第二级破坏模式为辅；不考虑或按构造处理第三级破坏模式。第四主题到底怎么稳定？内部整体稳定？外部整体稳定？整体稳定？！第四主题第四主题m12l3图30假定圆弧滑移面形状结论：外部整体稳定性内部整体稳定 整体稳定性 7.土钉的“设计承载力”问题 /1以往技术标准设计土钉承载力：假

29、定土侧压力作用在土钉上，土钉j周边一定区域内的土侧压力由土钉j承受；局部荷载可按一定的规则求出；令土钉j最大内力（拉力）的水平分力应等于局部荷载，求出土钉j最大内力；杆体设计破断力应不小于最大内力乘以一定的安全系数，求出设计破断力，并以此设计杆体的材料强度、直径等；假定平面破裂面，认为土钉在破裂面之外的长度与土体产生的粘结力为土钉j的设计抗拔力，其应不小于最大内力乘以一定的安全系数；设计抗拔力与设计破断力之间的较小值即为土钉j的设计承载力；根据设计抗拔力设计土钉的直径及土钉的长度。假定局部荷载由单条土钉来承受的，故称为局部稳定性分析或土钉承载力设计，其主要目：一、获得杆体的强度防止拉断破坏；二

30、、获得土钉的长度防止拔出破坏。第四主题7.土钉的“设计承载力”问题/2 计算土钉最大内力，有两种典型办法：一种采用经典土压力，认为土钉墙所承受的土侧压力在竖向上呈三角形分布，土侧压力大小可按朗肯主动土压力计算，越在下层的土钉承受的土压力越大。另一种采用经验土压力，认为土侧压力总和（kN）大致与朗肯主动土压力总和（kN）相当，但土侧压力在竖向上呈其它形状，图1中土侧压力假定形状2所示梯形为其中的一种，应用较为广泛，认为当基坑深度一定时，基坑中下部的土钉受力相同。实践证明，方法一假定的三角形土侧压力与实际相差甚远，故大多数技术标准采用经验土压力形状。第四主题7.土钉的“设计承载力”问题/3 经验土

31、压力理论仍然假定土侧压力与基坑深度成比例增加。深度超过15m的基坑很多，土钉杆体大多采用25的HRB335钢筋，如果按式1计算土侧压力及土钉的承载力，计算结果土钉最大内力可能已超过200kN，已经超过了钢筋的承载能力，但实际工程中钢筋并未破坏。深度2021m的两个工程实例2-3表明，土钉最大内力为150160kN，而基坑深度9.2m时土钉最大内力也可达到150160kN4。大量工程实践证明，当基坑较浅时，上述假定尚属合理，当基坑很深时，土钉承受的侧压力不再随深度成比例增加，假定则不再合理。如果假定土压力为其它形状，也存在类似缺陷。故问题可能不在于假定的土压力的形状合不合理，而是局部稳定分析这种

32、方法不合理。第四主题7.土钉的“设计承载力”问题/4 土钉墙设计的最重要工作，就是整体稳定性分析验算。整体稳定性分析通常按圆弧滑动面采用普通条分法。该方法中，土钉在滑弧外的长度部分提供承载力，并因此获得整体稳定安全系数。这种分析方法目前受到业界广泛而高度的重视。整体稳定性分析与局部稳定性分析是两种不同的设计方法，得到的结果显然不同。二十余年的工程实践表明，按整体稳定性分析方法获得通过并稳定的土钉墙，不会发生土钉的拔出破坏，不管此时土钉的长度能否满足局部稳定性分析计算要求。故业界目前倾向于采用整体稳定性分析方法来确定土钉的长度，本规范的核心内容即整体稳定性分析验算方法。第四主题7.土钉的“设计承

33、载力”问题/5 工程完工后要进行验收试验，检验实际承载力是否达到了设计要求。不管是局部稳定性分析方法还是整体稳定性分析方法，都存在这样一个缺陷；其确定的设计承载力无法得到检验。土钉的承载力是通过现场拉拔试验来检验的，土钉是全长粘结的，拉拔试验得到的抗拔力是土钉全部长度与土体粘结产生的，而设计抗拔力只是其中的一部分。也就是说，拉拔试验得到的承载力并不是设计承载力，设计承载力无法通过试验去检验。所以，以往的技术标准都采取了回避态度：要么要求进行承载力检验，但没有明确要检验的承载力与设计承载力之间的关系；要么不要求检验承载力，而是要求检验土钉与土体间的粘结强度；要么干脆就不要求做拉拔试验。第四主题7

34、.土钉的“设计承载力”问题/6 总之，局部稳定性分析方法得到的 “设计承载力”：不能得到检验，与土钉墙的整体稳定性无关，估算不准；整体稳定性分析方法得到“设计承载力”：不能得到检验，量级太小，一般仅1030kN；按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）要求，构件抗力通过建立与荷载效应的关系来设计，即构件抗力不小于荷载效应，但整体稳定性分析中，每条土钉承受的荷载是不确定的，两者之间不能建立明确的函数关系。既然如此，也是为了减少混乱，本规范干脆弃用了“设计承载力”这一概念。第四主题7.土钉的“设计承载力”问题/7 本规范建立了“验收抗拔力”这一概念来解决这个问题。所谓的验收抗拔力，即整条土钉

35、的抗拔力，通过下式估算：R=upqsili 局部或整体稳定性分析中的“设计抗拔力”采用同一公式，区别只是计取的土钉长度不同，“设计抗拔力”只计取了一部分土钉长度，即破裂面（滑动面）至土钉尾部的长度。拉拔试验时，检验整条土钉的抗拔力，如果整条土钉的抗拔力检验结果满足了设计要求，则认为自动满足了“设计抗拔力”的要求。这也是大多工程中的实际作法，本规范只是给予了肯定和明确，术语是新创造的，概念和方法是已有的。第四主题7.土钉的“设计承载力”问题/8 验收抗拔力概念同时解决了杆体强度问题。验收试验时，为了避免杆体被拉断，杆体的设计破断力要大于最大检验荷载（本规范规定验收试验的最大检验荷载为验收抗拔力的

36、1.1倍）且乘以一定的安全系数。整条土钉的抗拔力显然要大于部分土钉长度的抗拔力，故按验收抗拔力配置的杆体强度通常大于按局部或整体稳定性计算得到的杆体强度。亦即，如果杆体的强度能够满足验收试验要求，就能够自动满足稳定性验算需要的杆体强度要求。这是一种与其它技术标准完全不同的设计思路。第四主题7.土钉的“设计承载力”问题/9 本规范土钉墙的设计步骤为：按经验或基本试验结果初步选择土钉的长度、密度、直径及粘结强度等设计参数；进行整体稳定性分析验算，对土钉长度等各种设计参数进行调整，直到整体稳定性验算安全系数符合规范要求；根据验算确定土钉的长度等参数确定验收抗拔力；根据验收抗拔力确定土钉杆体材料类型、

37、强度等级、直径等设计参数。按此思路，局部稳定性分析方法就成了“鸡肋”。但如果完全弃用，可能很多人还无法完全接受。故本规范保留了该形式，但只作为土钉长度的初步选择方法之一，土钉长度还可按经验初步选择，或缺乏经验时按规范提供的表格数据初步选择，再根据整体稳定验算结果最终确定。第四主题8.整体稳定性验算公式/1第四主题HjiOqibUjN /RiUjP /mj2143图32整体稳定性验算简图8.整体稳定性验算公式/2 第四主题011223344ssssssKKKKKK1cos()sin()tansinujjjujjjjsxjiiNNKsW 22cos()sin()tansinujjmjujjmjjs

38、xjiiPPKsW33sinqsiiAkW444sinysxjiiAksW8.整体稳定性验算公式/3 公式假定及简化条件：破坏模式为圆弧滑移破坏；土钉为最主要受力构件； 土钉、预应力锚杆只考虑抗拉作用，截水帷幕及微型桩只考虑抗剪作用；土钉与土体能够发挥全部作用，复合构件不能；锚杆拉力的法向分力与切向分力可同时达到极限值；滑移面穿过截水帷幕或微型桩时，平行于桩的正截面不考虑地震作用；地下水对土体抗剪强度指标及钉土粘结强度产生影响安全系数定义为滑移面的抗滑力矩与滑动力矩比。第四主题9.整体稳定性验算公式意义 （1）验算公式是近似的，假定了很多条件，半经验半理论，且重要参数靠经验确定。（2）公式结果

39、误差较大，但能够满足工程需要。第四主题六、复合土钉墙的质量检验与验收这些检验方法适用吗？如何准确理解检验方法与结果？ 第四主题1、土钉质量检验方法附录B.0.11 验收合格标准：检验批土钉平均抗拔力不应小于Ty，且单钉抗拔力不应小于0.8Ty。不能同时符合这两个条件则应判定为验收不合格。B.0.12 验收不合格时，可抽取不合格数量2倍的样本扩大检验。将扩大抽检结果计入总样本后如仍不合格，则应判断该检验批产品不合格，并应对不合格部位采取相应的补救措施。解析：验收合格标准放宽了，其它规范中要求单钉抗拔力不小于0.9T（验收抗拔力）；提出了验收不合格的处理办法，也是较为宽松的。主要目的是尽量淡化土钉

40、个体抗拔力的作用，强调整体稳定性，降低将正常使用工程误判为不合格工程的风险。第四主题2、其它复合构件的质量检验质量检验原则：标准从宽！无需拿鸡毛当令箭用！ 第四主题七、技术发展方向与研究重点1.土钉墙变形。2.土钉质量的无损检测，尤其是钉长的检测。3.复合支护理论。4.组合支护技术。5.永久性土钉墙的施工技术，主要指防腐蚀及防治地下水的技术及工艺。6.在冻土、膨胀土、湿陷性黄土、盐渍土、污梁土等特殊性岩土及岩溶等不良地质条件下的应用研究。 第四主题一、有限宽土压力计算1.有限宽荷载；2.有限宽土条 第五主题dk,j0dk,j二、组合支护 第五主题1.撑锚混合（竖向混合及平面混合）2.土钉墙或复合土钉墙 与 桩撑或桩锚 组合（1）疏排桩土钉墙/1 第五主题冠梁土钉疏排桩锚杆锚杆止水帷幕土钉疏排桩面层图55-a图55-b（1）疏排桩土钉墙/2 第五主题图55-c图55-d危险滑移面土钉墙支护最区搅拌桩拱脚桩搅拌桩最危险滑移面土钉墙支护区拱体土钉（2）上级土钉墙、下级桩锚 第五主题图571k,j1a1d（3）上级桩锚、下级土钉墙 第五主题设计计算思路：桩锚承担自身高度内的主动土压力，即要保持自身的稳定；土钉墙保护的土台要有足够宽度，能够形成对支护桩的被动土压力，即应保证支护桩有一定的嵌固深度；按整体高度，即上下土台的总高度，计算土钉墙的整体稳定性，计算时可适当考虑桩锚结构中锚杆的作用。