土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿錨桿來設置的，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋、鋼管形成土釘。土釘支護適用于有一定粘性的砂土、粘性土、粉土、黃土及雜填土，當場地同時存在砂、粘土和不同風化程度的巖體時，應用土釘支護特別有利。當存在地下水時，地下水應低于土坡開挖段，否那么應進行降水處理。當用于粘結力很差或處于軟塑狀態的土體，應首先進行預注漿加固處理。對標貫擊數小于10的砂土邊坡，采用土釘法一般不經濟。對不均勻系數小于2的級配不良的砂土，不能采用土釘支護；對塑性指數IP>20的土，必須詳細評價其蠕變特性，當蠕變性很小時，才能將土釘用作永久性支護。土釘不適應在腐蝕性土中作為永久性支護。土釘支護深度一般不宜超過12m，當場地土層特別好時，可放寬到14～16m適用范圍土釘支護的缺點和局限性：需要較大的地下空間土釘支護的變形較大。土釘屬柔性支護，其變形大于預應力錨撐支護，當對基坑變形要求嚴格時，不宜采用土釘支護土釘不適宜在軟土及松散砂土地層中應用土釘支護如果作為永久性結構，需要專門考慮銹蝕等耐久性問題。

土釘墻支護與錨桿的聯合支護

4.2放坡設計與施工巖質邊坡一般按照軟弱夾層或結構面計算穩定性。土質邊坡按照條分法計算。均質簡單邊坡，高度在10m范圍內可直接查圖，計算極限高度。4.3土釘墻的工程特性

結土，也不適用于效勞年限大于兩年的永久支護工程4.3土釘墻的應用根底托換

4.3.2土釘墻的特點〔1〕土釘與土體共同形成了一個復合體，土體是支護結構不可分割的局部。從而合理的利用了土體的自承能力。〔2〕結構輕柔，有良好的延性和抗震性。1989年美國加州7.1級地震中，震區內有8個土釘墻結構，其中有三個位于震中33km范圍內，估計至少遭到了約0.4g的水平地震加速度作用，均未出現任何損害跡象。〔5〕容易實現動態設計和信息化施工。根據現場位移或變形監測反響的信息，很容易調整土釘的長度和間距，也容易調整面層的厚度。既可以防止浪費，又能夠防止出現工程事故。〔6〕工程造價低，經濟效益好，國內外資料說明，土釘支護的工程造價能夠比其它支護低1/2~1/3。〔7〕對周圍環境的干擾小。沒有打樁或鉆孔機械的轟隆聲，也沒有地連墻施工時污濁的泥漿。〔8〕土釘支護是邊開挖邊支護，流水作業，不占獨立工期，施工快捷。〔9〕防腐性能好。土釘墻使用的一般規定4.3.5土釘墻與加筋土墻的比較土釘墻與錨桿的比較4.4土釘墻的作用機理與工作性能擋墻的被動制約機制：防止土體坍塌破壞的傳統方法是用擋土結構支護法，依靠擋土結構自身強度、剛度、支撐條件及嵌入深度形成抗力維持穩定，其作用是利用外部支擋形成的抗力被動地支擋要下滑破壞的邊坡土體。土釘墻是在土體內設置一定長度與分布密度的鋼筋，與土體共同工作，以彌補土體自身強度的缺乏，增強土坡坡體自身的穩定性，屬于主動制約支擋體系。試驗說明，采用土釘后的邊坡比天然土坡的承載力提高一倍以上。采用土釘支護后邊坡的變形開展階段有：彈性變形階段、塑性變形階段、漸進變形階段和破壞階段。而天然邊坡那么沒有漸進變形開裂階段，而由塑性變形進入破壞階段，其失穩形式為突發性滑塌。4.4.1土釘墻的作用機理總的說來，土釘在復合土體中有以下幾種作用機理：(1)箍束骨架作用該作用是由土釘本身的剛度和強度，以及它在土體內分布的空間所決定的。它在復合體中起骨架作用，使復合土體構成一個整體，從而約束土體的變形和破壞。(2)分擔作用在復合體內，土釘與土體共同承擔外荷載和自重應力，土釘起著分擔作用。由于土釘有很高的抗拉、抗剪強度和土體無法相比的抗彎剛度，所以在土體進入塑性狀態后，應力逐漸向土釘轉移。當土體發生開裂后，土釘的分擔作用更為突出，這時土釘內出現了彎剪、拉剪等復合應力，從而導致土釘中的漿體碎裂、鋼筋屈服。土釘墻之所以能夠延遲塑性變形，并表現出漸進性開裂，與土釘的分擔作用是密切相關的。(3)應力傳遞與擴散作用北京工業大學的研究說明：當荷載增加到一定程度，邊坡外表和內部裂縫已經開展到一定寬度，坡腳應力達最大。此時，下部土釘位于滑裂區域以外土體中的局部仍然能夠提供較大的抗力。土釘通過它的應力傳遞作用可將滑裂區域內的應力傳遞到后面穩定的土體中，分布在較大范圍的土體內，降低應力集中程度。(4)對坡面變形的約束作用在坡面上設置的與土釘連在一起的鋼筋網噴射混凝土面板是發揮土釘有效作用的重要組成局部。噴射混凝土面板對坡面變形起到約束作用，面板的約束力取決于土釘外表與土之間的摩阻力，當復合土體開裂面區域擴大并連成片時，摩阻力主要來自開裂區域后的穩定復合土體。4.4.2土釘墻的工作性能國內外大型模擬試驗結果及許多實際工程測試結果說明土釘墻具有以下幾點工作性能：〔1〕土釘墻的變形一般是微小的，但比錨桿擋墻的水平位移要大一些。最大水平位移發生于墻體頂部，越往下越小。最大水平位移與開挖深度之比一般在1‰~3‰。這種位移值不會影響工程的適用性和長期穩定性，它對整個土釘墻來說，不應當是控制設計的主要因素。墻體內的水平位移隨離開墻面的距離增加而減小。〔2〕土釘只有在土體產生微小變位后才能受力，開始開挖時，土釘上的最大拉力位于噴射混凝土面板附近，隨著開挖深度的增加，最大拉力的位置將從面層附近逐漸向深部土體中轉移，因此，越靠基坑底部的土釘，其最大受力點距離面板就越近。同一土釘內的內力分布一般呈現中間大，兩端小的規律，在破裂面臨近處到達最大。〔3〕土釘墻上的土壓力以及不同土釘上的最大拉力沿基坑深度的分布都是中間大、上下小，接近梯形而不是三角形。(4)采用密集土釘加固的土釘墻的性能類似于重力式擋墻，破壞時明顯地帶有平移和轉動的性質，故設計時除了要驗算土釘墻的內部穩定性〔局部滑動破壞〕，以保證土釘有足夠的錨固長度、直徑及合理間距外，還必需驗算外部整體穩定性，即驗算土釘墻體的抗滑與抗傾覆平安性。〔5〕根據大比例足尺試驗結果看，在土釘墻整體破壞之前，并未發現噴射混凝土面板和錨頭產生破壞現象，在實際工程中也未見任何錨頭破壞現象。所以，在設計中，對面板和錨頭不要進行單獨設計，只要滿足結構上的構造要求即可。4.5土釘墻設計計算4.5.1確定土釘墻結構尺寸在初步設計時，應先根據基坑環境條件和工程地質資料，確定土釘墻的適用性，然后確定土釘墻的結構尺寸，土釘墻高度由工程開挖深度決定，開挖面坡度可取600~

900，在條件許可時，盡可能降低坡面坡度。土釘墻均是分層分段施工，每層開挖的最大高度取決于該土體可以自然站立而不破壞的能力。在砂性土中，每層開挖高度一般為0.5

~

2.0m，在粘性土中可以增大一些。開挖高度一般與土釘豎向間距相同，常用1.0

~1.5m；每層單次開挖的縱向長度，取決于土體維持穩定的最長時間和施工流程的相互銜接，一般多用10m長。土釘支護參數主要包括土釘長度、間距、布置、孔徑和鋼筋直徑等。〔1〕土釘長度在實際工程中，土釘長度L常采用坡面垂直高度H的60%~70%。土釘一般下斜，與水平面的夾角宜為50~200。Bruce和Jewell(1987)通過對十幾項土釘工程的分析說明：對鉆孔注漿型土釘，用于粒狀土陡坡加固時，L/H一般為0.5~0.8；對打入型土釘，用于加固粒狀土陡坡時，其長度比一般為0.5~0.6。99規程要求L/H一般為0.5~1.2。其實，只有在飽和軟土中才會取L/H大于1。4.5.2

土釘支護參數〔2〕土釘直徑及間距土釘直徑D一般由施工方法確定。打入的鋼筋土釘一般為16~32mm，常是25mm，打入鋼管一般是50mm；人工成孔時，孔徑一般為70~120mm，機械成孔時，孔徑一般為100~150mm。土釘間距包括水平間距(列距)Sx和垂直間距(行距)Sy，其數值對土釘的整體作用效果有重要影響，大小宜為1~2m。對鉆孔注漿土釘，可按6~12倍土釘直徑D選定土釘行距和列距，且宜滿足：Sx·Sy=K·D·L式中： K—注漿工藝系數，一次壓力注漿，K=1.5~2.5； D、L—土釘直徑和長度，m； Sx、Sy—土釘水平間距和垂直間距，m。4.5.3

土釘墻內部穩定性分析冶建總院方法—力矩極限平衡法〔1〕根本假定①破裂面為圓弧形，破壞是由圓形破裂面確定的準剛性區整體滑動產生的；②破壞時，土釘的最大拉力和剪力都在破裂面處；③沿著破裂面的土體抗剪強度能夠全部發揮，并且符合庫侖公式；④假定小土條兩邊的水平作用力大小相等、方向相反、且作用于一條直線上；〔與瑞典條分法假設相同〕⑤土體強度參數取加權平均值。〔2〕土釘受力簡化土釘墻中的土釘受力狀態非常復雜，一般同時有拉應力、剪應力和彎矩。要合理地確定土釘中所產生的拉力、剪力和彎矩的大小往往是比較困難的。力矩極限平衡法在土釘墻穩定性分析計算中僅考慮土釘的抗拉作用，并將土釘與土體界面摩阻力簡化成沿土釘全長均勻分布〔實際土釘界面摩阻力的分布是非均勻的，一般在破裂面處最大，往兩邊逐漸減小〕。這是因為同激發側向力相比，激發土釘的抗拉能力所要求的土體變形量要小得多(Juran1985)，而且只考慮土釘的抗拉作用能使得分析計算大大簡化。大量足尺試驗認為，土釘剪力的作用是次要的，僅考慮抗拉作用的設計雖有點保守，卻是很方便的設計方法(Gassler1980)。土釘相對彎曲剛度對土釘墻平安系數的提高大約為0%~15%之間(Glasgow1980)。土釘的抗拉能力Tx可以按照如下幾種情況計算：①由土釘與破裂面交點之外的土釘與土體間的摩擦力決定，即：Tx1=·D·LB·f〔4-3〕 式中： LB—土釘伸入破裂面外約束區的長度〔m〕; f—土釘與土體間的抗剪強度〔kN/m2〕，一般應由試驗資料確定。②由土釘中的鋼筋強度fy決定，即Tx2=fy·As (4-4)式中：As—鋼筋截面積〔m2〕；③由土釘與破裂面相交點之外的鋼筋與砂漿間的粘結強度τg決定，即：Tx3=·d·(L-LB)·g (4-5)式中：d—鋼筋直徑〔m〕； g—鋼筋與砂漿界面的粘結強度標準值〔kN/m2〕〔當無試驗資料時，可用注漿體的抗剪強度代替〕。在實際計算中，取〔4-3〕~〔4-5〕式計算結果中的最小值作為土釘的抗拉能力標準值。一般情況下，土釘破壞均是土釘與土體界面的破壞，即土釘是被拔出的，因此，土釘的抗拉能力標準值通常由式〔4-3〕決定。4.5.4土釘墻整體穩定平安系數計算整體平安系數計算是改進的穩定性分析條分法。對于施工時不同開挖高度和使用時不同位置，沿破裂面滑動的平安系數等于滑裂面上抗滑力矩與下滑力矩之比(對應于各自的圓心)。一般情況下整體平安系數應大于1.2。①當不考慮土釘作用時，其平安系數Ksi為：(4-6)②當考慮土釘作用時，其平安系數Kpi為：(4-7)式中：Li—土條滑動面弧長，m；Txj—某位置土釘的抗拉拔能力標準值，kN；S—計算單元的寬度〔一般取S=Sx〕，m；i—滑動面某處切線與水平面之間的夾角〔0〕；i—某土釘與水平面之間的夾角〔0〕。4.5.5

土釘墻外部穩定性分析4.5.6

土釘墻變形分析用極限平衡分析法無法了解變形信息，土釘墻的變形可以用有限元分析方法作出估計，但單純的有限元計算不一定能得出可信的定量數據；所以，目前對土釘墻變形性能的認識主要來自對監測資料的分析。Elias和Juran綜合工程實測和室內實驗，提出了以下幾點看法：〔1〕土釘墻變形引起的地表角變形和位移隨L/H增加而減少；〔2〕粗顆粒土中離開面層水平距離〔1~1.25〕H時，地表角變形(局部傾斜)已不會對周圍地表建(構)筑造成影響；〔3〕頂部最大水平位移與豎向沉降的比值隨L/H減少而增加，其最大值為1.0。對于常用的L/H=0.6~1.0情況，可取為1.0~0.75。這與一般的內撐式支護相近；〔4〕增大土釘傾角，會增加地表變形與支護位移；〔5〕水平位移過大將導致支護結構的破壞，最大水平位移一般不能大于5‰H。

Schlosser指出，在土釘墻面層頂部，最大水平位移

h與豎向位移

v大體相等。最大水平位移

H與墻高H的比值據法國觀測資料為1‰~3‰，德國為2.5‰~3‰。地表的水平位移和豎向位移在離開墻面為

處接近于零，

=k(1-tan

)H其中

為支護層面與鉛垂線的夾角，直立開挖時

=0;k為系數，對風化巖層，砂性土和粘性土分別為0.8、1.25和1.5。但是根據有些測斜儀的實測數據來看，上式給出的

值可能偏小。看來對一般非飽和土中的土釘墻支護，如發現h/H大于3‰~4‰就應視為有趨向失常的可能，需密切監視。現在還沒有軟土中土釘支護的數據，據軟土中內撐式支護的量測資料，軟土中變形值要比非飽和土中大得多。可以根據傳統支護變形的經驗來估計土釘墻支護對鄰近建筑物的影響，當地表的角變形分別超過1‰和1.3‰時，可能導致磚砌承重結構和鋼筋混凝土框架結構中的建筑損害〔如抹灰層開裂〕。角變形如超過7‰，磚砌承重結構本身就會遭到嚴重損害。我國在基坑支護設計中，一般要求對土釘墻支護結構的水平位移和沉降進行監測，據一些工程的統計，位移數據一般在5~50mm之間。5.1.1土釘墻應按以下規定對基坑開挖的各工況進行整體滑動穩定性驗算：1整體滑動穩定性可采用圓弧滑動條分法進行驗算；2采用圓弧滑動條分法時，其整體穩定性應符合以下規定(圖5.1.1)：4.6土釘墻施工方法施工流程及工藝土釘墻施工主要包括以下幾個方面：4.6.1.作業面開挖基坑開挖應分步進行，分步開挖深度主要取決于暴露坡面的“直立〞能力。另外，當要求變形很小時，可視工地情況和經濟效益將分步開挖的深度降至最低。在粒狀土中開挖深度一般為0.5~2.0m；對粘性土中每層開挖深度可按下式計算：對超固結粘性土開挖深度可加大。考慮到土釘施工設備，分步開挖寬度至少要6m，開挖長度那么取決于交叉施工期間能保持坡面穩定的坡面面積。當要求變形過于嚴格時，可分段開挖施工，各段長度一般為10m。使用的開挖施工設備必須能挖出光滑規那么的斜坡面，最大限度地減小對支護土層的擾動。任何松動局部在坡面支護前必須予以去除，對松散的或枯燥的無粘性土，尤其是當坡面受到外來振動時，要先進行灌漿處理，當采用挖土機挖土時，應輔以人工整修。

邊坡開挖：采用反鏟挖土機，預留20~30cm人工修坡，開挖深度在土釘孔位下50cm，開挖寬度保證10m以上，以確保土釘成孔機械鉆機的工作面。土方開挖嚴格按設計規定的分層開挖深度按作業順序施工，在完成上層作業面的土釘及噴混凝土地以前，不得進行下一層土方的開挖。邊坡修整：采用人工清理，為確保噴射混凝土面層的平整，此工序必須掛線定位。對于土層含水量較大的邊坡，可在支護面層背部插入長度為400~600mm，直徑不小于40mm的水平排水管包濾網，其外端伸出支護面層，間距為2m，以便將噴混凝土面層后的積水排走。4.6.2.制作面層一般情況下，為了防止土體松弛和崩解，必須盡快做第一層面層。根據地層的性質，可以在安設土釘之前做，也可在放置土釘之后做。對臨時工程，面層一般做一層，厚度為50~150mm；而對永久性工程那么多用兩層或三層，厚度為100~300mm。兩次噴射作業應留一定的時間間隔。根據工程規模、材料和設備的性能，可進行“濕式〞或“干式〞噴射混凝土。通常規定最大粒徑10~15mm，并摻入適量外加劑以利加速固結。少數情況下還可降低固態混凝土的塑性。噴射混凝土的強度等級不應當低于C15，混凝土中的水泥含量不宜低于400kg/m3，速凝噴射混凝土8h無側限抗壓強度應達5Mpa，最好在養護24h后再投入工作。當不允許產生裂縫時進行適當的養護尤為重要。噴射混凝土通常在每步開挖的底部預留300mm暫不噴射，并做成450的斜面形狀，這樣會有利于下步開挖后安裝鋼筋網，和下部450倒角的噴射混凝土層澆接。一般在面層和土釘交接處加一塊150mm

150mm

10mm或200mm

200mm

12mm的承壓板，承壓板后放置4~8根加強鋼筋。在噴射混凝土中，應配置一定數量的鋼筋網，鋼筋網能對面層起加強作用，并對調整面層應力有重要意義。鋼筋網間距通常為200mm~300mm，鋼筋直徑為Φ6mm~Φ10mm，在噴射混凝土面層中配置1~2層。有時，用粗鋼筋將各土釘相互連接起來，這樣面層的整體作用就能夠得到進一步加強。噴射混凝土：噴射混凝土順序可根據地層情況“先錨后噴〞，土質條件不好時采取“先噴后錨〞，噴射作業時，空壓機風量不宜小于9m3/min，氣壓0.2~0.5MPa，噴頭水壓不應小于0.15MPa，噴射距離控制在0.6~1.0m，通過外加速凝劑控制混凝土初凝和終凝時間在5~10min，噴射厚度大于等于100mm。

養護：根據八月份的氣溫，采取灑水養護，每天需三次，持續三天。

4.6.3降水、排水土釘支護的基坑開挖排水系統一般包括：〔1〕施工時應提前沿坡頂挖設排水溝，并在坡頂一定范圍內用混凝土或砂漿護面以排除地表水。〔2〕淺部排水：一般使用300mm~500mm長的帶孔塑料管，上斜50或100，將坡后水迅速排除。這些管子的間距依地下水條件而定。〔3〕深部排水：用開縫管做排水管，長度通常比土釘長，管徑50mm，上斜50或100。其間距取決于土體和地下水條件，一般坡面3m2布置一個就足夠了。〔