土釘支護的案例
土釘支護的邊坡穩定性(Stability of Slope Reinforced with Soil Nails)
1 引言
土釘支護(Soil Nail Support)是基坑邊坡工程中經常使用的一種支護型式，所有流行的基于極限平衡方法的軟件都有土釘分析功能，例如SLIDE, Slope/W, Plaxis LE(這三個軟件分別出自加拿大的三家巖土軟件公司)，一些專用的土釘設計軟件除了使用通用的極限平衡原理計算外，也嵌入了某些規范中的設計和分析方法，例如SnailPlus包含了AASHTO和EC7規定的載荷聯合，FHWA設計標準，LRFD WSDOT(2019)設計規程; Geo5 Nailed Slope包含了EN 1997-1和 LRFD標準等。這個筆記討論了HYRCAN和SLIDE土釘分析的過程和注意事項。
2 問題陳述
這個基坑邊坡由均質的土層組成，如下圖所示。土的粘結力35kPa, 內摩擦角0°，重度18.9kM/m^3?；哟怪遍_挖深度為6.1m，如果不進行支護，計算的安全系數大約在1左右，即邊坡處于臨界狀態，因此需要支護。設計使用三層土釘，每根土釘的長度為4.9m，向下傾斜15°打入土層中，錨桿的平面間距和縱向間距均為1.5m，類似于上圖所示的正方形布置。
3 HYRCAN計算
根據問題陳述建立模型的幾何形狀，輸入土的參數，接下來要增加三層土釘。使用"屬性(Properties)->定義支護(Define Support)"菜單打開支護屬性對話框。目前程序有5種支護方式可以選擇，在本例中，支護類型選擇土釘(Soil Nail)，輸入下圖所示的參數。
(1) 平面外間距(out-of-plane spacing)。在二維極限平衡方法中，通常使用平面外間距考慮土釘布置的空間影響，這是一種近似的三維考慮。(2) 土釘的抗拉能力(Tensile Capacity)表示單個土釘最大承受抗拉的能力。
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展開 一文搞定基坑支護土釘墻/復合土釘墻設計要點
本文將以北京地區為例，介紹土釘墻/復合土釘墻設計要點，讓廣大基坑支護工程師快速了解這一支護類型。
基坑支護設計之土釘墻
（一）土釘墻的概念及土釘類型
（二）土釘墻的特點及局限性
（三）土釘墻的設計過程
（四）土釘墻的凍融破壞
土釘墻支護如何施工？八步走！
正文如下：
土釘墻是基坑工程中較為常用的支護方法，是將基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進行加固，邊坡表面鋪設一道鋼筋網再噴射一層砼面層和土方邊坡相結合的邊坡加固型支護施工方法。
施工工藝流程
一
修整坡面
土方應分層分段開挖，每層開挖深度與土釘豎向間距一致，開挖標高為土釘位置下200mm。每層土開挖后應進行修整，去除突出土體，壓實表面松動的土體，為確保噴射砼面層的平整。
二
初噴底層混凝土
噴射混凝土噴射順序應自上而下，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8~1.5m范圍，噴射方向垂直噴射面，一次噴射厚度不宜小于40mm，噴射混凝土適當加入速凝劑以提高混凝土的凝結速度，防止混凝土塌落。
三
土釘定位鉆孔清孔
鉆孔前，應根據設計要求定出孔位并作出標記及編號。土釘開孔時對準孔位徐徐鉆進，待達到一定深度且土層較穩定時，方可以正常速度鉆進。鉆孔不得擾動周圍地層，鉆孔后清孔采用高壓空氣或水清孔。
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土釘墻支護如何施工？八步走！
二
構造要求
土釘墻
構造要求
坡比
不宜大于1：0.2
間距
土釘水平間距和豎向間距宜為1~2m
傾角
宜為5~20°
成孔
直徑宜為70~120mm
選材
土釘鋼筋宜選用HRB400、HRB500鋼筋，直徑16~32mm
注漿材料
可選用水泥漿或水泥砂漿，強度不宜低于20MPa
混凝土面層
厚度80~100mm，設計強度等級不低于C20，鋼筋網采用直徑6~10mm，間距150~250mm，加強筋采用直徑14~20mm
微型樁復合土釘墻
樁伸入坑底的長度宜大于5倍的樁徑，并大于1m
水泥土復合土釘墻
樁伸入坑底的長度宜大于2倍的樁徑，并大于≥1m；樁身28d無側限抗壓強度不宜小于1MPa
三
施工要求
（1）土釘墻施工必須遵循“超前支護，分層分段，逐層施作，限時封閉，嚴禁超挖”的原則要求。
（2）每層土釘施工后，按要求抽查土釘的抗拔力。
（3）開挖后，應在24h內完成土釘安放和噴射混凝土面層，淤泥質土應在12h內完成土釘安放和噴射混凝土面層。
（4）上一層土釘完成注漿48h后，才可開挖下層土方。
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七
安裝泄水孔
在支護面層背部插入長度為400~600mm、直徑不小于40mm的水平（略朝下）泄水管，其外端伸出支護面層，排水管間距可為1.5~2m，以便將噴射混凝土面層后的土層內部的積水排出。
八
噴射混凝土
混凝土在鋼筋網、土釘驗收合格后開始施工，噴頭與受噴面保持垂直，當面層厚度超過100mm時，混凝土應分層噴射，第一層厚度不宜小于40mm，前一層混凝土終凝后方可噴射后一層混凝土，搭接寬度不小于2倍厚度，接縫應錯開。混凝土終凝后2h內應噴水養護，保持混凝土表面濕潤。
施工工藝要點
土釘墻可分為單一土釘墻、預應力錨桿復合土釘墻、水泥土樁復合土釘墻、微型樁復合土釘墻等類型
。
一
適用條件
基坑側壁安全等級為二級、三級。單一土釘墻用于地下水位以上或降水的非軟土基坑，深度≤12m；預應力錨桿復合土釘墻用于地下水位以上或降水的非軟土基坑，深度≤15m；水泥土樁復合土釘墻用于淤泥質土基坑時，深度≤6m。
展開 土釘墻支護如何施工？現場這樣干！
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土釘墻是基坑工程中較為常用的支護方法，是將基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進行加固，邊坡表面鋪設一道鋼筋網再噴射一層砼面層和土方邊坡相結合的邊坡加固型支護施工方法。
施工工藝流程
一
修整坡面
土方應分層分段開挖，每層開挖深度與土釘豎向間距一致，開挖標高為土釘位置下200mm。每層土開挖后應進行修整，去除突出土體，壓實表面松動的土體，為確保噴射砼面層的平整。
二
初噴底層混凝土
噴射混凝土噴射順序應自上而下，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8~1.5m范圍，噴射方向垂直噴射面，一次噴射厚度不宜小于40mm，噴射混凝土適當加入速凝劑以提高混凝土的凝結速度，防止混凝土塌落。
三
土釘定位鉆孔清孔
鉆孔前，應根據設計要求定出孔位并作出標記及編號。土釘開孔時對準孔位徐徐鉆進，待達到一定深度且土層較穩定時，方可以正常速度鉆進。鉆孔不得擾動周圍地層，鉆孔后清孔采用高壓空氣或水清孔。
展開 土釘墻基坑支護施工工藝及要點
地下水位以上或經人工降水后的人工填土、黏性土和弱膠結砂土的基坑支護；
c. 不適用于以下土層：
(a) 含水豐富的粉細砂、中細砂及含水豐富且較為松散的中粗砂、礫砂及卵石層等；
(b) 黏聚力很小、過于干燥的砂層及相對密度較小的均勻度較好的砂層；
(c) 有深厚新近填土、淤泥質土、淤泥等軟弱土層的地層及膨脹土地層；
(d) 周邊環境敏感，對基坑變形要求較為嚴格的工程，以及不允許支護結構超越紅線或鄰近地下建構筑物，在可實施范圍內土釘長度無法滿足要求的工程。
二、復合土釘墻
復核土釘墻主要有土釘墻+預應力錨桿（索）、土釘墻+隔水帷幕和土釘墻+微型樁三種常用形式。由于復核土釘墻是土釘墻基本形式與其它圍護結構的組合，因此土釘墻基本形式的特點和適用條件同樣適用于復合土釘墻。
1） 土釘墻+預應力錨桿（索）
與土釘墻基本形式相比，土釘墻+預應力錨索形成的復合土釘墻對基坑穩定性和變形控制更加有利。該圍護形式適用于對基坑變形要求相對較高的基坑。
圖 2.4-2 土釘墻+預應力錨桿（索）
2） 土釘墻+隔水帷幕
土釘墻+隔水帷幕的圍護形式在基坑周邊設置封閉的隔水帷幕，可防止坑內降水對坑外環境產生影響。同時隔水帷幕對坑壁土體具有預加固作用，有利于坑壁的穩定和控制基坑變形。
展開 更新HYRCAN Version 1.75.3---支護單元(Support Element)
托盤的能力(Plate Capacity)是連接支護單元和邊坡的板塊組件所能承受的最大載荷，單位為力(kN)。 拔出強度(Pullout Strength)實際上就是支護單元的粘結強度(Bond Strength), 表示為每單位長度的力(kN/m)。這里的長度單位是指沿支護單元的長度, 粘結強度決定了支護所能產生的拔出和/或剝離力。
4 土釘(Soil Nail)
可以看出，土釘的參數除了沒有粘結長度外，其余參數與粘結錨固完全相同。土釘支護的計算參考《土釘支護的邊坡穩定性(Stability of Slope Reinforced with Soil Nails)》。
5 土工合成材料(GeoTextile)
GeoTextile支護類型可用于模擬各種類型的邊坡加固，例如網(meshes)、網格(grids)、條帶(strips)等。這類支護系統通常被稱作土工織物或土工布、土工格柵、土工合成材料等。Geotexile分三種類型: Geotexiles, Geogrid和Strips，區別在于抗拉強度的不同。支護計算參看《土工合成材料加固擋土墻(Geosynthetic Reinforced Retaining Wall》。
當GeoTextile 用于加固邊坡時，材料被放置在一定寬度的條帶中。條帶覆蓋率(Strip Coverage)指的是這些條帶在平面外方向（即沿邊坡）的間距。如果這些條帶是連續鋪設的，相鄰條帶之間沒有空隙，那么條帶覆蓋率=100%。如果條帶不是連續鋪設的（即相鄰條帶之間有空隙），那么條帶覆蓋率將低于100%。例如，如果鋪設4米寬的條帶，每條帶之間有2米的間距，那么條帶覆蓋率將等于67%(即4/(4+2))。
展開 軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
1 引言
在Part 1【軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1】中，建立了兩層土的材料模型：上層軟土(Soft Soil)和下層硬化土(Hardening Soil); 使用板單元模擬了地下連續墻，并且設置了界面元，用來模擬墻與土的相互作用。接下來需要定義分步開挖步驟，設置水平支桿支撐以及地面上的線性載荷，最后定義計算階段。
2 分步開挖
在設置水平支桿之前，必須首先定義分步開挖深度。這是因為在實際施工過程中，開挖水平必須超前支護某一定深度(0.5~1.0m)，給支護留有一定的作業空間，這個工作原理基本上使用在所有的垂直開挖或帶有一定放坡的開挖中，例如使用土釘支護的基坑。本題計劃分為三步開挖，第一步開挖至2m([50,18]-[65,18])，第二步開挖至10m([50,10]-[65,10]), 第三步開挖至20m，第三步開挖不需要設置，系統會自動定義到粘土層和砂層的邊界。開挖深度使用“Create line”命令畫上述兩條線即可。
3 設置支桿
在分步開挖設置完成后，定義水平支桿用來支撐連續墻。支桿使用彈簧元(spring element)表示，這是一個固定端錨(Fixed-end anchor)，在“ Create structure”工具欄下選擇"Create fixed-end anchor"，錨固點為[50,19]，然后輸入支桿的材料參數軸向剛度(Axial stiffness)和平面外的間距5m。等效長度(Equivalent length)是連接點和固定端點之間的實際距離。由于計算模型是實際模型的一半，支桿中間的點是固定的，因此等效長度為15m,如下圖所示。
展開 土工合成材料加固擋土墻(Geosynthetic Reinforced Retaining Wall)
1 引言
在《土釘支護的邊坡穩定性(Stability of Slope Reinforced with Soil Nails)》中曾經提到，HYRCAN目前提供了5種支護型式：End Anchored, Grouted Tieback, Soil Nail, GeoTextile, Pile。這個筆記討論了使用GeoTextile支護擋土墻的計算過程。
GeoTextile支護類型可用于模擬各種類型的邊坡加固，例如網(meshes)、網格(grids)、條帶(strips)等。這類支撐系統通常被稱作土工織物或土工布、土工格柵、土工合成材料等。
2 問題陳述
該擋土墻擬使用9m長的土工合成材料進行支護，地基土有兩層，上層為回填土(Backfill), 下層為冰川沉積土(Glacial till, 加拿大北部地區典型的土層)，支護區域單獨劃為一種材料。
地層的物理力學屬性如下所示。
3 HYRCAN計算
根據上面的問題陳述依次設置外部邊界，材料邊界，材料屬性，指定屬性。
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干貨！大院基坑設計質量內審清單！一篇就夠了！
★ 土釘墻的坡度不宜小于1:0.3，土釘長度不宜超過開挖深度的1.2倍。
★ 降水深度不超過2米時，采用明溝排水。
★ 降水深度控制在大基坑底下0.5米即可。
★ 當需要用現場抗拔試驗來確定土釘的極限抗拔荷載時，每一典型土層中至少應有三個專門用于測試的非工作釘。
★ 盡量不采用雙排樁+錨桿的支護體系（淤泥質土除外）。
★ 采用長螺旋工藝施工支護樁時，應先施工止水帷幕。
★ 如設置棧橋，棧橋布置圖中對撐設計應充分考慮棧橋的軸向剛度。
★ 外墻外皮至基坑底邊線距離，肥槽寬度為內支撐支護方式肥槽寬度最大可以控制在1.5米左右；二層地下室肥槽寬度可控制在1.2米左右，一層地下室且支護采用放坡土釘墻等方式要求嚴格把控肥槽寬度在1米；當高層塔樓主體墻柱鄰基坑布置時，考慮施工方便可適當放寬。
★ "支撐系統豎向布置原則：
1、豎向平面內，水平支撐的層數應根據基坑開挖深度、土方工程施工、圍護結構類型及工程經驗，有圍護結構的計算工況確定。
2、上、下各層水平支撐的軸線應盡量布置在同一豎向平面內，便于基坑土方的開挖；相鄰水平支撐的凈距不宜小于3米，當采用機械下坑開挖及運輸時應適當放大。
3、水平支撐構件與地下室結構樓板間的凈距不宜小于800mm。"
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展開 #PLAXIS#某狹長的淺基坑支護方案計算
待復核剖面采用鋼管樁復合土釘墻支護方式（土釘+錨桿+微樁復合支護）。
沿長度方向布置鋼管樁290根，樁長6.0m，樁直徑150mm,樁間距50cm，樁體采用D80焊接鋼管，成孔后下設鋼管，樁體周圍注入PSA32.5的水泥漿，水灰比0.5。開挖過程中支護剖面設置2道土釘和1道預應力錨桿，具體情況詳見剖面圖：
設計單位用理正進行過計算，計算簡圖如下：
2.參數取值:
因為是個很簡單的模型，用MC model計算。
根據工程經驗和地勘資料取模型參數：
c/kPa
φ/°
γ/kNm-1
素填土
10
8
17
雜填土
15
15
18
粉砂
9.5
30
18.5
粘性土
24
26
18
（壓縮模量參考值在坑深范圍內取7MPa，坑底下取12MPa）
3.有限元模型
土均用摩爾庫倫模型模擬。土釘、錨桿錨固段用土工格柵模擬，鋼管樁用板單元模擬。土釘EA=2.4*105kN，錨桿自由段EA=2.75*104kN，錨固段EA=3.85*105kN。鋼管樁中鋼管內徑80mm，外徑90mm，樁體直徑150mm，EA=7.4*105kN，EI=745.5kN*m2。臨時工棚及其他荷載簡化為60kPa的均布荷載，寬度6m，距基坑側壁3m。
支護時，有80mm厚的混凝土面層，每延米面層EA=20.4*105kN，EI=1088 kN*m2。面層的剛度與樁相比不能忽略，分別進行不考慮面層貢獻的計算和考慮面層貢獻的計算。
展開 六種基坑支護類型簡介，一看就懂
來源：寶龍設計薈，作者：寶龍置地樓志軍
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基坑支護工程是指在基坑開挖時，為了保證坑壁穩定，保護主體地下工程施工時的安全以及周圍環境不受損害所采取的工程措施。一般基坑支護形式的選取主要取決于基坑挖深、場地條件、周邊環境（鄰近既有建構筑物、市政道路、管線）、場地水文地質條件、項目工期要求等因素，應綜合分析合理選取。
一般同等條件下支護形式的造價從低至高依次為：放坡開挖＜土釘墻（復合土釘墻）＜水泥土重力式擋墻＜型鋼水泥土攪拌墻（SMW工法）＜排樁＜地墻。
一、放坡開挖
圖 1 放坡開挖實景照
1、坡率應根據土層性質、挖深確定，挖深大于4m應采用多級放坡，多級放坡應設置平臺；土質條件較好的地區，應優先選用天然放坡；軟土地區大面積放坡開挖的基坑，邊坡表面應設置鋼筋網片護坡面層；
圖 2 多級放坡示意（注：開挖面在地下水位之下需要設置降水井）
2、若開挖面在地下水位之下，坡頂和平臺處應采取井點降水措施，提高坡體穩定性；坡頂設置擋水坎或排水溝，防止坑外積水流入坑內，侵蝕坡體；
3、坡腳附近如有局部深坑，坡腳與局部深坑的距離應不小于2倍深坑落深，如不能保證，應按深坑的深度驗算邊坡穩定。
二、土釘墻（復合土釘墻）
若場地條件限制無法滿足大放坡開挖的需要，可采用土釘墻支護，減少放坡范圍。
展開 6種基坑支護總結，一看就懂！
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二、土釘墻（復合土釘墻）
若場地條件限制無法滿足大放坡開挖的需要，可采用土釘墻支護，減少放坡范圍。
圖 3 土釘墻實景照
1、土釘形式有鋼管土釘和鋼筋土釘，坡面采用鋼筋網片噴射混凝土面層；
2、當土釘墻后存在滯水時，應在含水層部位的墻面設置泄水孔或采取其他疏水措施，減小墻背后的水壓力，提高土釘墻穩定性；
3、當采用預應力錨桿復合土釘墻時，預應力錨桿應采用鋼絞線錨桿，且錨桿應布置在土釘墻的較上部位；當用于增強面層抵抗土壓力的作用時，錨桿應布置在土壓力較大及墻背土層較軟弱的部位。
三、 水泥土重力式擋墻
圖 4 水泥土重力壩實景照
1、重力式擋墻形式：一般選用雙軸或三軸水泥土攪拌樁，攪拌樁可按搭接施工，搭接長度控制在150mm~200mm，擋墻頂面宜設置混凝土面板；
2、一般土層條件下，攪拌深度小于16m的應優先選用造價更低的雙軸，超過16m的應選用三軸，遇到淤泥等軟弱土層，水泥摻量適當提高；
3、水泥土攪拌樁應按格柵布置，建議格柵布置形式如圖所示（以雙軸為例）。
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