中国工程建设标准化协会标准
基坑土钉支护技术规程
主编单位清华大学土木工程系
总参工程兵科研三所
批准单位中国工程建设标准化协会
批准日
年月
日
年北京
前言
土钉支护已在我国基坑工程中得到广泛应用并取得显著效本规程在总结近年我国土钉支护工程实践并参考国外经验的最后由中国
本规程主编单位清华大学土木工程系
总参工程兵科研三所
参编单广州军区科研设计所
山东建筑工程学院
主要起草鑫陈叶青
中国工程建设标准化协会
年
月日
目
总则
基本规定
工程调查与岩土工程勘察
设计
土钉现场测试
施工监测
次
总
则
本规程适用于基坑直立开挖或陡坡开挖时临时性土钉支
坑的深度不宜超过
对于其他类型的土钉如注浆的钢管击入型土钉或不注浆的角
土钉支护适用于下列土体
外
术语
土钉通常采取土
土钉支护以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术它由密集的土钉
符号
材料性能土钉的极限抗拉能力土的粘聚力土的重度
土钉与土体之间的界面粘结强度
钢筋抗拉强度标准值
作用及作用效应
几何参数
计算系数
基本规定
土钉支护用于基坑开挖施工应采取从上到下分层修建的
施工工序
开挖有限的深度在这一深度的作业面上设置一排土钉
土钉支护的设计施工应重视水的影响并应在地表和支护
土钉支护的设计施工应包括现场测试与监控以及反馈设
土钉支护施工前应具备下列设计文件
标明全部
土钉与喷混凝土面层的连接构造方法
材料的规格与强度等级排水系统施工图
支护整体稳定性分析与土钉及喷混凝土面层的设计计算
书
当支护变形需要严格限制且在不良土体中施工时宜联合并参照相应标
工程调查与岩土工程勘察已建工程及本项拟建工程的设计施工文件与工程地质和水文地质层结构和岩土物理力学性质水文地质条件及与周围地表水体的
基坑土钉支护的工程勘察宜与拟建工程的建筑地基勘察倍范围内
开挖线外和沿基坑周边的勘探点间距视岩土和工程
当场地有不良
勘探点的深度可取土钉最大埋深以下
如拟建工程的建筑地基勘察业已完成且所获资料不能完全满
要土层的每一重点试验项目要求不少于室内测试项目
当人工填土层厚度大于时应进行重度和抗剪强
对场地水文地质条件
为土钉支护设计提供的工程调查与工程地质勘察报告应
勘察方法和勘察工作布置
地下水设计和施工及使用期的影响对基坑施工的工程降水方案及其设
其对周围环境安全的影响
勘察报告应附以下主要图表
和周边已有工程设施等
室外和室内试验的有关图表
设
计
一般规定
参数
支护的内部整体稳定性分析与外部整体稳定性分析
工图对重要的工程宜采用有限元法对支护的内力与变形进行分
析
土钉支护的整体稳定性计算和土钉的设计计算采用总安
项系数后作为计算值
以及附近地面建筑
物基础和地下构筑物所施加的荷载并按荷载的实际作用值作为
当地表荷载小于
土钉支护设计采用的土体物理力学性能参数以及土钉与取值时应考虑到基坑施工及使用过程中由于地下水位和土体含水量变化对这些参数的影响表
素填土
粘性土软塑
可塑
硬塑
坚硬
粉土
砂土松散
稍密
中密
密实注
界面粘结强度标准值
时则按
土的力学性能参数
粘结强度的标准值可参照表
土钉支护的设计计算可取单位长度支护按平面应变问题
对基坑平面上的凸角区段
支护各部件参数主要承受土体自重作用的钻孔注浆钉支护
级或
土钉孔径在
注浆强度等级不低于
天不低于
比值
不应小于顶部
但不宜小于含水量高的粘性土中的底部土钉长度则不应
缩减
宜在
在饱和粘性土中可小到
于每
一根
喷混凝土面层的厚度在天不低于
沿面层布置的土钉密度不应低
之间混凝土强度等
喷混凝土面层内应设置钢筋当面层
级不低于
网
钢筋网的钢筋直径
时
厚度大于土钉钻孔的向下倾角宜在向孔中注浆时
倾角不宜小于
喷混凝土护顶
喷混凝土面图
土钉支护
土钉钢筋与喷混凝土面层的连接采用图所示的方对于重要的工程或支图
土钉与面层的连接
不少于
的喷混凝土护
小直径的
孔深范围
间距
内的管壁上设置注浆孔
注浆孔直径
图
超前设置微型桩的土钉支护
支护整体稳定性分析
土钉支护的内部整体稳定性分析是指边坡土体中可能出
假定破坏面
上的土钉只承受拉力且达到按第
条所确定的最大抗力
式中
排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹角
O排土钉的最大抗力
按条确
(a)(b)
图内部整体稳定性分析当有地下水时在上式中尚应计入地下水压力的作用及其对
并不低于表表
当支护变形较大会造成严重环境安全问题时表中安全系数值应增加
支护内部整体稳定性安全系数
此时的开挖已达该步作业面的深度但这一作业面上的土钉尚未施工阶段内部稳定性验算所
但不小于图
施工阶段内部稳定性验算
土钉支护的外部整体稳定性分析与重力式挡土墙的稳定
土墙
分别验算
滑动的安全系数应不小于
安全系数要求同表的
条的规定进行验算但此时的可能破坏面在土相应的
当土体中有较薄弱的土层或薄弱层面时还应考虑上部土
体在背面土压作用下沿薄弱土层或薄弱层面滑动失稳的可能性
条中有关整个支护沿底面水平(A)(B)(C
)图支护外部稳定性分析图
沿薄弱土层或层面滑动失稳
土钉设计计算
土钉的设计计算遵循下列原则
土钉的设计内力按
大拉力或设计内力
可按图所示的侧压力分布图形用下
式中
图中自重引起的侧压力峰压
的砂土和粉土
的一般粘性土
粘性土
的取值应不小于
图中地表均布荷载引起的侧压力取为
对性质相差不远的分层土体
上式中的
参数
及
按其厚度
及值可取各层土的
的大小及其分布需根据相关测试应考虑由此产生的
侧压pl
(a)(
b)侧压pq(c)aq
图
侧压力的分布
式中
各层土钉的长度尚宜满足下列条件
式中
值根据各层土的
算出
值按其层厚加权的平均值
图土钉长度的确定
达到的极限抗拉能力按土钉受拔条件
按土钉受拉屈服条件
式中
式中
喷混凝土面层设计
在土体自重及地表均布荷载
的侧向土压力
可按下式估算
式中为土钉水平间距和竖向间距中的较大值
单位为
及
按第
计
面层土压力的计算值按第数为
根据支护工程的重要性
取结构的重要性系数为
喷混凝土面层可按以土钉为点支承的连续板进行强度验算
土钉与喷混凝土面层的连接应能承受土钉端部拉力的作面层连接处尚应验算混凝土局部承压作
施
工一般规定
土钉支护施工前必须了解工程的质量要求以及施工中的
力争连续
土钉支护的施工机具和施工工艺应按下列要求选用保证进钻和抽出过程中不引起塌孔
可选用风量
土钉支护每步施工的一般流程如下
护的内排水以及坡顶和基底的排水系统应按整个支护从上到下的
施工开挖和成孔过程中应随时观察土质变化情况并与原
开
挖
中部自由开挖
的基坑
支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸基坑在水平方向的开挖也应分段进行
可取对于自稳能力差的土体如
为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷对于易塌的土体可
采用以下措施对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土待凝结
后再进行钻孔在作业面上先构筑钢筋网喷混凝土面层而后进行钻孔并
清坡在开挖前沿开挖面垂直击入钢筋或钢管或注浆加固土
(a)(b)
(c)
图
易塌土层的施工措施
排水系统基坑四周支护范围内的地表应加修整构筑排水沟和水泥
靠近基坑坡顶宽
在支护面层背部应插入长度为
的水平排水管其外端伸出支护面层
间距可为
为了排除积聚在基坑内的设水和雨水应在坑底设置排水
图
面层背部排水
土钉设置孔位的允许偏差不大于
成孔过程中遇有
成孔过程中应做好成孔记录按土钉编号逐一记载取出的
应将取出的土体与初步设计时
土钉钢筋置入孔中前
水平孔应采用低压或高压方法注满后保持压力重力对于下倾的斜孔采用重力或低压注浆时宜采用底部注浆
方式撤出对于水平钻孔需配排气管并与土钉钢筋绑牢在注浆前与土钉钢筋同时送入孔
向孔内注入浆体的充盈系数必须大于每次向孔内注浆时宜预先计算所需的浆体体积并根据注浆泵的冲程数求出实际
注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过
净浆时水灰比不宜超过
施工时当浆体工作度不能满足要
用于注浆的砂浆强度用
给出
天和
当土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网
当土钉端部通过其
端部约垫板与喷混凝土
喷混凝土面层在喷射混凝土前面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上钢筋网片可用插入土中的钢筋固定
钢筋网片可用焊接或绑扎而网格允许偏差
钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或
大于
当采用干法施工时
控制在范围内
当面层厚度超过
在继续进行下步喷射碎屑
喷射混凝土终凝后
水养护天
喷射混凝土强度可用边长
取
土钉现场测试
每一典型土层中至少应有测试钉的注浆粘结长度不小于工作
钉的二分之一且不短于出破坏的前提下宜取较长的粘结段必要时适当加大土钉钢筋直
钉在距孔口处应保留不小于土钉的现场抗拔试验宜用穿孔液压千斤顶加载土钉千斤顶
测试钉进行抗拔试验时的注浆体抗压强度不应低于
钉设计荷载的不超过设计荷载的
在每级荷载施加完毕后立即记下位移读的位移时
量程不小于
与
的位移增量小于
此时若
与
的位移增量小于
一试验平均值应大于设计计算所用标准值的
极限荷载下的总位移必须大于测试钉非粘结长度段土钉
弹性伸长理论计算值的上述试验也可不进行到破坏但此时所加的最大试验荷载
施工监测
支护位移的量测
对支护位移的量测至少应有基坑边壁顶部的水平位移与地段
测点总数不宜小于
当基坑附近有重要建筑物等设施时必要时还可用测斜仪量测支护土体的水平位移在可能情况下宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平
贮水池因开挖后土体变形造成
度之比如超过
次施工监测过程应持
施工质量检查与工程验收
发包方提出以下资料
初步设计施工图
混凝土试件强度试验
支护工程竣工后
条所列的全
中国工程建设标准化协会标准
基坑土钉支护技术规程
主编单位清华大学土木工程系
总参工程兵科研三所
批准单位中国工程建设标准化协会
批准日
年月
日
年北京
前言
土钉支护已在我国基坑工程中得到广泛应用并取得显著效本规程在总结近年我国土钉支护工程实践并参考国外经验的最后由中国
本规程主编单位清华大学土木工程系
总参工程兵科研三所
参编单广州军区科研设计所
山东建筑工程学院
主要起草鑫陈叶青
中国工程建设标准化协会
年
月日
目
总则
基本规定
工程调查与岩土工程勘察
设计
土钉现场测试
施工监测
次
总
则
本规程适用于基坑直立开挖或陡坡开挖时临时性土钉支
坑的深度不宜超过
对于其他类型的土钉如注浆的钢管击入型土钉或不注浆的角
土钉支护适用于下列土体
外
术语
土钉通常采取土
土钉支护以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术它由密集的土钉
符号
材料性能土钉的极限抗拉能力土的粘聚力土的重度
土钉与土体之间的界面粘结强度
钢筋抗拉强度标准值
作用及作用效应
几何参数
计算系数
基本规定
土钉支护用于基坑开挖施工应采取从上到下分层修建的
施工工序
开挖有限的深度在这一深度的作业面上设置一排土钉
土钉支护的设计施工应重视水的影响并应在地表和支护
土钉支护的设计施工应包括现场测试与监控以及反馈设
土钉支护施工前应具备下列设计文件
标明全部
土钉与喷混凝土面层的连接构造方法
材料的规格与强度等级排水系统施工图
支护整体稳定性分析与土钉及喷混凝土面层的设计计算
书
当支护变形需要严格限制且在不良土体中施工时宜联合并参照相应标
工程调查与岩土工程勘察已建工程及本项拟建工程的设计施工文件与工程地质和水文地质层结构和岩土物理力学性质水文地质条件及与周围地表水体的
基坑土钉支护的工程勘察宜与拟建工程的建筑地基勘察倍范围内
开挖线外和沿基坑周边的勘探点间距视岩土和工程
当场地有不良
勘探点的深度可取土钉最大埋深以下
如拟建工程的建筑地基勘察业已完成且所获资料不能完全满
要土层的每一重点试验项目要求不少于室内测试项目
当人工填土层厚度大于时应进行重度和抗剪强
对场地水文地质条件
为土钉支护设计提供的工程调查与工程地质勘察报告应
勘察方法和勘察工作布置
地下水设计和施工及使用期的影响对基坑施工的工程降水方案及其设
其对周围环境安全的影响
勘察报告应附以下主要图表
和周边已有工程设施等
室外和室内试验的有关图表
设
计
一般规定
参数
支护的内部整体稳定性分析与外部整体稳定性分析
工图对重要的工程宜采用有限元法对支护的内力与变形进行分
析
土钉支护的整体稳定性计算和土钉的设计计算采用总安
项系数后作为计算值
以及附近地面建筑
物基础和地下构筑物所施加的荷载并按荷载的实际作用值作为
当地表荷载小于
土钉支护设计采用的土体物理力学性能参数以及土钉与取值时应考虑到基坑施工及使用过程中由于地下水位和土体含水量变化对这些参数的影响表
素填土
粘性土软塑
可塑
硬塑
坚硬
粉土
砂土松散
稍密
中密
密实注
界面粘结强度标准值
时则按
土的力学性能参数
粘结强度的标准值可参照表
土钉支护的设计计算可取单位长度支护按平面应变问题
对基坑平面上的凸角区段
支护各部件参数主要承受土体自重作用的钻孔注浆钉支护
级或
土钉孔径在
注浆强度等级不低于
天不低于
比值
不应小于顶部
但不宜小于含水量高的粘性土中的底部土钉长度则不应
缩减
宜在
在饱和粘性土中可小到
于每
一根
喷混凝土面层的厚度在天不低于
沿面层布置的土钉密度不应低
之间混凝土强度等
喷混凝土面层内应设置钢筋当面层
级不低于
网
钢筋网的钢筋直径
时
厚度大于土钉钻孔的向下倾角宜在向孔中注浆时
倾角不宜小于
喷混凝土护顶
喷混凝土面图
土钉支护
土钉钢筋与喷混凝土面层的连接采用图所示的方对于重要的工程或支图
土钉与面层的连接
不少于
的喷混凝土护
小直径的
孔深范围
间距
内的管壁上设置注浆孔
注浆孔直径
图
超前设置微型桩的土钉支护
支护整体稳定性分析
土钉支护的内部整体稳定性分析是指边坡土体中可能出
假定破坏面
上的土钉只承受拉力且达到按第
条所确定的最大抗力
式中
排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹角
O排土钉的最大抗力
按条确
(a)(b)
图内部整体稳定性分析当有地下水时在上式中尚应计入地下水压力的作用及其对
并不低于表表
当支护变形较大会造成严重环境安全问题时表中安全系数值应增加
支护内部整体稳定性安全系数
此时的开挖已达该步作业面的深度但这一作业面上的土钉尚未施工阶段内部稳定性验算所
但不小于图
施工阶段内部稳定性验算
土钉支护的外部整体稳定性分析与重力式挡土墙的稳定
土墙
分别验算
滑动的安全系数应不小于
安全系数要求同表的
条的规定进行验算但此时的可能破坏面在土相应的
当土体中有较薄弱的土层或薄弱层面时还应考虑上部土
体在背面土压作用下沿薄弱土层或薄弱层面滑动失稳的可能性
条中有关整个支护沿底面水平(A)(B)(C
)图支护外部稳定性分析图
沿薄弱土层或层面滑动失稳
土钉设计计算
土钉的设计计算遵循下列原则
土钉的设计内力按
大拉力或设计内力
可按图所示的侧压力分布图形用下
式中
图中自重引起的侧压力峰压
的砂土和粉土
的一般粘性土
粘性土
的取值应不小于
图中地表均布荷载引起的侧压力取为
对性质相差不远的分层土体
上式中的
参数
及
按其厚度
及值可取各层土的
的大小及其分布需根据相关测试应考虑由此产生的
侧压pl
(a)(
b)侧压pq(c)aq
图
侧压力的分布
式中
各层土钉的长度尚宜满足下列条件
式中
值根据各层土的
算出
值按其层厚加权的平均值
图土钉长度的确定
达到的极限抗拉能力按土钉受拔条件
按土钉受拉屈服条件
式中
式中
喷混凝土面层设计
在土体自重及地表均布荷载
的侧向土压力
可按下式估算
式中为土钉水平间距和竖向间距中的较大值
单位为
及
按第
计
面层土压力的计算值按第数为
根据支护工程的重要性
取结构的重要性系数为
喷混凝土面层可按以土钉为点支承的连续板进行强度验算
土钉与喷混凝土面层的连接应能承受土钉端部拉力的作面层连接处尚应验算混凝土局部承压作
施
工一般规定
土钉支护施工前必须了解工程的质量要求以及施工中的
力争连续
土钉支护的施工机具和施工工艺应按下列要求选用保证进钻和抽出过程中不引起塌孔
可选用风量
土钉支护每步施工的一般流程如下
护的内排水以及坡顶和基底的排水系统应按整个支护从上到下的
施工开挖和成孔过程中应随时观察土质变化情况并与原
开
挖
中部自由开挖
的基坑
支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸基坑在水平方向的开挖也应分段进行
可取对于自稳能力差的土体如
为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷对于易塌的土体可
采用以下措施对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土待凝结
后再进行钻孔在作业面上先构筑钢筋网喷混凝土面层而后进行钻孔并
清坡在开挖前沿开挖面垂直击入钢筋或钢管或注浆加固土
(a)(b)
(c)
图
易塌土层的施工措施
排水系统基坑四周支护范围内的地表应加修整构筑排水沟和水泥
靠近基坑坡顶宽
在支护面层背部应插入长度为
的水平排水管其外端伸出支护面层
间距可为
为了排除积聚在基坑内的设水和雨水应在坑底设置排水
图
面层背部排水
土钉设置孔位的允许偏差不大于
成孔过程中遇有
成孔过程中应做好成孔记录按土钉编号逐一记载取出的
应将取出的土体与初步设计时
土钉钢筋置入孔中前
水平孔应采用低压或高压方法注满后保持压力重力对于下倾的斜孔采用重力或低压注浆时宜采用底部注浆
方式撤出对于水平钻孔需配排气管并与土钉钢筋绑牢在注浆前与土钉钢筋同时送入孔
向孔内注入浆体的充盈系数必须大于每次向孔内注浆时宜预先计算所需的浆体体积并根据注浆泵的冲程数求出实际
注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过
净浆时水灰比不宜超过
施工时当浆体工作度不能满足要
用于注浆的砂浆强度用
给出
天和
当土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网
当土钉端部通过其
端部约垫板与喷混凝土
喷混凝土面层在喷射混凝土前面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上钢筋网片可用插入土中的钢筋固定
钢筋网片可用焊接或绑扎而网格允许偏差
钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或
大于
当采用干法施工时
控制在范围内
当面层厚度超过
在继续进行下步喷射碎屑
喷射混凝土终凝后
水养护天
喷射混凝土强度可用边长
取
土钉现场测试
每一典型土层中至少应有测试钉的注浆粘结长度不小于工作
钉的二分之一且不短于出破坏的前提下宜取较长的粘结段必要时适当加大土钉钢筋直
钉在距孔口处应保留不小于土钉的现场抗拔试验宜用穿孔液压千斤顶加载土钉千斤顶
测试钉进行抗拔试验时的注浆体抗压强度不应低于
钉设计荷载的不超过设计荷载的
在每级荷载施加完毕后立即记下位移读的位移时
量程不小于
与
的位移增量小于
此时若
与
的位移增量小于
一试验平均值应大于设计计算所用标准值的
极限荷载下的总位移必须大于测试钉非粘结长度段土钉
弹性伸长理论计算值的上述试验也可不进行到破坏但此时所加的最大试验荷载
施工监测
支护位移的量测
对支护位移的量测至少应有基坑边壁顶部的水平位移与地段
测点总数不宜小于
当基坑附近有重要建筑物等设施时必要时还可用测斜仪量测支护土体的水平位移在可能情况下宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平
贮水池因开挖后土体变形造成
度之比如超过
次施工监测过程应持
施工质量检查与工程验收
发包方提出以下资料
初步设计施工图
混凝土试件强度试验
支护工程竣工后
条所列的全