图1 有详细记载的第一个土钉工程 （Bouygues，法国，1972）
施工时的每步挖深为1.4m，放置 土钉的钻孔直径为100mm，其水平和 竖向间距均为0.7m，钻孔的向下倾角 为20º ，在钻孔前先用钢筋网挡住坡面， 在每一钻孔中放入二根直径为10mm的 钢筋后注浆，共用了25000多根钢筋。 土钉的长度为上部4m，下部6m，面部 的喷混凝土厚50～ 80mm。
(3)土钉的设置方向与土体可能发生的主拉应 力方向大体一致，通常接近水平并向下呈 不大的倾角。 (4)适用于地下水位以上或人工降水后的粘性 土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土 等。不适用于淤泥质土、饱和软土等，对 于这类土应采用复合土钉墙支护。
土钉的主要特点是： 1）边开挖、边支护，流水作业，不占独立工 期，施工快捷，施工流程如下图所示； 2）设备简单，操作方便，施工所需场地小， 材料用量和工程量小； 3）除放坡开挖外，是所有支护中最为经济的 一种支护方式。
（2）德国的KarlBauer（1975）与
Karlsruh6大学的岩土力学研究所联合，从 1975年起开始一项为期四年的研究，耗资 230万美元，共进行了七个大型足尺土钉墙 试验与许多模型试验，另外在不同埋设条 件下进行了上百个抗拔试验。
这一研究的主要结论有：
1)土钉支护工作性能与重力式挡土墙类似； 2)在一般砂、粘土中，土钉长度可为墙高的
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6.1土钉支护特点和应用范围
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四优点和缺点： （一）优点： 1材料用量和工程量少，施工速度快；工时节约50%~70%； 2施工设备轻便，操作方法相对简单； 3场地土层适用性强； 4结构轻巧，柔性大，延展性好； 5施工所需的场地较小，能贴近以有建筑物进行施工； 6安全可靠；分层开挖分层支护，信息化施工； 7经济；（节约1/3~1/2）。 比锚杆节约10~30%；比灌注桩支护节约1/3~2/3； （二）缺点： 1需有土钉施工空间；浅层市政设施和地下构筑物容易影响土钉施工。 2地质条件较差（地下水丰富的松散砂土、流塑及软塑粘性土、）需结合其他 加固方法施工； • 3永久性支护需考虑腐蚀问题；（锚杆定时炸弹） • 4给别人基础施工带来不便。
0.5一0.8倍；
3)钉距应小于1.5m； 4)面层压力可假定均布，大小约为库仑主动
土压力的0.4一0.7倍，地表加载下的土钉轴 力与界面剪力变化如图2所示。
图2 地表加载下的土钉轴力与界面）法国执行了一项名为Clouterre（1986）
的四年研究计划，由政府及私人企业联合 资助．投资约400万美元，有21个单位参与， 包括施工承包商、政府研究机构和高等院 校。这项研究包括三个大型土钉墙试验， 在国家建筑与公共工程试验中心内进行， 并对六个现场工程详细量测，在研究基础 上提出了设计施工建议。
2、国内外发展历史
(1)有详细记载的第一个土钉工程是法国承
包商 Bouygues（1972）在凡尔赛附近拓宽 一处铁路路基的边坡工程中最早使用土钉 支护技术，如图1所示。 开挖的边坡坡度为70º ，长965m，最大 坡高21.6m。现场土体为粘性砂土，摩擦角 30～40º ，粘结力f＝20kPa。
这一试验研究的主要结论有：
1)土钉中的拉力沿其长度变化，最大拉力位置不在 端部面层处，而是离开面层一定距离。土钉靠近 面层的端部拉力与钉中最大拉力的比值随着往下 开挖而降低。
2)土钉在使用阶段主要受拉，土体发生变形后在土 钉中首先出现的是拉力，只到临近破坏时，土钉 的抗弯刚度才起作用，使土钉同时受到弯剪； 3)极限平衡分析方法能够估计土钉支护破坏时的 承载能力。 4)施工过程中的每步开挖深度对于支护的稳定至为 重要。
(4)在我国，山西太原煤矿设计院王步云
（1980）较早对土钉支护边坡进行分析和 试验，用于山西柳湾煤矿的边坡支护工程。 这一边坡的挖深为10.2m，坡角80º ，总长 近40m。土体为粉质黄土，采用长9m的注 浆钉．孔径120～200mm，土钉钢筋直径 25mm，倾角15º ，面层喷射混凝土厚18cm。 这是有记载的国内应用土钉工程的首例。
土钉墙
王立峰
目 录
一、土钉墙概述 二、国内外研究现状和土钉的基本性状 三、研究中存在的问题、研究内容及创新点 四、本项目的研究目标和预期研究成果 五、可行性分析 六、进度安排
一、土钉墙概述
1、概述
(1)土钉就是置入于现场原位土体中以较密间距排列 的细长杆件，如钢筋或钢管等，通常还外裹水泥 砂浆或水泥净浆浆体。 (2)沿通长与周围土体接触，以群体起作用，与周围 土体形成一个组合体，在土体发生变形的条件下， 通过与土体接触界面上的粘结力或摩擦力，使 土钉被动受拉，并主要通过受拉工作给土体以约 束加固或使其稳定。
第6章 土钉支护 6.1土钉支护特点和应用范围
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一工作原理与特点：摩擦加筋机理、类重力式挡土墙激励、准粘聚力机理 工作原理： 1骨架约束作用 2分担作用 3应力传递和扩散作用 4坡面变形约束作用 特点： 1）土钉密集设置于边壁土体中，通长黏接，起到加固约束土体的作用，提高 了土体的整体稳定性和粘聚力。 • 2）土钉不施加预应力，只在被动变形时才受力； • 3）内力分布为非线性，面层受力不是最大。
破裂面
摩擦加筋机理 加筋后 φ 类重力式挡土墙机理 C’ C 准粘聚力机理 φ
加筋前
6.1土钉支护特点和应用范围
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二构造特点： 1倾角较小，一般水平或近于水平； 2通长注浆； 3不施加或施加较小的预应力； 4土钉比较密集； 5配有面层。 三设计及构造规定： 1墙面坡度有条件时一般不宜大于1：0.1（84度左右）； 2土钉和面层必须有效连接，设置承压板或加强钢筋，承压板或加强钢筋必须 与土钉螺栓连接或钢筋焊结； 3土钉长度一般土质下为基坑深度的0.5~1.2倍，倾角5~20度；软土中可达2 倍左右； 4钢筋可用HRB335、HRB400级钢筋，直径16~32mm，钻孔直径70~120mm 左右； 5注浆材料用水泥浆或水泥砂浆，强度等级不小于M10； 6面层内配置钢筋网，钢筋直径6~10mm，间距150~300mm；喷射混凝土等 级不低于C20；面层厚度不低于80mm。钢筋搭接长度大于300mm。 7地下水位高于坑底需降水或截水；坡顶和坡脚设置排水措施，坡面可根据具 体情况设置泄水孔。