4.3.4土钉墙使用的一般规定
4.3.5 土钉墙与加筋土墙的比较理与工作性能
4.4.1 土钉墙的作用机理
挡墙的被动制约机制：防止土体坍塌破坏的传统方法是 用挡土结构支护法，依靠挡土结构自身强度、刚度、支 撑条件及嵌入深度形成抗力维持稳定，其作用是利用外 部支挡形成的抗力被动地支挡要下滑破坏的边坡土体。
我国应用土钉支护的首例工程可能是1980年山西柳湾煤 矿的边坡工程。最近十多年来，冶金建筑研究总院、北京工 业大学、清华大学、总参工程兵三所等单位在土钉支护的研 究开发中做了不少工作。目前，这一新技术已经在北京、深 圳、广州、武汉等全国各地得到了广泛应用。
土钉墙支护与锚杆的联合支护
4.2 放坡设计与施工
（5）容易实现动态设计和信息化施工。根据现场位移或变形监 测反馈的信息，很容易调整土钉的长度和间距，也容易调整面 层的厚度。既可以避免浪费，又能够防止出现工程事故。 （6）工程造价低，经济效益好，国内外资料表明，土钉支护的 工程造价能够比其它支护低1/2 ~ 1/3。 （7）对周围环境的干扰小。没有打桩或钻孔机械的轰隆声，也 没有地连墙施工时污浊的泥浆。 （8）土钉支护是边开挖边支护，流水作业，不占独立工期，施 工快捷。 （9）防腐性能好。
➢ 对标贯击数小于10的砂土边坡，采用土钉法一般不经济。对 不均匀系数小于2的级配不良的砂土，不能采用土钉支护；对 塑性指数IP>20的土，必须详细评价其蠕变特性，当蠕变性很 小时，才能将土钉用作永久性支护。土钉不适应在腐蚀性土 中作为永久性支护。
➢ 土钉支护深度一般不宜超过12m，当场地土层特别好时，可 放宽到14～16m
(3)应力传递与扩散作用 北京工业大学的研究表明：当荷载增加到一定程度，边坡表面和 内部裂缝已经发展到一定宽度，坡脚应力达最大。此时，下部土 钉位于滑裂区域以外土体中的部分仍然能够提供较大的抗力。 土钉通过它的应力传递作用可将滑裂区域内的应力传递到后面稳 定的土体中，分布在较大范围的土体内，降低应力集中程度。 (4)对坡面变形的约束作用 在坡面上设置的与土钉连在一起的钢筋网喷射混凝土面板是发挥 土钉有效作用的重要组成部分。喷射混凝土面板对坡面变形起到 约束作用，面板的约束力取决于土钉表面与土之间的摩阻力，当 复合土体开裂面区域扩大并连成片时，摩阻力主要来自开裂区域 后的稳定复合土体。
土钉墙是在土体内设置一定长度与分布密度的钢筋，与 土体共同工作，以弥补土体自身强度的不足，增强土坡 坡体自身的稳定性，属于主动制约支挡体系。
试验表明，采用土钉后的边坡比天然土坡的承载力提高 一倍以上。采用土钉支护后边坡的变形发展阶段有：弹 性变形阶段、塑性变形阶段、渐进变形阶段和破坏阶段 。而天然边坡则没有渐进变形开裂阶段，而由塑性变形 进入破坏阶段，其失稳形式为突发性滑塌。
➢ 岩质边坡一般按照软弱夹层或结构面计算稳定性。 ➢ 土质边坡按照条分法计算。均质简单边坡，高度在10m范围 内可直接查图，计算极限高度。
4.3 土钉墙的工程特性
4.3 土钉墙的应用
4.3.2 土钉墙的特点
（1）土钉与土体共同形成了一个复合体，土体是支护结构不可 分割的部分。从而合理的利用了土体的自承能力。 （2）结构轻柔，有良好的延性和抗震性。1989年美国加州7.1级 地震中，震区内有8个土钉墙结构，其中有三个位于震中33km 范围内，估计至少遭到了约0.4g的水平地震加速度作用，均未 出现任何损害迹象。 （3）施工设备简单。土钉的制作与成孔、喷射混凝土面层都不 需要复杂的技术和大型机具。 （4）施工占用场地少。需要堆放的材料设备少。
土钉支护的缺点和局限性：
➢ 需要较大的地下空间
➢ 土钉支护的变形较大。土钉属柔性支护，其变形大于 预应力锚撑支护，当对基坑变形要求严格时，不宜采 用土钉支护
➢ 土钉不适宜在软土及松散砂土地层中应用
➢ 土钉支护如果作为永久性结构，需要专门考虑锈蚀等 耐久性问题。
土钉的发展
70年代初，德国、法国和美国就各自开始了土钉支护的 研究与应用，但土钉诞生的原因并不相同。在德国是基于土 层锚杆和加筋土挡墙发展起来的，在法国却是基于新奥法的 原理发展起来的，新奥法在60年代主要用于岩石隧道的支护 ，70年代初被成功的用于土质隧道和土质边坡的支护。美国 最早的土钉墙用于1974年匹茨堡PPG工业总部的深基坑支护 。目前该技术在法国、德国、英国、美国和日本得到广泛应 用。
土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆锚杆来 设置的，也可以直接打入角钢、粗钢筋、 钢管形成土钉。
适用范围
➢ 土钉支护适用于有一定粘性的砂土、粘性土、粉土、黄土及 杂填土，当场地同时存在砂、粘土和不同风化程度的岩体时 ，应用土钉支护特别有利。
➢ 当存在地下水时，地下水应低于土坡开挖段，否则应进行降 水处理。当用于粘结力很差或处于软塑状态的土体，应首先 进行预注浆加固处理。
总的说来，土钉在复合土体中有以下几种作用机理：
(1)箍束骨架作用 该作用是由土钉本身的刚度和强度，以及它在土体内分布的空 间所决定的。它在复合体中起骨架作用，使复合土体构成一个 整体，从而约束土体的变形和破坏。
(2)分担作用 在复合体内，土钉与土体共同承担外荷载和自重应力，土钉起 着分担作用。由于土钉有很高的抗拉、抗剪强度和土体无法相 比的抗弯刚度，所以在土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉 转移。当土体发生开裂后，土钉的分担作用更为突出，这时土 钉内出现了弯剪、拉剪等复合应力，从而导致土钉中的浆体碎 裂、钢筋屈服。土钉墙之所以能够延迟塑性变形，并表现出渐 进性开裂，与土钉的分担作用是密切相关的。
第四章 放坡与土钉墙 支护技术
土木系 石祥锋
4.1 概述
概念
土钉支护亦称锚喷支护，就是逐层开挖基坑，逐层布置 排列较密的土钉（钢筋），强化边坡土体，并在坡面铺设钢 筋网，喷射混凝土。相应的支护体称为土钉墙，它由被加固 的土体、放置在土体中的土钉与喷射混凝土面板三个紧密结 合的部分组成。土钉是其最主要的构件，英文名叫Soil Nailing，它的设置有打入法，旋入法，以及先钻孔、后置入、 再灌浆三种方法。