某護坡護坡工程土釘支護設計

沙土釘支護×××引水隧道進水洞口段

出

渣

通

道

護

坡

支

護

結

構

設

計

1

工程概況

本出渣通道護坡工程為×××引水隧道進水洞口段的配套工程。通道為圓弧形，其中心弧長為205m，半徑為164.137m，出渣通道一端與進水隧道口（高程為-12.000）相接，另一端出露自然地面（高程為+2.000），總高差為14.0m，縱坡比為6.83%。

出渣通道區(qū)域地層分布極不均勻，臨山側地質較好，地層依次為礫砂、粉質粘土混碎石及強風化凝灰?guī)r；靠近盾構工作井區(qū)域表層埋有厚度約為6.0m左右的淤泥。

出渣通道場地較狹窄，其西北側與盾構工作井較緊，為避免盾構工作井下沉時對出渣通道的影響，同時考慮盾構施工時對工作井的反力，出渣通道盡量遠距盾構工作井，為此出渣通道設計為圓弧形，則出渣通道與盾構工作井之間的最近距離為53.0m。

2

編制依據(jù)

1《建筑基坑支護技術規(guī)程》JGJ120-99

2《基坑土釘支護技術規(guī)程》CECS

96:97

3《地基與基礎工程驗收規(guī)范》GBJ202-93

4工程巖土工程勘察報告。

3

設計原則

根據(jù)本工程場地土的工程地質條件及護坡的深度，宜采用土釘墻錨噴支護的方法。

土釘墻錨噴支護結構設計時可按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120-99)（以下簡稱《規(guī)程》）的要求進行土釘抗拔承載力和土釘墻整體穩(wěn)定性驗算。設計時按二級基坑側壁支護結構設計，取側壁重要性系數(shù)為1.0，則土釘抗拔承載力的安全系數(shù)不小于1.25，土釘墻整體穩(wěn)定性安全系數(shù)不小于1.30。

根據(jù)經(jīng)驗，土釘宜采用鋼管擊入釘，經(jīng)壓力注漿后所形成的土釘?shù)刃е睆饺?50mm。

設計時，土釘與水平面的傾角為150~200，一般宜采用較大的傾角，其原因為：傾角較大時，漿液不易外溢，有利于注漿，較大傾角的土釘有利于增加土釘墻的整體穩(wěn)定性，當土釘?shù)膬A角較大時，對土體可起到超前支護的作用。

設計時取地面超載為15kPa。

4

各剖面護坡支護結構設計

4.1

A—A剖面

4.1.1

工程地質條件

A—

A剖面為靠近進水隧洞的洞口，工程地質條件相對較好，表層約5.0m

為礫砂，其下約3.4m為粉質粘土混碎石，下層為強風化凝灰?guī)r。

根據(jù)工程地質勘察報告，該剖面區(qū)域的場地土的物理力學性指標列于表1。

表1場地主要土層的物理力學性指標

(kN/m3)

孔隙比e

抗剪強度指標

極限錨固力（%）

重度土層編號

土層名稱

層厚(m)

含水量

(0)

(kPa)

C(kPa)

(3)

礫砂

5.0

19.5

8

35.0

60

(5)

粉質粘土混碎石

3.4

19.03

15.8

22.1

60

(10)

強風化凝灰?guī)r

11.0

24.0

200

45.0

注：表中礫砂的強度指標根據(jù)其重度及參考同類土質而確定（以下同）。

4.1.2土釘護坡支護結構設計

土釘墻護坡支護結構由土釘和噴射混凝土面層兩部分組成，設計時，噴射混凝土面層均按構造要求設計，其厚度一般為100mm，（考慮到本工程2.5的普通鋼管，土釘鋼管在土釘墻面出露處與面層加強鋼筋焊接，以增強整體工作效能，加強鋼筋一般采用Φ16螺紋鋼筋。10@200的鋼筋網(wǎng)一層，根據(jù)高地下水位中土釘施工經(jīng)驗，土釘一般均采用鋼管擊入釘，鋼管上每隔800mm設置一個直徑約8mm的注漿孔，并在注漿孔外側焊接角鋼支架，一方面可減少土體進入注漿管內，另一方面對土釘起到擴孔作用，能有效地保證土釘錨固體的抗拔力，注漿鋼管一般采用48護坡使用時間較長，為此設計為150mm），混凝土強度等級為C20，內配

10@200的鋼筋網(wǎng)片一層，并延伸至地表與壓密注漿鋼管相連，土釘與面層之間通過Φ14螺紋鋼筋進行焊接，以增強其穩(wěn)定性。各層土釘?shù)氖芾奢d及抗拉承載力驗算列于表2。2.5的鋼管擊入土釘，其與水平面的向下傾角為200，各層土釘?shù)拈L度及布置如圖1所示。噴射混凝土面層厚度為150mm，強度為C20，內配置48圖1為開挖深度10.9m，土釘墻結構剖面圖，土釘墻由上下6層土釘組成，均采用

表2

各層土釘?shù)氖芾奢d及抗拉驗算（超載15kPa）

編號

位置(高程)（m)

長度（m）

水平間距(mm)

所受拉力（kN）

極限抗拉力(kN)

安全系數(shù)

1

0.5

6

1200

6.235

117.446

18.835

2

-1.0

6

1200

12.533

104.394

8.330

3

-2.5

9

1200

25.702

156.392

6.093

4

-4.0

9

1200

41.708

143.540

3.442

5

-5.5

9

1200

55.820

130.489

2.338

6

-7.0

6

1200

55.541

78.434

1.412

表3為護坡開挖到各個階段時的土釘墻整體穩(wěn)定性分析結果，經(jīng)驗算當開挖至高程-5.800m而第4道土釘尚未施工時，此時為最不利工況。由表3可知，分層開挖至各高程時的整體穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足《規(guī)程》要求。

表3

各施工階段土釘墻整體穩(wěn)定性分析（超載15kPa）

施工工況

土釘未施工

第1道土釘施工

第2道土釘施工

第3道土釘施工

第4道土釘施工

第5道土釘施工

第6道土釘施工

基底高程（m）

0.2

-1.3

-2.8

-4.3

-5.8

-7.3

-8.9

開挖深度（m）

1.8

3.3

4.8

6.3

7.8

9.3

10.9

穩(wěn)定安全系數(shù)

1.643

1.977

1.477

1.371

1.340

2.924

3.309

4.2

B—B剖面

4.2.1

工程地質條件

根據(jù)工程地質勘察報告，B—B剖面的地層分布基本與A—A剖面相同，該剖面區(qū)域的場地土的物理力學性指標列于表4。

表4場地主要土層的物理力學性指標

(kN/m3)

孔隙比e

抗剪強度指標

極限錨固力（%）

重度土層編號

土層名稱

層厚(m)

含水量

(0)

(kPa)

C(kPa)

(3)

礫砂

6.6

19.5

8

35.0

60

(5)

粉質粘土混碎石

6.9

19.03

15.8

22.1

60

(10)

強風化凝灰?guī)r

11.0

24.0

200

45.0

4.2.2土釘護坡支護結構設計

10@200的鋼筋網(wǎng)片一層，并延伸至地表與壓密注漿鋼管相連，土釘與面層之間通過Φ14螺紋鋼筋進行焊接，以增強其穩(wěn)定性。各層土釘?shù)氖芾奢d及抗拉承載力驗算列于表5。2.5的鋼管擊入土釘，其與水平面的向下傾角為200，各層土釘?shù)拈L度及布置如圖2所示。噴射混凝土面層厚度為150mm，強度為C20，內配置48圖2為B—B剖面土釘墻結構剖面圖，土釘墻由上下5層土釘組成，均采用

表5

各層土釘?shù)氖芾奢d及抗拉驗算（超載15kPa）

編號

位置(高程)（m)

長度（m）

水平間距(mm)

所受拉力（kN）

極限抗拉力(kN)

安全系數(shù)

1

0.5

6

1200

5.765

117.351

20.188

2

-1.0

9

1200

11.786

169.454

14.377

3

-2.5

9

1200

19.860

156.309

7.871

4

-4.0

9

1200

34.931

143.164

4.098

5

-5.5

9

1200

35.483

130.018

3.664

表6為護坡開挖到各個階段時的土釘墻整體穩(wěn)定性分析結果，由表6可知，分層開挖至各高程時的整體穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足《規(guī)程》要求。

表6

各施工階段土釘墻整體穩(wěn)定性分析（超載15kPa）

施工工況

土釘未施工

第1道土釘施工

第2道土釘施工

第3道土釘施工

第4道土釘施工

第5道土釘施工

基底高程（m）

0.2

-1.3

-2.8

-4.3

-5.8

-5.8

開挖深度（m）

1.8

2.3

4.8

6.3

7.8

7.8

穩(wěn)定安全系數(shù)

1.643

2.067

1.793

1.480

1.277

1.335

4.3

C—C剖面

4.3.1

工程地質條件

根據(jù)工程地質勘察報告，該剖面區(qū)域的場地土的物理力學性指標列于表7。

表7場地主要土層的物理力學性指標

(kN/m3)

孔隙比e

抗剪強度指標

極限錨固力（%）

重度土層編號

土層名稱

層厚(m)

含水量

(0)

(kPa)

C(kPa)

(1)

淤泥

1.8

68.5

15.74

1.952

10.6

12.8

16

(4)

粉質粘土

6.4

29.3

19.10

0.852

21.1

15.4

60

(3)

礫砂

1.2

19.5

8

35.0

60

4.2.2土釘護坡支護結構設計

10@200的鋼筋網(wǎng)片一層，并延伸至地表與錨固鋼筋相連，土釘與面層之間通過Φ14螺紋鋼筋進行焊接，以增強其穩(wěn)定性。各層土釘?shù)氖芾奢d及抗拉承載力驗算列于表8。2.5的鋼管擊入土釘，其與水平面的向下傾角為200，各層土釘?shù)拈L度及布置如圖3所示。噴射混凝土面層厚度為150mm，強度為C20，內配置48圖3為C—C剖面土釘墻結構剖面圖，土釘墻由上下3層土釘組成，均采用

8

各層土釘?shù)氖芾奢d及抗拉驗算（超載15kPa）

編號

位置(高程)（m)

長度（m）

水平間距(mm)

所受拉力（kN）

極限抗拉力(kN)

安全系數(shù)

1

0.5

9

1200

—

52.499

—

2

-0.5

6

1200

5.302

79.932

14.940

3

-2.0

6

1200

19.526

75.171

3.850

表9為護坡開挖到各個階段時的土釘墻整體穩(wěn)定性分析結果，由表9可知，分層開挖至各高程時的整體穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足《規(guī)程》要求。

表9

各施工階段土釘墻整體穩(wěn)定性分析（超載15kPa）

施工工況

土釘未施工

第1道土釘施工

第2道土釘施工

第3道土釘施工

基底高程（m）

0.2

-0.8

-2.3

-2.6

開挖深度（m）

1.8

2.8

4.3

4.6

穩(wěn)定安全系數(shù)

1.643

2.067

1.793

1.480

4.4

D—D剖面

4.4.1

工程地質條件

根據(jù)工程地質勘察報告，D—D剖面區(qū)域的場地土的物理力學性指標列于表10。

表10場地主要土層的物理力學性指標

(kN/m3)

孔隙比e

抗剪強度指標

極限錨固力（%）

重度土層編號

土層名稱

層厚(m)

含水量

(0)

(kPa)

C(kPa)

(3)

礫砂

2.8

19.5

8

35.0

60

(4)

粉質粘土

0.9

29.3

19.10

0.852

21.1

15.4

60

(5)

粉質粘土混碎石

3.4

19.03

15.8

22.1

60

(10)

強風化凝灰?guī)r

11.0

24.0

200

45.0

椅土釘護坡支護損結構設計

淺10@20拿0京的鋼筋網(wǎng)片一居層，并延伸至督地表與壓密注枯漿鋼管相連，醋土釘與面層之朝間通堵過無Φ媽1冶4婦螺紋鋼筋進行盞焊接，以增強采其穩(wěn)定性。各垮層土釘?shù)氖芾搴奢d及抗拉承獲載力驗算列于繩表凈1瓶1輛。取2.狗5來的鋼管擊入土肥釘，其與水平耳面的向下傾角紹為瓶20臟0性，各層土釘?shù)脑L度及布置如穗圖辦1麻所示。噴射混凍凝土面層厚度酷為月150mm閉，強度迫為夾C2珍0罪，內配置粗48聲圖判4險為開挖深度文11.1m襲，土釘墻結構垃剖面圖，土釘喊墻由上丈下拾4喜層土釘組成，餓均采用

列表慎11

紋

嘗各層土釘?shù)氖茗P拉荷載及抗拉渣驗算（超代載壩15kP綁a綠）

陜編素號寄

候位叮置替(有高校程紀)會（畝m)愧

杜長度匙（崖m垮）鎮(zhèn)

養(yǎng)水平間蒸距興(mm)壯

甚所受拉力院（筐k虎N昂）捷

妄極限抗拉超力桂(妨kN)

梨安全第系數(shù)

顛1

0.5

魄6

1200攀

6.517蹦

117.3及69

18.殼009

米2

-1.0霜

9

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15.1痰34

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1指1.194

卸3

-2.5伯

9

120翻0

28.8浩53

156街.302

5學.419

廟4

-4.0膀

9

120迎0

70.4康46

143腎.234

2繞.033

漸

腦

阻表鞋1母2塔為護坡開挖到外各個階段時的缸土釘墻整體穩(wěn)銜定性分析結果幸，由秒表梳1羅2估可知，分層開版挖至各高程時愿的整體穩(wěn)定裂安全厘系數(shù)均能滿足嘉《規(guī)程》要求喉。

遼表架12壁

宰各施工階段土臟釘墻整體穩(wěn)定層性分析（超測載描15kP噴a春）

幣施工工砌況躬

昌土釘未施吩工念

師第嘴1揮道土釘施們工夢

駝第露2削道土釘施蠅工躬

醉第些3用道土釘施安工凱

抹第收4默道土釘施工

榴基底高程警（之m擠）蜻

0.2

-珠1.3

-2攤.8

-4.敞3

-9.1蠅0

銜開挖深度喊（怪m拔）武

1.8

3特.3

4.8背

6.3

1記1.1

網(wǎng)穩(wěn)定朝安全禮系惹數(shù)不

1.643退

2.038躁

1.662必

1.566眉

3.695

酬4.5

脅E?！麰乒剖面

割4.5.1

蜂工程賽地質條件

懇

蓬

摸根據(jù)吼工程揚地質勘察報告花，陰E省—咸E退剖面區(qū)域的場鴉地土的物理力車學性指標列于旨表牌1粒3盞。

縫表親1喬3軋場地主要土層蔑的物理力學性核指標

搏(kN/m3碎)副

分孔隙輝比為e你

受抗剪強度指肚標身

指

怎極限錨固力臣（到%日）衛(wèi)

陶重度精土層編闖號菌

秧土層名券稱槐

銷層緊厚浸(m)括

庸含水量

包(妹0)

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練C(kPa)喝

戒(3)舅

妥礫跑砂價

4.7

金19.5

傷8

35.0石

60

橫(4)取

滋粉質粘煮土是

2.7

2闖9.3

19局.10

0.山852

21增.1

15.估4

60

廢(5)態(tài)

肢粉質粘土混碎允石寄

4.6

摩19.03

強

15.8

瞞22.1

6春0

屆4.5.柄2投土釘護坡支護殊結構設計

冷10@20低0蚊的鋼筋網(wǎng)片一濁層，并延伸至柜地表與壓密注扎漿鋼管相連，俯土釘與面層之設間通獲過內Φ灌1磚4透螺紋鋼筋進行搜焊接，以增強挺其穩(wěn)定性。各缺層土釘?shù)氖芾ず奢d及抗拉承乒載力驗算列于盈表益1梳4恩。萍2.卷5斷的鋼管擊入土坑釘，其與水平窮面的向下傾角視為果10箭0陣，各層土釘?shù)谋L度及布置如潑圖縮2賄所示。噴射混扯凝土面層厚度目為允150mm柳，強度艷為轎C2瞞0露，內配置午48硬圖喉5餐為估E伴—雞E底剖面土釘墻結候構剖面圖，土總釘墻由上狼下渾5舅層土釘組成，昨均采用

捷表烈14

晴

栗各層土釘?shù)氖苤防奢d及抗拉曲驗算（超獲載右15kP逼a伴）

索編區(qū)號啦

榜位迎置葬(央高況程杜)鉤（全m)由

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宮水平間肝距鵲(mm)通

潔所受拉力槳（愿k壤N杯）求

煩極限抗拉睬力燈(鑰kN)

級安全齡系數(shù)

頁1

0.5

繁6

1200軌

6.259數(shù)

155.0短99

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12

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72.袖684

18覽4.004

株2.532

君

山

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標表咳15段

搭各施工階段土膠釘墻整體穩(wěn)定廟性分析（超尤載利15kP秧a離）

誘施工工幫況源

征土釘未施創(chuàng)工拐

暮第劑1昨道土釘施魄工尚

宣第筋2耕道土釘施幣工沙

晴第喚3居道土釘施扯工幟

頸第主4牧道土釘施箭工臨

披第畏5傳道土釘施工

商基底高程劈（削m估）料

0.2

-旬1.3

-2翅.8

-4.蛙3

-5.8礙

-6.5

距開挖深度殼（廊m田）努

1.8

3于.3

4.8罰

6.3

7房.8

8.5

震穩(wěn)定脾安全旱系廈數(shù)厭

1.643魔

1.824腳

1.601睛

1.519弟

1.331售

1.390

藝4.6

票F助—蜂F竊剖面

煩4.6.1

螞工程植地質條件

膜

慨

蝶根據(jù)趁工程腫地質勘察報告悶，該剖面區(qū)