DB37/T 5145-2019 复合土钉墙基坑支护技术标准

UDC

山东省工程建设标准

PDB37/T5145—2019

备案号J11004-2019

复合土钉墙基坑支护技术标准

TechnicalStandardforCompositeSoilNailingWall

inRetainingandProtectionofExcavation

DB37/T5145—2019

2019—08—15发布2019—12—01实施

山东省住房和城乡建设厅

联合发布

山东省市场监督管理局

目次

1总则......................................................................1

2术语和符号................................................................2

2.1术语................................................................2

2.2符号................................................................3

3基本规定...............................................................5

4设计......................................................................7

4.1一般规定............................................................7

4.2土钉长度及截面的确定................................................9

4.3基坑稳定性验算.....................................................12

4.4设计及构造要求.....................................................17

5施工.....................................................................21

5.1一般规定...........................................................21

5.2复合土钉墙施工.....................................................21

5.3降排水施工.........................................................26

5.4基坑开挖...........................................................26

6质量检验.................................................................28

7监测.....................................................................30

附录A土钉抗拔基本试验...................................................31

附录B土钉抗拔验收试验...................................................33

本规范用词说明..............................................................35

引用标准名录................................................................36

附：条文说明................................................................37

3

CONTENT

1GeneralPrinciples…………...1

2TechnicalTermsandSymbols……………….2

2.1TechnicalTerms……………………..2

2.2Symbols……………..3

3BasicRegulations…………….5

4Design………………………..7

4.1GeneralRegulations………………….7

4.2DeterminationofSoilNailLengthandRodSection………………..9

4.3AnalysisofExcavationStability……………...12

4.4DesignandDetailingRequirement…………….17

5Construction……………….21

5.1GeneralRegulations………………….21

5.2ConstructionofCompositeSoilNailingWall…….21

5.3DewateringandDrainage………………..………….26

5.4Excavation………….26

6QualityInspection……………27

7Monitoring…………………...29

AppendixABasicPull-OutTestofSoilNail…………………30

AppendixBAcceptancePull-OutTestofSoilNail…………..32

ExplanationofWordsUsedinThisCode…………….……..34

DirectoryofStandardsCited…………..……..35

ExplanationofProvisions……………....…....36

4

1总则

1.0.1为使复合土钉墙基坑支护工程符合安全可靠、技术先进、经济合理及保

护环境的原则，制定本规范。

1.0.2本标准适用于山东省内复合土钉墙基坑支护工程的设计、施工、检验和

监测。

1.0.3复合土钉墙基坑支护工程应综合考虑工程与水文地质条件、场地及周边

环境限制、基坑开挖深度及施工条件等因素的影响，并结合工程经验，合理设计、

精心施工、严格检验和监测。

1.0.4复合土钉墙基坑支护工程除应符合本标准外，尚应符合国家现行标准和

山东省工程建设标准的有关规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1土钉soilnail

基坑侧壁土体中采用成孔置入钢筋或直接置入钢花管，并沿杆体全长注浆形

成的细长构件。

2.1.2土钉墙soilnailingwall

由土钉群、被加固的原位土体、钢筋网混凝土面层等构成的基坑支护形式。

2.1.3预应力锚杆pre-stressedanchor

由锚头、杆体自由段和杆体锚固段组成的、能将张拉力传递到稳定岩土体中

的一种受拉构件。

2.1.4截水帷幕curtainforcuttingoffwater

沿基坑侧壁连续分布，由水泥土桩相互咬合搭接形成，起隔水、超前支护和

提高基坑稳定性作用的壁状结构。

2.1.5微型桩mini-sizedpile

沿基坑侧壁断续分布，用于控制基坑变形、提高基坑稳定性的各种小断面竖

向构件。

2.1.6复合土钉墙compositesoilnailingwall

土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩中的一类或几类结合而成的基坑支

护形式。

2.1.7截水帷幕复合土钉墙compositesoilnailingwallwithcurtainforcutting

offwater

由截水帷幕与土钉墙结合而成的基坑支护形式。

2.1.8预应力锚杆复合土钉墙compositesoilnailingwallwithpre-stressed

anchor

由预应力锚杆与土钉墙结合而成的基坑支护形式。

2.1.9微型桩复合土钉墙compositesoilnailingwallwithmini-sizedpile

由微型桩与土钉墙结合而成的基坑支护形式。

2.2符号

2

2.2.1土的物理力学指标

c——土的粘聚力；

ds——坑底土颗粒的相对密度；

e——坑底土的孔隙比；

γ1、γ2——分别为地面、坑底至微型桩或截水帷幕底部各土层加权平均重度；

——土的内摩擦角。

2.2.2几何参数

A——构件的截面面积；

Dj——第j根土钉直径；

H——基坑开挖深度；

——第j根土钉与基坑底面的距离；

hj

hc——承压水层顶面至基坑底面的距离；

Li——第i个土条在滑弧面上的弧长；

lj——第j根土钉长度；

Sxj——第j根土钉与相邻土钉的平均水平间距；

Szj——第j根土钉与相邻土钉的平均竖向间距；

t——微型桩或截水帷幕在基坑底面以下的深度；

αj——第j根土钉与水平面之间的夹角；

αmj——第j根预应力锚杆与水平面之间的夹角；

β——土钉墙坡面与水平面的夹角；

i——第i个土条在滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角；

j——第j根土钉或预应力锚杆与滑弧面相交处滑弧切线与水平面的夹角。

2.2.3作用、作用效应及承载力

Ea——朗肯主动土压力；

fy,j——第j根土钉杆体材料抗拉强度设计值；

hw——基坑内外的水头差；

i——渗流水力梯度；

ic——基坑底面土体的临界水力梯度；

ka——主动土压力系数；

3

Nu,j——第j根土钉在稳定区（即滑移面外）所提供的摩阻力；

p——土钉长度中点所处深度位置的土体侧压力；

pm——由土体自重引起的侧压力；

pq——土钉长度中点所处深度位置由地面及土体中附加荷载引起的侧压

力；

Pu,j——第j根预应力锚杆在稳定区（即滑移面外）的极限抗拔力；

Pw——承压水水头压力；

qsk，i——第i层土体与土钉的极限粘结强度标准值；

q——地面及土体中附加荷载；

Tk，j——第j根土钉轴向荷载标准值；

Ty，j——第j根土钉验收抗拔力；

Tm——土钉极限抗拔力；

Wi——第i个土条重量，包括作用在该土条上的各种附加荷载；

ζ——坡面倾斜时荷载折减系数；

q——假定滑移面处相应龄期截水帷幕抗剪强度标准值；

y——假定滑移面处微型桩的抗剪强度标准值。

2.2.4计算系数及其他

Ks——整体稳定性安全系数；

Ks0、Ks1、Ks2、Ks3、Ks4——整体稳定性分项抗力系数，分别为土、土钉、

预应力锚杆、截水帷幕及微型桩产生的抗滑力矩与土体下滑力矩比；

Kl——抗隆起稳定性安全系数；

Kw1——抗渗流稳定性安全系数；

Kw2——抗承压水稳定性安全系数；

Nq、Nc——坑底抗隆起验算时的地基承载力系数；

ψ——土钉的工作系数；

η1、η2、η3、η4——土钉、预应力锚杆、截水帷幕及微型桩组合作用时

的折减系数。

4

3基本规定

3.0.1复合土钉墙基坑支护安全等级的划分应符合现行行业标准《建筑基坑支

护技术规程》JGJ120的有关规定。

3.0.2复合土钉墙基坑支护方案应根据工程地质、水文地质、周边环境、场地

条件、基坑深度等因素，通过工程类比和技术经济比较确定。复合土钉墙基坑支

护可采用下列形式：

1截水帷幕复合土钉墙支护。

2预应力锚杆复合土钉墙支护。

3微型桩复合土钉墙支护。

4截水帷幕、预应力锚杆、微型桩中的两种及两种以上与土钉墙的复合形

式。

3.0.3复合土钉墙适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及残积土、全风化岩

及强风化岩，夹有局部厚度的填土、淤泥质土地层也可采用。当基坑计算范围内

存在厚度大于5m的流塑状土（当为淤泥和泥炭时，厚度大于2m）不宜采用复合

土钉墙支护；当坑底存在软弱地层时应经地基加固或采取其他有效加强措施后才

可采用复合土钉墙支护。

3.0.4地下水位高于基坑底时应采取降排水措施。当有承压水作用时应进行抗

突涌验算，必要时应采取降水减压措施。当降水会对基坑周边建筑、地下管线、

道路等造成危害或对环境造成长期不利影响时，应采用截水帷幕控制地下水。

3.0.5软土地层中基坑直立开挖深度不宜大于6m，其他地层中基坑直立开挖深

度不宜大于10m，可放坡时基坑开挖深度不宜大于15m。

3.0.6复合土钉墙基坑支护结构的构件强度、基坑稳定性、锚杆的抗拔力等应

按承载能力极限状态进行验算；支护结构的位移计算、基坑周边环境的变形应按

正常使用极限状态进行验算。

3.0.7复合土钉墙用于对变形控制有严格要求的基坑支护时，应根据工程经验

采用工程类比法，并结合数值法进行变形分析预测。

3.0.8勘察单位应查明地下水类型、地下水位、含水层埋深和厚度、承压水头、

地下水与外界河流的水力联系等情况。必要时进行现场试验，确定土层渗透系数

5

和影响半径。

3.0.9施工单位应按照审核通过的基坑工程设计方案，根据工程地质与水文地

质条件、施工工艺、作业条件和基坑周边环境限制条件，编制专项施工方案。

3.0.10基坑工程应实施监测。设计单位应对监测项目、监测点布置、监测频率、

监测报警值提出要求。监测单位应编制监测方案，并依据监测方案实施监测。设

计和施工单位应及时掌握监测情况，并实施动态设计和信息化施工。

3.0.11复合土钉墙基坑支护工程的使用期不得超过设计规定，否则应重新对基

坑进行安全评估。

6

4设计

4.1一般规定

4.1.1复合土钉墙基坑支护设计应包括下列主要内容：

1支护体系选型及布置。

2支护构件设计。

3基坑稳定性分析验算。

4地下水及地表水控制。

5土方开挖要求。

6变形控制标准及周边环境保护要求。

7施工检验要求。

8现场监测要求。

9安全风险及应急措施要求。

4.1.2支护设计单元应按照各区段开挖深度、地质条件、周边环境条件等因素

进行划分，同一支护设计单元应选取最不利条件进行计算。

4.1.3设计荷载应包括土压力、水压力以及邻近建筑、车辆运行、材料、机具

堆场等附加荷载。地面上的附加荷载应按实际作用最大值计取，实际值小于

20kPa时，宜按20kPa的均布荷载计取。

4.1.4设计计算时对邻近基坑侧壁的承台、地梁、集水坑、电梯井等坑中坑，

应根据坑中坑的开挖深度确定基坑设计深度。

4.1.5对缺乏类似工程经验的地区及安全等级为一级的基坑，土钉及预应力锚

杆应先进行基本试验，并根据试验结果对初步设计参数及施工工艺进行调整。

4.1.6预应力锚杆应进行锚杆抗拔承载力验算和锚杆筋体抗拉承载力验算，验

算方法应按现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120的有关规定执行。

4.1.7可回收压力型锚杆除应进行锚固段抗拔承载力验算和筋体抗拉承载力验

算外，尚应进行锚固注浆体横截面受压承载力验算，验算方法及要求宜按照现行

国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086的有关规定执行。

4.1.8设计和验算采用的岩土物理力学指标应根据地质勘察报告、基坑降水、

土体固结的情况，按照相关参数试验方法并结合现场试验、当地经验做出分析判

7

断后合理取值。

4.1.9土钉与土体界面粘结强度qsk宜按照附录A的方法通过抗拔基本试验确

定；无试验资料或无类似经验时，可按表4.1.9初步取值。

表4.1.9土钉与土体之间粘结强度标准值qsk（kPa）

土的名称土的状态土钉

素填土15~30

淤泥质土10~20

流塑15~25

软塑20~35

粘性土可塑30~50

硬塑45~70

坚硬55~80

稍密20~40

粉土中密35~70

密实55~90

松散25~50

稍密45~90

砂土

中密60~120

密实75~150

全风化软质岩80~100

全风化硬质岩120~140

风化岩

强风化软质岩140~200

强风化硬质岩160~240

注：

（1）钻孔注浆土钉采用压力注浆或二次注浆时，表中数值可适当提高。

（2）钢管注浆土钉在保证注浆质量及倒刺排距0.25m~1.0m时，外径48mm的钢管，土钉外径可按

60mm~100mm计算。倒刺较密时可取较大值。

（3）对于粉土，密实度相同，湿度越高，取值越低。

（4）对于砂土，密实度相同，粉细砂宜取较低值，中砂宜取中值，粗砾砂宜取较高值。

（5）土钉位于水位以下时宜取较低值。

4.1.10土钉和锚杆的设置不应对既有建筑、地下管线造成损害，也不应对邻近

的后续工程产生不利影响。

4.1.11季节性冻土地区应根据冻胀及冻融对复合土钉墙的不利影响采取相应

的防护措施。

4.1.12基坑需要降水时，应分析降水对周边环境产生的影响。

4.1.13基坑内设置车道时，应验算车道边坡的稳定性，并采取必要的加固措施。

4.1.14复合土钉墙除应满足基坑稳定性和承载力的要求外，尚应满足基坑变形

的控制要求。当基坑周边环境对变形控制无特殊要求时，可依据地层条件、基坑

8

安全等级按照表4.1.14确定复合土钉墙变形控制指标。

4.1.14复合土钉墙变形控制指标（基坑最大侧向位移累计值）

基坑安全等级

地层条件

一级二级三级

软土为主—0.8%H1.0%H

粘性土、砂性土为主0.3%H0.5%H0.7%H

全风化硬岩为主0.2%H0.3%H0.4%H

全风化、强风化软岩为主0.4%H0.6%H0.8%H

注：H——基坑开挖深度。

当基坑周边环境对变形控制有特殊要求时，复合土钉墙变形控制指标应同时

满足周边环境对基坑变形的控制要求。

4.2土钉长度及截面的确定

4.2.1土钉长度及间距可按表4.2.1列出的经验值作初步选择，也可按本规范第

4.2.2条～4.2.5条的规定通过计算初步确定，再根据基坑整体稳定性验算结果最

终确定。

表4.2.1土钉长度与间距经验值

土的名称土的状态水平间距（m）竖向间距（m）土钉长度与基坑深度比

素填土1.0~1.21.0~1.21.2~2.0

淤泥质土0.8~1.20.8~1.21.5~3.0

软塑1.0~1.21.0~1.21.5~2.5

可塑1.2~1.51.2~1.51.0~1.5

粘性土

硬塑1.4~1.81.4~1.80.8~1.2

坚硬1.8~2.01.8~2.00.5~1.0

稍密、中密1.0~1.51.0~1.41.2~2.0

粉土

密实1.2~1.81.2~1.50.6~1.2

稍密、中密1.2~1.61.0~1.51.0~2.0

砂土

密实1.4~1.81.4~1.80.6~1.0

硬岩1.5~2.01.5~2.00.5~1.0

风化岩

软岩1.0~1.51.0~1.51.5~2.0

4.2.2单根土钉长度lj（图4.2.2）可按下列公式初步确定：

9

q

aj

lzj

mj

Hl

j

h

图4.2.2土钉长度计算

lll（4.2.2-1）

jzjmj

ak

hjsin

l2（4.2.2-2）

zj

sinsin(ak)

j2

ll（4.2.2-3）

mjmi,j

dql1.4T（4.2.2-4）

jsk,imi,jk，j

式中lj——第j根土钉长度；

lzj——第j根土钉在假定破裂面内长度；

lmj——第j根土钉在假定破裂面外长度；

hj——第j根土钉与基坑底面的距离；

——土钉墙坡面与水平面的夹角；

ak——基坑底面以上各层土的内摩擦角标准值，可按不同土层厚度取加

权平均值；

j——第j根土钉与水平面之间的夹角；

αmj——第j根预应力锚杆与水平面之间的的夹角；

lmi,j——第j根土钉在假定破裂面外第i层土体中的长度；

qsk，i——第i层土体与土钉的粘结强度标准值；

dj——第j根土钉直径；

10

Tk,j——计算土钉长度时第j根土钉的轴向荷载标准值；可按本规范第

4.2.3条确定；

H——基坑开挖深度；

q——地表均布附加荷载。

4.2.3计算单根土钉长度时，土钉轴向荷载标准值Tjk（图4.2.2、图4.2.3）

可按下列公式计算：

q

H/4

H

H

jj

3H/4

pm

（a）复合土钉墙(b)土体自重引起的侧压力分布

图4.2.3土钉轴向荷载标准值计算

1

TjkpSxjSzj.（4.2.3-1）

cosj

ppmpq（.4.2.3-2）

式中Sxj——第j根土钉与相邻土钉的平均水平间距；

Szj——第j根土钉与相邻土钉的平均竖向间距；

ζ——坡面倾斜时荷载折减系数，可按本规范第4.2.5条确定；

p——土钉长度中点所处深度位置的土体侧压力；

pm——土钉长度中点所处深度位置由土体自重引起的侧压力，可按图4.2.3

（b）求出；

pq——土钉长度中点所处深度位置由地面及土体中附加荷载引起的侧压力，

计算方法按现行《建筑基坑支护技术规程》JGJ120的有关规定执行；

4.2.4土体自重引起的侧压力峰值pm,max可按下列公式计算，且不宜小于

11

0.2γm1H。

8Ea

p（4.2.4-1）

m,max7H

ka2

Eam1H（4.2.4-2）

2

2ak

k＝tan45（4.2.4-3）

a2

式中pm,max——土体自重引起的侧压力峰值；

H——基坑开挖深度；

Ea——朗肯主动土压力，可按公式（4.2.4-2）计算：

m1——基坑底面以上各土层加权平均重度，有地下水作用时应考虑地下水

位变化造成的重度变化；

ka——主动土压力系数，可按公式（4.2.4-3）计算。

4.2.5坡面倾斜时的荷载折减系数ζ可按下列公式计算：

11

tanaktan2450ak（4.2.5）

2aktan2

tan

2

式中——坡面倾斜时荷载折减系数。

4.2.6土钉杆体截面面积Aj可按下列公式计算：

Aj1.15Ty,j/fy,j（4.2.6-1）

Tdql（4.2.6-2