摘要：土釘墻支護(hù)作為西北黃土地區(qū)基坑支護(hù)的一種重要手段，以其造價低廉、工藝簡單、施工快速的優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了基坑邊坡支護(hù)的大半市場。本文以工程總投資為指標(biāo)，計(jì)算了在相同的安全系數(shù)前提下，采用不同的土釘墻坡率對工程總投資的影響，從而確定土釘墻支護(hù)的最優(yōu)坡率。
引言
土釘墻是一種原位土體加筋技術(shù)，即通過注漿加筋桿體穿入自然土層與噴射砼面層相結(jié)合，提高邊坡土層的被動抗剪切作用，并形成一個類似重力式擋墻來抵抗墻后的土壓力。土釘墻在黃土地區(qū)應(yīng)用非常廣泛，一般采用洛陽鏟在坡面鉆傾斜孔，再在孔內(nèi)置入鋼筋并注入水泥砂漿形成桿體，最后與面層的鋼筋網(wǎng)連接用噴射混凝土封閉防水。土釘墻工藝充分發(fā)揮了土體自身的抗剪強(qiáng)度及側(cè)摩阻力，以抵抗土方開挖后坡體的水平荷載，具有造價較低，工藝簡單、施工快速的優(yōu)點(diǎn)。土釘墻面層坡率不宜小于1：0.1，作為一種被動的土體原位支護(hù)體系，坡頂變形產(chǎn)生裂縫不可避免，并且不能承受坡頂較大的附加荷載。
在開闊場地中的土方開挖，不受周圍環(huán)境的影響，場地排水條件好，土方開挖的邊坡坡率不受限制，采用土釘墻支護(hù)時尤為經(jīng)濟(jì)。一般情況下，開挖的邊坡坡率越大，產(chǎn)生的主動土壓力會越小，土釘墻支護(hù)造價的費(fèi)用就會越低。但是，采用大坡率的邊坡又會造成土方開挖及回填量的增加。在這種情況下，土釘墻支護(hù)的費(fèi)用與土方開挖及回填的費(fèi)用之和最低時的開挖坡率，就是我們要選擇的最優(yōu)坡率。
1計(jì)算公式及方法
土方開挖及回填費(fèi)用計(jì)算比較容易，可推導(dǎo)出準(zhǔn)確的計(jì)算公式；土釘墻費(fèi)用計(jì)算變量較多，需要以具體的工程為例進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算方法及過程如下。
1.1計(jì)算公式
設(shè)基坑底開挖尺寸為，開挖深度為，放坡坡率為，基坑底距建筑結(jié)構(gòu)外皮外放尺寸為，土方開挖綜合單價為，土方回填綜合單價為。則土方開挖工程量、土方回填工程量，以及土方開挖和回填總費(fèi)用計(jì)算公式為：
2）設(shè)定土釘墻施工總費(fèi)用為，則支護(hù)費(fèi)用的綜合單價及工程量均為變量，具體與土方開挖深度，邊坡各土層厚度、容重、粘聚力、內(nèi)摩擦角，設(shè)計(jì)荷載，安全系數(shù)K等參數(shù)相關(guān)：
因此，我們借助基坑支護(hù)設(shè)計(jì)軟件，以具體工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，求出與開挖坡率的關(guān)系，最終取時的值即為最優(yōu)坡率。
1.2支護(hù)及費(fèi)用的計(jì)算條件
為全面計(jì)算分析不同環(huán)境下的基坑施工總費(fèi)用，對基坑支護(hù)及開挖方案進(jìn)行以下設(shè)定。
將土釘墻坡率劃分為1：0.1、0.2、0.3、0.4四種情況，暫不考慮基坑周圍是否有放坡條件；
將基坑的坡頂設(shè)計(jì)荷載按常規(guī)15kPa考慮；
土釘墻在不同坡率下和荷載的作用下重要性系數(shù)和設(shè)計(jì)的安全系數(shù)相同；
工程費(fèi)用的計(jì)算單價以2006年陜西省建筑工程消耗量定額為準(zhǔn)；
將土方開挖及回填中，將土方運(yùn)輸分為場內(nèi)倒運(yùn)和場外（運(yùn)距19km）兩種情況。
2巖土工程條件
以西安市北郊某工程為例，擬建工程場地位于西安市未央?yún)^(qū)鳳城四路，基坑開挖長度約450m，寬度約250m，開挖深度為10m。場地地貌單元屬渭河Ⅱ級階地，基坑深度影響范圍內(nèi)土層自上而下分別為：①層素填土、厚度約0.20～2.80m；②層黃土（粉質(zhì)粘土）、厚度約3.80～7.50m，層底埋深6.00～8.40m；③層黃土（粉質(zhì)粘土）、厚度約4.10～8.30m，層底埋深11.40～15.30m；勘察期間實(shí)測地下水穩(wěn)定水位埋深為18.10～19.80m，可不考慮地下水對本工程影響。
3數(shù)據(jù)匯總與分析
根據(jù)以上預(yù)設(shè)條件及公式，對不同開挖坡率的基坑進(jìn)行土方量和支護(hù)方案的技術(shù)。
計(jì)算中，土方場內(nèi)倒運(yùn)價按：10.82元/m3，土方回填價按：11.49元/m3，土方外運(yùn)價按：29.92元/m3。
計(jì)算結(jié)果顯示，坡率越大相對支護(hù)費(fèi)用越低，但增加了土方的開挖及回填量，因此存在。
在此我們引入比價系數(shù)N=支護(hù)總費(fèi)用/土方總費(fèi)用，其中當(dāng)土方內(nèi)倒時，N=0.218；當(dāng)土方外運(yùn)時，N=0.081。
4結(jié)語
?。?）根據(jù)目前的西安地區(qū)的市場情況，一個項(xiàng)目的基坑支護(hù)、土方開挖、土方回填分別由不同的施工單位來完成，這樣不利于施工方案的整體經(jīng)濟(jì)性比較。經(jīng)本文分析可知，在場地許可的條件下，最優(yōu)坡率的選擇與比價系數(shù)N密切相關(guān)，當(dāng)N值越大時宜選擇較大開挖坡率（1：0.2～1：0.3），反之宜選擇較小的開挖坡率（1：0.1～1：0.2）。
?。?）本文以總投資作為優(yōu)化土釘墻坡率的唯一指標(biāo)尚存在不足，同時還應(yīng)考慮到采用小坡率開挖時減小了支護(hù)放坡所占的平面面積，增加了其他工種的施工操作空間，提高了工效；以及增減工程量對總工期的影響等其它無法計(jì)算的非經(jīng)濟(jì)因素。
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