摘要：探討、分析了復(fù)合土釘墻的水平變形，認(rèn)為復(fù)合土釘墻變形與土釘墻變形是有很大不同的，前者最大位移在基坑中部偏下，后者最大位移則在墻頂。由實測和理論分析表明復(fù)合土釘墻的變形是由剪切變形、彎曲變形以及墻底基底以下土體變形組成。
前言
隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，深基坑工程越來越多。復(fù)合土釘墻作為一種主動支護形式，目前有關(guān)它的作用機理的研究資料很少，對它的變形研究就更少，目前只是得出一些定性的結(jié)論，而沒有給出位移的具體計算方法或公式。在目前基坑規(guī)范中對于土釘墻的設(shè)計，也只是給出了土釘墻的強度和穩(wěn)定的計算公式，并未給出變形的具體計算公式?，F(xiàn)分析了復(fù)合土釘墻的水平變形特性以及它與土釘墻水平變形的不同，討論復(fù)合土釘墻水平位移的組成及其計算公式。
1土釘墻和復(fù)合土釘墻的變形特性
近20年來，土釘加固已用于各種土木工程項目。這項技術(shù)是基于巖石錨固和新奧法的原理發(fā)展起來的，而復(fù)合土釘墻則是在土釘墻的基礎(chǔ)上演變而來的。由大量的實測數(shù)據(jù)表明，土釘墻的水平變形由土釘“擋墻”的剪切變形、彎曲變形以及墻體基底以下的土體變形所引起的。
剪切變形+彎曲變形+土體整體變形=墻體變形
復(fù)合土釘墻相對于土釘墻，它只是在結(jié)構(gòu)上增加了數(shù)排的水泥攪拌樁(超前支護)，水泥攪拌樁的設(shè)置并不能改變整個復(fù)合土釘墻的位移組成，仍是由剪切變形、彎曲變形和墻體整體變形(土體變形)組成，只是由于墻前設(shè)置水泥攪拌樁因此減小了墻體的絕對位移以及改變墻體的位移分布曲線，使得復(fù)合土釘墻的最大位移不再是在墻頂處，從圖2中可以看出土釘墻的位移最大值一般在墻頂，而復(fù)合土釘墻的最大位移一般在基坑中部處。
2復(fù)合土釘墻各組成部分位移的計算
2.1攪拌樁的剪切變形和彎曲變形計算
攪拌樁的剪切變形和彎曲變形計算是將攪拌樁模型簡化為多跨連續(xù)梁，土釘簡化為彈簧支座，簡化計算模型。土釘?shù)牡刃椈蓜偠劝聪率接嬎悖?/div>
K=(1)
AS——土釘面積；ES——土釘彈性模量；EC——注漿體彈性模量；AC——注漿體截面面積；Lf——土釘自由段長度；La——土釘錨固段長度；θ——土釘與水平夾角。
基坑底以下土體采用彈簧模擬，計算公式為：
K==(2)
土釘墻的變形曲線復(fù)合土釘墻變形曲線
土釘墻與復(fù)合土釘墻變形曲線的不同
w——是與有關(guān)的形狀系數(shù)；d——土體分層的厚度；
復(fù)合土釘墻剪切變形簡化計算模型
攪拌樁所受的側(cè)向土壓力p0按下式計算：
p1=p01+pq(3)
p01=0.7(0.5+p10.7p1)(4)
式中s為土釘水平間距，p1為土釘長度中點所處深度位置上由支護土體自重引起的側(cè)壓力，pq為地表超載引起的側(cè)壓力，計算。
自重引起的側(cè)壓力峰值pm：
對于0.05的砂土和粉土：
pm=0.55kaγH(5)
對于0.05的一般粘性土：
pm=ka(1-γH0.5kaγH)(6)
側(cè)壓p1側(cè)壓p2
攪拌樁簡化計算模型，采用能量法，考慮到攪拌樁的軸力主要為自身重量，并且變形是在開挖之前發(fā)生的而不是由于卸土產(chǎn)生的，因此只計算攪拌樁的彎曲能和剪切能，計算公式為：U=dx+kdx(7)
通過第二能量法聯(lián)立以下公式計算得到各彈簧支座(土釘、土體)反力，從而求得攪拌樁的內(nèi)力(彎距和剪力)從而利用圖乘法求得攪拌樁的變形。
δ1==，δ2==，δ3==，δn==(8)
2.2復(fù)合土釘墻整體變形(土體變形)
計算復(fù)合土釘墻和加固土體組成的墻體，首先假設(shè)墻體剛度為無限大，采用剛性樁在橫向荷載作用下的受力模型進行水平位移計算。
對于橫向受荷樁，單荷載小于或等于橫向極限承載力的1/2時，由于土體尚未出現(xiàn)局部屈服，故可假設(shè)地基為文克勒地基，把樁側(cè)受力的地基土用一個個單獨作用的彈簧來模擬，彈簧之間互不影響，當(dāng)某一彈簧受力時，僅此彈簧有與力成比例的位移，可以表示為：P=K(z)y(9)
式中K(z)為地基土水平抗力系數(shù)(kN/m3)；y為水平位移值(m)。引用m法，地基土水平抗力系數(shù)隨深度線性增加，即：
K=mz(10)
主動側(cè)土壓力由朗肯土壓力理論求得，開挖面以上為三角形分布，開挖面以下為矩形分布(如圖5)。被動側(cè)由于結(jié)構(gòu)位移產(chǎn)生的抗力另計。
計算時，沿開挖面A-截面把墻身截開，取A-截面以下墻體為計算對象，并將作用于A-截面以上部分三角形荷載等效為作用于A-截面上的一個剪力V0和一個彎矩M0，計算簡圖如圖6所示。
由于假設(shè)墻體剛度為無限大，在外力作用下墻體以某一點O為中心做剛體轉(zhuǎn)動。若轉(zhuǎn)角θ0，地面處的水平位移為y0，則墻身任一點的變位可寫為：
y=y0-θ0z(11)
由式(1)～(3)可得被動區(qū)土的水平抗力：
P=K(z)y=mzy=m(y0z-θ0z2)(12)
沿墻身縱向取單位長度1m，若z點處墻身正截面的剪力和彎矩分別為VZ和MZ，則由靜力平衡條件可得：
∑Fx=V0+ez-Vz-p=0(13)
∑Mx=M0+z2+V0z-Mz-p(z-ξ)dξ=0(14)
對于一般的剛性樁，可以認(rèn)為樁尖處(z=HD時)剪力和彎矩都等于零。但對于復(fù)合土釘墻這樣寬度很大的情況下，墻底反力不能忽略。因此由邊界條件，當(dāng)z=HD時：
Vd=Bc+(W+q1B)tan(15)
Md=KVIBθ0(16)
式中B，M，q1分別為墻底底面寬度(m)、每延米底墻體重力(kN)和墻頂超載(kPa)；c、分別為地基土底粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角(°)；IB為每延米墻底面底慣性矩(m4)；KV為地基土底豎向抗力系數(shù)(kN/m3)。
聯(lián)立式(5)～(8)解方程，得到：
θ0=(17)
y0=+(18)
式中M'0=M0+V0HD+；V'0=V0+eHD-Vd；e為基坑底面處每延米主動土壓力強度(kN/m)。轉(zhuǎn)動點O到坑底的距離為，墻頂位移y0=θ0H。
3結(jié)語
3.1由于水泥攪拌樁的超前支護的影響，復(fù)合土釘墻的變形曲線與土釘墻不同，土釘墻的最大位移在墻頂，而復(fù)合土釘墻的最大位移在基坑中部。
3.2復(fù)合土釘墻的變形仍是由剪切變形、彎曲變形和墻體整體變形三部分組成，與土釘墻組成相同。
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