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　　土釘墻自產(chǎn)生以來(lái)，以其工程造價(jià)低、施工工藝簡(jiǎn)單、速度快等諸多優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于各類基坑支護(hù)工程中，成為一種重要的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。但是，由于土釘墻對(duì)土層有很強(qiáng)的依賴性，并且不能用于地下水位以下，因而在工程實(shí)踐中受到一定限制。為解決土體自立性、隔水、提高整體穩(wěn)定性等問(wèn)題，土釘墻與各種止水帷幕、微型樁、錨桿等構(gòu)件結(jié)合的新型支護(hù)機(jī)構(gòu)——復(fù)合土釘墻迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用。本文將就深層攪拌樁+土釘?shù)膹?fù)合支護(hù)形式進(jìn)行討論。

 

 

　　目前，隨著復(fù)合土釘墻在工程中的應(yīng)用，針對(duì)復(fù)合土釘墻變形機(jī)理以及特性的研究也在不斷進(jìn)行，采用的方法有數(shù)值分析、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、模型試驗(yàn)等等，不一而足，并且得到了不少的結(jié)論。研究普遍認(rèn)為深層攪拌樁在支護(hù)結(jié)構(gòu)中不僅僅起到止水帷幕的作用，而且對(duì)土釘?shù)氖芰η闆r、基坑變形情況都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。文獻(xiàn)[2]對(duì)復(fù)合土釘墻進(jìn)行了模型實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為復(fù)合土釘比普通土釘?shù)乃轿灰泼黠@減少，其中可以將攪拌樁視為彈性簡(jiǎn)支梁，受到土壓力產(chǎn)生彎曲變形；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，認(rèn)為可將攪拌樁假設(shè)為板，土釘假設(shè)為彈簧支座，分析復(fù)合土釘墻的變形特性；文獻(xiàn)[4]采用有限元數(shù)值分析的方法，對(duì)比研究了是否打設(shè)攪拌樁和不同攪拌樁排數(shù)、長(zhǎng)度以及在不同的土層條件下，復(fù)合土釘墻的受力、變形特性，對(duì)攪拌樁的設(shè)置提出了建議。然而，目前的研究都只是在復(fù)合土釘?shù)淖饔脵C(jī)理上分析，并未對(duì)設(shè)置攪拌樁后復(fù)合土釘墻的變形，土釘受力情況，以及攪拌樁自身的受力狀態(tài)進(jìn)行研究，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果也只適用于類似工程而不具有普遍意義，因此，復(fù)合土釘墻在設(shè)計(jì)中仍只是將深層攪拌樁做為止水帷幕使用，同時(shí)作安全儲(chǔ)備考慮，只計(jì)算普通土釘墻，這樣的結(jié)果必然是偏于保守。

 

 

　　復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算與土釘墻比較類似，需要驗(yàn)算整體穩(wěn)定性和土釘抗拔力。在整體穩(wěn)定性驗(yàn)算中，除考慮土體、土釘?shù)淖饔猛?，還需要計(jì)算攪拌樁對(duì)整體穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)；而在土釘抗拔力驗(yàn)算中，則完全套用普通土釘墻的格式。

 

　　一般情況下，復(fù)合土釘墻用于工程實(shí)踐，必然是因?yàn)槠胀ㄍ玲攭κ艿搅藨?yīng)用條件的限制，土體自穩(wěn)能力較差，地下水流線通過(guò)土釘墻等等，那么，在這種復(fù)雜條件下不考慮攪拌樁的作用而只單獨(dú)驗(yàn)算土釘墻，結(jié)果將會(huì)比較保守，這就意味著土釘排數(shù)的增加、長(zhǎng)度的增加和橫向間距的減小，從而提高工程造價(jià)，造成浪費(fèi)。因此，在復(fù)合土釘墻設(shè)計(jì)中，筆者考慮將用傳統(tǒng)方法計(jì)算出的土釘參數(shù)進(jìn)行一定程度的折減。

 

　　彭孔曙等人結(jié)合多個(gè)工程實(shí)例[5]，從分析土釘墻加入深層攪拌樁后的受力機(jī)理入手，通過(guò)對(duì)土體極限平衡條件下的受力分析，探討了復(fù)合土釘墻的安全系數(shù)計(jì)算方法，并根據(jù)現(xiàn)有研究成果，給出了計(jì)算土釘軸力時(shí)的折減系數(shù)建議值。在此基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)行了幾個(gè)基坑工程的復(fù)合土釘墻計(jì)算，并應(yīng)用于工程實(shí)踐，取得了良好的效果。

 

 

　　3.1工程概況

 

　　某基坑工程長(zhǎng)92.5m，寬57.0m，挖深8.9m，基坑側(cè)壁安全等級(jí)二級(jí)，重要性系數(shù)γ0=1.0。主要土層參數(shù)見(jiàn)表1，地下水位-5.3m。本工程以自然地面為±0.00。

 

　　3.2設(shè)計(jì)方案

 

　　本工程采用放臺(tái)+深層攪拌樁+土釘墻的支護(hù)形式。地面超載按20.0kPa考慮。

 

　　平臺(tái)寬度3.0m，坡高2.4m，坡度系數(shù)0.75。

 

　　采用兩排深層攪拌樁作止水帷幕，樁長(zhǎng)15.0m，樁徑500mm，樁間距300mm，排距350mm，搭接長(zhǎng)度橫向200mm，縱向150mm。使用P.S.A32.5礦渣水泥，水灰比0.6，水泥用量60-65kg/m。

 

　　采用5排土釘，按從上到下依次命名為第1排—第5排。第1、5排土釘長(zhǎng)度為9.0m，第2、3、4排土釘長(zhǎng)度為12.0m；土釘水平間距1.2m，豎向間距1.3m，其中，第1排土釘標(biāo)高為-3.2m；土釘入射角為10º，鉆孔直徑80mm，配筋B20。剖面圖見(jiàn)圖1。

 

　　3.3土釘驗(yàn)算

 

　　本文采用北京理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算，放臺(tái)參數(shù)與深層攪拌樁的設(shè)計(jì)不在此贅述，主要闡述土釘?shù)尿?yàn)算過(guò)程。

 

　　筆者對(duì)多個(gè)土釘布置方案進(jìn)行了驗(yàn)算，下面選取兩個(gè)方案進(jìn)行比較，方案一：前文所述方案；方案二：采用6排土釘，土釘長(zhǎng)度為12.0m；土釘水平間距1.0m，豎向間距1.0m，其中，第1排土釘標(biāo)高為-3.2m；土釘入射角為10º，鉆孔直徑80mm，配筋B20。

 

　　假定土釘墻施作時(shí)，超挖深度為0.5m，首先對(duì)兩種方案各個(gè)工況的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)本地區(qū)相似工程的支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在有兩排攪拌樁作止水帷幕的情況下，方案二的土釘布置已經(jīng)非常保守了，但即使這樣，也只是接近而沒(méi)有達(dá)到安全系數(shù)1.3的要求，如果一定要滿足要求，就必須增加土釘?shù)臄?shù)量或者長(zhǎng)度，這就勢(shì)必造成很多不必要的浪費(fèi)。所以，在布置土釘時(shí)，可以根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算的安全系數(shù)進(jìn)行一定的折減。本工程折減為1.0左右，從而得到方案一的土釘布置方式。

 

　　其次對(duì)土釘?shù)目估芜M(jìn)行驗(yàn)算，方案一土釘?shù)淖钚】估螡M足系數(shù)分別為抗拉1.431，抗拔1.589；方案二分別為抗拉2.219，抗拔2.353。驗(yàn)算結(jié)果表明兩種方案的抗拉、抗拔系數(shù)都能夠滿足要求，方案一較為合理，而方案二則顯得過(guò)于保守。

 

　　比較兩種方案，方案一土釘總長(zhǎng)約13500m，方案二土釘總長(zhǎng)約18000m，可見(jiàn)前者要比后者節(jié)約大約25%的施工成本，更為經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)，也能夠縮短工期。

 

　　3.4工程施工

 

　　本工程先施工了深層攪拌樁，后在樁基工程施工完畢后，開(kāi)始開(kāi)挖基坑。自開(kāi)挖之日起，用時(shí)55天完成土釘墻的施工。開(kāi)挖后，對(duì)基坑側(cè)壁水平位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，包括攪拌樁的樁頂位移和基底位移，直至基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完畢，基坑回填。監(jiān)測(cè)結(jié)果：樁頂位移最大值為18mm，基底位移最大值為22mm，這與文獻(xiàn)[6]中復(fù)合土釘墻底部的墻體位移大于墻頂位移，墻體有向前凸起的趨勢(shì)一致。本工程全程未發(fā)現(xiàn)任何開(kāi)裂現(xiàn)象及破壞事故，說(shuō)明支護(hù)設(shè)計(jì)及施工是成功的。

 

 

　　深層攪拌樁復(fù)合土釘墻不僅能夠起到止水帷幕的作用，而且可以提高土體的自立性，同時(shí)，還能夠與土釘發(fā)生共同作用，改善土釘?shù)氖芰顟B(tài)。在支護(hù)設(shè)計(jì)中，如果把深層攪拌樁只作為安全儲(chǔ)備來(lái)考慮，單獨(dú)計(jì)算土釘，就會(huì)造成計(jì)算結(jié)果偏于保守，提高工程造價(jià)。因而，在實(shí)踐中，可以根據(jù)不同工程的具體情況，以及當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)傳統(tǒng)方法計(jì)算出來(lái)的土釘參數(shù)進(jìn)行一定程度的折減，在保證安全的前提下，降低造價(jià)，避免浪費(fèi)。