摘要：土釘墻支護是通過土釘技術(shù)的加固使其成為一個復(fù)合擋土結(jié)構(gòu)。該技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，但其理論研究卻落后于工程實踐，特別是對于土釘支護軟弱巖質(zhì)邊坡工程的研究則更少，因此，本文對土釘墻支護相關(guān)技術(shù)進行探討。
土釘墻支護是通過土釘技術(shù)的加固使其成為一個復(fù)合擋土結(jié)構(gòu)。該技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，但其理論研究卻落后于工程實踐，特別是對于土釘支護軟弱巖質(zhì)邊坡工程的研究則更少，因此，本文對土釘墻支護相關(guān)技術(shù)進行探討。
1.土釘墻支護結(jié)構(gòu)的特點及適用范圍
土釘墻支護技術(shù)是一種原位土體加固技術(shù)，由原位土體、設(shè)置在土中的土釘與噴射混凝土面層組成。該項技術(shù)形成于20世紀(jì)70年代，發(fā)展于20世紀(jì)80年代，20世紀(jì)90年代以來，該項技術(shù)在我國已成功應(yīng)用于非軟土場地基坑支護，基坑深度已突破20m，利用水泥土樁組合式土釘墻支護技術(shù)，使該項技術(shù)能夠應(yīng)用在不降水的高水位地層。
土釘墻支護技術(shù)是通過原位土體加固、充分利用原位土體的自穩(wěn)能力，因而能大幅度降低支護造價，一般比樁墻式支護結(jié)構(gòu)節(jié)約費用30％～60％，而且施工期短，具有顯著的經(jīng)濟效益。土釘墻一般適應(yīng)于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、粘性土和微粘性砂土(N≥5的砂質(zhì)土和N≥3的粘性土)，不宜用于含水豐富的粉細(xì)砂層、砂卵石層和淤泥質(zhì)土。
鉆孔注漿土釘為最常用的土釘，一般采用16～32mm的Ⅱ、Ⅲ級鋼筋，置于Φ70～Φ120mm鉆孔中，采用強度等級不低于M10的水泥漿或水泥砂漿注入孔中形成。水泥漿水灰比一般為0.5左右，水泥砂漿配合比一般1：1～1：2，水灰比為0.38～0.45。注漿土釘設(shè)定位支架以使鋼筋居中，孔口宜設(shè)置止?jié){塞及排氣管。
打入式土釘一般采用鋼管等材料打入土中形成。打入式土釘一般釘長較短，施工簡單快速，但不易用于密實膠結(jié)土中。當(dāng)打入鋼管為周圍帶孔的閉口鋼管時，可在打入后管內(nèi)注漿，增強土釘與土的粘結(jié)力，提高土釘?shù)目拱文芰ΑＷ{方式有低壓注漿與高壓噴射注漿等方式。土釘長度一般為開挖深度的0.5～1.2倍，間距為1～2m，與水平夾角一般為5°～20°，適用的土釘墻墻面坡度不宜大于1：0.1。
面墻為土釘墻的重要組成部分。一般由Φ6～Φ10mm、間距150～300mm的鋼筋網(wǎng)，強度等級不低于C20的噴射混凝土組成，面層厚度一般為80～150mm。為保證土釘與面墻的有效連接，可采用加強鋼筋與土釘和分布鋼筋連接，也可采用承壓墊板方法連接。
2.土釘墻的工作機理及有關(guān)技術(shù)問題
2.1土釘墻的工作機理
土釘墻的工作機理實質(zhì)就是土釘、面墻與原狀土三者共同作用機理。通過土釘、面墻與原狀土體的共同作用，形成以主動制約機制為基礎(chǔ)的復(fù)合體，具有明顯提高邊坡土體的結(jié)構(gòu)強度和抗變形能力，減小土體側(cè)向變形，增強整體穩(wěn)定性的特點。因此其性狀主要由土釘?shù)牡脑O(shè)置密度、長度、土釘抗拉和抗彎(剪)強度、土釘與土體的粘結(jié)強度、面墻剛度、土釘與面墻接合程度、原狀土體性狀、坡頂荷載、開挖深度等因素綜合確定。
據(jù)對土釘墻工作機理的研究表明，土釘在土釘、面層和原狀土復(fù)合土體中所起的作用主要有以下幾點：
(1)土釘對復(fù)合土體起著箍束骨架作用，這是由土釘自身剛度與強度以及它在土體內(nèi)的空間分布作用所決定的，它具有制約土體變形、增強復(fù)合土體整體性與穩(wěn)定性的作用。
(2)土釘分擔(dān)荷載作用，這是由于土釘具有很高的抗拉、抗剪強度和剛度，所以在土體進入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移。特別當(dāng)土體開裂時，土釘?shù)姆謸?dān)作用更為突出，從而延緩復(fù)合土體塑性區(qū)的開展及漸近開裂面的出現(xiàn)。
(3)土釘?shù)膽?yīng)力傳遞與擴散作用，依靠土釘與土體的相互作用，土釘將所承受荷載通過土釘向土體深層傳遞及周圍擴散，從而降低復(fù)合土體的應(yīng)力水平，改善變形性能。
(4)土釘對面層的約束作用，土釘使面層與土體緊密接觸，從而使面層能夠約束與限制土體的側(cè)向鼓脹變形量與開裂面的開展程度。
土釘墻的破壞特征主要由土釘設(shè)置密度、長度、土釘直徑、土釘與土體的粘結(jié)強度、面層剛度及面層與土釘接合程度等決定。由于土釘、面層的制約作用，導(dǎo)致復(fù)合土體整體穩(wěn)定性能增強，因而土釘墻復(fù)合體破壞一般不發(fā)生連續(xù)破壞滑動面，但會出現(xiàn)不連續(xù)的豎向開裂，并發(fā)生較大的水平位移。2.2土釘?shù)目拱渭皬潯⒓糇饔?/div>
土釘在土釘墻復(fù)合體中所起的作用實際是土釘拉、剪、彎共同作用的結(jié)果。根據(jù)研究表明，土釘?shù)目拱文芰φ紦?jù)主要因素，伴隨著土釘抗拔承載力的發(fā)揮，土釘?shù)目箯潯⒓糇饔秒S之發(fā)揮出來，但作用有限，并且此時一般土釘已接近或達(dá)到抗拔破壞狀態(tài)。因此，工程應(yīng)用中為簡化計算，一般不考慮土釘?shù)膹?、剪作用或作為安全儲備。土釘?shù)膹?、剪作用對于限制或約束土體開裂面的連續(xù)開展及變形劇增、土坡突然失穩(wěn)的作用是不可低估的，應(yīng)進一步開展對其作用機理的研究，使土釘墻設(shè)計方法更加合理。
2.3面層剛度與土釘連接要求
根據(jù)研究表明，對于不設(shè)置面層的土釘復(fù)合體，其淺層滑移機理與不設(shè)置土釘?shù)南嗨?。設(shè)置具有一定剛度的面層，能有效地限制土坡側(cè)向變形。因此土釘墻設(shè)計中，不能忽視面層的作用，并要求面層具有一定剛度，能與土釘緊密連接。當(dāng)土釘施加一定的預(yù)緊力，則土釘墻對土坡穩(wěn)定的制約作用愈明顯。
2.4土釘墻技術(shù)在軟土及高水位地層中的作用
由于在軟土地層應(yīng)用土釘墻技術(shù)往往使得土釘設(shè)置密又長，造成支護方案不經(jīng)濟，并且由于軟土地層徐變與流變的影響，軟土地層一般不宜采用土釘墻支護技術(shù)。隨著軟土加固技術(shù)的發(fā)展，采用多向土釘支護及土釘墻與土體加固組合技術(shù)已使土釘墻技術(shù)成功應(yīng)用于軟土地層，目前國內(nèi)在軟土地層土釘墻支護深度已達(dá)12m。采用止水與土釘墻結(jié)合技術(shù)，使土釘墻技術(shù)在不降水的高水位地層得到成功應(yīng)用，從而拓寬了土釘墻技術(shù)的應(yīng)用范圍。今后若能對土釘墻機理作更深入的研究，勢必能促進土釘墻支護技術(shù)乃至深基坑支護技術(shù)水平的提高與發(fā)展。
3.結(jié)束語
土釘墻施工成功解決了基坑邊坡的強度及穩(wěn)定性問題，保證了施工的安全。此外，由于土釘墻能充分利用土體的自承能力的特點，與噴錨支護相比，其造價低，施工方便。因此在條件允許的情況下，采用土釘墻支護，可以大大節(jié)省投資。
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