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　　從目前國內外對土釘墻技術的應用狀況以及研究的現狀來看，土釘墻作為一種擋土技術已得到越來越多的應用。土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘體和護面板組成。天然土體通過土釘就地實施加固并與噴射混凝土面板相結合，形成一個類似重力式墻的土擋土墻，以此來抵抗墻后傳來的土壓力和其他作用力，從而使得開挖坡面穩(wěn)定。

 

　　土釘技術的應用始于1972年，在法國凡爾塞附近鐵路路塹邊坡開挖工程中，采用了噴射混凝土護面板和在土體中置入鋼筋作為臨時支護，并在完成多項鉆孔注漿型土釘工程后，于1974年又首次采用了打入式土釘。德國、美國等在70年代中期開始應用此項技術。我國于80年代初期首先在山西柳灣煤礦邊坡穩(wěn)定中應用土釘，并開始土釘的試驗研究和工程實踐[2]。

 

 

　　為了把土釘墻支護結構技術更好地應用到工程中，人們對土釘墻的工作性能進行了深入的探討和研究。重點對土釘內力、土釘墻變形、穩(wěn)定性和釘土相互作用及界面特性等方面進行了分析探討和分析。

 

　　I.H.Wong（1997）詳細介紹了土釘墻的施工、

 

　　量測設備和土釘墻的工作性能及注漿后土釘墻的抗拔試驗[3]，并與數值分析的結果進行了比較。

 

　　ErolGuler（2004）量測并比較了兩個足尺土釘墻的工作性能和穩(wěn)定性[4]，現場實驗和理論分析都表明土釘的角度向上比向下能夠取得較好的效果，土釘角度向上比向下能增加10%～15%的土釘拉力，前者的安全系數為1.2，而后者為0.99；而且土釘角度向上會減少土釘墻的水平變形。

 

　　Patraandbasudhar（2005）對用土釘加固的邊坡進行了優(yōu)化分析[5]，編制了邊坡優(yōu)化設計的計算機程序，認為土釘只受拉力作用，用極限平衡理論計算了邊坡整體和局部穩(wěn)定性系數。把土釘的位置、尺寸（長度和直徑）、方向及極限滑動面的位置和形狀作為變量，用非線性計算程序給出了解答。向上傾斜的土釘是一種最優(yōu)化的設計方法，但最優(yōu)角度很小通常是0°～6°，不均勻的土釘間距會削弱土釘的整體性能。

 

 

　　3.1.土釘墻的作用原理

 

　　土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但是土體具有一定的結構整體性，在基坑開挖時，可存在使邊坡保持直立的臨界高度，在超過這個深度或者在超載及其它因素影響下將發(fā)生突發(fā)性整體破壞。

 

　　直立土釘墻頂比素土邊坡承載力提高一倍以上，更為重要的是，土釘在受荷載過程中不會發(fā)生素土邊坡那樣的突發(fā)性塌滑。它不僅延遲了塑性變形發(fā)展、而且具有明顯的漸進性變形和開裂破壞存在逐步擴展，直至喪失承受更大荷載的能力，但仍不會發(fā)生整體塌滑。

 

　　土釘墻的這些性狀是通過土體相互作用實現的，這種作用一方面體現在土釘與土界面間阻力的發(fā)揮程度，另一方面，由于土釘與土體的剛度比相差很大，所以，在土釘墻進入塑性變形階段后，土釘自身作用逐漸增強。從而改善了復合土體塑性變形和破壞性狀。

 

　　3.2.土釘的作用機理

 

　　土釘在復合土體內的作用有以下幾點：土釘對復合土體起著箍束骨架作用。箍束骨架作用是由土釘本身的剛度和強度以及它在土體內分布的空間組合方式所決定的，它具有制約土體變形的作用，并使復合土體構成一個整體。

 

　　土釘起著分擔作用。在復合土體內土釘分擔的比例取決于；1、土釘與土體的相對剛度比2、土所處的空間位置；3、復合土體的應力水平。

 

　　土釘起著應力傳遞與護散作用，土體部分的應變水平與荷載相同條件下的素土邊坡相比較是降低了，從而推遲了開裂域的形成和發(fā)展坡面變形的約束作用，在坡面上設置的與釘連在一起的鋼筋網噴射混凝土面板也是發(fā)揮土釘有效作用的重要組成部分。

 

 

　　4.1.土釘支護的適用土體范圍適合土釘支護的土體包括：有一定毛細水粘聚力的中細砂土(含水量不小于5％～6％)，有一定天然膠結能力的砂土和礫石土，具有天然粘聚力的粉土及低塑粘土，以及風化巖層等。法國和美國的一些設計資料指出，塑性指數IP大于20的粘土不宜修建永久土釘結構。塑限ωP大于20，液限ωL大于50的粘性土在沒有深入測定其徐變性能時不能建造土釘結構。

 

　　4.2.土釘長度

 

　　量測表明，在一般土體(不包括軟土中，沿支護高度上下分布的土釘，其在使用狀態(tài)的最大內力相差甚多，一般中部大，上部和底部都偏小，中部土釘所起作用較大。但是頂部土釘對于限制支護最大水平位移甚為重要。

 

　　4.3.土釘間距

 

　　為使土釘與周圍土體形成一個組合的整體，土釘間距不能過大，目前尚不能給出有足夠理論依據的定量指標，但土釘的水平間距與垂直間距的乘積應不大于6.0m2。一般工程中多取土釘的水平間距與豎向間距相等，在非飽和土中為1.2m～1.5m左右。對堅硬粘土或風化巖土有超過2.0m的，而對軟土則可小于1.0m。一般來說，土釘的間距不宜超過2.0m，底部土釘的間距也不宜減少，除非底部土層具有較強的抗剪能力。

 

　　4.4.土釘傾角

 

　　對直立的支護，土釘傾角一般在0°～25°之間，取決于注漿鉆孔工藝與土體分層特點等多種因素。

 

　　4.5地下水

 

　　設計時要充分考慮地表徑流、地下水管變形后漏水和地下水的影響。

 

 

　　沈陽某地鐵車站周圍現狀為廣場、綠地和商業(yè)區(qū)，遠期規(guī)劃為高層住宅樓。車站基坑與北側的某集團的待建建筑基坑不同期施工，為了保證車站施工工期，決定車站北側采用大開挖，坡面采用土釘加固處理，為了不擾動待建建筑基礎的持力層，放坡放到距地面12米處，車站基坑底標高距地面17米，兩基坑5米高差采用直徑800間距1200的鋼筋混凝土灌注樁。

 

　　設計參數：（1）放坡采用寬高比為1：2，分兩階放坡，每階坡高6米，平臺寬度8米。第一階土釘孔直徑130mm，傾角20°，土釘直徑為φ20鋼筋，面層橫向連接加強鋼筋為φ16，水平間距為1.5m，沿深度方向設置四排：第一排土釘長4.5m，位于地表以下1m；第二排土釘長4.5m，位于地表以下2.5m；第三排土釘長4.5m，位于地表以下4m；第四排土釘長3m，位于地表以下5.5m；第二階土釘孔直徑130mm，傾角20°，土釘直徑為φ28鋼筋，面層橫向連接加強鋼筋為φ20，水平間距為1.1m，沿深度方向設置四排：第一排土釘長4.5m，位于地表以下7m；第二排土釘長4.5m，位于地表以下8.5m；第三排土釘長3m，位于地表以下10m；第四排土釘長3m，位于地表以下11.5m。（2）坡面防護采用掛網混凝土，掛網鋼筋采用直徑8mm間距150150mm，混凝土采用C20混凝土，厚度150mm；坡面防護從天溝外1米到坡底的范圍內全部進行防護。（3）注漿用水泥砂漿水灰比不宜超過0.4-0.45，灰砂比為1：1-1：2，且砂的粒徑不得大于2mm，注漿體3天強度不低于10MPa。如圖2所示，目前該工程已順利完成。

 

 

　　土釘支護技術以特有的施工空間小、造價低等優(yōu)點已經在各種工程中得到越來越廣泛的應用。土釘支護設計除了本文提到的幾個問題外，還應該注意基坑邊坡位置附近的地質、水文條件、周邊環(huán)境條件、地基土參數的試驗方法、取值等等，這些都是確定土釘支護設計的主要因素，需要設計人員在方案實施階段重點考慮。