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　　從目前國(guó)內(nèi)外對(duì)土釘墻技術(shù)的應(yīng)用狀況以及研究的現(xiàn)狀來(lái)看，土釘墻作為一種擋土技術(shù)已得到越來(lái)越多的應(yīng)用。土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘體和護(hù)面板組成。天然土體通過(guò)土釘就地實(shí)施加固并與噴射混凝土面板相結(jié)合，形成一個(gè)類似重力式墻的土擋土墻，以此來(lái)抵抗墻后傳來(lái)的土壓力和其他作用力，從而使得開(kāi)挖坡面穩(wěn)定。

 

　　土釘技術(shù)的應(yīng)用始于1972年，在法國(guó)凡爾塞附近鐵路路塹邊坡開(kāi)挖工程中，采用了噴射混凝土護(hù)面板和在土體中置入鋼筋作為臨時(shí)支護(hù)，并在完成多項(xiàng)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(guó)、美國(guó)等在70年代中期開(kāi)始應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。我國(guó)于80年代初期首先在山西柳灣煤礦邊坡穩(wěn)定中應(yīng)用土釘，并開(kāi)始土釘?shù)脑囼?yàn)研究和工程實(shí)踐[2]。

 

 

　　為了把土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)更好地應(yīng)用到工程中，人們對(duì)土釘墻的工作性能進(jìn)行了深入的探討和研究。重點(diǎn)對(duì)土釘內(nèi)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(jìn)行了分析探討和分析。

 

　　I.H.Wong（1997）詳細(xì)介紹了土釘墻的施工、

 

　　量測(cè)設(shè)備和土釘墻的工作性能及注漿后土釘墻的抗拔試驗(yàn)[3]，并與數(shù)值分析的結(jié)果進(jìn)行了比較。

 

　　ErolGuler（2004）量測(cè)并比較了兩個(gè)足尺土釘墻的工作性能和穩(wěn)定性[4]，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和理論分析都表明土釘?shù)慕嵌认蛏媳认蛳履軌蛉〉幂^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(shù)為1.2，而后者為0.99；而且土釘角度向上會(huì)減少土釘墻的水平變形。

 

　　Patraandbasudhar（2005）對(duì)用土釘加固的邊坡進(jìn)行了優(yōu)化分析[5]，編制了邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序，認(rèn)為土釘只受拉力作用，用極限平衡理論計(jì)算了邊坡整體和局部穩(wěn)定性系數(shù)。把土釘?shù)奈恢?、尺寸（長(zhǎng)度和直徑）、方向及極限滑動(dòng)面的位置和形狀作為變量，用非線性計(jì)算程序給出了解答。向上傾斜的土釘是一種最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，但最優(yōu)角度很小通常是0°～6°，不均勻的土釘間距會(huì)削弱土釘?shù)恼w性能。

 

 

　　3.1.土釘墻的作用原理

 

　　土體的抗剪強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度幾乎可以忽略，但是土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，在基坑開(kāi)挖時(shí)，可存在使邊坡保持直立的臨界高度，在超過(guò)這個(gè)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(guò)程中不會(huì)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(jìn)性變形和開(kāi)裂破壞存在逐步擴(kuò)展，直至喪失承受更大荷載的能力，但仍不會(huì)發(fā)生整體塌滑。

 

　　土釘墻的這些性狀是通過(guò)土體相互作用實(shí)現(xiàn)的，這種作用一方面體現(xiàn)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(jìn)入塑性變形階段后，土釘自身作用逐漸增強(qiáng)。從而改善了復(fù)合土體塑性變形和破壞性狀。

 

　　3.2.土釘?shù)淖饔脵C(jī)理

 

　　土釘在復(fù)合土體內(nèi)的作用有以下幾點(diǎn)：土釘對(duì)復(fù)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(qiáng)度以及它在土體內(nèi)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(fù)合土體構(gòu)成一個(gè)整體。

 

　　土釘起著分擔(dān)作用。在復(fù)合土體內(nèi)土釘分擔(dān)的比例取決于；1、土釘與土體的相對(duì)剛度比2、土所處的空間位置；3、復(fù)合土體的應(yīng)力水平。

 

　　土釘起著應(yīng)力傳遞與護(hù)散作用，土體部分的應(yīng)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(kāi)裂域的形成和發(fā)展坡面變形的約束作用，在坡面上設(shè)置的與釘連在一起的鋼筋網(wǎng)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(hù)的適用土體范圍適合土釘支護(hù)的土體包括：有一定毛細(xì)水粘聚力的中細(xì)砂土(含水量不小于5％～6％)，有一定天然膠結(jié)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(fēng)化巖層等。法國(guó)和美國(guó)的一些設(shè)計(jì)資料指出，塑性指數(shù)IP大于20的粘土不宜修建永久土釘結(jié)構(gòu)。塑限ωP大于20，液限ωL大于50的粘性土在沒(méi)有深入測(cè)定其徐變性能時(shí)不能建造土釘結(jié)構(gòu)。

 

　　4.2.土釘長(zhǎng)度

 

　　量測(cè)表明，在一般土體(不包括軟土中，沿支護(hù)高度上下分布的土釘，其在使用狀態(tài)的最大內(nèi)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(duì)于限制支護(hù)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(gè)組合的整體，土釘間距不能過(guò)大，目前尚不能給出有足夠理論依據(jù)的定量指標(biāo)，但土釘?shù)乃介g距與垂直間距的乘積應(yīng)不大于6.0m2。一般工程中多取土釘?shù)乃介g距與豎向間距相等，在非飽和土中為1.2m～1.5m左右。對(duì)堅(jiān)硬粘土或風(fēng)化巖土有超過(guò)2.0m的，而對(duì)軟土則可小于1.0m。一般來(lái)說(shuō)，土釘?shù)拈g距不宜超過(guò)2.0m，底部土釘?shù)拈g距也不宜減少，除非底部土層具有較強(qiáng)的抗剪能力。

 

　　4.4.土釘傾角

 

　　對(duì)直立的支護(hù)，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(diǎn)等多種因素。

 

　　4.5地下水

 

　　設(shè)計(jì)時(shí)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(yáng)某地鐵車站周圍現(xiàn)狀為廣場(chǎng)、綠地和商業(yè)區(qū)，遠(yuǎn)期規(guī)劃為高層住宅樓。車站基坑與北側(cè)的某集團(tuán)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(cè)采用大開(kāi)挖，坡面采用土釘加固處理，為了不擾動(dòng)待建建筑基礎(chǔ)的持力層，放坡放到距地面12米處，車站基坑底標(biāo)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(shè)計(jì)參數(shù)：（1）放坡采用寬高比為1：2，分兩階放坡，每階坡高6米，平臺(tái)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(qiáng)鋼筋為φ16，水平間距為1.5m，沿深度方向設(shè)置四排：第一排土釘長(zhǎng)4.5m，位于地表以下1m；第二排土釘長(zhǎng)4.5m，位于地表以下2.5m；第三排土釘長(zhǎng)4.5m，位于地表以下4m；第四排土釘長(zhǎng)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(qiáng)鋼筋為φ20，水平間距為1.1m，沿深度方向設(shè)置四排：第一排土釘長(zhǎng)4.5m，位于地表以下7m；第二排土釘長(zhǎng)4.5m，位于地表以下8.5m；第三排土釘長(zhǎng)3m，位于地表以下10m；第四排土釘長(zhǎng)3m，位于地表以下11.5m。（2）坡面防護(hù)采用掛網(wǎng)混凝土，掛網(wǎng)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(hù)從天溝外1米到坡底的范圍內(nèi)全部進(jìn)行防護(hù)。（3）注漿用水泥砂漿水灰比不宜超過(guò)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(qiáng)度不低于10MPa。如圖2所示，目前該工程已順利完成。

 

 

　　土釘支護(hù)技術(shù)以特有的施工空間小、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在各種工程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。土釘支護(hù)設(shè)計(jì)除了本文提到的幾個(gè)問(wèn)題外，還應(yīng)該注意基坑邊坡位置附近的地質(zhì)、水文條件、周邊環(huán)境條件、地基土參數(shù)的試驗(yàn)方法、取值等等，這些都是確定土釘支護(hù)設(shè)計(jì)的主要因素，需要設(shè)計(jì)人員在方案實(shí)施階段重點(diǎn)考慮。