土釘墻技術(shù)是在土體內(nèi)放置一定長度和分布密度的土釘體與土共同作用,彌補土體自身強度的不足。因此通過以增強邊坡土體自身穩(wěn)定性的主動制約機制為基礎的復合土體。不僅效地提高了土體的整體剛度,彌補了土體抗拉、抗剪強度低的弱點。通過相互作用、土體自身結(jié)構(gòu)強度潛力得到充分發(fā)揮,改變了邊坡變形和破壞的性狀,顯著提高了整體穩(wěn)定性。
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市建設的日新月異,加上土地越來越缺乏,對地下空間的開發(fā)逐漸成為城市建設的一種趨勢。由于地下水及軟弱的土層的原因,在建筑地基的開挖的時候,就必須對基坑邊坡采取支護措施。支護不當就會嚴重影響周圍建筑的地基,也會影響本建筑地基的承載力。土釘墻作為一種新型的支付手段存在,由于釘長一般比錨桿的長度小的多的特點,越來越受到人們的重視,它能有效的提高基坑邊坡的土的強度和抗滑穩(wěn)定性。
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土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射混凝土面板相結(jié)合,顯著提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受邊坡超載的能力,形成一個類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力;從而保持開挖面的穩(wěn)定,這個土擋墻稱為土釘墻。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設置的,一般稱砂漿錨桿,也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘墻的做法與礦山加固坑道用的噴錨網(wǎng)加固巖體的做法類似,故也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻。
?。ǘ┩玲攭φw穩(wěn)定性及土釘抗拉承載力計算
1)土釘墻整體穩(wěn)定性分析采用圓弧滑動面計算,安全系數(shù)為ks[2]
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式中:ks為土釘墻整體穩(wěn)定性安全系數(shù);ci為土體黏聚力,kPa;i為土體內(nèi)摩擦角(°);li為土條滑動面弧長,m;Wi為土條的重力,kN;TNi為土釘極限抗拉力,kN;S為土釘水平間距,m;θi為滑動面某點切線與水平面的夾角,(°);αi為土釘與水平面的夾角,(°);bi為土條寬度,m。
(三)單根土釘?shù)氖芾奢d標準值計算[1]
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式中:Tik為第i根土釘受拉荷載標準值,kN;αi為第i根土釘?shù)膬A角,(°);dxi為土釘水平間距,m;dyi為土釘垂直間距,m;qik為第i根土釘位置處的水平荷載標準值,kPa。
土釘墻應用于基坑開挖支護和挖方邊坡穩(wěn)定特點有:
(1)在邊坡中形成土釘復合體,增加了邊坡穩(wěn)定性及承載能力;
?。?)土釘墻的施工較為簡單,設備簡單,成本較低;
?。?)可以采用分開作業(yè),節(jié)省施工時間;
?。?)土釘強變形較小,對周圍建筑物影響較小等。
二、工程實例
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煒達萬盛廣場大樓位于上饒市玉山縣三清大道南側(cè),地下室1層,開挖深度約為4.0至5.0米,地下工程建筑面積1750m2,挖土方量約為6300m3。地下室鄰近四周建筑物6米以上間距,場地東側(cè)臨近有5至6層的普通民房,西側(cè)則建有3層及4層的食品公司大樓及民房,據(jù)調(diào)查,周邊建筑物基礎均為淺基礎,施工場地較為狹窄,為地下室施工安全考慮。該工程基坑的平面圖如(圖2)所示:基坑分為6段,第2、3、4段采用的是土釘墻支護;第1、5段采用的是排樁支護;第6段采用的是自然放坡。
?。ǘ┕こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)條件
通過地質(zhì)報告及現(xiàn)場了解情況,場地地層上部由雜填土、粉土、及礫砂層組成,下部為砂礫巖,局部灰?guī)r。現(xiàn)將上部土層的組成及分布情況自上而下。
擬建場地礫砂層含水較為豐富,為主要富水層,其補給源主要為大氣降水,屬于承壓水,地下水水位埋深0.4m~0.96m,枯、豐水期水位變幅約為1.0m。
隨基坑開挖逐層分段開挖作業(yè),不占或少占單獨作業(yè)時間,施工效率高,占用周期短。施工不需單獨占用場地,對現(xiàn)場狹小,放坡困難,有相鄰建筑物時顯示其優(yōu)越性。土釘墻成本費較其他支護結(jié)構(gòu)顯著降低。施工噪音、振動小,不影響環(huán)境。土釘墻本身變形很小,對相鄰建筑物影響不大。
三、土釘墻的設計
煒達萬盛廣場大樓基礎邊坡支護在第2、3、4段采用土釘墻技術(shù)。
這兩段基坑開挖深度約為4米,考慮到地下室底板及施工作業(yè)面,放坡空間狹小,故此兩段計算后采用土釘墻支護的方案。并且采用重力為130.0(KN),重心坐標為(1.738,2.701),超載為21.2(KN),超載作用點x坐標為1.941(m),土壓力為3.5(KPa),土壓力作用點y坐標為1.700(m),基底平均壓力設計值為50.6(KPa),基底邊緣最大壓力設計值為98.0(KPa)計算;得到抗滑安全系數(shù)為1.591大于1.300,抗傾覆安全系數(shù)為2.393大于1.600
該側(cè)基坑臨近三清大道,距離基坑約3米的地方建有售樓部,且該側(cè)基坑開挖深度為5.0米左右,經(jīng)計算后該側(cè)采用8排土釘支護。采用重力為114.2(KN),重心坐標為(1.694,2.195)超載為22.9(KN),超載作用點x坐標為1.853(m),土壓力為-18.0(KPa),土壓力作用點y坐標為1.360(m),基底平均壓力設計值為44.7(KPa),基底邊緣最大壓力設計值為47.8(KPa)進行計算;得到抗滑安全系數(shù)為1.475大于1.300,抗傾系覆安全數(shù)為10.877大于1.600
根據(jù)設計的情況并從上述計算結(jié)果可以看出該設計是安全的,土釘墻能夠有效的控制土體的變形和邊坡的穩(wěn)定性。
四、結(jié)語
通過對該工程的地基邊坡土釘墻設計技術(shù),有效的克服了工作場地小,節(jié)省工程費用,邊坡開挖對周圍建筑地基影響較大的等特點;改土釘墻設計值是合理的,能有效的控制了邊坡土體的變形、控制了邊坡的穩(wěn)定性。
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