基坑土釘支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算概述土釘支護(hù)的概念土釘支護(hù)是近年來(lái)進(jìn)展起來(lái)用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種型擋土構(gòu)造，它由被加固土、存放于原位土體中的瘦長(zhǎng)金屬桿件〔土釘〕及附著于坡面的混凝土面板組成，形成一個(gè)格外類似重力式墻的擋土墻。以此來(lái)抵抗墻后傳來(lái)的土壓力和其他作用力，從而使開挖坡面均衡。土釘一般是通過鉆孔、插筋、注漿來(lái)設(shè)置的，也可通過直接打入較粗的或型鋼形成土釘。土釘沿通長(zhǎng)沉降與四周土體接觸，仰仗接觸磨細(xì)界面上的黏結(jié)摩阻力，與其四周錨定土體構(gòu)筑復(fù)合土體，土釘在土體炸裂變形的條件下被動(dòng)受力，并主要通過其受拉工作對(duì)土體進(jìn)展加固。而土釘之間變形則通過面板〔通常為配筋噴射混凝土〕予以約3-21土釘支護(hù)的進(jìn)展2070幾乎同一時(shí)期各自獨(dú)立地開頭了土釘墻的爭(zhēng)論和納米技術(shù)。消滅這種狀況并非偶然，由于土釘在很多方面與隧道奧法施工類似，可視為看做是奧刑事法概念的延長(zhǎng)。2060固承受噴射混凝土和黏結(jié)型錨桿相結(jié)合的演算法，能快速掌握隧道變70倫堡地鐵的土體開挖工程中應(yīng)用獲得成功，對(duì)土釘墻的消滅產(chǎn)生了樂觀2060的萌生肯定也有肯定的推動(dòng)示范作用。1972凡爾賽四周的一處地鐵路塹的邊坡法國(guó)政府開挖工程，這是有具體記錄建設(shè)工程的第一個(gè)土釘墻工程。美國(guó)最早應(yīng)用土釘墻在1974項(xiàng)知名的建設(shè)工程是匹茨堡PPG1979首先在建筑了第一個(gè)永久土釘工程〔14m〕10工程測(cè)量，獲得了很多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。1980的邊坡穩(wěn)定。近年來(lái)，各地的基坑工程開頭較廣泛地應(yīng)用土釘墻支護(hù)。與國(guó)外相比，我國(guó)在進(jìn)展土釘墻技術(shù)上全部一些獨(dú)特的成就。如∶〔1〕土釘墻與土層預(yù)應(yīng)力錨桿〔索〕相結(jié)合，成功地解決了深達(dá)17m的垂直開挖工程的穩(wěn)定性問題?！?〕進(jìn)展了洛陽(yáng)鏟成孔這種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的施工方法?！?〕對(duì)可怕脆弱地層地下水位以下的樁基工程，進(jìn)展了土釘墻支護(hù)的探究，并取得了初步閱歷。土釘分類土釘主要可分為鉆孔注漿土釘與打入式兩類。鉆孔注漿土釘，是尤為常用的土釘類型。即先在土中鉆孔，置入鋼筋，然后沿全長(zhǎng)注漿，為使土釘鋼筋處于孔的中心位置，有足夠多2~3m紋并通過螺母、鋼墊板與配筋樁基噴射混凝土面層相連，在注漿體硬10%左右的預(yù)應(yīng)力。打入土釘，是在土體中直接打入角鋼、圓鋼或鋼筋等，不再注漿。由于打入式土釘與土體間舊式的黏結(jié)摩阻強(qiáng)度低，釘長(zhǎng)又受限制，所以布置較密，可用人力或形變沖擊鉆、液壓錘等機(jī)具打入。打入釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是不需預(yù)先鉆孔，施工速度快但不適用栽礫石土和密實(shí)膠結(jié)土，也不適用于效勞年限大于兩年的支護(hù)工程。近年來(lái)國(guó)內(nèi)開發(fā)了一種打入注漿式土釘，它是直接將帶孔的鋼管打入土中，然后高壓科孔形成土釘，這種土釘特別適用于成孔困難的砂層和脆弱土層，具有較好的應(yīng)用前景。土釘支護(hù)的特點(diǎn)與其他支護(hù)類型相比，土釘墻具有以下一些特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)∶能合理利用土體節(jié)理的自承力量，將土體作為支護(hù)構(gòu)造不行分割的構(gòu)造設(shè)計(jì)局部;施工設(shè)備簡(jiǎn)潔，土釘?shù)闹谱髋c成孔不需簡(jiǎn)單的技術(shù)和大型機(jī)具，土釘施工的全部作業(yè)對(duì)四周環(huán)境干擾小;施工不需單獨(dú)占用場(chǎng)地，對(duì)于施工場(chǎng)地狹小，放坡困難，有相鄰低層建筑或堆放材料，大型進(jìn)場(chǎng)護(hù)坡施工設(shè)備不能進(jìn)場(chǎng)，該技術(shù)顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性;有利于依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的變形數(shù)據(jù)，準(zhǔn)時(shí)調(diào)整土釘長(zhǎng)度和間距。一旦覺察特別不良狀況，能馬上選用相應(yīng)加固措施，避開消滅大的的事故，因此能不斷提高工程的安全牢靠性;工程造價(jià)低，據(jù)國(guó)內(nèi)外資料分析，土釘墻工程造價(jià)比其他類1/3~1/2土釘支護(hù)的適用于條件土釘支護(hù)適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、黏性土和弱膠結(jié)砂土的基坑支護(hù)或邊坡加固。12m土釘支護(hù)與極為有限放坡、預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合使用時(shí)，深度可增加。土釘支護(hù)不宜用于含水豐富的粉細(xì)砂層、砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土。一般認(rèn)為，土釘支護(hù)不適用于沒有自穩(wěn)力量的和飽和脆弱土層。土釘支護(hù)作用機(jī)理土體的抗剪強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度幾乎可以無(wú)視，但土體具有肯定的整體構(gòu)造，當(dāng)開挖基坑時(shí)，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當(dāng)超過這一深度或者在地面超載及其他因素下，將發(fā)生突發(fā)性整體破壞。所承受的的支擋構(gòu)造均基干被動(dòng)制約機(jī)制，即以支擋構(gòu)造自身的強(qiáng)度和剛度，承受其后的側(cè)向土雙重壓力，防止土體中長(zhǎng)期穩(wěn)定性破壞。土釘支護(hù)則是由在土體內(nèi)放置肯定長(zhǎng)度和密度的土釘體構(gòu)成的。土釘與土共同工作，形成了能大大提高節(jié)理原狀土強(qiáng)度和剛度的復(fù)合土體，土釘?shù)淖饔檬腔谶@種主動(dòng)加固的機(jī)制。土釘與土的相互作用，還能轉(zhuǎn)變嚴(yán)峻破壞小丘的變形與破壞形態(tài)，總體而言提高了土坡的山崗整體穩(wěn)定性。試驗(yàn)說(shuō)明∶直立的土釘支護(hù)在塊石坡頂?shù)某休d力量約比素土墻提高一倍以上〔3-22〕。更為重要的是，土釘支護(hù)突發(fā)性受荷載過程中不會(huì)發(fā)生素土邊坡那樣在的塌滑〔3-23〕。它不僅推遲轉(zhuǎn)型了塑性變形進(jìn)展階段，而目明顯地呈現(xiàn)出漸進(jìn)變形與開裂破壞迥然不同漸進(jìn)式目逐步擴(kuò)展的現(xiàn)象，直至喪失承受更大荷載的力量，仍不想發(fā)生整體性塌滑。土釘在復(fù)合土體中的作用可概括為以下幾點(diǎn)∶箍束骨架作用∶該作用是由土釘本身的剛度和強(qiáng)度以及在土體內(nèi)的分布空間所打算的。它具有制約巖體土體變形的作用，并使復(fù)合土體構(gòu)成一個(gè)整體。分擔(dān)作用∶在復(fù)合土體內(nèi)，土釘與土體共同作用承扣外部荷載和土體自重應(yīng)力。由于土釘較高的抗拉、抗剪強(qiáng)度以及土體無(wú)法比較的抗彎剛度，所以當(dāng)土體此后進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力漸漸向土釘轉(zhuǎn)移。當(dāng)土體開裂時(shí)，土釘分擔(dān)作用更為突出，這時(shí)土釘內(nèi)消滅明顯彎剪、拉剪等復(fù)合應(yīng)力，從而引致導(dǎo)致土釘體中漿體碎裂，鋼筋屈服。復(fù)合土體塑性變形延遲及漸進(jìn)性開裂變形的消滅與土釘分擔(dān)作用親熱相關(guān)。應(yīng)力傳遞與集中作用;在同等荷載作用下讓，由土釘回填的土體內(nèi)的比素土邊坡土體內(nèi)的應(yīng)變大大降低，從而推遲了開裂的形成與進(jìn)展。坡面變形的約束作用∶在坡面上設(shè)置的與土釘連成一體的鋼筋混凝土面板是發(fā)揮有效作用的格外重要組成局部。坡面鼓脹變形此時(shí)開挖卸荷、土體側(cè)向變位以及塑性變形和開裂進(jìn)展的必定結(jié)果，限制坡面鼓脹能起到抑制內(nèi)部塑性變形，加強(qiáng)邊界約束作用，這對(duì)熔體抖動(dòng)開裂變形階段尤為重要。土釘支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算土釘支護(hù)工程設(shè)計(jì)應(yīng)主要包括以下內(nèi)容∶初步選定土釘支護(hù)構(gòu)造尺寸〔支護(hù)高度、放坡級(jí)數(shù)、各級(jí)放坡坡度、平臺(tái)寬度、土釘皮數(shù)等〕與分段施工闊度與高度;可行性爭(zhēng)論選定各層土釘?shù)拈L(zhǎng)度、間距、傾角、孔徑、鋼筋直徑等;〔3〕土釘抗拔與抗拉承載力驗(yàn)算;〔4〕土釘支護(hù)內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算;〔5〕土釘支護(hù)如前所述穩(wěn)定性驗(yàn)算;〔6〕面層設(shè)計(jì)驗(yàn)算。初步選定土釘支護(hù)外形尺寸構(gòu)造尺寸土釘支護(hù)適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土，黏性5～12m步設(shè)計(jì)之時(shí)，先依據(jù)基坑環(huán)境條件和工程地質(zhì)資料，全都同意土釘支護(hù)的適用性，然后確定土釘支護(hù)的構(gòu)造尺寸，土釘支護(hù)高度由工程開60°~90°，在條件許可時(shí)，盡可能降低順向坡度。土釘支護(hù)均是分層分段施工，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的力量。在砂性土中，四邊開挖高度一般為0.5～2.0m，在接觸面土中可以增大一些。開挖回填高度一般與土釘豎向間1.0～1.5m∶第一層開挖的縱向長(zhǎng)度，取決于土體維持穩(wěn)10m初步選定各層土釘相位依據(jù)土釘支護(hù)構(gòu)造尺寸和工程地質(zhì)條件，進(jìn)展土釘?shù)闹饕獏?shù)設(shè)計(jì)，包括土釘長(zhǎng)度、間距及傾角、孔徑和腳手架直徑等。1〕土釘長(zhǎng)度在實(shí)際工程中，土釘長(zhǎng)度一般不超過土坡的垂直高度，試驗(yàn)說(shuō)明，對(duì)高度小于12m的山腰土坡承受一樣的施工工藝，在同類土質(zhì)條件下，當(dāng)土釘厚度長(zhǎng)度到達(dá)垂直高度時(shí)，再增加其長(zhǎng)度對(duì)承載力的提高不明顯∶另外，土釘越長(zhǎng)，施工難度越大，單位闊度費(fèi)用越高，所以選擇土釘長(zhǎng)度是綜合留意技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和施工難易閾值程度后的結(jié)果。Schlosser〔1982〕認(rèn)為，當(dāng)土坡傾斜時(shí)，傾斜面使斜向土壓力降低，這就能使土釘?shù)拈L(zhǎng)度比垂直加筋土擋墻拉筋的長(zhǎng)度長(zhǎng)。因此，土釘?shù)?0%～70%。BruceJewell〔〔1987〕通過對(duì)十幾項(xiàng)土釘工程分析說(shuō)明;對(duì)鉆孔注漿型土釘，使用粒狀土陡坡加固時(shí)，其長(zhǎng)度比〔土釘間距與坡面垂直高度之比〕—般為0.5~0.8;對(duì)打入型土釘。用干加固粒狀土陡坡此時(shí)，其長(zhǎng)度比一般為0.5～0.6。6.面層設(shè)計(jì)面層的工作原理是土釘設(shè)計(jì)中最不清楚的問題之一，現(xiàn)在已積存了一些噴射混凝土面層所受土壓力的實(shí)測(cè)資料，但是，甑測(cè)出的土財(cái)務(wù)壓力明顯與面層的剛度有關(guān)。北美對(duì)面層的設(shè)計(jì)方法有澳洲很多種，而且差異極為相差懸殊，一些臨時(shí)支護(hù)的面層往往不做計(jì)算，僅按構(gòu)造規(guī)定肯定厚度的網(wǎng)噴混凝土，據(jù)說(shuō)還沒有覺察面層消滅破壞的工程事故，大型在國(guó)外所作的較弱數(shù)量的大型足尺試驗(yàn)中，也僅覺察在故意不做鋼筋網(wǎng)片搭接的噴射混凝土面層才消滅了問題。面層設(shè)計(jì)計(jì)算中有兩種極端，一種是認(rèn)為面層只承受土釘豎向間距S，范圍內(nèi)的局部1~2倍的S、作為高度來(lái)確定主動(dòng)土壓力并以此作為面層所受的土壓力。另元件一個(gè)極端則將面層作為構(gòu)造的主要受力部件，受到的土壓力與錨桿吊裝中的面部外墻墻體〔樁〕一樣。較為合理的運(yùn)算是將面積S，S，上的面層土壓合力取為該處土釘最大拉力的一局部。85%主動(dòng)土壓力設(shè)計(jì)永久支護(hù)面層，但也