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1、基坑支护工程论文：土钉墙在基坑支护工程中的应用【摘要】土钉墙是今年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土放置于原位土体中的细长金属杆件及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似重力式墙的挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使开挖坡面稳定。【关键词】土钉墙；基坑支护工程；应用土钉墙支护技术是一种通过原位土体加固、充分利用原位土体自稳能力的支护技术。土钉墙由原位土体、设置在土中的土钉与混凝土面层组成，该项技术起源于70年代，发展于80年代。90年代以来，该项技术已在我国成功地应用于非软土地基坑支护工程中，支护深度已达20米以上。利用水泥土桩止水组合式土钉墙
2、支护技术，使该项技术能够应用在不降水的高水位地层。本文就土钉墙的工作机理、土钉抗拉、弯、剪作用、面墙刚度、土钉布置、土钉预紧力的问题以及在软土与高水位场地中的应用阐述观点。1.土钉墙的工作原理所谓土钉墙工作原理，就是土钉、面墙与原状土三者共同作用。通过土钉、面墙与原状土的共同作用，形成以主动制约机制为基础的复合体，具有明显提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减少土体侧向变形，增强整体稳定的特点。因此其性状主要由土钉与面墙接合程度、原状土体性状、坡顶荷载、开挖深度等因素综合确定，其中土钉的工作性状起决定性的作用。2.土钉的作用有以下主要特点2.1钉对复合土体起着箍束骨架作用这是由土钉自身刚度与强
3、度以及它在土体内的空间分布作用所决定的，他具有制约土体变形、增强复合土体整体性与稳定性性的作用。2.2土体分担荷载作用这是由于土钉自身具有很高的抗拉、抗剪强度和刚度，所以在土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移。特别当土体开裂时，土钉将承担全部下滑土体重量，约束土体滑动，从而延缓复合土体塑性区的开展及渐近开裂面的出现。2.3土钉的应力传递与扩散作用依靠土钉与土体的相互作用，土钉将所承受的荷载通过土体全长向土体深层传递及周围扩散，从而销弱复合土体的水平应力，改善复合土体的变形性能。2.4土钉对面墙的约束作用土钉使面墙与土体紧密贴合，从而使面墙能够约束并限制土体的侧向膨胀变形量与开裂面的开展程度。
4、3.土钉在土钉墙中的作用土钉在土钉墙复合体中所起的作用实际是土钉的拉、剪、弯拉共同作用的结果。土钉的抗拉能力是最主要因素，起着主导性作用，伴随着土钉抗拉承载力的发挥，荷栽向土钉的集中、剪切变形的增加，土钉的抗弯、抗剪作用随之持续发挥出来，但作用有限，并且此时一般土钉已接近或达到抗拉破坏临界状态。因此，工程应用中为了简化计算，一般不再考虑土钉的抗弯和抗剪作用，这是偏于安全的。尽管如此，土钉的弯、剪作用对于限制或约束土体开裂面的连续开展及变形剧增、土坡突然失稳的作用是不可低估的，应进一步开展对其定性、定量方面的研究，使土钉墙的设计方法更加合理。4.土钉的布置设计土钉的布置设计包括土钉的分布密度、长
5、度及倾斜度设计。土钉的密度设计主要是根据开挖土体的原状力学性能、开挖深度、变形要求等因素确定。随土钉的密度增加，土钉墙的工作性能愈接近重力式挡土墙的特征，破坏时明显带有平移及转动的特性。土钉长度除按一般要求进行设计计算外，还应根据土体实际受力特征一般从上至距基坑底一定距离（约1/3坑深），表现为随深度增加而增加，然后随深度增加而减少的现象进行钉长设计，同时还应考虑下段土钉对提高土坡稳定贡献大于上段、并随开挖深度的增加而明显增加的特征确定各部分的土钉长度。土钉的倾斜度对土钉的工作性状也有影响，对于有一定坡度的土钉墙，当设置水平土钉时，会造成土钉局部受压，反而会降低土体的抗滑能力。因此土钉的设置角
6、度应与坡面垂直或向下倾斜一定角度为宜。5.工程实例5.1工程概况某大楼工程地下2层地上21层，总高度89.6m，建筑面积42900。框架剪力墙结构，筏板基础，基坑深12.65m。本工程采用管井进行降水，基坑支护采用土钉墙施工工艺。5.2施工工艺5.2.1边坡采用反铲挖土机挖土预留20-30cm人工修坡，开挖深度在土钉孔位下50cm，预留成孔工作面宽度保证10m以上，以确保土钉成孔的工作面。土方开挖严格按设计规定的分层分段开挖，按顺序施工，土钉施工3-4天一层，上层作业面的土钉及喷混凝土强度未达到设计强度以前，不得进行下一层土方的开挖。5.2.2边坡采用人工清理为确保喷混凝土面层的平整，此工序必
7、须挂线定位，由测量人员放出精确位置。对于土层含水量较大的边坡，可在支护面层背部插入长度为400-600mm、直径不小于40mm，四周钻有梅花孔外包滤网的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距为2m，以便将喷混凝土面层后的积水排出。5.2.3定位放线按设计图纸由测量人员用直径8长30cm的钢筋打入每一个土钉的位置。5.2.4成孔采用人工洛阳铲并结合螺旋钻机机械成孔。钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即进行压浆处理，并及时安设土钉钢筋并注浆。5.2.5土钉主筋制作及安放主筋按设计程度加20cm下料，外端弯钩与井字架焊牢，确保端部的主筋抗拉强度，主筋每隔2m焊对中支架，防止主筋偏
8、离土钉中心；安放主筋时，将注浆与主筋捆绑在一起，注浆管离孔底0.5m左右。遇土钉钢筋下放困难时，应查清原因处理后再下放，不可蛮干。5.2.6造浆及注浆采用搅拌机造浆，质检人员应严格控制水灰比；注浆采用注浆泵，注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口始终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出，遇有漏失严重的钻孔，应及时补浆。5.2.7挂网及锚头安装钢筋网片用插入土中的钢筋固定，与坡面间隙3-4cm，但不应小于3cm，搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎，搭接长度应大于30cm，并不少于两处点焊。钢筋网片借助于井字架与土钉外端的弯钩焊接成一个整体。5.2.8喷射混凝土喷射混凝土顺序可根据地层情况：“
9、先锚后喷”或“先喷后锚”，喷射作业时，空压机风量不宜小于9m3/min，气压0.2-0.5mpa,喷头水压不应小于10.15mpa，喷射距离控制在0.6-1.0m，通过外加速混剂控制砼初凝和终凝时间在5-10min，喷射厚度60-100mm。混凝土配比严格按照设计要求进行，水泥：砂：石子：速凝剂=1:2：2:0.03。6.施工中具体问题分析6.1局部坡面坍塌处理在第三步土钉施工过程中，由于施工速度快，在第二步土钉墙强度未达到设计强度的70%时，西南角10m长的南坡边坡出现塌陷问题，决定将此处第三步开挖土方回填压坡，边坡稳定且土钉墙砼强度达到一定要求后在进行此部位的施工。6.2在主体结构施工至第二层地下室外防水未做时，南坡的西段20m边坡，由于排水管道漏水出现边坡失稳现象，最大沉降120mm，最大水平位移70mm。查明原因后经研究决定，切断此处管道水源，将边坡的水利用滤管将水排出，滤管布置为:每间隔5m设置一根直径25pvc水平排水管，管壁用手电钻打孔个，呈梅花型布置，外缠60目工业滤网将水引出，3天后得到较好的控制。【参考文献】jgj120-99,深基坑支护技术规程s.徐至钧,赵宏.逆作法设计与施工m.北京:机械工业出版社,2002.