一、前言
基坑土钉墙支护是近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。由于其具有经济、施工快捷等优势,在我国得以迅速推广应用。所谓土钉墙支护就是用加固和锚固现场原位土体的细长杆件(土钉)作为受力构件,与被加固的原位土体、喷射混凝土面层组成的支护体系。
近几年来,土钉墙支护在我省发展较快,多次用于工业与民用建筑的基坑支护工程中,并与其他支护方法联合使用,均取得了良好的效果,获得了显著的社会效益和经济效益。
二、土钉墙支护的特点
1.能合理地利用土体的自承能力,将土体作为支护结构的不可分割部分。
2.结构轻型,柔性大,有良好的抗震性和延性。
3.施工便捷、安全,土钉的制作与成孔简单易行,且灵活机动,便于根据现场监测的变形数据和特殊情况,及时变更设计。
4.施工不需单独占用场地,对于施工场地狭小,放坡困难,有相邻建筑,大型护坡施工设备不能进场时,该技术显示出独特的优越性。
5.稳定可靠,支护后边坡位移小,水平位移一般为基坑深度的0.1%~0.2%,最大不超过0.3%,超载能力强。
6.总工期短,可以随开挖随支护,基本不占用施工工期。
7.费用低,经济,与其他支护类型相比,工程造价降低10%~40%左右。
三、土钉墙支护的应用范围与适用条件
1.土钉墙支护的应用范围
(1)托换基础。
(2)基坑或竖井的支挡。
(3)基坑工程抢险。
(4)斜坡面的稳定。
(5)与预应力锚杆相结合做斜面的防护。
2.适用条件
土钉墙支护一般适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的粘性土,胶结或弱胶结(包括毛细水粘结)的粉土、砂土和角砾、填土;随着土钉墙理论与施工技术的不断成熟,在经过大量工程实践后,土钉墙支护在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中也得以应用,并可与混凝土灌注桩、钢板桩或在地下水位以上的土层与止水帷幕等配合使用进行支护,从而扩大了土钉墙支护的使用范围。采用土钉墙支护的基坑其深度不宜超过18m。
四、土钉墙支护的作用机理及工作性能
1.土钉墙支护的作用机理
土钉通过滑裂面将坑周土体加固,土钉与土共同工作,形成了能大大提高原状土强度和刚度的复合土体,如同重力式挡土墙。在土体受力条件改变的情况下,土体必然发生相应变形,通过土钉加固体与土的摩擦力,使土钉被动受拉而给土体以约束加固使其稳定,它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成。
2.工作性能
(1)土钉墙支护变形较小,最大水平位移发生于墙体顶部,越往下越小。土钉墙支护体内的水平位移随离开墙面距离增大而减少。
(2)土钉内的拉力分布是不均匀的,一般呈现中间大、两端小的规律,土体产生微小变位才能使土钉受力。
(3)采用密集土钉加固的土钉墙支护性能类似重力式挡i墙,破坏时明显带有平移和转动的性质。
(4)在土钉墙支护整体破坏以前,喷射混凝土面层和土钉一般不会产生破坏现象。
(5)墙面土压力分布并不接近三角形,在坡角处土压力减少,其合力为库仑土压力的70%,这种土压力减少是土钉将土连接成一个整体而造成的。其土压力值至少降低库仑土压力值的30%~40%。