小议复合土钉支护技术在边坡支护中应用

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1、小议复合土钉支护技术在边坡支护中应用摘要：土钉支护技术通过水平或近似于水平设置在天然边坡或开挖形成的边坡中的加筋杆件及钢筋混凝土面板结构构成整体支挡体系，用以改善原位土体的性状，并与原位土体共同工作，形成一种类似于重力式挡土墙的坝体，抵抗墙背非加固土体的侧向土压力及其它荷载。本文笔者结合自己的多年工作经验对复合土钉支护技术在边坡支护中的运用进行探讨。供同行参加。关键词：复合土钉支护；支护形式；预应力锚杆中图分类号：U455.7+1文献标识码：A文章编号：1.复合土钉支护技术复合土钉支护技术即通过土钉与

2、其它支护形式联合使用，在保证支护体系安全、稳定的同时满足某种特殊工程需要的支护技术。其常见基本形式为：土钉与预应力锚杆结合、土钉与微型钢管桩结合、土钉与搅拌桩（止水帷幕）联合应用等。当基坑顶面的水平位移和沉降有严格要求时，可在土钉支护中配合使用预应力锚杆。其构造如图1.1所示。作用机理2.1土钉作用机理8土钉受力分析如图1.2所示。其作用机理大致可概括为土钉分担作用机理、骨架箍束作用机理、应力扩散作用机理、应力传递作用机理和坡面变形的约束作用机理等五种。且各种作用在各阶段的发挥程度是不同的，在土体弹塑

3、性变形发展阶段，土钉的应力分担、应力扩散和骨架箍束作用对减少土体的应力、约束土体变形、改善土体内的应力场和应变场，阻止滑裂面的形成具有重要作用.当土体产生裂缝后，土钉的应力传递作用（滑动土体通过土钉与稳定土体间的界面摩阻力和钉头与网喷混凝土面层的支挡力保持稳定）起着重要作用。这些作用都是通过土钉与土体界面的相互作用来体现的，其实质是改善土体内的应力场和应变场，这与土体注浆加固原理是不同的。2.2预应力复合土钉作用机理8预应力复合土钉是在基坑上部采用几排土钉与预应力锚杆间隔或全部为预应力锚杆布置的方式，

4、通过一定数量的预应力锚杆与土钉以及钢筋网喷射混凝土层对边坡土体构成管箍作用，形成类似重力式挡土墙的复合土体墙。在此过程中，土钉是被动受力，预应力锚杆是主动受力。土钉在基坑发生变形后才能受力，而预应力锚杆则是通过预先施加压力限制基坑边坡变形的，两者协同工作的机理非常复杂。当基坑开挖超过土体临界高度时，由于开挖带来卸荷，土体将趋于不稳定，需在边坡土体中植入土钉，但当其开挖高度不大时，土钉长度远远超过已开挖土体形成的潜在危险滑移面，植入土钉的实际受力情况与锚杆并无多大差别，超过潜在危险滑移面的土钉在土体发生

5、滑移破坏趋势时起到锚杆的作用。当土钉、锚杆植入完毕且基坑开挖完毕，土钉与预应力锚杆共同作用，其中土钉改善原位土体的性状，起到分担、骨架箍束、应力扩散、应力传递和坡面变形约束等作用，其与原位土体共同工作，形成一种类似于重力式挡土墙的坝体，抵抗墙背非加固土体的侧向土压力及其它荷载，具有较强的稳定性。预应力锚杆则通过施加预应力给锚杆，再通过自由段钢筋将拉力传给锚固段，锚固段将拉应力荷载向远离最危险滑移面以外的稳定土体传递，减少土体变形，抵抗墙体受到的水平土压力、水压力及上部荷载作用产生的外倾侧向力，有效保障

6、土钉支护墙体的稳定。预应力复合土钉支护发展趋势较土钉支护为缓，因此信息化施工相当重要，一般在监测数据中对基坑的稳定状况都能有很直观的反映，可以通过对监测数据的分析来避免一些事故的发生。3.工程实例某宾馆基坑开挖深度为6.6m，在基坑西部和北部有三个角地下室外墙紧挨山坡，在开挖过程中必须削去部分山体，边坡支护高度最高达15m。采用土钉及预应力锚杆组成的复合土钉支护技术。8根据工程地质勘察报告，场地各层土的物理力学性质指标如表1。3.1预应力复合土钉设计3.1.1参数计算土钉采用注浆钉，所在土层主要为粘土

7、层，总高度为15.10m，根据文献提出的土钉支护结构的参数指标，其长度比（L/H）、粘结比（DL/A）、强度比（d2/A）应满足如下条件：，，由此可确定：L=8.0m，D=110mm，A=Sh×Sv＝1.5×1.5＝2.25m2，d=28mm。土钉与水平面的倾角可取为10º。3.1.2土钉内力计算Juran综合一些实测结果，仿照撑式支护中的做法，并根据土钉支护的量测结果和特点加以适当修正，提出不同高度使用阶段土钉的最大拉力T采用经验公式进行计算：当时，又，即：考虑15kPa的施工堆载，kN，

8、为安全起见，在施工中仍应尽量避免在基坑边堆载。8由此可得每一排土钉内力为：，，，，，。3.1.3土钉抗力计算土钉破坏时可能因土钉受拉时产生强度破坏，钉中拉应力达到屈服强度而破坏，也可能受拉时产生拔出破坏，土钉从破坏面内侧或外侧的稳定土体中拔出而破坏，因此抗力TR计算应按照三者计算取最小值作为计算依据,本例土钉产生强度破坏对应的土钉抗力：，该值对任意土钉都满足。而对于土钉受拉时产生拔出破坏，第一排土钉最为危险，因为对第一排土钉而言，其土钉界面粘结强度最小，