止水帷幕复合土钉墙加权平均法施工工艺

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1、土钉+止水帷幕复合土钉墙加权平均法研究中交一航局第二工程有限公司建安分公司摘要土钉+止水帷幕复合土钉墙支护方法已在工程中广泛应用，但其计算理论和设计方法落后于工程，设计计算方法不统一。本文结合青岛地区土钉+止水帷幕复合土钉墙支护工程，利用理正深基坑v5.3.1设计软件进行研究，提出了一种土钉+止水帷幕复合土钉墙加权平均设计方法，该方法定量的考虑了水泥土墙对坑壁稳定的有利作用，并将复合土钉墙设计计算简化为普通土钉墙的设计计算。关键字土钉+止水帷幕复合土钉墙，加权平均法1引言复合土钉支护是土钉支护技术的延伸和发展，它联合其它支护方法，克服了土钉支护中存在的缺陷，大大拓宽了土钉支护的应用领域。19

2、97年复合土钉支护在我国上海成功应用，因其工程造价低、工期短、施工方便，变形比较小，此后复合土钉支护技术在工程中被广泛使用。复合土钉的型式也越来越多，青岛地区多用土钉+止水帷幕复合土钉墙型式，止水帷幕可以防止降水对市区周边环境的不利影响，同时可以对基坑边壁提前支护、减少坑壁土的侧压力，这是一种较优秀的支护型式。但其计算理论和设计方法远落后于工程实践，计算方法不统一，反映了人们对复合土钉支护受力变形机理认识上的不足。虽然复合土钉墙在工程中大量应用，但我国也没有关于复合土钉墙的规范和标准，所以对其设计计算方法进行研究具有重要意义。目前对此类复合土钉墙的设计计算方法主要有两类：第一类方法将水泥土墙

3、看成钢筋砼桩，将土钉作为其支撑，按连续梁进行计算。采用这种方法计算常常使得水泥土桩的内力过大，桩身强度不能满足要求。第二类方法按普通土钉墙进行计算，不考虑水泥土墙对基坑边壁稳定的有利作用，仅将水泥土墙作为止水帷幕和强度储备，这种方法偏于保守造成工程成本增加。其实水泥土墙对基坑边壁的稳定具有重要作用，目前没有较好的设计方法定量考虑水泥土墙的有利作用。本文结合青岛地区的土钉+止水帷幕复合土钉墙工程，利用理正深基坑V5.3.1设计软件进行研究，提出了一种加权平均设计方法，该方法定量的考虑了水泥土墙对坑壁稳定的有利作用，并将复合土钉墙设计计算简化为普通土钉墙的设计计算。2土钉+止水帷幕复合土钉墙设计

4、方法评述普通土钉墙设计可以分为两个内容：局部稳定验算和整体稳定验算，局部稳定验算主要考虑支护结构构件本身的强度和稳定，整体稳定只要考虑基坑边壁在各工况下的边坡滑移稳定、倾覆、隆起等内容。土钉+止水帷幕复合土钉支护与一般土钉支护的区别主要在于开挖前水泥土桩墙形成的超前支护，在设计时需要计入水泥土桩墙对基坑稳定的贡献。如何计入土钉+止水帷幕（水泥土桩墙）复合土钉墙中水泥土桩墙对基坑稳定的贡献，目前还没有统一的方法。对于此类复合土钉墙设计计算方法主要有两类：第一类为以抗滑桩来考虑水泥土作用的方法往往高估桩后土压力，使得计算桩身强度远不能满足要求，设计者往往因此加大水泥标号、水泥用量、减少提升速度等

5、办法来提高水泥土的强度，这样就使本来具有造价低、施工简便的复合土钉墙失去了本身优点，但这种处理方法也并不总是有效的。从力学角度上分析，实际上土钉对水泥土桩墙的约束较弱，若按连续梁（抗滑桩）进行计算势必使得桩身弯矩、剪力过大；再者水泥土桩墙的受弯、受剪破坏往往表现为脆性破坏，而适当配筋的钢筋砼桩具有一定的延性，二者力学行为上的表现是有差别的。目前理正深基坑v5.3.1软件采用的这种方法计算结果不具有参考性。第二类为按普通土钉墙进行计算的方法，不考虑水泥土墙对基坑边壁稳定的有利作用，仅将水泥土桩墙作为止水帷幕和强度储备。这种方法在理正软件中建模时，对直立水泥土桩形成的直立边坡处理也会产生问题，不

6、考虑水泥土强度，会使坑壁边坡的安全系数降低，这种方法偏于保守使得土钉的密度和长度大大增加，工程成本也要大大增加。虽然也有方法将水泥土和原土分开进行条分、考虑土钉和水泥土的相互作用，但是水泥土和原土的相互作用是有明显差别的，水泥土和原土的破坏形式和破裂角也是有较大差别的。实际设计中，过分细化水泥土和原土的差别只会使计算更加繁琐，由于施工过程中的许多偏差会使理论状态与实际施工结果具有较大区别，故计算结果往往偏差较大。3加权平均法理正深基坑软件不能自动考虑水泥土强度的增加，不能在一个模式里面完成对土钉+水泥土止水帷幕复合土钉墙的设计计算，土钉墙的稳定设计只能在土钉墙模式进行计算，并且不能考虑水泥土

7、强度的影响；水泥土本身强度的计算、抗倾覆、抗滑移、隆起、管涌验算等需要在水泥土墙模式下完成，且桩身强度计算结果不具有参考价值。由于复合土钉墙的计算在理正深基坑中比较繁琐，且较多结果不符合实际情况。如果能将复合土钉墙的设计在理正深基坑中统一到一个模式里进行计算，把水泥土强度对基坑边壁的稳定贡献按适当方法分布到影响范围土体中，将简化计算，同时可以量化水泥土桩对坑壁稳定的贡献。本文针对理正深基坑v5.3.1软件，提