浅谈土钉喷锚支护的作用原理及应用

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1、浅谈土钉喷锚支护的作用原理及应用【摘要】土钉喷锚支护是通过钢筋与水泥砂浆结合体加固土体，使其整个区域内成为一个复合体结构。尽管该技术得到广泛应用，但其理论原理仍落后于现场实践，因此，本文通过分析土钉喷锚支护的特点，针对边坡土休滑移与土钉喷锚支护的作用机理与应用进行阐述，以充分发挥土钉喷锚支护的作用，节约成本。【关键词】土钉；喷锚；支护；作用机理；施工中图分类号：TD3文献标识码：A•十钉喷锚支护是由天然土体通过钢筋水泥砂浆结合体与喷射混凝匸面板结合体；形成一个类似骨架体抵抗加固体的剪切应力，从而保持开挖面土体的稳定。土钉喷锚支护关键在于土钉设计及基坑最大危险滑移面确定。1

2、、土钉喷锚支护的特点及应用范围上钉喷锚支护应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定的特点：（1）钢筋与水泥砂浆形成复合体，提高了整体稳定和承受边坡顶超载能力，增强加固土体的延塑性，冇利于基坑边坡的稳定；（2）土钉位移小，一般测试约20mm,对相邻建筑影响小；（3）设备简单，易于推广，由于土钉比土层锚杆长度小得多，钻孔方便，注浆亦易，喷射混凝土等设备，施工单位均易办到；（4）能与土方开挖配合好，便于组织平行流水作业，可缩短工期，噪音小；（5）经济效益好，一般成本低于其他支护形式；（6）因分段分层施工，易产生施工阶段的不稳定性，因此必须在施工开始前就进行边坡顶部的位移监测，以便于采取

3、必要的措施。适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土、普通粘土或非松散性的砂土，一般可用于N值在5以上的砂土或N值在3以上的粘土。2、土钉喷锚支护应用原理上体的抗剪强度较低，粘聚力较小，但经土钉喷锚支护加固具有一定的结构整体性。土体内放置一定长度和分布均匀的钢筋水泥砂浆的结合体与土体共同作用，形成复合体，可弥补土体抗剪、抗拉强度的不足，并能充分发挥钢筋的抗拉与钢筋砂浆的结合体的抗剪能力。在基坑开挖的边坡中应用土钉喷锚支护加固形成复合体，不仅有效地提高土体的整体刚度，有效弥补上体抗拉、抗剪能力，通过相互作用，土体自身结构强度得到充分发挥，从而改变边坡变形和破坏状态，大幅提高

4、其稳定性。复合体提高弹蜩性模量，延长弹蜩性变形阶段，直观地观察到加固区域的变形与开裂发展趋向，逐步扩展直至发生坍塌或滑移，但不会无征兆的整体性刖塌，便于及时釆取有效措施，提高其安全性能。复合体产生该种工作机理，是通过整体相互作用实现的，该作用一方面体现在加固体区域与非加固区域土界面间阻力得以发挥，另一方面由于钢筋水泥砂浆与土体刚度比相差很大，所以在复合体区域进入蜩性阶段后，钢筋水泥砂浆自身作用增强，从而改善了复合体塑性变形和破坏状态。3、钢筋水泥砂浆作用机理钢筋水泥砂浆对复合体起骨架约束作用：由于钢筋水泥砂浆本身的刚度和强度，以及它在空间分布组成复合体的骨架，使复合土体构

5、成一个整体，骨架有约束土体变形的作用。钢筋水泥砂浆対复合体作用：在复合体内，钢筋水泥砂浆与土体共同承担外荷载和自重应力，钢筋水泥砂浆起着分担作用。由于钢筋冇很高的抗拉、抗剪强度和抗弯刚度。在土体进入塑性状态后，应力逐渐向钢筋水泥砂浆转移。当土体开裂时，钢筋水泥砂浆分担作用更突出，这时钢筋水泥砂浆内出现了弯剪、拉剪等复合应力，从而导致锚体中浆体碎裂、钢筋屈服。复合体塑性变形延迟，渐进性开裂，与钢筋水泥砂浆的分担作用是密切相关。钢筋水泥砂浆起着应力传递与扩散作用：当荷载增到一定程度，边坡表面和内部裂缝已发展到一个宽度，此时坡脚应力最大。这时下层锚体伸入到滑裂域外稳定土体中的部

6、分仍能提供较大的抗拉力。锚休通过其应力传递作用，将滑裂域内部分应力传递到后边稳定土体中，并分散在较大范围的土体内，降低应力集屮程度。坡面变形的约束作用，在坡面上设置与土体连在一起的钢筋网喷射混凝土面板，是发挥其有效作用的重要组成部分。喷射混凝土

7、何板起到坡面变形的约束作用，面板约束力取决于钢筋拉力及其表面与土的摩阻力，当复合土体开裂面区域扩大并连成片时，摩阻力主要来该区域稳定的复合土体。4、设计原理与改造要求(1)一般用于基坑在8~15m的边坡，斜面坡为60°~85°。(2)钢筋长度一般为开挖深度的0.5-1.2倍，其间距宜1.5〜2m,土钉与水平面夹角为10°~20°o

8、(3)钢筋必须和面层有效的地接在一起，常设有承压板和加强钢筋。(4)土钉宜用II级以上螺纹钢筋，钢筋直径宜为①14〜22伽，钻孔直径为①60~100mm。(5)喷射混凝土面层厚度宜在50~80mmo(6)喷射混凝土强度等级不宜低于C20o(7)喷射混凝土面层中应配钢筋网与钢丝网，钢筋网采用I级钢筋①6〜10mm,间距600〜1500mm,钢丝网①2@40*40。(8)注浆材料宜用水泥净浆，强度不低于20MPa。5、土钉喷锚支护的设计步骤(1)边坡最危险滑移面计算，应用条分法，可按照瑞典条分法、毕肖普条分法或者普遍条分法，得出边