土钉墙与锚喷作用机理及施工实证研究.pdf

《土钉墙与锚喷作用机理及施工实证研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、土钉墙与锚喷作用机理及施芦(绵阳职业技术学院，摘要：土钉墙起源于锚喷技术，已广泛应用于基坑工程领域，发展成为了一门独立的工程技术。本文从土钉名称的由来着笔，首先理顺了土钉墙与锚喷技术的概念，进一步分析了锚喷与土钉墙的作用原理与设计，与锚喷技术相比，土钉墙技术具有材料用量少、造价低、施工方便等特点。关键词：土钉墙；锚喷；作用原理；施工技术中图分类号：TU94+2文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)02—0173—021土钉墙及喷锚技术土钉墙技术20世纪70年代初期主要起源于法国，70年代末期在国际土钉墙技术交流后，才统一了英文术语为“SoilNail”，“

2、SoilNail”的中文译文叫“土钉”，在国内别名曾用过锚杆、锚管、土锚、锚筋、锚钉等等，为了与国际接轨，近几年基本集中为“土钉”术语一词。但“土钉墙”一直未能统一术语，对这一名称的称谓，国内大体可归纳为土钉墙、土钉支护及锚喷三大类名称。锚喷技术已使用了半个多世纪，广泛地应用于各种地下洞室、边坡及堤坝等岩土工程。而土钉墙技术在我国应用始于80年代初，由于它具有材料用量少，施工速度快，安全可靠，经济等优点，目前该项技术在高层建筑的深基抗开挖中得到愈来愈多的应用，甚至广泛地使用在基坑失稳时抢险加固或塌滑处理。应该说，土钉墙技术是锚喷技术在基坑工程领域中的应用，其施工工艺起源于

3、锚喷技术，但已经脱胎换骨，发展成为了一门独立的工程技术。由于土钉墙与土钉支护在工作机理及性能层面上比较接近，本文着重分析“土钉墙”与“锚喷”的作用机理与方法。2作用机理与设计2．1锚喷的作用原理与设计锚杆喷射混凝土，简称锚喷，最早在地下围岩工程中应用，其基本构件即锚杆和喷射混凝土。其中喷射混凝土为主要受力构件，锚杆的作用是固定危石或改善围岩的应力状态。作用机理以喷射混凝土面层为研究对象，面层后的土体和伸人岩层中的锚杆作为荷载，当土的侧压力与锚杆的水平拉力保持水平方向的相等时，面层即达到平衡状态(见图1)。图1喷锚作用机理图动面∑T工实证研究彦四川绵阳621000)根据以上

4、分析，锚杆的抗拔力大水平方向的分力为：M．≥卫或∑(Nti)≥P(1)n—i=1式中P一水、土总压力(kN)；Ⅳ_锚杆根数；Ⅳli，乏：(Nti)一锚杆计算轴力及其水平分力(七

5、7、r)。两则锚杆的锚固长度为：卜嚣(2)式中L。—锚杆有效锚固段长度；k一安全系数，一般取2．5；d。一锚固体的直径(m)；q一土体与锚固体间粘结强度值(kN／m2)。在选定了锚杆的直径、根数以及锚固长度后，可进行稳定性验算。2．2土钉墙的作用机理土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，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排水系统构成的挡土结构，简单地说土钉墙应具

6、备“土”、钉”、“墙”三个基本特征。土钉作为加固(锚固)现场原位土体的细长杆件，通常采用土中钻孔、放入钢筋并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间的界面粘结力，在土体发生变形的条件下被动受力，并主要承受拉力作用。结构中土钉是主要受力构件，但不是必须的唯一构件；面层尽管是次要受力构件，但不可或缺，且在软土中的作用很大；被加固土不能认为是构件，却也是复合结构的组成部分。其加固与传统的护坡和挡土墙支撑机理不一样，它是在边坡的一定范围内形成了一个加固区，由于很密的土钉锚杆的作用，滑移面不可能出现在加固区，只能产生于非加固区，从而使滑移面远离边坡，达到稳定边坡的目的。被支护的土

7、体在置人土钉后稳定性得到改善，土钉对土体变形有约束作用。土钉墙的设计思路是置入足够密度和长度的土钉，土钉与土体共同外承担荷载和自重应力，使其变成能够抵卸其身后水、土压力及变形破坏的承载体。土钉是主要受力构件，土钉的密度是以每根土钉所能控制影响土体稳定的范围而定的，其长度主要视基坑的深度及地质情况而定。可按公式(1)进行初步设计。土钉长度为：L=nH+So(3)式中n一经验系数，取决于基坑深度和地质情况；H一基坑的垂直深度(m)；s。一止浆器的长度，一般为0．8～1．5m。土钉密度：sxSY=kd。L(4)式中S。，S。一土钉的水平及竖直间距(m)；k一注浆系数，一次注浆取

8、1．5—2．5；!!i!鳖曼鱼墼!丝墨』翼丝!竺丝垒量墅堑建量叁d。一土钉孔直径，由施工钻机确定，一般为90一120mm。1．为土钉，2．为喷射混凝土面层，3．为滑动面图2土钉墙作用机理示意图确定了土钉直径(d。)、密度(S。，S。)和长度(L)后，还应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能出现的滑动面，再进行整体稳定性验算。在进行土钉墙的设计过程中，应注意土钉墙的适用条件：①基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地，且基坑深度不宜大于12m；②当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。3土钉墙及喷锚技术施工实证研究