综述土钉支护技术

　　C）土钉的拉力沿其长度变化，最大拉力部位随着向下开挖从开始时靠近面层的端部逐渐向里转移，一般发生在土体的可能失稳破坏面上。当土钉长度较短时，土体破坏面可能移出上不土钉之外，这些钉中的最大拉力一般法身在钉长中不。
　　d）当破坏面穿过土钉加固的土体，后者被分割成失稳区和稳定二个部分，前者向外运动，与土钉之间的界面剪力或粘结力的方向向里，使土钉的拉力从端部逐渐增加并在可能的破坏面上达到峰值。而在被动区内，土体与土钉之间的界面剪力方向向外。土体破坏面上的土钉或受拉屈服，或者被拔出。
　　e）不同深度位置上的土钉，其受到的最大拉力有很大差别，顶部和底部的土钉受力较小，靠近中部的土钉受力较大。但临近破坏时，底部土钉的拉力显著增长。
　　f）支护喷混凝土面层背后的侧向土压力，其沿高度分布也为中间大、上下小，接近梯形而不是三角形，压力的合力值要比挡土墙理论给出的计算值低得多。这表明土钉支护的面层完全不同于一般的挡土墙。支护面层所受的土压力合力远小于土钉到得最大拉力之和。
　　g）支护的最大水平位移＆一般不大于基坑深度或支护高度H的3%。
　　2、土钉支护工作性能的有限元分析
　　有限元法用于土工分析已很普遍，对其有效性有不同的看法，其中的主要原因困难在于选择合适的计算模型和输入参数。
　　清华大学宋二祥曾用Plaxis土工有限元程序对土钉支度护做过分析，采用的支护参数，改变支护面层厚度（10㎝和20㎝）和土钉长度，发现面层厚度变化对土钉的最大拉力与支护最大位移都没有明显影响，而增加上部土钉长度可以减少支护变形。利用Plaxis程序能模拟开挖过程，在模拟开挖的计算完成之后，可以利用程序中一个特有的计算功能来逐步减少土层的强度参数是体系破坏，这样就可得到体系的安全系数。这个安全系数与条分法分析土坡稳定时所得到的安全系数由相同的意义。
　　3.土钉与土体之间的界面粘结性能
　　界面粘接力是土钉得以发挥作用的基础。不同的注浆压力机成孔方法可对界面的粘接性能产生重大影响。对于渗透系数在10-1～10-2cm/s之间的砂、砾石与软弱岩体，浆体可渗入土的孔隙与岩体裂隙，从而提高粘结范围。浆体不能渗入渗透系数小于10-3cm/s的粉细砂内，但在压力浆体下能使其密实，也可改善粘结性能。通常，界面粘结性能用粘结强度表示，通过相处抗拔试验用下式来确定极限粘结强度τυ，
　　Т=πÐLτυ，
　　式中，Т为极限抗拔力；Ð为钻孔直径；之中πÐ用土钉的截面代替。由于粘结力沿钉长的分布是不均匀的，所以通过抗拔试验给出的τυ值与粘结或锚固长度L有关。
　　只要施工方法相识，注浆锚杆的粘结强度数据也可作为土钉的参考。
　　四、设计施工的一般原则和要求
　　土钉支护作为一种挡土结构应满足规定等的强度、稳定性、变形和耐久性等要求。当土钉支护用于城市建筑密集地区的深基坑开挖时，限制支护的变形，保证周围建筑物设施的环境安全就变得更为重要。基坑工程中的土钉支护设计与施工必须特别重视一下问题：
　　а）施工过程必须自始至终与现场的测试监控相结合。通过变形等量测数据和施工过程中不断发掘的现场地质情况，及时反馈修改设计并指导下一步的施工。
　　Ь）设计施工文件中要规定控制支护变形的具体措施。比如：限制每步作业的开挖深度和安排合力的挖土工序；限制边坡开挖面得裸露时间，尽快加以支护；加快注浆和喷混的凝土早期强度的发展等。
　　с）要充分考虑地表径流、地下水管变形后漏水和地下水的影响。施工时如土体渗水严重，就很难喷设面层混凝土，而且容易引起塌孔。当地下水的流量较大，施工时应采取专门措施降低地下水或设置防水帷幕。
　　d）基于设计与施工的紧密联系，土钉支护的设计与施工宜统一由支护施工承包单位负责。一般可由发包单位提出设计的初步方案，有施工承包单位负责完成详细的初步设计，并交发包单位或第三方审查。完成初步设计所需的地质勘察资料常由发包方提供，但施工单位应对此作出必要的复查与补充，并承担因勘察资料不全或数据有误而导致工期延误或损失的责任，
　　1.土钉支护的土体包括：有一定毛细粘聚力的中细砂土（含水量不小于5—6%），有一定天然粘聚力的粉土即低塑粘土，以及风化岩层等。这些土体能够保持开挖时边坡切割面得短时间稳定，否则就要预先加固土体而增加造价和工期。
　　2，说明继配很差，土体松散，不宜修建土钉结构。
　　2.结构设计参数
　　土钉支护结构设计所需的参数包括：
　　⑴现场原位土的力学性能，其中最重要的是选定各层土体的с、φ值。必须通过现场勘探取样获得土体内摩擦角。粘聚力、重度、含水度、以及粘性土的液限、塑限等数据。
　　⑵荷载。除土体自重产生的图压力外，有地表荷载，地下构筑物荷载，地下水静压和渗流压力等。
　　⑶土与土钉之间的界面粘结力。
　　⑷土钉钢筋和面层网筋的标准（屈服）强度，砂浆和喷混凝土的强度等级及规定的早期强度。
　　⑸支护的几何形状与平剖面尺寸，通常窃取一个剖面按平面问题进行稳定性分析。
　　⑹土钉的类型，孔径，土钉钢筋直径、间距和倾角。
　　⑺面层厚度和配筋。
　　3.结构分析内容
　　土钉支护的结构分析需要做到的是，支护结构对极限状态（强度破坏和稳定破坏）而言有一定的安全储备，并在使用状态下能满足变形要求。结构分析涉及的内容主要有：
　　⑴结构的整体稳定性分析，其中又分为外部稳定性、失稳的破坏面分析和内部分析。前
　　⑵土钉内力分析。
　　⑶土钉抗力计算，包括抗拉强度和抗拔能力二个方面。
　　⑷支护面层的内力分析和强度验算。
　　⑸支护变形及其对周围建筑物、道路和地下设施影响的环境安全分析评价。
　　4.开挖过程
　　控制每步的开挖深度和合理安排作业顺序，使开挖面上的裸露土体能在设置支护前的短时间内（至少几小时）保持稳定，这对于限制土钉支护的变形至关重要。每步的开挖深度一般与土钉的竖向间距相应，通常为1—2米。对于粒状砂土，能够保持开挖面直立稳定的高度取决于土体的密度和粘聚力，包括毛细水粘聚力时约分别为0.5、1.2、1．5米。粘性土的直立高度与含水量与有很大关系。对于松散低密砂、无天然粘聚力的干砂（含水量小于1%），或有渗流压力的含水层时，可在开挖后立即喷上2—3㎝厚的砂浆。

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