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土钉支护的组成与基本原理

502 2021-04-27 10:57:14

一、普通土钉支护的组成与基本原理

(一)组成

首先作一说明,为了表述上的简化,本书中的"土钉支护"概括了"土钉挡墙"、"土钉锚杆"、"土钉墙"、"锚喷支护"、"锚钉"等含义。

上钉支护就是利用打入十中的土钉和喷射混凝土面层作为基坑支护的护壁,从而保持基坑侧壁的稳定。因此.其基本组成除土体外,主要由土钉和面层两部分组成;土钉-——由钢筋、钢管或钢绞线构成。上钉植入上中后,--般要注浆将土钉锚固住。混凝土面层——而层的作用是将打入土体中的上钉连成一个整体,抵抗土体和地下水的侧压力,并保护土体的表面不受雨水冲刷或作业破坏。面层中一般包括一定的钢筋网片、连接土钉的加强筋,在网片上喷射厚 80~100 nm 的混凝土。

图5-4 为土钉支护基本组成示意图。需要补充说明的是;①土体有 定坡度,表面土要夯实;②土坡上∶下有排水沟。

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土钉支护是分层施工的,通常做法是;土坡开挖、修整边坡→钻孔、置入土钆→注浆-*绑扎面层钢筋网片-喷射混凝土面层一→下层十方开挖。

(二)基本原理

土钉支护的基本原理是通过对基坑壁土体强度的加强和提高,使产生侧压力的土体成为支护结构的--部分。随着基坑开挖深度的逐步增加,土体侧压力相应增加,而i土钉植人后,这种水土侧压力传到面层再由土钉传到距离坑壁较远的土体中,供助十钉与十体的摩阻力将侧压力传递到稳定的土层中去,维持了边坡稳定。

另外,通过短商密的土钉植入和注浆渗入土体中,对土体进行了加固和约束,使一定范围内的土体成为复合型的加筋土体,这一-范围被加固的土体构成了一种类似于重力坝式的受力状态。对抗倾覆、抗滑动有利。

量测表明,土钉的受力过程可以分为四个阶段。

第一-阶段∶土钉安设初期,注浆与土体之间的黏结尚未形成,这时土钉基本不受力。第…二阶段∶注浆体将上针黏结在地层中,随着开挖深度增加,土钉产生拉力,而靠近面层的十钉拉应力较大,远端拉应力较小。

第二.阶段∶开挖到足够深度(接近坑底),土钉大部分处于土体滑动面之内,这时土钉的拉力以靠近滑裂面处最大,两端较小。

第四阶段∶基坑开挖到底后,由于土体的徐变,土钉的拉应力将继续增加,特别是中、下层土钉增加更多,要达到较长时间才趋于稳定。

二、复合土钉支护的组成及基本原理

上述的普通土钉支护对地层的依赖性很大,通常仅适用于地下水位较低的、自立性较好的地层。《基坑上钉支护技术规程》(CFCS 96∶97)第1.0.2 条规定,"土钉支护适用于下列土体;有—定胶结能力和密实程度的砂上、粉上利低石十,素培十,坚硬或硬塑的黏性十,以及风化岩层等。"但是,对于我国东部沿海地区,主要是海相沉积的软地层,地下水位很高,地层为饱和的粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土等,在这种软上基坑中,能否应用上钉支护技术成为现实的新课题。从而引出了复合十钉支护的新概念。

(一)组成

所谓复合土钉支护,就是以水泥土搅拌桩作防水帷幕实行超前(开挖基坑前)支护来解决十体自立性、隔水性;以水平向压密注浆及_二次压力灌浆解决土体加固与土钉抗拔力问题;减小基坑位移;以相对较长的桩体插入深度解决坑底抗隆起、管涌和抗渗流问题。从而形成一种以上钉为核心的综合支护技术。具体地说,是将土钉与水泥土搅拌桩,旋喷桩 、各种微型桩及预应力锚杆等结合起来,根据具体工程条件组合成不同的支护结构体系。大大扩大了土钉支护的应用范围。其组成可以有以下几种(见图5-5);

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(1)土钉与水泥土搅拌桩相结合。(2)土钉与水平预应力锚杆相结合。(3)土钉与微型竖向桩(垂直锚管)相结合。(二)基本原理

目前对复合土钉的受力机制认识还不清楚。为此,曾进行过室内模型试验、对实际工程进行应力和位移测试和分析,以及有限元模拟等研究工作。目前的认识是;复合土钉及其被稳定的士体构成了一个"人工构造的边坡"。按桩体、面层、土钉、注浆土体构成的个整体进行稳定性分析较妥。