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土钉支护的特点及应用范围

339 2021-08-30 10:35:33

土钉支护

深基坑逐层开挖,逐层在边坡以较密排列(上下左右)打入土钉(钢筋),强化受力土体,并在土钉坡面设置钢筋网,分层喷射混凝土,就是土钉支护。亦称喷锚支护、土钉墙。英文名 Soil Nailing。

土钉的概念

在基坑开挖坡面。用机械钻孔或洛阳铲成孔,孔内放钢筋,并注浆,在坡面安装钢筋网,喷射 C20厚 80~200mm 的混凝土,使土体、钢筋与喷射混凝土面板结合,成为深基坑土钉支护。如图 8-1 所示,基坑坡面可以竖直 90°,也可是 80°左右,土钉长度按计算确定。

土钉的发展

这个试验表明了以下几点∶

1.插筋锚体与边坡土体形成复合体,插筋锚体形成的骨架,弥补土体抗拉强度甚低的弱点,发挥了共同作用,显著提高了边坡的承载能力和稳定性。

70 年代德国法国和美国都对土钉进行了研究与应用。在德国是由挡土墙和锚杆发展起来的,法国是基于新奥法的原理发展起来的,新奥法系奥地利隧道施工中利用喷射混凝土与全长粘结的锚杆相结合,为岩石隧道开挖提供有效的稳定支护。1972 年法国承包商博格斯提出了新奥法原理能够用于土质边坡和软岩边坡的临时支护,并成功地应用于工程上,门平同时德国和美国也发展 了土钉技术。目前该技术在法国、德国、英国、美国和 日 本得到厂泛应用。新兴的科学技术试验研究要得到政府的大力支持,才会很好地发展。比如 1985 年法国政府一次就拨款 350 万美元,进行土锚钉墙的实尺模拟试验。1990 年在美国召开的挡土结构国际学术会议上,土钉作为一个独立的专题,与锚杆挡墙并列,使它成为一个独立的学科分支。

在国内,80年代末北京工业大学和北京农村建筑总公司对插筋补强护坡和索土边坡,进行了荷载作用下的破坏试验。插筋补强技术与土钉哪射混凝土相似。 只是插筋补强的钢筋用锚定板,坡面铺钢筋网抹水泥砂浆,而土钉在坡面钢筋网上喷射混凝土。

2.插筋锚体对土体的约束作用、应力分担作用、应力传递与扩散作用,增强了土体变形的延性,荷载达到---定程度后,边坡变形速率增加,而土体保持完好的整体性,无明显滑裂面形成。

3.试验证明,在边坡破坏阶段,近于直立的插筋锚体边坡是渐进开裂向整体开裂发展,局部坡脚坍裂破坏,仍保持整体性。而素土无插筋锚体,外荷加到一定程度时,坡面网状裂缝出现,沉降急剧增大,边坡突然崩塌。插筋土体增加边坡破坏阶段的安全性。

对上述试验结果,90 年代初在北京国家体委办公楼、方庄 11楼、邮政枢纽等7 个工程深基坑支护作试点,但基坑深仅 10m。现在土钉支护板面喷射混凝土及注浆加压,增加抗剪强度,已做到坑深 13~18m。

土钉支护的特点及应用范围

1土钉与土体形成复合体,提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力,增强土体破坏延性,改变边坡突然坍方性质,有利于安全施工。

2。土钉墙体位移小,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. 如能与土方开挖配合好,实行平行流水作业,则工期可缩短,噪音小。 

5.经济效益好,一般成本低于灌注桩支护。

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就进行土钉墙体位移监测,以便于采取必要的措施。

7.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,一般认为可用于N 值在 5 以上的砂质土与 N 值在 3 以上的粘性土。

国内实际工程应用概况

90年代初北京在10m 以内的基坑工程中应用插筋补强技术,此后土钉喷射混凝土技术用于深圳全安大厦,坑深 8m,深圳民航大厦,坑深 9.5~10m。最近几年发展较快,已经做到坑深十多米,最深为广州 056 工程,深 18m。

现将近年来在北京、广州、深圳等地施工的 10m 以上的 23 个工程,列于表 8-1。

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