【文章內容簡介】 擋水系統：常用的有深層水泥攪拌樁、旋噴樁、壓密注漿、地下連續(xù)墻、鎖口鋼板樁。其功能是阻擋抗外滲水。 支撐系統：常用的有鋼管與型鋼內支撐、鋼筋混凝土內支撐、鋼與鋼筋混凝土組合支撐。其功能是支承圍護結構側力與限制圍護結構位移。 目前國內采用的支護類型主要有以下幾種： 水泥土攪拌樁圍護 其優(yōu)點是采用重力式擋墻，不需要支撐，基坑內挖土施工方便，攪拌樁施工時無環(huán)境污染（無噪音、無振動、無排污），造價較低及防滲性好，但這種圍護結構往往要求基坑周圍有一定空間可 布置攪拌樁，且只適用于開挖深度不大的基坑。 地下連續(xù)墻圍護加內支撐（或土錨） 這種支護結構施工對周圍環(huán)境影響小，對土層條件適用性強，墻體抗彎剛度、防滲性能和整體性均較好，但其造價更高。 鋼板樁支護 8 鋼板樁由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，把這種鋼板樁互相連接就形成鋼板樁墻，被廣泛應用于擋土和擋水。目前鋼板樁常用的截面形式有 U形、 Z形和直腹板型。 深層攪拌支護 深層攪拌支護是利用水泥作為固化劑，采用機械攪拌，將固化劑和軟土劑強制拌和，使固化劑和軟土劑之間產生一系列物理 化學反應而逐步硬化，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁墻，作為支護結構。適用于淤泥、淤泥質土、粘土、粉質粘土、粉土、素填土等土層，基坑開挖深度不宜大于 6m。對有機質土、泥炭質土，宜通過試驗確定。 土釘墻支護 適用于基坑周圍不具備放坡條件，地下水位較低，鄰近無重要建筑或者下管線，基坑外地下空間允許土釘占用時，可采用土釘支護。 放坡 排樁支護 排樁支護是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆（沖）孔灌注樁作為主要擋土結構的一種支護形式。 、發(fā)展 、特點 概念：土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射混凝土面板相結合，形成一個類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力；從而保持開挖面的穩(wěn)定，這個土擋墻稱為土釘墻。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設置的，一般稱砂漿錨桿，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘墻的做法與礦山加固坑道用的噴錨網加固巖體的做法類似，故也稱為噴錨網加固邊坡或 噴錨網擋墻，建筑基坑與護坡技術規(guī)程 JGJ120－ 99 正式定名為土釘墻 [6]。 發(fā)展： 50年代末期通過土層錨桿的使用使擋土結構有了新發(fā)展，在基坑開挖前先建造樁、地下 連續(xù)墻、板樁等利用土層錨桿對其進行背拉從而形成錨桿式擋墻。 10 年后出現了錨桿構造墻，它是利用混凝土構件排列在開挖過程中的土層表面，用錨桿進行背拉，這是一種可以與挖方工程同時進行作業(yè)的方式。 9 60年代出現了加筋土墻，一般在填方區(qū)如筑路、平整場地填方區(qū)域形成的擋土墻，在分層回填土方時分層鋪放土工織物并于預制混凝土面板拉結，形成加筋土擋墻。 70 年代出現了土釘墻， 1972年法國承包商在法國凡爾賽市鐵路邊坡開挖進行了成功應用。 1979年巴黎國際土加固會議之后在西方得到廣泛應用， 1990 年在美國 召開的擋土墻國際學術會議上，土釘墻作為一個獨立的專題與錨桿擋墻并列，使它成為一個獨立的土加固學科分支。 特點 [6]： (1) 形成土釘復合體、顯著提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受邊坡超載的能力； (2) 施工設備簡單，由于釘長一般比錨桿的長度小的多，不加預應力所以設備簡單； (3) 隨基坑開挖逐層分段開挖作業(yè)，不占或少占單獨作業(yè)時間，施工效率高，占用周期短； (4) 施工不需單獨占用場地，對現場狹小，放坡困難，有相鄰建筑物時顯示其優(yōu)越性； (5) 土釘墻成本費較其他支護結構顯著降低； (6) 施工 噪音、振動小，不影響環(huán)境； (7) 土釘墻本身變形很小，對相鄰建筑物影響不大。 、設計步驟、參考原則 基本原理 [6]：土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結構整體性，在基坑開挖時，可存在使邊坡保持直立的臨界高度，但在超過這個深度或有地面超載時將會發(fā)生突發(fā)性的整體破壞。一般護坡措施均基于支擋護坡的被動制約機制，以擋土結構承受其后的土體側壓力，防止土體整體穩(wěn)定性破壞。土釘墻技術則是在土體內放置一定長度和分布密度的土釘體與土共同作用，彌補土體自身強度的不 足。因此通過以增強邊坡土體自身穩(wěn)定性的主動制約機制為基礎的復合土體。有效地提高了土體的整體剛度，彌補了土體抗拉、抗剪強度低的弱點。通過相互作用、土體自身結構強度潛力得到充分發(fā)揮，改變了邊坡變形和破壞的性狀，顯著提高了整體穩(wěn)定性，更重要的是土釘墻受荷載過程中不會發(fā)生素土邊坡那樣的突發(fā)性塌滑，土釘墻不僅延遲塑性變形發(fā)展階段，而且具有明顯的漸進性變形和開裂破壞，不會發(fā)生整體性塌滑。 10 設計步驟： (1)確定土釘的參數：根據土壓力分布、現場抗拔試驗結果或土抗剪強度，參考以往經驗，確定土 釘的直徑和長度； (2)進行外部和內部穩(wěn)定性計算：從外部來看，土釘墻恰似一個 “擋土墻 ”，它必須能夠承受其后部土體的推力和上部傳來的荷載。從內部穩(wěn)定來看，它是土釘墻本身的破壞，它包括不同開挖階段、不同位置處沿著最危險破裂面的滑動破壞、土釘本身的強度破壞、拔出破壞以及噴射混凝土面板的破壞等。內部穩(wěn)定滲及到土釘強度、長度、界面粘結力、水平和垂直間距、面板的強度以及面板與土釘的共同作用等因素。 參考原則和經驗： 在綜合國內外有關專家和工程技術人員的研究成果和大量的工程經驗的基礎上歸納出來的這些原則，土釘墻 在設計中有許多的可供參考的原則和經驗，現就如下幾點來分別論述： (1)坡高：通過在大量的工程實踐中表明，土釘墻一般用于高度 H在 15m 以下的基坑和邊坡，常用高度為 6~12m，斜面坡度一般為 70186。～ 90176。； (2)土釘長度：實驗表明：沿支護高度上下分布的土釘，在使用狀態(tài)時內力相差甚多，一般為中間大，上部和下部偏小，所以中部的土釘所起的作用較大。但是頂部土釘對于限制地表開裂非常重要，如果頂部土釘較短，則在土釘尾部或尾部以外地表上容易出現較大開裂，這對支護的強度和穩(wěn)定性可能影響不大，但卻會增加整個支護的水平位移 ，因而在城市地區(qū)構筑土釘支護中要適當的加長頂部的土釘長度。對于底部的土釘也不宜過短，因為這對土釘支護作為一個整體抵抗基底深部滑動、沿基底滑動或傾覆極為不利。一般說來，粘性土中的釘與支護高度之比 L/H 應比粒狀土大些，盡管許多粘土在硬結情況下具有較大的無側限抗壓強度，甚至可以不需支護而保持相當大的自立高度，但作為一種工程結構物的支護必須考慮各種可能的作用，比如地表滲透水引起的土體含水量變化等。在城市地區(qū)施工，非飽和土中的 L/H宜在 ~，尤其頂部土釘不宜小于 ~；在飽和土中，不僅土體的抗 剪能力降低，而且土釘內力會因水壓作用而增加，因此 L/H 值可超過 2。注漿式土釘一般為~，打入式土釘一般為 ~，當然在不同的土質中對于土釘的長度也會有所不同，視各自需要的來確定； 11 (3)土釘密度：考慮到土釘的作用是為了使土釘與原位土體很好的復合在一起，充分地發(fā)揮原位土體的強度，因而土釘的間距顯然不能過大，土釘的水平和豎向間距 ,Sv和 Sh宜在 范圍以內，在飽和粘土中可小到 lm，在干硬粘性土中可超過 2m，土釘的豎向間距應與每步開挖深度相對應。沿面層布置的 土釘密度不應低于每 6m一根； (4)土釘傾角：土釘傾角一般在 5176。~20176。之間，取決于注漿工藝及土層特征等多種因素 。粒狀土中的模型試驗說明：增加土釘傾角使支護的位移和地表角變位增大，傾角大于 20176。時增大的趨勢更為加劇。同時有限元分析表明，當土釘傾角為零即處于水平位置時，支護變形最小 。而按照極限平衡方法作支護整體穩(wěn)定性的優(yōu)化分析，則給出傾角在 5176。~20176。范圍內，得到的穩(wěn)定性安全系數最大，這一數據與某些有限元分析結果也是符合的。所以除非出于重力注漿的需要，或者更大的傾角有利于土釘插入下層較好的土層內，土釘的傾角 不宜超過 15176。，一般可取 5176。~10176。 (5)土釘鋼筋及鉆孔：一般選用 Ⅱ 級或 Ⅲ 級熱軋變形螺紋鋼，直徑中 Φ20~Φ35，常用 Φ25，鉆孔直徑一般為 70~200mm，常用 80~120mm； (6)噴射混凝土面層 (面板 )：其厚度一般為 50~150mm，常用 100mm，噴射混凝土強度應在C20以上。噴射混凝土面板中常配以 Φ6~Φ10mm鋼筋網，網格尺寸 150~300mm； (7)承壓板：為了分散土釘對噴射混凝土面板的剪應力，在螺帽下墊以承壓板，尺寸一般為200mm200mm，厚度為 8~15mm； (8)注 漿材料：最常用的注漿材料為水泥砂漿和水泥漿，最常用的配合比為水：水泥：砂=~： 1： 1(水泥砂漿 )和水：水泥 =~： 1(水泥漿 )，根據特殊情況下，也可摻入其它水泥添加劑或樹脂等材料。注漿強度不低于 。 (9)開挖高度和長度：土釘墻施工通常采用分層分段開挖，每層開挖的最大高度取決于實際土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中，每層開挖深度一般為 ~，在粘性土中可以增大一些。開挖高度一般與土釘豎向間距相同，常為 ； (10)地表荷載估計：考慮到施工過程中臨時 堆放材料等外力作用的存在，至少應取為10kN/m2均布荷載；土釘支護設計的初始參數歸于如表 。 12 表 土釘支護設計的初始參數 序號 1 名稱 土釘長 (L) 單位 m 參數值 (~)H 備注 H為開挖深度