土钉墙边坡支护_土钉技术支护山体边坡工程实例分析与研究

　　【摘 要】本文主要对南空华严岗山体支护边坡工程进行了一番分析与研究，南空华严岗山体支护工程建设单位为中国人民解放军南京军区空军住房发展中心，施工单位为江苏金地建设工程有限公司。该工程施工时间是：2011年8月～9月。本文主要介绍了土钉技术、挂网喷浆边坡支护结构机理、施工过程。
　　【关键词】土钉支护技术；锚杆；边坡；稳定性
　　引言
　　由于土钉支护技术具有结构轻、周期短、安全系数高、占地面积小等多个优势特点，因此，在诸多的工程中得到了广泛的应用。土钉支护属于一种复合支护，土钉具有的作用是能够将土体强度的不足进行有效的弥补，以确保土体整体刚度不断提升，并且它还能够将土体抗拉强度与抗剪能力存在的不足有效的弥补，以通过相互作用，增强土体整体结构的强度，避免边坡发生变形或者遭到破坏，其对于提高边坡的稳定性与承受超载的能力具有重要作用。本文主要对南空华严岗山体支护工程进行了一番分析与研究。
　　1．工程概况
　　南空华严岗山体支护工程位于南京市华严岗一号，周边山体高度约20米。距离建筑物最小距离约2.5米，山体下原设有一道高约1.5米毛石挡土墙，整个山体支护面积约2600m2。由于该工程周边山体存在一定的滑动面，经详细踏勘现场，本着“安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的支护设计原则，充分考虑到边坡支护的安全性、经济性和可行性后，决定采用：山体锚杆＋挂钢筋网喷射护坡混凝土的施工工艺。具体做法为：
　　（1）自上而下采用Ф150土层锚杆，间距为1.0*1.0米，锚杆深度为12～6米不等。梅花形布置。内设1根HRB335级Ф20锚杆筋，采用二次注浆工艺施工。二次注浆均采用纯水泥浆。
　　（2）坡面挂Ф8@200双向钢筋网，钢筋网与锚杆筋点焊设置。固定牢靠，后喷射C20细石砼，厚度100mm。水泥采用P.O42.5级水泥，水泥：砂：石＝1：2：2。
　　（3）坡面设置Ф50@3000泄水孔，长度为400mm。
　　（4）于坡顶及坡脚处设置砖砌截、排水沟。
　　2．土钉支护的机理
　　土钉支护主要将密集排列的插筋锚体放到原来的土体中，充分利用插筋锚体和土体及喷射混凝土面层共同产生的作用，以此形成一个重力挡结构的加强复合体，从而提高边坡支挡的稳定性。
　　实际中经常使用的沟槽边坡支挡结构主要通过支挡结构自身具有的强度与刚度，对其后的侧向土产生的压力进行承载，以避免土体的整体稳定性遭到破坏，它是一种常规被动制约机制的支挡体系。而土钉则与其相反，主要是在土体内部设定相应强度与密度的锚固体，并结合土体牢固，从而产生出较原状土强度及刚度更大的一个复合体，进而提升稳定性，其是一种主动制约机制。在复合体中，土钉锚杆具有四方面的作用：第一，具有约束作用；由于土钉在土体内部形成了一个复合体的骨架，因此使得复合体成为了一个整体，对于土体变形有着较好的约束作用。第二，具有分担作用；对于所产生的外荷载与自重应力，由土钉与土体共同进行承担，土钉的抗拉、抗弯、抗压、抗剪强度非常高，在土体出现开裂现象时，它能够分担着产生的抗拉、抗剪等复合应力，以减缓土体复合体塑性变形的速度。第三，具有应力传递与扩展的作用；由于土钉具有应力传递作用，它能够很好的将滑动与开裂过程中产生的部分应力传递到其后的稳定土体之中，将应力集中的程度进一步降低。第四，对坡面变形具有约束作用；在坡面上设置和土钉相连的钢筋网喷射混凝土面板，此混凝土面板对于坡面变形起到了较好的约束作用，大大降低了土体内部塑性变形程度，有效缓解了坡面开裂的发展。
　　3．土钉支挡体系的设计
　　3.1 土钉几何尺寸的设计
　　首先是土钉的长度；在设计土钉长度时，要小于土坡的实际高度。现对斜土坡体的组成与分布状态没有一套定量指标，因此，本文按照7m来进行设计，如果实际中出现了基岩的现象，那么，土钉钻入岩层内的位置在50cm即可，打射角度暂时为30°。其次，土钉孔的直径；在设计土钉孔直径时，应根据成孔机械设备而定。另外，对土钉间的距离进行设计；主要涵盖了水平间的距离及垂直间距，公式为：水平间距x垂直间距=注浆工艺系数x通径x长度。其中，注浆工艺系数属于一次性压力注浆工艺，通常会取1.5或者2.5.。在选择注浆工艺系数时应根据工作经验选择较为安全的系数。再有，选择土钉主筋直径；为了确保土钉中钢筋材料和细石混凝土具有较好的握裹力与抗拉强度，通常，钻孔注浆类型的土钉采用的都是强度较高的实心钢筋，钢筋材料直径可按照下列公式进行估算：筋材直径=（20-25）x10-3x（水平间距x垂直间距）0.5=24～30（mm）。
　　3.2 对土钉锚体内部稳定性分析
　　土钉与土之间摩擦力的发挥，通常是通过土钉与土之间的相互移位而生成的。在经过土钉加固的边坡内部也存在着主动区与被动区。主动区的土体与土钉之间的摩阻力和被动区的土体与土钉之间的摩阻力在方向上是相反的，只有进入到被动区内的土钉才会具有稳定性作用。在对土钉锚固进行设计过程中，应确保土钉是完好无损的。
　　3.3 施工过程
　　土钉支护也可称之为土钉墙，它的施工过程是这样的：首先，先锚后喷；挖土至土钉位置处，打入土钉之后，再挖第二步土，打入土钉。这样一直循环到最后一层土钉施工完成。喷射完第一次混凝土（厚50mm）立即进行锚固；然后再喷射第二次混凝土（厚50mm）。其次，先喷后锚；挖土至土钉位置下的一定距离，铺上钢筋网，并预留搭接长度，喷射混凝土到一定强度后，将土钉打入。然后挖第二层土方至土钉位置下一定距离，铺上钢筋网，并与上次钢筋网上下搭接好，预留钢筋网搭接长度，喷射混凝土，将第二层土钉打入。一直循环到基坑全部深度。这样的施工过程具有的优势是：施工所使用的设备简便；施工速度快；工期短；实际造价较低等诸多优势。施工过程中，应对土钉进行抗拔试验，以查看其是否具有较好的抗拔承载力，同时对土钉的界面粘结强度进行估算，以保证土钉设计过程中的正确参数。其次，为了确保土钉支护方案具有较高的安全性且经济合理性，应对坡顶超载坡高等各种因素进行充分的考虑，边坡设计与施工时，应分段进行。另外，对于边坡工程，应采用动态式的设计方法，对施工现场的地质情况、施工情况、应力监测的反馈信息等进行全面的掌握，同时，还应对之前的设计方案进行校核，以将存在的不足进行补充。
　　4．结论
　　综上所述可知，我国使用土钉支护技术是在20世纪80年代初，现阶段，在边坡支护工程中，其已经得到了广泛的应用，并且还结合传统的土钉支护技术，研制出了新型的土钉支护技术，运用到了工程实践中，发展良好，包括了止水型土钉、打入钢管注浆型土钉等。进一步拓宽了土钉支护技术的应用范围。南空华严岗山体支护工程采用土钉技术和挂钢筋网喷射护坡混凝土的施工工艺，不管是在经济技术方面还是在工期方面都有着诸多优势，如快捷、占地面积小、文明施工等优点，这是传统边坡支护方法无法超越的。
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