復合型土釘支護教材

復合型土釘支護

上海巖土工程勘察設計研究院有限公司第一章土釘支護概述

所謂土釘，是指置于原狀地層中，并通過注漿與地層密實聯(lián)系的細長金屬桿（管）件，起到加固邊坡并約束地層變形的作用。土釘支護則是以密集分布的土釘作為土體加固措施，并輔以鋼筋網(wǎng)片和噴射混凝土面層的邊坡原位加固支護技術。它由土釘、原狀土體、鋼筋網(wǎng)片和必要的防排水系統(tǒng)組成。土釘支護的原理及特點土釘?shù)墓ぷ魈攸c是沿通長與周圍土體接觸，以群體起作用，與周圍土體形成一個組合體，在土體發(fā)生變形的條件下，通過與土體接觸面上的粘結(jié)力或摩擦力，使土釘被動受拉，并主要通過受拉工作給土體以約束加固或使其穩(wěn)定。土釘墻充分利用了土體的自承能力，通過噴、錨、網(wǎng)，進一步增強土體的強度和穩(wěn)定性，形成一種自穩(wěn)性結(jié)構(gòu)的主動支護體系。土釘支護的發(fā)展

現(xiàn)代土釘技術始于70年代，許多國家?guī)缀醵荚谕粫r期內(nèi)各自獨立提出這種支護方法并加以開發(fā)土釘技術在許多方面與隧道修建的新奧法施工類似，可看成是新奧法概念的延伸。60年代初期出現(xiàn)的新奧法施工，將噴射混凝土技術和全粘結(jié)注漿錨桿結(jié)合起來并首先用于硬巖中的隧道斷面開挖，使得開挖后的土體很快得到穩(wěn)定。新奧法的特征就在于充分利用圍巖的自承作用，噴射砼、錨桿起加固圍巖的作用，把圍巖看作是支護的重要組成部分，并通過監(jiān)控量測，實行信息化設計和施工，有控制地調(diào)節(jié)圍巖的變形，以最大限度地利用圍巖的自承作用。該技術最早出現(xiàn)在法國，隨后，德國、美國等國家也進行了一系列研究和工程實踐，取得了一些有益的成果。我國土釘支護的實踐最早是山西太原煤礦設計院王步云在1980年用于山西柳灣煤礦的邊坡支護工程。90年代以后，國內(nèi)高層建筑和基礎設施建設大規(guī)模興起，基坑開挖項目愈來愈多，使原位土的各種加筋技術得到很快發(fā)展。盡管起步稍晚，但由于國內(nèi)的建設規(guī)模巨大，基坑土釘支護的應用數(shù)量估計已超過其他國家。但與國外相比，迄今對土釘技術還缺乏深入系統(tǒng)的研究，設計計算方法也比較粗糙，許多工程只經(jīng)過簡單的設計計算，大多憑經(jīng)驗確定支護參數(shù)，穩(wěn)定分析也不夠完善，表現(xiàn)出理論研究落后于工程實踐的現(xiàn)狀。土釘支護的施工工藝

土釘施工的流程圖（1）開挖（2）置釘注漿（3）噴混凝土面層（4）下步開挖土釘與錨桿的比較

相似處都是維持垂直邊坡的結(jié)構(gòu)體系。

土方開挖及施工順序都是由上而下。

土釘與土層錨桿施工方法都是鉆孔、鋼筋桿插入、通過注漿將鋼筋桿與地層黏結(jié)在一起。不同處受力機制，錨桿支護是被動受力機制，土釘支護是主動受力機制。錨桿設置的數(shù)目有限，單根錨桿的失效極易造成整個結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞；土釘由于設置較密，單根土釘?shù)钠茐牟粫φ麄€結(jié)構(gòu)的功能產(chǎn)生影響。錨桿端頭部承受的荷載很大，必須安裝適當?shù)某休d裝置；土釘?shù)拿鎸又饕饔迷谟诒３滞馏w的局部穩(wěn)定性，利用噴射混凝土和小尺寸墊板即可滿足要求。錨桿需要大規(guī)模機械施工，土釘則相對規(guī)模較小。錨桿僅在錨固端才與周圍土體緊密結(jié)合，將荷載傳遞給穩(wěn)定土體；土釘則是在全長范圍內(nèi)與土體接觸，其荷載傳遞是沿著整個土釘進行的，且其受力是變化的，主動區(qū)對土釘產(chǎn)生向外的拉拔力，抗力區(qū)產(chǎn)生反方向的抗拔力，拉力在滑裂面處最大，往兩端逐漸減小。

土釘與加筋土擋墻的比較

相同處均處于無預應力狀態(tài)，只有當土體產(chǎn)生位移后方可發(fā)揮作用。受力機理都是由加筋體與土之間產(chǎn)生的界面摩阻力提供對土體的約束力。土體本身處于穩(wěn)定狀態(tài)，可支承其后的側(cè)向壓力，類似于重力式擋土墻的作用。面層都較薄，在支擋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定中不起主要作用。不同處施工順序不同。前者由下向上填土鋪設；而后者是由上至下開挖土體。應用范圍不同。前者用于填方區(qū)，后者是一種原位加筋技術。變形形式及設置不同。前者上部變形大，下部變形??；而后者正好相反。前者摩擦力是直接產(chǎn)生于筋條和土層之間的；而后者通常包含使用灌漿技術，使筋體和其周圍土體粘結(jié)起來，荷載通過漿體傳遞到土層。土釘與加筋土施工順序比較土釘與加筋土變形比較

土釘支護的應用范圍

（1）作為土體開挖的臨時支護，用于高層建筑、地下建筑等深基坑開挖、土坡開挖等。（2）作為永久性擋土結(jié)構(gòu)，一般與施工開挖時的臨時支護相結(jié)合，如隧道洞門的上端擋墻和洞口兩側(cè)擋墻，路塹路堤的土坡?lián)鯄Α蚺_擋墻等。（3）現(xiàn)有擋土墻的修理加固和各類臨時支護發(fā)生失穩(wěn)時的搶險加固。（4）邊坡加固。土釘支護的特點

優(yōu)點主動制約支擋體系，充分利用了土體自身強度材料用量和工程量少，施工速度快施工設備輕便，操作方法簡單對場地土層的適應性強結(jié)構(gòu)輕巧、柔性大，有很好的延性經(jīng)濟安全，控制變形性能良好

缺點現(xiàn)場需有允許設置土釘?shù)牡叵驴臻g在松散砂土、軟塑、流塑粘性土以及有豐富地下水源的情況下不能單獨使用土釘支護，必須與其他的土體加固支護方法相結(jié)合如果作為永久性結(jié)構(gòu)，需要專門考慮銹蝕等耐久性問題第二章復合土釘支護的概念和形式所謂復合土釘支護即土釘支護與其他形式的加固手段相結(jié)合，以滿足不同地質(zhì)條件和工程要求的土釘支護方式。對于地下水位較高，土層軟弱地層中應用土釘支護所遇到的問題可用增加防滲帷幕方法加以解決。防滲帷幕形成封閉開挖空間，基坑內(nèi)部降水不影響周邊地下水位，有利保護環(huán)境；防滲帷幕同時又是超前支護，對開挖面土體位移起到限制作用，有利減少水平位移；防滲帷幕形成相對干燥的開挖面，有利于提高噴射混凝土面層的施工質(zhì)量；防滲帷幕或超前支護插入基坑底部開挖面一定深度，增加邊坡抗滑移能力，防止基坑底部隆起和管涌的產(chǎn)生。防滲帷幕可以采用水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁施作，也可在防滲帷幕中插入鋼管或型鋼。防滲帷幕＋土釘支護當?shù)貙铀绍浀叵滤缓艿突虻貙油杆院懿顣r，可不設防滲帷幕，但可用微型樁組成超前支護。微型樁的作用可防止開挖過程中局部坍塌，也有利阻止基坑底部隆起。土釘支護一般水平位移偏大，當周邊環(huán)境對位移有較高要求時，可根據(jù)需求將一、二排土釘按預應力土層錨桿要求施工，并施加預應力，以減少水平位移量。對于按設預應力錨桿的部位，應施作微型樁作為超前支護當基坑開挖深度很深時，全部采用復合土釘支護風險太大。這時，往往淺層部分采用復合土釘支護，深層部分采用樁錨結(jié)構(gòu)。該形式既提高了基坑支護的安全等級，又最大限度地節(jié)省造價。當淺層地層土性較好，而下層地層為深厚的淤泥地層時，在淺部土性較好的地層中采用土釘支護，而深層采用排樁＋支撐的形式。該種組合形式充分利用上層地層較好的特點施作復合土釘支護，節(jié)省了圍護樁的工程量，省掉一道支撐，使大部分土方在無支撐覆蓋的情況下開挖，提高挖土效率，有利于縮短工期。第三章復合型土釘支護受力變形性狀土釘支護是隨開挖隨支護、逐層開挖、逐層支護，直到預定的開挖深度，支護完成。下層土體的開挖肯定引起上層土釘內(nèi)力和側(cè)向變形的增加，但上一層土體已不是原狀土體，而是由土釘、注漿體及土體組成的復合加筋土體，該加筋土體抵抗側(cè)向變形的能力要比原狀土體大得多，因此開挖引起下層土體的側(cè)向位移并不能使上層土體產(chǎn)生同樣的位移。越下層土體承受上層土體的壓力越大，當挖出側(cè)向土體時，產(chǎn)生的壓縮量、側(cè)向變形量越大。根據(jù)以上分析，土釘支護邊坡位移量應是上面較小，而下面較大，呈現(xiàn)“鼓肚子”現(xiàn)象。土釘支護“鼓肚子”現(xiàn)象

土釘受力過程可分為三個階段。（1）土釘打入并注漿，漿液凝固之前，起不到約束土體變形的作用，因此內(nèi)力為零。（2）土釘打入地層并注漿，且注漿體凝固，地層成為加筋復合體。如果進一步開挖下一層土體，下一層土體側(cè)向位移并影響到上層的加筋復合體，該加筋復合體在下層土體的牽動下，產(chǎn)生繼續(xù)側(cè)向變形的趨勢,但拉力集中在土釘?shù)亩瞬浚已赝玲旈L度快速衰減。（3）隨著基坑繼續(xù)開挖，深度增加，產(chǎn)生土體側(cè)向位移的范圍也在增加。加筋復合地層中的土釘拉力也逐步增加，且拉力的最大值也往后移動，拉力峰值出現(xiàn)的位置隨土釘所處位置不同而不同。通常情況下，越靠上的土釘，其拉力峰值越靠后，越靠下的土釘其拉力峰值越靠前。將各排土釘拉力峰值聯(lián)系起來，即是該邊坡的潛在滑裂面。可見土釘?shù)淖饔檬牵撼跏茧A段約束、限制面層進一步產(chǎn)生側(cè)向位移；基坑開挖到底以后，形成的“土釘組”聯(lián)系滑動土體和穩(wěn)定土體，使其不在潛在滑裂面處分離，與樁—錨結(jié)構(gòu)中錨桿的受力是完全不同的。錨桿是將支擋結(jié)構(gòu)（樁）所承受的水土壓力以拉力的形式，通過自由段傳遞到錨固段，錨固段以剪應力的形式將拉力分布到穩(wěn)定土層中去。土釘支護基坑邊坡變形破壞過程第①條裂縫是指土體與超前支護的水泥土攪拌樁等之間的裂縫，該裂縫是可以避免的。只要及時封堵，不使地表水滲入地下，引起土體強度惡化，通常情況下不會危及基坑安全。第②組地表裂縫的位置與的滑移面與地表面的交線位置一致。該裂縫的出現(xiàn)表明：由于最危險滑移區(qū)產(chǎn)生向下滑移趨勢，而土體的抗剪強度已接近充分發(fā)揮。由于土釘群的存在，土體強度的不足部分由土釘作用補充，所以該裂縫一般不會發(fā)展成危險破壞面。該危險滑移面應該就是土釘拉力峰值的連線。產(chǎn)生于土釘末端的地表裂縫③。如果土釘支護設計有足夠安全度，土釘較長，且施工中注漿飽滿，該裂縫不一定會出現(xiàn)。該裂縫的位置與土釘端部位置十分一致，表明：由土體、土釘及注漿體形成的加筋復合土體在自重應力作用下產(chǎn)生整體向下、向外滑移的趨勢。如果設計安全度偏低，土釘長度不足，且施工中注漿質(zhì)量得不到保證，產(chǎn)生的裂縫于土釘末端部的裂縫進一步加寬，且裂縫的兩側(cè)土體出現(xiàn)高差，同時基坑底部土體產(chǎn)生嶺狀隆起，表明：產(chǎn)生于土釘末端部的裂縫往深層發(fā)展，并于基坑底部的隆起連通，形成了貫通的滑移面。伴隨著超前支護樁體的彎折，土釘支護邊坡產(chǎn)生整體滑移，地表大幅度沉降（有時達1～2m），基坑底部隆起1～2m，在新的狀態(tài)下取得平衡。土釘支護邊坡構(gòu)不成重力壩體的破壞模式國內(nèi)外有一些研究者把土釘支護邊坡看成是由加筋土體組成的重力壩結(jié)構(gòu)認為土釘支護的基坑邊坡，經(jīng)過土釘加固后形成了寬度為L（土釘長度）、高度為H（土釘支護高或基坑深度）的類似重力壩的結(jié)構(gòu)體。在壩后土壓力作用下，壩體有繞趾部轉(zhuǎn)動的可能性，因此會發(fā)生δ0的地表裂縫。這樣的破壞模式有兩點必須滿足：①被加固體必須接近為剛體；②重力壩的基面必須是十分堅硬的基巖或比上部壩體顯著堅硬的地層。實際上，要滿足以上兩條是做不到的。因此，在中國已施工的數(shù)千個土釘支護基坑中，從沒有發(fā)生類似重力壩的破壞模式即發(fā)生繞趾部轉(zhuǎn)動和沿基面滑移。在分析土釘支護的破壞模式時，必須注意到開挖引起的地層應力的變化。當開挖至基坑底部以后，若發(fā)生上部位移大、下部位移小而發(fā)生繞趾部轉(zhuǎn)動的趨勢時，趾部的應力集中必須首先使趾部基底面產(chǎn)生塑性變形，由于趾部地層三維受力的解除而強度大幅度降低，所以趾部塑性變形區(qū)會很快的擴展。其結(jié)果是壩體的底部和壩體的前部塑性變形區(qū)連成整片，必然是壩體下沉而坑底隆起，表現(xiàn)為整體滑移破壞。重力壩整體滑移失穩(wěn)

土釘支護整體滑移破壞第四章復合型土釘支護設計所需要收集的資料（1）地質(zhì)勘查報告（2）總圖及周邊環(huán)境（3）地下結(jié)構(gòu)底板平面圖和基礎圖及樁位圖（4）場地施工布置圖土釘支護設計準則土釘支護適用于二、三級基坑圍護工程。土釘支護施工過程，存在著一段非支護、自由變形期，土釘支護基坑的位移量有一半左右來自該自由變形階段。因此，土釘支護基坑的位移量很難滿足一級基坑的變形要求。復合型土釘支護可以滿足一級基坑的變形要求，即復合型土釘支護可以用于一級基坑支護工程。用于基坑工程的土釘支護采用分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計表達式進行設計，該極限狀態(tài)又可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。前者是承載力控制，后者是變形控制。設計方法的選擇建立在極限平衡狀態(tài)的土釘支護設計方法可分為“荷載法”和“滑動面”法。計算出的水土壓力總和，如果采用相同的強度假定，兩種方法應該得出相同設計結(jié)果。“土壓力”法（即“荷載法”）即假定水土壓力垂直作用于豎直臨空面上，以此為基礎設計內(nèi)部的加固構(gòu)件（如土釘），并驗算其外部穩(wěn)定性。對于傳統(tǒng)的懸臂式結(jié)構(gòu)或重力式擋墻結(jié)構(gòu)多采用此方法，假定墻后土體的土壓力的分布形式作用于擋墻上。設計土壓力的大小、分布形式和作用位置根據(jù)試驗、經(jīng)驗或經(jīng)典土壓力理論確定。土壓力法用于土釘支護設計卻不十分合適，因為土釘支護所安設的地層是復雜多變的，一般情況下為非均質(zhì)的，并且土體抗剪強度和土體與水泥漿的粘結(jié)力變化范圍很大。作用于擋墻的土壓力分布“滑動面”法（即穩(wěn)定分析法）滑動面極限平衡設計方法考慮潛在破壞面以外土體在各種力作用下的極限平衡條件，以求取該滑動土體的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定分析方法已廣泛地應用于加固土坡的穩(wěn)定分析中，并且應用實踐證明能夠得到與實際情況相一致的結(jié)果。用滑動面極限平衡分析土釘支護邊坡的最大好處是：(1)該方法考慮了被加固邊坡的內(nèi)部、外部和混合形式的潛在滑移面，并評估了每一個滑移面的滑弧穩(wěn)定性；(2)這種方法不需要事先確定最大張力線（即土釘最大拉力的連線）；(3)這種方法對非均質(zhì)成層地層，不同形式的附加超載、不同形式幾何斷面有很好的適用性，比簡化土壓力模式更方便、更準確。用滑動面法設計土釘支護的局限性表現(xiàn)為滿足平衡條件的各種土釘布置方式不能給出優(yōu)化的方案，更不能給出變形值。滑動面方法還須與其他合適的方法相結(jié)合，以完成一完整的設計。復合土釘支護設計步驟一、超前支護的形式、排數(shù)和插入深度在高地下水位場區(qū)超前支護發(fā)揮防滲帷幕作用，形成基坑內(nèi)外隔絕，在坑內(nèi)部實施降水措施時，不影響坑外部地下水位，因降水引起坑外地下水位下降而影響周邊環(huán)境；超前支護又是超前加固，增加土體自立性和穩(wěn)定性；超前支護的坑底土體加固，減少或避免基坑底部的管涌和隆起，克服了土釘支護沒有插入深度的缺點。根據(jù)基坑所處場地土質(zhì)及水文條件的不同，超前支護有時需要同時滿足以上需求，有時僅要求滿足以上一項或兩項。根據(jù)超前支護發(fā)揮作用的不同，發(fā)展了多種形式的超前支護。多種形式的超前支護形式1．防滲止水超前支護(1)盡量使防滲帷幕插入滲透性較小的淤泥質(zhì)土1.0m以上。(2)當不能進入隔水層時，應按滲流理論分析產(chǎn)生動水壓力的大小及產(chǎn)生涌土、流砂的可能性抗管涌驗算

2．防止土體坍塌，坑底隆起的超前支護當基坑開挖面在地下水位以上或雖在地下水位以下但地層本身幾乎不透水，但土質(zhì)松散、強度低，在開挖過程中會出現(xiàn)邊坡的局部塌漏，會存在基坑底部隆起風險，或整體穩(wěn)定不能滿足要求，這時，開挖前打入一定量的預制樁、微型樁（如樹根樁）、鋼管或木樁，對解決以上問題是有效的。3．兼有防滲效果和土體加固作用的超前支護在水泥土攪拌樁中打入或插入微型樁或型鋼，水泥土樁形成防滲帷幕，微型樁或型鋼對水泥土樁起加固作用，以免彎折或剪斷，該類超前支護形式適用于透水性較強，土體強度很低，但又開挖較深（如挖深6.0～10.0m）的基坑工程。當開挖至下一層而還沒有施作土釘及噴射混凝土面層時，已暴露出來的水泥土樁發(fā)揮臨時支護作用，防止帷幕后的泥土被擠出。為此，要驗算水泥土樁發(fā)生沖剪破壞和彎折破壞的可能性。

水泥土樁跟部強度驗算4．超前支護與預應力錨固復合型式有些復合土釘支護或者有超前支護與土釘?shù)膹秃闲纬傻耐玲斨ёo；或者為預應力錨桿與土釘?shù)膹秃闲问健Ｆ渲幸慌?、二排或多排采用預應力錨桿。如果超前支護是剛性樁，則是樁－錨結(jié)構(gòu)與土釘?shù)膹秃闲褪?。在該形式中，如果樁－錨結(jié)構(gòu)為主，則土釘?shù)睦脙H是為減少樁、錨的工程量，降低造價；如果土釘支護為主，預應力錨桿采用是為了施加預應力以約束支護體系的變形。二、土釘?shù)男问胶筒贾?.土釘?shù)男问匠Ｓ猛玲斢袃煞N形式：當?shù)貙訔l件可以鉆傾斜孔，并能短時間（如數(shù)小時）內(nèi)維持孔壁穩(wěn)定時首先應選用鉆孔注漿的成釘方式。該類土釘與土體有較好的結(jié)合，因此有較高的抗拔能力。另一種形式土釘為鋼管打入式，該類土釘施工方便，但注漿效果不確定，質(zhì)量較難控制。該類土釘適用與淤泥、軟黏土或松散的粉細砂地層。2.土釘?shù)牟贾梅绞竭吰率Х€(wěn)作為土釘支護的主要破壞模式，則應上長下短或統(tǒng)一長度布置。土釘布置還應顧及地層的分布不同，因此在統(tǒng)一長度的基礎上，發(fā)展出了中間較長而上小端較短的布置方式。3.土釘?shù)拈g距和長度土釘?shù)拈g距是指豎向排間距和水平向的土釘之間的間距。土釘?shù)拈g距是由加固地層的性狀決定的。土層的整體性越好，可采用越稀疏的土釘；土體完整性越差，必須采用較密的土釘，使之相互影響起到約束土體變形的作用。土釘長度是由滑移面的位置決定的?；泼娴奈恢糜秩Q于基坑開挖深度和被加固邊坡土性的力學特性。因此土釘長度主要決定因素為：基坑開挖深度、土體的力學特性以及基坑邊坡的位移要求。4.規(guī)范方法確定的土釘長度目前我國關于土釘支護的現(xiàn)行規(guī)范確定土釘長度的方法是借鑒土層錨桿的方法，認為土釘像土層錨桿那樣承受墻后的水土壓力，滑裂面以外的錨固段長度范圍與地層的粘結(jié)力（或摩阻力）平衡土釘對應面積所承受的水土壓力。據(jù)此土釘長度為：各字母表示的意義可參見書中相關內(nèi)容。5.土釘?shù)膬A角安設土釘?shù)姆较蛞运椒较蜃詈茫c地層水平位移方向一致，能最大程度地發(fā)揮對土體變形的約束作用。但水平安設土釘是困難的，困難表現(xiàn)在水平成孔無法進行土釘孔的注漿。因此，土釘墻中的拉筋時常以一定的角度（）設置。6.土釘支護面層設計土釘支護的面層多為配以鋼筋網(wǎng)片的噴射混凝土組成。之所以采用噴射混凝土面層，是由于噴射混凝土能很好地適應各種開挖面的形狀,與開挖巖（土）有很好的粘結(jié)強度。噴射混凝土最大的優(yōu)點是早強，能盡快封閉開挖面。噴射混凝土的凝固時間可以通過摻入一定量的早強劑進行調(diào)整凝結(jié)時間。面層噴射混凝土的厚度一般為100～200mm。面層中的鋼筋網(wǎng)片是至關重要的構(gòu)造措施，多采用直徑4、6.5、8mm的鋼筋雙向間距200x200mm焊接或綁扎而成。面層中設有加強鋼筋，是采用較粗的鋼筋將土釘頭部聯(lián)系起來。土釘墻典型設置形式7.土釘頭部設計土釘頭部指土釘與面層直接的聯(lián)接構(gòu)件。由于土釘無須施加預拉力，因此頭部構(gòu)造與土層錨桿頭部相比要簡單一些。只要保證土釘支護服務期間土釘不與面層及面層中的網(wǎng)片不脫開即可，其構(gòu)造會因為采用土釘材料不同而有差異。①土釘②網(wǎng)片③聯(lián)系筋④井字架⑤噴射混凝土面層①自鉆式土釘②網(wǎng)片③聯(lián)系槽鋼④楔形槽鋼⑤螺帽第五章土釘支護穩(wěn)定性驗算土釘支護邊坡是人工加固邊坡。所謂土釘支護基坑邊坡的安全性是指人工加固邊坡的穩(wěn)定性及邊坡變形控制在工程環(huán)境要求的范圍之內(nèi)。土釘支護的特點是分層開挖分層支護，因此土釘支護穩(wěn)定性包括開挖和支護的每一步驟和最終工況均處于穩(wěn)定狀態(tài)，才能講土釘支護邊坡處于穩(wěn)定安全狀態(tài)。土釘穩(wěn)定性分析又需按工況進行，如第i排土釘設置之前和設置之后都需進行穩(wěn)定性分析?！督ㄖ又ёo技術規(guī)程》的整體穩(wěn)定分析方法《建筑基坑支護技術規(guī)程》的整體穩(wěn)定分析方法是基于滑移面假定為圓弧狀，并考慮土釘?shù)募庸套饔?。采用傳統(tǒng)的圓弧滑動簡單條分法，按下式進行整體穩(wěn)定計算:上式中第一項為土體內(nèi)聚力產(chǎn)生的抗滑力；

第二項為土體內(nèi)摩阻力產(chǎn)生的抗滑力；

第三項為土釘處于滑裂面以外部分的抗拔力產(chǎn)生的抗滑力，其中前一項為土釘抗拔力的切線分力，后一項為土釘法向分力作用在滑裂面上，而使得滑裂面上產(chǎn)生的附加摩擦力；

為土體自重力和超載產(chǎn)生的下滑力。簡單條分法國外常用的穩(wěn)定分析方法

1.德國Stocker等提出的極限分析方法該方法是Stocker等于1979年提出，亦屬于極限平衡法。破壞滑裂面假定為雙直線并通過土坡的坡腳。土釘僅考慮受力工作。土的剪切強度用莫爾庫倫準則確定，并假定在破壞滑移面上達到極限狀態(tài)，整體穩(wěn)定安全系數(shù)定義為所提供的拉力Rl，與保持極限平衡所需的土釘拉力Rm之比，即FS=Rl/Rm,且建議FS在1.5～2.0之間。Stocker法計算示意圖2.法國Schlosser提出的極限分析方法該方法有Schlosser于1983年提出，屬于極限平衡方法。該方法仍然假定體系的各部位安全系數(shù)相等，采用條分法求解，滑移面的形狀可以任意。這是假定土釘達到極限狀態(tài)，但它不僅考慮土釘?shù)氖芾?，同時考慮土釘?shù)氖芗?、受彎以及土釘與其周圍土的擠壓作用。Schlosser法計算示意圖法國方法的基本思路是，首先根據(jù)土釘本身的強度及抗拔出強度，確定土釘滑移時土體所能施加的最大作用力；然后，將該作用力用于條分法，考慮滑移土體的極限平衡求出土體抗剪切破壞的安全系數(shù)，并要求所求出的安全系數(shù)不小于1.5。3.其余常見的分析方法美國加州大學Daris分校沈智剛提出的極限分析方法、美國交通部聯(lián)邦公路總局推薦的方法等。復合型土釘支護的穩(wěn)定分析

目前穩(wěn)定分析方法存在的問題整體穩(wěn)定性分析方法應用于復合型土釘支護穩(wěn)定分析時存在著一些問題。1.無法考慮作為復合土釘支護的超前支護的作用復合型土釘支護的超前支護不僅約束了土體即時變形而減小了邊坡的位移值，而在整體穩(wěn)定中發(fā)揮比較顯著作用。在收集和分析了大量復合土釘支護工程的設計與施工資料，特別是發(fā)生整體滑移工程事故后，我們認為“超前支護水泥土樁為抗剪能力被加固而提高的土體”。根據(jù)這樣的認識，提出了復合型土釘支護的分析方法。即在復合型土釘支護穩(wěn)定性分析考慮超前支護（水泥土樁）的抗滑作用。整體穩(wěn)定系數(shù)

K通常取1.25～1.30，當K>1.4時將有效地控制位移量。2.圓弧滑動簡單條分法自身的不足如果按圓弧滑動簡單條分法搜索最危險滑裂面，當圓心在特定的區(qū)域時，就會出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象。按圓弧滑動簡單條分法，A滑裂面是一種“可能”的圓弧面。但是，在基坑底部形成A滑裂面是不太可能的。按照經(jīng)典的土壓力理論，被動區(qū)的破壞面基本上在與最大主應力夾角的地方。因此在摩擦角較?。ㄒ话阈∮?/p>

）的軟土地區(qū)，坑底的滑裂面不會擴展到如此之遠的地方。從能量耗散的觀點來看，B圓弧所耗散的能量比A圓弧小得多，因此B圓弧會“搶先”在A圓弧之前出現(xiàn)。這一點，可由工程實際中，基坑墻趾前2～3m左右隆起，可推測滑裂面在基坑底部的露頭就在附近，從而排除了出現(xiàn)A圓弧的可能性。3.圓弧滑動簡單條分法與工程實踐的矛盾根據(jù)上海地區(qū)多個土層中工程實例的計算結(jié)果，整體穩(wěn)定系數(shù)一般都有1.7～2.0（視土層情況和土釘布置而定），已經(jīng)大于復合土釘支護整體穩(wěn)定性的建議值1.4～1.5，應該說是很“安全”的。但是，實際上在很多工程中土釘墻邊坡上出現(xiàn)了裂縫，而且裂縫沒有出現(xiàn)在按傳統(tǒng)方法搜索到的“最危險滑裂面”上，而是基本上出現(xiàn)在Rankine主動滑裂面的位置上。實際工程中裂縫出現(xiàn)的位置對圓弧滑動法初步改進的嘗試針對出現(xiàn)的不合理的滑裂面嘗試提出改進方法作出如下假設：（1）坑底（被動區(qū)）的滑裂面也是一個圓弧，但是和滑動區(qū)的圓弧不是同一個圓心；（2）坑底圓弧的直徑小于滑動區(qū)圓弧的直徑；（3）坑底圓弧和滑動區(qū)圓弧光滑相接，不存在“角點”。圓弧0和圓弧1在坑底B點處相切，在坑底處用圓弧1取代了圓弧0。由于兩圓相切，且R1<R0，故可知圓弧1的圓心在AB上滑動，且以A、B兩點為界點。針對具體的工程實例，得到如下結(jié)論：(1)計算所得的穩(wěn)定系數(shù)隨著半徑比例（RatioofR1toRo）的增大而增大；(2)不同開挖深度對應的曲線形狀基本相似。在半徑比例（RatioofR1toRo）比較大時曲線比較平緩，比例比較小時曲線比較陡；(3)當半徑比例（RatioofR1toRo）較小時，計算所得的最小穩(wěn)定系數(shù)可能小于1.0；(4)計算所得的最小穩(wěn)定系數(shù)對半徑比例是比較敏感的；(5)隨著半徑比例增加，圓弧總體上趨于平緩；前面敘述過復合土釘支護地表裂縫產(chǎn)生的三個階段，根據(jù)地表裂縫的發(fā)展模式，結(jié)合圓弧搜索法，可較好的計算整體穩(wěn)定性系數(shù)。（1）根據(jù)第二階段的裂縫搜索“起初最危險”滑裂面利用地表裂縫的位置，可確定主動區(qū)滑裂面位置。根據(jù)計算實例得出的結(jié)論，初步可確定RO/R1＝0.2～0.3的范圍內(nèi)時，滑裂面的位置與第二階段的滑裂面比較吻合。

改進方法的計算模型

（2）根據(jù)第三階段的裂縫搜索“最終最危險”滑裂面a.基本上出現(xiàn)在上排土釘?shù)哪┒耍ㄈ绻蟽膳磐玲旈L度相差較大，取兩者的平均值），滑裂面已經(jīng)不可能由土釘往后“移動”；b.滑動區(qū)的滑裂面基本上是一個圓弧，且半徑比較大，滑裂面比較平緩；c.坑底的土體已經(jīng)被抬起，基本上已經(jīng)完全破壞。以上幾點，可以通過限制圓心的搜索區(qū)域來實現(xiàn)。按照上海地區(qū)的工程經(jīng)驗，可以近似地把搜索區(qū)域限制在的上方。搜索第三裂縫發(fā)展階段滑裂面和穩(wěn)定系數(shù)的計算模型

強度析減法確定的復合土釘支護整體穩(wěn)定系數(shù)簡介對于邊坡，穩(wěn)定系數(shù)F可定義為土體的實際強度與土體抵抗破壞所發(fā)揮出的最小強度的比值。土體真實強度除以穩(wěn)定系數(shù)F后，邊坡就達到了破壞的邊緣。因此，強度折減法可以定義為：在外荷載保持不變的情況下，邊坡內(nèi)土體所發(fā)揮的最大抗剪強度與外荷載在邊坡內(nèi)所產(chǎn)生的實際剪應力之比。這里定義的穩(wěn)定系數(shù)，即強度折減系數(shù)，與極限平衡分析中所定義的土坡穩(wěn)定系數(shù)在本質(zhì)上是一致的。所謂強度折減法就是將土體的強度指標c、φ，用一個折減系數(shù)Fs進行折減，然后用折減后的虛擬抗剪強度指標CF標和φF取代原來的抗剪強度指標c、φ，即CF=C/Fs

ΦF=tan-1((tanΦ)/Fs)

τF=CF+σtanΦF折減系數(shù)Fs的初始值取得足夠小，以保證開始時是一個近乎彈性的問題。然后不斷增加Fs的值，折減后的強度指標逐步減小，直到某一個折減強度下整個土坡發(fā)生失穩(wěn)，那么在發(fā)生整體失穩(wěn)之前的那個折減系數(shù)值，即土體的實際強度指標與發(fā)生虛擬破壞的折減強度指標的比值，也即為這個土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。第六章按抗拔力計算土釘土釘支護或復合型土釘支護作用于噴射混凝土面層的土壓力不是全部土壓力，僅是土壓力釋放以后的殘余值。該殘余土壓力體現(xiàn)為土釘對開挖面位移的約束作用。殘余土壓力的大小是多個因素決定的：（1）地層特性。通常情況下土層越松軟殘余土壓力越大；（2）開挖面暴露時間。暴露時間越長殘余土壓力越小，但產(chǎn)生局部塌陷或整體滑移的風險越大；（3）超前支護的剛度。超前支護剛度越大所承受的殘余土壓力越大，但對位移的約束作用越明顯；（4）開挖面的坡度。土釘支護、復合土釘支護的面層只承受土壓力釋放后的殘余土壓力，殘余土壓力又是無法準確分析，因此取經(jīng)典土壓力并根據(jù)地層和坡度進行折減是解決工程應用的方法之一。

圖中，由土體自重引起的土壓力峰值。對于的砂土和粉土：對于的一般黏性土：同時對于黏性土取值不應小于0.2rh。但對有一定自立性、地下水較低的地層，人們往往采用放坡開挖再以土釘加固的方案，如我國北方及內(nèi)陸地區(qū)的基坑做法。該類放坡開挖再打設土釘?shù)淖龇?，土釘受力取決于放坡的平緩程度，放坡越平緩土釘受力越小，當坡角即水平面與放坡線之間的夾角小于或等于休止角時，土坡自身即可穩(wěn)定，不必再進行土釘加固。當大于休止角時，土釘加固維持邊坡穩(wěn)定。土釘受力隨坡角的大小而變化。土釘所受荷載即前面修正的土壓力，再乘以與坡角有關的折減系數(shù)。折減系數(shù)

單根土釘所承受的土壓力為土釘抗拔力的決定因素用密實注漿法錨固于地層中的土釘其抗拔能力取決于：（1）土釘材料自身強度；（2）土釘與水泥漿體的粘結(jié)力；（3）水泥漿體與地層之間的粘結(jié)力。土釘?shù)脑O計抗拔力應取以上三者的最小者。1.土釘自身的抗拉強度鋼筋作為土釘元件時鋼筋作為土釘元件時3.水泥注漿體與地層之間的粘結(jié)強度的確定（1）考慮地質(zhì)勘察報告提供的鉆孔灌注樁的側(cè)壁摩阻力值。（2）采用經(jīng)驗公式計算。（3）查閱相關規(guī)范、規(guī)程提供的經(jīng)驗值。（4）通過現(xiàn)場拉拔試驗確定土釘注漿體與地層之間的摩阻力強度。土釘?shù)臉O限承載力設計土釘極限承載力設計就是使每一根土釘?shù)臉O限抗拔力大于它所應分擔的外荷載并滿足一定安全度要求，即滿足下式要求：提高土釘抗拔力的技術措施為：（1）增加土釘長度，特別是增加破裂面以外部分土釘長度，可有效地提高土釘抗拔力。（2）增大注漿體的直徑，當采用鉆孔土釘時增大鉆孔直徑，一般鉆孔直徑取80mm，最大可增大到110～150mm。當采用擊入式鋼管作為土釘時，加大注漿體直徑的方法可通過增加注漿量和注漿壓力實現(xiàn)。（3）提高注漿體為土體之間的摩阻力。采用二次壓力注漿可使該摩阻力提高1.3～1.5倍。條件允許時，可改變土釘?shù)膬A角，以使土釘埋置于強度較好的地層中。第七章土釘及復合土釘支護的位移復合土釘支護的變形主要發(fā)生在開挖過程中的無支護時間，由原位應力釋放所引起。對于完整性較好的土體，基坑下層土體的變形會對上層已經(jīng)穩(wěn)定土體和下一層開挖區(qū)被動土體有“牽連”位移的作用?；又苓叧d也可引起較大的變形。原位土體在土釘加固后，會產(chǎn)生一些流變變形（在軟土地區(qū)尤為明顯），且會持續(xù)3～7d后方達到穩(wěn)定位移。在土釘注漿體已經(jīng)和周圍土體緊密結(jié)合、共同作用的情況下，這部分變形相對于前述變形較小。同時，在較大注漿壓力、持續(xù)注漿壓力較長情況下，土釘支護開挖面也會向前平移。注漿壓力的影響為不確定因素，施工中應盡量避免，文中方法暫不考慮其影響。復合土釘支護的變形，隨著層層往下開挖而逐漸增加。開挖至第一排土釘標高時，基坑臨空面發(fā)生最大水平位移為d1；至第二排土釘標高時，最大水平位移為d2；依此類推，至最后排土釘，最大位移累計為d4。復合土釘支護的變形基坑臨空面在無支護時間段內(nèi)發(fā)生的位移，主要由側(cè)向原位應力釋放引起的，其模型可由下圖表示。土釘支護位移產(chǎn)生機理復合土釘支護的變形復合土釘支護變形的發(fā)展過程現(xiàn)假定“釋放力”為原位應力（一般是靜止土壓力）的函數(shù)

（式1）

為開挖層的“釋放力”調(diào)用系數(shù)，與土體的泊松比、應力歷史、結(jié)構(gòu)性等有關，可結(jié)合當?shù)赜袑崪y數(shù)據(jù)的工程試算或者反演分析得出。如無工程經(jīng)驗，對于比較松軟的地層可取0.8[4]。

復合土釘支護的變形“變形模量”的假定土體的變形模量受土體初始應力狀態(tài)、埋設深度、土體結(jié)構(gòu)等因素影響?？捎脧椥粤W公式與壓縮模量轉(zhuǎn)換，但換算的結(jié)果與實際相差較大，故需結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗估算。對于上海地區(qū)的軟土，可采用類似于m法的方法確定變形模量。即上部5m左右為線性增加，增加的比例系數(shù)為，5m以下保持不變。

“m”法計算變形模量復合土釘支護的變形“釋放力”引起的變形區(qū)域?qū)τ趶椥圆牧?，釋放力引起的變形區(qū)域為無窮遠，變形用積分求得。但土體為非彈性體，故釋放力引起的變形區(qū)域是有限的。這里建議卸載影響區(qū)域（側(cè)向變形計算區(qū)域）可由下圖所示方法確定。卸載影響區(qū)域的計算模型復合土釘支護的變形開挖面處位移的估算所做的假定：（1）“釋放力”被土體兩側(cè)呈線性分布的摩擦力（土體調(diào)用的強度）所平衡；（2）開挖面處，土體達到極限狀態(tài)，且遵守摩爾庫侖強度準則。固可得：

（式2）

（式3）式中，—回彈區(qū)影響寬度；

—計算點埋深；

—計算點處土體的強度指標，為簡化計算可取計算模型中點處的指標。復合土釘支護的變形回彈區(qū)影響寬度，由式2、3可得：

（式4）“釋放力”在開挖面上引起“釋放區(qū)域”的平均應變

（式5）復合土釘支護的變形故開挖面法向的位移為（式6）式中—計算點處的變形模量。復合土釘支護的變形開挖面以上“牽連”位移的估算（1）當前開挖面的“釋放力”對上部土釘加固體的“牽連力”按照上部土體與土釘?shù)膹椈上禂?shù)的比例關系分配；（2）“牽連力”作用在上層開挖面處而非上、下層土體的剪切面上；（3）上層土體的變形計算區(qū)域為上層松動部分的土體范圍，即。復合土釘支護的變形計算“牽連力”分配的模型復合土釘支護的變形開挖面以上“牽連”位移的估算上部土體分配到的“牽連力”由下式計算：

（式7）“牽連力”為“釋放力”的函數(shù)，故“牽連力”可用下式計算，

（式8）—牽連力調(diào)用系數(shù)，根據(jù)幾個實例的試算結(jié)果，可取0.5～1.0復合土釘支護的變形開挖面以上“牽連”位移的估算土體彈簧系數(shù)可用下式計算：土釘?shù)膹椈上禂?shù)可用如下公式計算：

（式9）

（式10）式中—土釘?shù)乃介g距；

—上層開挖面高度

—筋體材料模量；

—筋體橫截面積；

—土釘傾角。復合土釘支護的變形開挖面以上“牽連”位移的估算由于土釘支護中土釘?shù)膭偠葘嶋H上由釘土接觸面的剛度控制，故采用剛度折減系數(shù)折減土釘彈簧系數(shù)，該系數(shù)需根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗獲得。故開挖面以上的牽連位移為：

（式11）復合土釘支護的變形由開挖面位移引起的開挖面以下“牽連”位移（1）開挖面的“釋放力”引起的坑底以下土體的“牽連力”按照主動區(qū)土體與被動區(qū)土體彈簧系數(shù)的比例分配；（2）“牽連力”作用在上層開挖面處而非上、下層土體的剪切面上；（3）變形計算區(qū)域為開挖處土體松動范圍。復合土釘支護的變形由開挖面位移引起的開挖面以下“牽連”位移計算下層土體“牽連力”分配的模型復合土釘支護的變形由開挖面位移引起的開挖面以下“牽連”位移根據(jù)上圖主動區(qū)彈簧系數(shù)（與卸載模量相關）和被動區(qū)彈簧系數(shù)（與壓縮模量相關）的比例關系為：

（式12）故開挖面以下的位移為：

（式13）

開挖面的釋放力對坑底土體位移影響的范圍（深度）由很多因素決定，例如坑底土層的剛度、超前支護相對于土體的剛度、當前開挖面的深度、坡頂?shù)某d等等。從實際應用出發(fā)，可假定影響范圍為下層開挖高度。計算實例南京市玄武湖隧道基坑土釘支護[6]梁州段基坑斷面示意圖(段建立，2004)計算實例南京市玄武湖隧道基坑土釘支護[6]開挖面113.137.325.800215.287.166.151.95316.027.476.561.99416.967.856.962.14517.898.237.332.32618.768.587.682.50719.578.908.002.67820.319.198.292.83921.009.458.562.981012.829.7003.12計算實例南京市玄武湖隧道基坑土釘支護[6]土釘支護開挖面位移計算值和實測值計算實例上海兆豐城污水處理池基坑土釘支護[7]開挖面129.3915.8213.570215.645.326.004.31339.2717.6420.111.50432.8027.6405.16計算實例上海兆豐城污水處理池基坑土釘支護[7]土釘支護開挖面位移計算值和實測值結(jié)論與展望從位移模式上看，文中方法可得出土釘支護開挖面“鼓肚子”的位移模式從計算數(shù)值上看，位移計算值與開挖深度的比例比較符合當?shù)毓こ探?jīng)驗結(jié)論與展望文中方法采用了較多的假設和經(jīng)驗的參數(shù)取值文中為解決“增量應力釋放”引起“增量變形”問題而提出“釋放力”和“牽連力”的可行性尚欠理論上的證明公式中沒有體現(xiàn)攪拌樁的作用計算位移的簡化方法廣州楊光華按半無限彈性體位移的解析公式計算各組合荷載引起邊坡的水平位移進行迭加，得到基坑頂部的水平位移可近似為：、——第i土層彈性模量——土層內(nèi)釋放的側(cè)壓力在第i土層范圍內(nèi)的和

計算實例虎門東錨錠深基坑開挖平面圖

解析法計算的最大水平位移約為3.3cm，有限元計算結(jié)果為3.2cm，兩者很接近。解析解和有限元解的比較在上海地區(qū)，根據(jù)經(jīng)驗，挑選超前支護剛度和土釘支護長度作為主要因素，繪制復合土釘支護位移圖，可由圖表查的位移量。復合土釘支護位移

影響土釘支護位移量因素及減少位移的技術措施

復合土釘支護的超前支護可有效減少水平位移；增加土釘長度對位移有約束作用；提高整體穩(wěn)定系數(shù)有利于土釘支護的水平位移；坑底加固可有效減少邊坡位移；采用預應力錨桿控制土釘支護的水平位移；利用時間空間效應減少支護位移量。足夠的土釘注漿量。第八章土釘及復合土釘支護施工與監(jiān)測作為基坑圍護的土釘或復合土釘支護，一般可按下圖工序流程組織施工。主要的施工工序有：（1）防滲帷幕或超前支護施工采用深層攪拌機械按照相應要求進行操作（2）土釘植入按照土釘?shù)男问讲煌煞譃殂@孔注漿釘和擊入釘（3）噴射混凝土面層復合土釘支護的監(jiān)測與驗收監(jiān)測標準以復合土釘支護形式支護的基坑工程主要為二三級基坑，應參照二三級基坑的監(jiān)測要求布置。監(jiān)測內(nèi)容1.復合土釘支護基坑圍護水平位移和沉降觀測測點沿基坑周邊布置，間距20～25m，視周邊環(huán)境情況而定。挖土及土釘支護期間及施工完成但尚未穩(wěn)定期間，每天觀察一次。變形趨向穩(wěn)定以后觀察次數(shù)相應減少，如隔天一次或三天一次。2.深層土體位移量測復合土釘支護滑移多為沿深層滑移面產(chǎn)生，深層土體位移監(jiān)測多用測斜孔儀測量。3.坑外地下水位觀察復合土釘支護的水泥土樁形成防滲帷幕，坑內(nèi)降水，降水原則上不應引起坑外地下水位下降。因此坑外需設水位觀察孔，水位觀察孔每邊布置一孔即可，通常以坑外地下水位下降500mm作為報警值。4.土釘?shù)睦卧囼炌ㄟ^拉拔試驗，檢驗土釘與土體的聯(lián)結(jié)效果，進一步驗證土釘?shù)淖{質(zhì)量。除以上的測試內(nèi)容外，還應宏觀觀測土釘支護及周邊環(huán)境變化，如地面裂縫的觀測、坑底隆起觀測、面層裂縫觀察等。這對于保證土釘支護安全，及時預防工程危險方面是十分重要的。對于監(jiān)測結(jié)果，應以書面報告的形式，呈遞管理、施工、設計、監(jiān)理各方。支護工程竣工后，應由工程發(fā)包單位、監(jiān)理和支護施工承包單位共同按設計要求進行工程質(zhì)量驗收，認定合格并予以簽字。在支護竣工后的有效使用期限內(nèi)，支護施工的承包單位應繼續(xù)對支護的變形進行監(jiān)測并對其功能負全部責任。第九章工程應用實例在無地下水或地下水位很低的北方地區(qū)多用適當放坡(如1:0.1～1:0.3），直接施作土釘和噴射混凝土面層，稱土釘支護。當鄰近有重點保護的管線和建（構(gòu)）筑物時，為了嚴格控制位移，將其中一排、二排或幾排土釘按預應力土層錨桿施工，目的是通過施加預拉力更嚴格限制土層的側(cè)向位移。在地下水位較高，地層松軟的南方，沿海地區(qū)，則先施作防滲帷幕或微型管樁等超前支護，再直立開挖并施作土釘和噴射混凝土面層，形成所謂復合型土釘支護。有些地層，淺層土性較好而深層土性較差，人們根據(jù)地層特性，往往會在淺層使用土釘支護，深層采用排樁加支撐或排樁加預應力錨桿的形式，該支護實際上為組合型支護。本章介紹這些支護的應用工程實例，為了較全面反映全國范圍內(nèi)的應用情況，從眾多工程應用中選取幾種代表性的工程應用加以描述。實例之一：復合土釘支護技術在高邊坡支護中的設計與應用工程概況珠海某小區(qū)擬建2幢24層住宅樓，地下室4層。因其地處半山之上，地勢東高西低，開挖后形成的高陡邊坡需進行支護，以免邊坡破壞后對建筑物造成危害。邊坡在高程38.0m以下為臨時性支護，基礎施工完畢后將回填，高程38.0m以上為為永久性支護，邊坡總長約為115m，坡高8.5~16.0m不等，坡度80°~85°。由于地形條件限制，坡頂在施工期間需設置機動車道，以便施工車輛通行。施工完畢后，距坡頂邊緣2~4m寬度范圍內(nèi)為綠化帶，填土平均高度2.5m，綠化帶外設置機動車道，為小區(qū)道路。各土層主要物理力學參數(shù)

土層土層平均厚度(m)內(nèi)摩擦角(°)黏聚力(kPa)粘結(jié)強度(kN/m2)密度(kN/m3)雜填土1.515104018.7礫質(zhì)黏性土4.022256019.0全風化花崗巖12.0263010019.5本邊坡支護工程具有如下特點：（1）邊坡較高，坡度較大，最大設計開挖深度達到16.0m，最大設計坡度85°；（2）邊坡支護的計算要同時滿足兩個施工階段的要求，即地下室施工期間及地下室土方回填、坡頂填土綠化兩個階段。（3）邊坡在標高38.0m以上為永久性支護，坡頂綠化并設置小區(qū)道路，因此，對邊坡坡頂變形和穩(wěn)定性的要求較高。（4）場地土質(zhì)情況較好，邊坡開挖影響范圍內(nèi)主要為雜填土、礫質(zhì)黏性土及全風化花崗巖。（5）場區(qū)地下水主要補給來源為大氣降水，因此，對于永久性邊坡支護，要做好防水、排水措施。結(jié)合本工程的上述特點，根據(jù)“安全、經(jīng)濟、方便施工”的原則，采用土釘與預應力錨索這種復合土釘支護方案是比較經(jīng)濟合適的。土釘墻支護結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟性好、施工方便、施工工期短、安全可靠等優(yōu)點，而在土釘墻支護結(jié)構(gòu)的中上部配合使用預應力錨索，對主動區(qū)土體施加初始拉力，可有效控制邊坡坡頂?shù)乃轿灰坪统两担鰪娺吰碌恼w穩(wěn)定性，很好地滿足工程的實際需要。邊坡支護計算采用理正巖土4.0超級土釘軟件，根據(jù)巖土工程勘察報告及現(xiàn)場環(huán)境按經(jīng)驗設計土釘參數(shù)，計算時分別考慮地下室施工期間（施工階段一）及地下室土方回填、坡頂填土綠化后（施工階段二）的邊坡穩(wěn)定性。邊坡支護典型斷面圖

邊坡支護中土釘?shù)氖芰η闆r從上到下大致是按梯形分布的，若以此為依據(jù)，土釘?shù)姆植紤巧?、下短，中間長。工程實踐中，由于邊坡周邊管線很少，這樣，上幾排土釘布設較長，對控制變形有利。土釘縱向間距為1.5m，水平間距在高程38.0m以上的永久性支護中為1.2m，高程38.0m以下的臨時支護中為1.5m。預應力錨索主要布置在邊坡的中上部。采用5×15.24預應力鋼絞線，縱向間距為3.0m，水平間距為2.4m。土釘支護面層的作用主要是限制土釘之間土體的變形，將土體側(cè)向的壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰土釘?shù)氖芰顟B(tài)。根據(jù)全長注漿土釘?shù)氖芰Ψ治?，釘頭和面層受力較小，面層厚度不必太大。面層參數(shù)為：網(wǎng)筋8mm，網(wǎng)格200mm×200mm，噴射混凝土厚度為15cm，強度等級要求C20。注漿方法可視具體情況采用底部或口部加壓注漿，注漿采用M30水泥漿，注漿壓力一般不小于0.3MPa，松散土體注漿壓力為0.5~1.0MPa。對于預應力錨索采用二次注漿工藝，注入M30水泥漿，首次注漿壓力為0.4~0.6MPa，第二次注漿壓力為2.5~5.0MPa，并添加3/1000三乙醇胺早強劑。實例之二：廣州珠江新城E-E1地塊項目土釘支護型式的變形性狀分析工程概況：廣州珠江新城E1-1地塊項目擬建建筑物地上36~30層，地下2層，占地面積8069.75m2，基坑開挖周長約320m，開挖深度7.84~8.15m?；悠矫娌贾萌缦聢D所示。監(jiān)測點平面布置圖

針對基坑周邊的不同地質(zhì)條件、環(huán)境條件和荷載要求，該基坑采用了不同的土釘支護形式?；颖眰?cè)(AB段)緊靠金穗路，距離基坑開挖邊線15m外有兩條200mm的給水管，1條電力纜溝和兩條管徑分別為400mm、500mm的排水混凝土管，要求嚴格控制邊坡的位移，所以采用土釘加鋼管樁和預應力錨桿的復合土釘支護結(jié)構(gòu)；基坑南側(cè)和東西側(cè)南段(DC、DE、EF段)開挖邊線外有足夠的空地，環(huán)境條件相對較好，采用傳統(tǒng)的土釘支護型式。另外，針對基坑東西兩個出道口(BC、AD段)在基坑開挖和地下室施工期間需要承受施工機械的碾壓、商品混凝土攪拌車?？亢褪┕げ牧隙逊诺母郊雍奢d，在采用復合土釘支護結(jié)構(gòu)的基礎上再進行了適當?shù)募庸檀胧?。監(jiān)測結(jié)果基坑南側(cè)邊坡主要觀測點水平位移日程曲線基坑北側(cè)邊坡主要觀測點水平位移日程曲線從中可以看出(a)基坑坡頂水平位移和沉降隨施工日期的延續(xù)而增大，基坑每一層開挖均產(chǎn)生一個水平位移和沉降增大，支護施工完成后水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，沉降在穩(wěn)定后稍有回彈，其中在基礎樁(人工挖孔樁)施工過程中，各觀測點均產(chǎn)生明顯的回升；(b)采用復合土釘支護結(jié)構(gòu)的基坑北側(cè)，其坡頂水平位移在整個施工過程中呈較均勻的增長趨勢，每層開挖的位移增量差別不大，在開挖第4層位移增量最大，前3層開挖的位移增量與后3層開挖的位移增量相近，而且基坑開挖支護完成后，基坑邊坡較快趨于穩(wěn)定；(c)采用傳統(tǒng)土釘支護結(jié)構(gòu)的南側(cè)和西側(cè)，其坡頂水平位移在整個施工過程中呈加速增長趨勢，每層開挖的位移增量逐漸增大，在開挖第5層或第6層時位移增量最大，后3層開挖的位移增量約為前3層開挖位移增量的2~3倍，而且基坑開挖支護完成后，基坑邊坡需經(jīng)過一段時間才趨于穩(wěn)定；(d)經(jīng)加固的東西兩個出道口，在整個開挖支護施工過程中，其坡頂?shù)乃轿灰坪统两稻^小，主要的位移發(fā)生在人工挖孔樁施工期間和基坑開挖到底以后。基坑邊坡土體側(cè)向位移的變化①基坑邊坡土體側(cè)向位移隨基坑往下開挖而逐漸增大，從開挖第3層開始，基坑南側(cè)邊坡土體側(cè)向位移沿深度變化曲線與北側(cè)邊坡的在形狀上有明顯不同；②采用傳統(tǒng)土釘支護形式的南側(cè)，在各個開挖階段，其邊坡土體側(cè)向位移的最大值均出現(xiàn)在坡頂，土體位移隨深度的增加而逐漸減??；③采用復合土釘支護結(jié)構(gòu)的基坑北側(cè)，在除開挖第1和第2層外的其他各個開挖階段，其邊坡土體側(cè)向位移的最大值均出現(xiàn)在坡頂以下一定深度的位置上，土體位移隨著基坑開挖深度的增加而向下擴展。土體側(cè)向位移隨深度變化曲線

實例之三：玄武湖隧道工程基坑支護技術工程概況：玄武湖隧道是南京市規(guī)劃“經(jīng)五緯八”路網(wǎng)中的重要組成部分，是南京市政工程建設史上工程規(guī)模最大、技術工藝最復雜的現(xiàn)代化大型隧道工程，已列入南京市“新三年”建設的重點工程之一。玄武湖隧道工程東起新莊立交二期，穿玄武湖、古城墻，中央路，全長約2.66km，其中隧道暗埋段約2.23km，湖中段隧道長約1.66km，隧道設計寬約32m。雙向6車道，隧道主體為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)。整個工程投資約8億元。土性參數(shù)

層號重度直剪（固快）滲透系數(shù)C/kPa②-119.18.730.7304363②-2a17.810.218.21020③-120.134.819.01.20.1玄武湖隧道工程除明城墻段外，均采用明挖法施工。隧道主體的基坑開挖、支護、降排水及回填等項目面廣量大，技術條件復雜，對于整個工程的建設進度、質(zhì)量、投資影響極大。根據(jù)湖底段地質(zhì)條件、設計要求和建設目標，就傳統(tǒng)垂直支護、大開挖及型鋼水泥攪拌墻三種方案，在湖中段施工過程中的適應性和經(jīng)濟性進行了分析比較，決定采用放坡大開挖施工，梁洲段基坑由于大開挖施工會破壞梁洲島上景觀建筑，采用自鉆式復合土釘支護。上述方案符合“安全可靠，經(jīng)濟合理，技術可行，方便施工”原則?；舆吰虏捎枚壏牌?，中間設置平臺，增加邊坡的穩(wěn)定性。坡角施工花管土釘三排進行加固，可參考下圖左側(cè)放坡斷面。根據(jù)上述不同坡比的分析計算和綜合優(yōu)化設計，設計坡比采用參數(shù)如下：設計段Ⅰ：1:2.0～1:2.5；設計段Ⅱ：1:2.0～1:2.0；設計段Ⅲ：1:2.0～1:2.0。梁洲段基坑斷面示意圖

復合土打支護監(jiān)測分析

本項目進行了土釘受力、土體深層水平位移和基坑內(nèi)分層沉降等多項現(xiàn)場試驗工作。復合土釘支護結(jié)構(gòu)的水平位移在基坑開挖完成后逐漸趨于穩(wěn)定;.位移在距離基坑頂面約8m處最大，與一般土釘支護的變形不同。復合土釘支護由于事先施作了水泥土樁，開挖后坡項位移較小，墻體有向前凸起的趨勢。最大水平位移與基坑深度的比值約為2‰。由于是砂性土，基坑內(nèi)土體回彈量很小，沒有隆起現(xiàn)象。土釘受力監(jiān)測表明，土釘?shù)氖芰εc施工密切相關。在施工階段，土釘被置入土體注漿后，開始受力。下層土體的開挖對上層土釘有較大影響，相臨下層土體開挖對其影響最大。自鉆式土釘端部有鉆頭，因此端部受力也較大。土釘支護結(jié)構(gòu)不同于一般的基坑支護結(jié)構(gòu)，因為土釘對土體的約束需要土體有一定的變形，即只有在被約束土體發(fā)生變形以后才能使土釘受力，正因如此，加強對土體的約束能有效地控制基坑土體的變形。《基坑土釘支護技術規(guī)程》(CECS96:97)采用了一種Peck式的結(jié)合了量測結(jié)果的土壓包絡線，是一種平均土壓力分布形式的假設，更加符合土釘支護實際情況，既提高了上部土釘對土體的約束，又縮短了下部土釘不必要的長度，從而解決了《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120-99)計算出現(xiàn)的一些問題。實例之四：超深復雜基坑復合土釘墻技術的成功應用長城盛世家園是深圳市長城地產(chǎn)(集團)股份有限公司開發(fā)的兩個高層建筑群，總建筑面積36萬。本節(jié)主要介紹的二期建筑面積為26.38萬，由9幢34層高層住宅和1棟幼兒園組成，建筑高度99.4m。該建筑群設四層地下室，基坑開挖輪廓為167m128m，設計相當于絕對標高8.70m,底板底面標高-4.75m(絕對標高3.95m)。由于場地原始地貌為臺地和沖洪積階地，自然地面南低北高，所以造成基坑實際開挖深度變化較大，最淺處(南側(cè))坑深4.20m，最深處(北側(cè))坑深達21.70m。又由于受場地限制，無放坡條件，致使垂直或近于垂直(坡度1:0.1)的坡高達14.2~19.3m。場地周邊環(huán)境條件比較復雜，東、南兩側(cè)道路下管網(wǎng)密集，特別是燃氣管線，除有沿基坑縱向的燃氣管線外，東側(cè)還有垂直于基坑、橫穿彩云路通向居民樓的燃氣管，比順坑燃氣管對基坑開挖和支護要求更加嚴格.基坑南側(cè)多層建筑為摩擦型沉管灌注樁?；游鱾?cè)坡頂運土通道緊臨基坑，重型運土車川流不息，其動載對近于垂直高度9m坑壁的影響不可低估。場地周邊環(huán)境圖支護方案選擇①樁錨或墻錨方案因費用昂貴被舍棄根據(jù)規(guī)范有關規(guī)定及深圳市已有工程經(jīng)驗，對于盛世家園這樣的工程條件，按照常規(guī)應該首先選用挖孔樁或鉆孔樁與多層預應力錨桿的聯(lián)合支護方案，并在挖樁前施做帷幕截水或鉆孔成樁后在樁間高壓噴射注漿止水，也有可能樁錨支護與“地下連續(xù)墻+錨桿”兩種支護形式配套使用。這兩種支護型式均有多年工程應用經(jīng)驗，技術成熟，安全可靠，然而其昂貴的支護費用多年來已成為其用量漸減的重要因素。②復合土釘墻方案安全與造價的合理結(jié)合點安全可靠、經(jīng)濟合理，應該是對支護方案基本的和最重要的要求。選擇復合土釘墻的基本依據(jù)有以下三點：一是復合土釘墻支護此前在深度12m以下的2—3層地下室基坑中已有多處應用，特別是在長城盛世家園一期(與二期基坑毗鄰，深11.65m)基坑中采用效果