土釘式擋土墻在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Word版本，下載可自由編輯土釘式擋土墻在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用馬路擋土墻是用來(lái)支擋路基填土或路塹土體，并使其穩(wěn)定、防止其滑移的一種構(gòu)造物。隨著我國(guó)高等級(jí)馬路的飛快進(jìn)展，其構(gòu)成形式日新月異，比較常見(jiàn)的有重力式、衡重式、懸臂式，扶臂式、加筋土式、錨桿式、錨定板式等，此外，還有豎向預(yù)應(yīng)力錨桿式，土釘式及樁板式等新的形式。土釘式擋土墻是一種新型擋墻結(jié)構(gòu)，本文就土釘式擋土墻的由來(lái)，它與其它形式相比的優(yōu)缺點(diǎn)，以及其設(shè)計(jì)原理、適用狀況等做一初步探討。

土釘式擋土墻由被加固土體，放置在土中的土釘體和護(hù)面板、排水系統(tǒng)組成，自然?土體利用土釘就地實(shí)施加固并與噴射混凝土護(hù)面板相結(jié)合，形成一個(gè)重力式的擋土墻，以此反抗墻后傳來(lái)的土壓力和其他作用力，從而使得挖方坡面穩(wěn)定。土釘依賴(lài)與土體接觸界面上的粘結(jié)力，摩阻力和周?chē)馏w形成復(fù)合體，土釘在土體發(fā)生變形的條件下被動(dòng)受力，利用其受拉作用對(duì)土體舉行加固。而土釘問(wèn)土體的變形則由護(hù)面板予以約束。

土釘技術(shù)的進(jìn)展始于70年月，1972年在法國(guó)凡爾賽附近為拓寬一條鐵路路基的邊坡開(kāi)挖工程中，采納了噴混凝土護(hù)面板，并在土體中置人鋼筋后注漿。后來(lái)，法、德、美、英等國(guó)家均投資對(duì)土釘做了大量的討論及足尺土釘墻實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)際工程中舉行了大量的應(yīng)用，其中有高層建造邊的基坑開(kāi)挖的暫時(shí)支護(hù)，也用做邊護(hù)穩(wěn)定加固路暫擋土墻之用。其中在利昂附近Dombes隧道的洞門(mén)擋墻中采納永遠(yuǎn)性土釘支護(hù)高度達(dá)到28m。

在我國(guó)，土釘支護(hù)技術(shù)大約于八十年月初起步，迄今為止，許多勘察設(shè)計(jì)部門(mén)、大學(xué)以及軍內(nèi)工程兵單位對(duì)土釘支護(hù)技術(shù)做了許多討論工作，并在工程實(shí)踐中舉行了實(shí)踐?，F(xiàn)在，除了不良地層如軟土和降水困難地區(qū)外，只要存在允許設(shè)置土釘?shù)牡叵驴臻g，土釘支護(hù)往往成為基坑工程開(kāi)挖中的首選計(jì)劃，同時(shí)在一些馬路和鐵路邊坡加固中，也有以土釘支護(hù)作為擋土墻的工程實(shí)例。但與國(guó)外相比，迄今國(guó)內(nèi)對(duì)土釘技術(shù)還缺乏深化系統(tǒng)討論，施工技術(shù)和水平低下，在材料部件和施工機(jī)具上缺乏專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，尤其是在質(zhì)量控制和管理跟不上設(shè)計(jì)辦法。以上所述為土釘支護(hù)技術(shù)的由來(lái)，及國(guó)內(nèi)、外應(yīng)用狀況，它在馬路工程中用做擋土墻時(shí)，應(yīng)稱(chēng)為土釘式擋土墻，簡(jiǎn)稱(chēng)土釘墻。利用以上講述，可以看出土釘墻是由建造基坑支護(hù)技術(shù)進(jìn)展而來(lái)的，但它之所以可成為一種形式的擋土墻是由其特有些結(jié)構(gòu)形式和施工方式打算的，這在后面將做進(jìn)一步闡述。

1、土釘墻中土釘類(lèi)型

鉆孔注漿釘、擊人釘、注漿擊人釘、高壓噴射擊釘?shù)葞追N，其中鉆孔注漿釘為最常用的一種類(lèi)型。

2、土釘墻的施工過(guò)程

開(kāi)挖路塹，深度應(yīng)視不同性質(zhì)土體控制在1～2m之間，在飽和粘性土中可小到lm，在干硬粘性土中可達(dá)到2m。

鉆孔、設(shè)置一排土釘，設(shè)置排水管，給土釘注漿，布置護(hù)面板鋼筋網(wǎng)，噴射護(hù)面板混凝土。

待護(hù)面板達(dá)到一定強(qiáng)度后，繼續(xù)開(kāi)挖路塹，重復(fù)以上步驟至設(shè)計(jì)高程。

3、土釘墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3．1適用土體范圍

有一定毛細(xì)水粘聚力的中細(xì)砂土有一定自然?膠結(jié)能力的砂土和礫石土，具有自然?粘聚力粉土及低塑粘土，以及風(fēng)化巖層

等，這些土體能保持開(kāi)挖時(shí)邊坡切割面的短時(shí)光穩(wěn)定。

3．2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

釘?shù)挠?jì)算內(nèi)容包括土釘設(shè)計(jì)內(nèi)力N，土釘長(zhǎng)度L、土釘孔徑d、土釘鋼筋直徑等。

護(hù)面板設(shè)計(jì)，護(hù)面板土釘為點(diǎn)支承的延續(xù)板舉行強(qiáng)度驗(yàn)算，作用于面層的側(cè)向壓力在同一間距可按均布考慮，其反力作為土釘?shù)亩瞬坷Αｒ?yàn)算的內(nèi)容包括板在跨中支承截面的受彎，板在支承截面的沖切等。

3．3土釘墻穩(wěn)定性分析

內(nèi)部穩(wěn)定性分析，指邊坡土體中可能浮現(xiàn)的破壞面發(fā)生在土釘墻內(nèi)部并穿過(guò)所有或部分土釘。

外部穩(wěn)定性分析

土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性得到保證的條件下，它的作用類(lèi)似于重力式擋土墻，可將由土釘加固的囫圇土體作為重力式擋土墻，分離驗(yàn)算其傾覆滑移。

以上為土釘墻的設(shè)計(jì)驗(yàn)算過(guò)程，國(guó)內(nèi)外有多種辦法，應(yīng)在詳細(xì)實(shí)踐中比較其優(yōu)劣。

4、土釘墻施工時(shí)應(yīng)舉行土釘抗拔實(shí)驗(yàn)和施工監(jiān)測(cè)兩項(xiàng)工作。

抗拔實(shí)驗(yàn)所得到的平均極限荷載值應(yīng)大于設(shè)計(jì)計(jì)算所用標(biāo)準(zhǔn)值的1．25倍，否則應(yīng)修改設(shè)計(jì)。施工監(jiān)測(cè)應(yīng)貫通囫圇施工過(guò)程，施工監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容是土釘墻頂部水平側(cè)向位移，然后計(jì)算此側(cè)向位移與開(kāi)挖深度的比值，當(dāng)比值大于3‰或4‰時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，分析緣由并實(shí)行加固措施。

5、土釘墻與錨桿擋土墻、加筋土擋土墻的異同

土釘是一種原位加筋技術(shù)，即在土中敷設(shè)拉筋而使土體的力學(xué)性能得以改善的土工加固辦法，它與錨桿、加筋土在形式上有一定的類(lèi)似，但也有著本質(zhì)的差異。

5．1土釘墻與錨桿擋土墻的異同

土釘可視為小尺寸的被動(dòng)式錨桿，兩者的差異主要在以下幾個(gè)方面：

錨桿在設(shè)置時(shí)，可施加或不施加預(yù)加拉應(yīng)力，但都將庫(kù)侖破碎面前的主動(dòng)土壓力作為荷載，給土以主動(dòng)約束，利用錨桿傳至破碎面后的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，盡量使土體不發(fā)生變位。而土釘墻普通不施加預(yù)應(yīng)力，要求在土體發(fā)生極小變型后，使土釘被動(dòng)受到磨阻力，并于原不穩(wěn)定土體一道形成類(lèi)似于重力式擋墻的詳細(xì)自撐能力的穩(wěn)定土體。

土釘墻是由上而下邊開(kāi)挖邊分段施工的，而錨桿擋土墻是自下而上整體施工的。

錨桿沿全長(zhǎng)分為自由段和錨固段，錨桿只是在錨固段內(nèi)受力，而自由段只起傳力作用；土釘則是全長(zhǎng)范圍內(nèi)受力，而且受拉力的大小沿囫圇長(zhǎng)度是變化的，普通是中間大，兩頭小。

錨桿密度小，每個(gè)桿件都是重要有受力部件；而土釘密度大，靠土釘?shù)幕ハ嘧饔眯纬蓮?fù)合整體，因而即使個(gè)別釘失效，對(duì)囫圇結(jié)構(gòu)物影響也不大。

錨桿可承受的荷載較大，為防止墻面沖切破壞，其端部的構(gòu)造較復(fù)雜；土釘普通不需要很大的承載力，單根土釘受荷載較小，護(hù)面板結(jié)構(gòu)容易，通過(guò)噴射混凝土及小尺寸墊板即可滿(mǎn)足要求。

錨桿長(zhǎng)度普通較長(zhǎng)，需用大型機(jī)械舉行施工；土釘長(zhǎng)度普通較短，直徑較小，相對(duì)而言施工規(guī)模較小，所需機(jī)具也比較靈活。

由上述可以看出，假如僅加固挖方邊坡，則土釘墻是合適的；假如墻后土體和深部土體穩(wěn)定性有問(wèn)題時(shí)，則用錨桿擋墻比較合適。

5．2土釘墻與加筋土擋土墻的異同

土釘墻與加筋土墻均是土體的極小變形使拉筋受力而工作；利用土體與拉筋之間的粘粘、摩擦作用提供抗撥力，從而使加筋區(qū)的土體穩(wěn)定，并承受其后的側(cè)向土壓力，起重力式擋土墻的作用。兩者的主要差異是：加筋土墻普通應(yīng)用于地形平坦且寬闊的填方路段上，在挖方路段不宜使用；土釘墻則應(yīng)用于挖方路塹的邊坡?lián)鯄?。與其他擋土墻相比，土釘墻的優(yōu)點(diǎn)如下：

施工設(shè)備輕巧，操作辦法容易；

施工不單獨(dú)占用場(chǎng)地；

施工速度較快。

普通來(lái)講構(gòu)造容易，造價(jià)較低。同時(shí)，土釘墻也有其缺點(diǎn)和局限性：

變形略微大于預(yù)應(yīng)力錨桿的變形；

在軟土、松散砂土中施工難度較大，變型量大，造價(jià)較高。

6、結(jié)束語(yǔ)

土釘墻是由設(shè)置于自然?邊坡或