土釘支護結(jié)構(gòu)設計在土木工程中的應用

1、<p>　　土釘支護結(jié)構(gòu)設計在土木工程中的應用</p><p>　　【摘要】土釘支護結(jié)構(gòu)的設計是土木工程中極其重要的部分之一，一直以來有很多國內(nèi)外學者從事著對土釘支護結(jié)構(gòu)設計研究實踐工作。本文簡析了土釘支護的概念、土釘支護結(jié)構(gòu)設計分析的內(nèi)容，探討了在土木工程中土釘支護結(jié)構(gòu)設計的常用方案，并結(jié)合這些方案指出土釘支護結(jié)構(gòu)設計中的不足。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】土釘支護，設計，

2、概念，土木工程，方案，應用 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的需要，大量的土木工程需要被建設，土釘支護結(jié)構(gòu)設計是土木工程中重要的環(huán)節(jié)之一。好的土釘支護結(jié)構(gòu)設計能夠增加土木工程的穩(wěn)定性，保障了工程的安全性，對于土釘支護結(jié)構(gòu)設計

3、如何適應與復雜環(huán)境、軟土地層深基坑等不利條件下的土木工程施工，采取怎樣的措施來優(yōu)化土釘支護結(jié)構(gòu)設計的方案等問題一直困擾著國內(nèi)外學者。本文從土釘支護概念、工程應用方案等方面進行了以下綜述研究。 </p><p>　　土釘支護的概念及土釘支護結(jié)構(gòu)設計分析 </p><p>　　土釘支護是指在原位土中敷設較為密集的土釘，并在土邊坡表面構(gòu)筑鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面層，通過土釘、面層和原位土體三者的共同作

4、用而支護邊坡。其特點是在發(fā)生變形的條件下，通過與土體接觸界面上的粘結(jié)力和摩擦力，使土釘被動受拉，給土體以約束加固，使土體穩(wěn)定[1]。在土木工程中使支護結(jié)構(gòu)能夠在極端環(huán)境中保證安全性，并且在使用條件中能滿足變形限制條件是土釘支護結(jié)構(gòu)設計分析的主要目的及任務。支護結(jié)構(gòu)的設計原則包括：安全可靠、經(jīng)濟合理以及便于施工等。土釘支護結(jié)構(gòu)設計分析主要涉及以下主要內(nèi)容：（一）內(nèi)部的穩(wěn)定性分析；（二）外部的穩(wěn)定性分析；（三）支護面層的內(nèi)力分析和有關(guān)強度的

5、驗算。 </p><p>　　在土木工程中土釘支護的分析方法一般被分為四類： </p><p>　　工程簡化分析方法；直接給定不同部位的土釘?shù)淖畲罄?，直接給定臨界滑移面的正確位置是工程簡化分析的實質(zhì)。雖然工程簡化方法在很多方面依然存在不足，但是它在土木工程中依然被應用廣泛。正確確定破裂面的具體形狀是工程簡化計算方法中最重要的一點，它有利于優(yōu)化穩(wěn)固土釘支護設計方案。 </p>

6、<p>　　經(jīng)驗設計法；憑經(jīng)驗直接給定土釘?shù)拈g距、直徑、長度以及傾角等是經(jīng)驗設計的最大的特點。經(jīng)驗設計法是從事土木工程行業(yè)多年，并對土釘設計有過很多實踐經(jīng)驗后而總結(jié)出來的方法，它為土釘設計分析工作提供了大量重要的參考文獻。 </p><p>　　3.有限元分析法；有限元分析法的理論研究非常完善，是目前應用非常廣泛的土釘支護結(jié)構(gòu)設計分析方法之一。它具有以下幾點突出的優(yōu)點：（一）考慮釘、土相互作用，協(xié)調(diào)兩

7、者的變形；（二）可以模擬基坑開挖過程；（四）可以求得支護結(jié)構(gòu)的應力和位移，從而對支護結(jié)構(gòu)進行合理設計。它能彌補很多其他設計方法的誤區(qū)，能給出體系的變形數(shù)據(jù)，而且還能夠分析體系的穩(wěn)定性。 </p><p>　　4.極限平衡法；它是我國目前土木工程中土釘支護運用最廣的方法之一，也是基坑支護和土坡穩(wěn)定理論中較早采用的方法。國外國內(nèi)有很多專家對此理論進行過研究，并且理論研究成果顯著。例如德國的stocker在1979年提

8、出了有關(guān)土釘支護結(jié)構(gòu)設計的極限平衡法的德國方法，bride在1989年提出的bride的方法，以及由juran等人在1990年提出的機動法等。 </p><p>　　在土木工程中土釘支護結(jié)構(gòu)設計常用方案舉例 </p><p>　　土釘支護結(jié)構(gòu)通過對基坑邊壁土體強度的加強和提高，使基坑邊壁產(chǎn)生荷載的土體成為支護結(jié)構(gòu)的一部分，基坑開挖支護過程中，隨著邊壁鄰空高度增加，土體側(cè)壓力的增加，支護結(jié)構(gòu)

9、的抗力水平相應提高，從而使邊壁土體強度得到最大限度的利用[2]。在土木工程中有很多有關(guān)土釘支護結(jié)構(gòu)的案例：下面我們將結(jié)合一些案例來分析： </p><p>　　有關(guān)土釘墻支護的案例； </p><p>　　土釘支護結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)點： </p><p>　?。ㄒ唬┠芎侠砝猛馏w的自身承載能力，將土體作為支護結(jié)構(gòu)不可分割的部分。結(jié)構(gòu)輕型，柔性大，有良好的抗震性和延性。 &

10、lt;/p><p>　?。ǘ┦┕ぴO備簡單，土釘?shù)闹谱髋c成孔不需要復雜的技術(shù)和大型機具，土釘施工的所有作業(yè)對周圍環(huán)境干擾小。 </p><p>　?。ㄈ┦┕げ恍枰獑为氄加脠龅?，施工場地狹小，基坑深度不大，大型護坡施工設備不能進場等情況下，該技術(shù)顯示出獨特的優(yōu)越性。 </p><p>　?。ㄋ模┰诨娱_挖過程中有利于根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)，及時調(diào)整土釘長度和間距。 &l

11、t;/p><p>　　（五）防腐性能好，造價較低。 </p><p>　　土釘墻土釘支護結(jié)構(gòu)設計要與基坑開挖緊密的配合，各道工序應該實行平行作業(yè)，依次有序地進行。土釘墻施工流程包括以下幾方面：（一）人工修坡、清面；（二）土釘錨桿定位、成孔；（三）土釘錨桿制作、安裝；（四）注漿；（五）掛鋼筋網(wǎng)；（六）焊加強筋；（七）噴射砼；（八）預應力錨桿齡期等待；（九）張拉鎖定。對于土釘墻土釘支護結(jié)構(gòu)設計方案

12、實施要做好詳細的規(guī)劃工作，包括施工前的準備，施工中標準化的要求等等。 </p><p>　　2.在軟土層中或者是基坑開挖支護過程中涉及到的有關(guān)土釘支護結(jié)構(gòu)設計的復合支護結(jié)構(gòu)。復合支護結(jié)構(gòu)即是樁體與土釘聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)，它通常包括土釘墻支護結(jié)構(gòu)和前置排樁支護。在這種應用環(huán)境中，土釘墻支護和前置排樁支護是一個密切聯(lián)系的整體結(jié)構(gòu)，只有它們成為一個整體，才能共同抵抗土的側(cè)面壓力，防止基坑的變形。一般復合支護結(jié)構(gòu)設計分析會從面

13、層設計、土釘設計、樁體嵌入深度、以及穩(wěn)定性驗算等四個方面來入手。其中內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性驗算、整體穩(wěn)定性和底部穩(wěn)定性驗算是穩(wěn)定性驗算的重要組成部分。 </p><p>　　總之，目前我國對于土釘結(jié)構(gòu)設計的方案應用成功案例有很多，以上只是小小的兩個案例，對于案例的分析與總結(jié)有助于我們增長土釘支護結(jié)構(gòu)設計的經(jīng)驗，使其能更好的適應更復雜的施工環(huán)境。 </p><p>　　土釘支護結(jié)構(gòu)設計中的不

14、足及對此的建議 </p><p>　　我國對于土釘支護結(jié)構(gòu)設計方面的研究存在很多不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： </p><p>　　對于土釘支護結(jié)構(gòu)設計方面的研究往往考慮到的條件不全面，一些研究只重視了釘―土之間的抗拉作用，而對于土釘擋墻外部整體的穩(wěn)定性有所忽視。 </p><p>　　現(xiàn)在的土釘支護結(jié)構(gòu)設計的具體方案往往只能適應條件好的環(huán)境的土木工程的施工，

15、而不能適用于一些地質(zhì)、自然環(huán)境、天氣條件復雜的地區(qū)。這就不符合我國發(fā)展偏遠地區(qū)的目標要求。 </p><p>　　一些土釘結(jié)構(gòu)設計方法中采用的力的計算方法，穩(wěn)定性計算方法，假定條件等存在不當，造成誤差較大，影響工程的穩(wěn)定性與質(zhì)量。例如Juran的機動法關(guān)于土釘內(nèi)力剪力計算的假定不嚴格。Brude方法計算土釘剪力過程中引用了樁基礎的經(jīng)驗公式有一定的欠缺。這些都在一定程度上影響了土釘結(jié)構(gòu)設計的精確度。 </p&

16、gt;<p>　　我國對于土釘結(jié)構(gòu)設計方面的人才的缺失也是土釘結(jié)構(gòu)設計滯足不前的重要原因之一。 </p><p>　　另外，土釘支護結(jié)構(gòu)的設計不能因地制宜，盲目的照搬應用也是造成我國土木工程建設存在重大安全隱患的原因之一。所以在具體的工程施工中，要把質(zhì)量安全放在首要位置，綜合全面考慮土釘支護結(jié)構(gòu)的設計，因地制宜，合理施工。 </p><p><b>　　總結(jié) <

17、;/b></p><p>　　總之，在具體的工程實踐中土釘支護結(jié)構(gòu)要科學的設計，在施工中采用安全合理的支護技術(shù)措施是保證施工質(zhì)量安全的重要保障。工程土釘支護結(jié)構(gòu)的作用是保證基坑挖土期間擋土又擋水，以保證基坑開挖與施工的安全進行，并不對周圍的道路建筑物產(chǎn)生威脅。因此土釘支護結(jié)構(gòu)的設計既要確?；A安全順利的施工，又要考慮方便施工安全合理。我國在土釘支護結(jié)構(gòu)設計方面還存在很多不足，我們要注重對這方面的研究與實踐應