王宏东
【摘 要】Based on the study of soil-nailed walls and its application, some factors are regarded as the main causes of destruction of soil-nailed support, which include the character change of soil, the interaction between soil and soil-nail, the low soil-nail intensity and destruction of concrete surface layer. Several kinds of control measuers to prevent destruction of soil-nailed walls are discussed.%根据有关土钉技术及其应用的研究，分析得出：土体性质的改变、土与土钉之间相互作用被破坏、土钉自身强度不足和面层被破坏是引起土钉墙支护结构破坏的主要原因，同时还讨论了土钉墙支护破坏的控制措施． 【期刊名称】《兰州工业学院学报》
【年(卷),期】2011(018)006
【总页数】3页(P32-34)不倒翁牙刷
【关键词】土钉墙;破坏原因;控制措施
【作 者】美容加湿器王宏东
【作者单位】兰州工业高等专科学校建筑工程系,甘肃兰州730050
【正文语种】中 文
【中图分类】TU476
0引言
土钉墙是以短而密的锚钉安设或打入基坑边壁土体内，将土体加固成为能自稳的重力坝式挡土结构.其具有工期短、造价低、施工简单、占地空间少、支护及时等优点，已在国内众多省市的基坑工程中得到广泛的应用[1]，但是也出现了不少问题.其中，既有设计的原因也有施工不当的原因，国外研究表明，70%左右的土钉墙支护失稳发生在施工阶段，因此，本文在简要阐述引起土钉墙结构破坏的设计及施工问题后，着重讨论施工阶段土钉墙支护破坏控制措施. 1破坏原因分析
1.1土体性质的改变
一方面是地质勘查不准确，造成设计中采用的土质参数与实际情况不符；另一方面，由于施工因素的影响使土体性状改变，例如土中含水量或静水压力的增加引起土体自身的抗剪强度降低.工程实践表明，水患是基坑边壁稳定的大忌，包括由雨水、生活用水、施工用水等所组成的地面积水；由地下给排水管的渗漏水、地面下渗水以及初始地下水所构成的综合地下水；基坑内各种水源所构成的积水等.研究发现，优势滑移线以内及其附近的各种水患均可能引起土体性质改变而对基坑边壁的稳定构成危害.如某工程由于施工阶段防水不当造成地表水和地下水渗流，导致土体含水量增加，一方面将造成土的自重增加；另一方面使土颗粒间产生润滑从而土体的内摩擦减少，造成土体下滑力增加而抗剪强度降低.而且，水的渗流作用也产生附加的动水压力和静水压力.所有这些不利因素最终导致基坑边壁塌方.
1.2土与土钉之间相互作用被破坏
土与土钉之间相互作用被破坏主要表现为土钉的拔出破坏.根据摩擦加筋理论(图1)，拔出破坏是由于稳定区的土与土钉之间的摩擦力小于主动区的水平推力，工程中常表现为上部土钉被拔出，除了土体性质在施工期间发生改变的原因外，由于现场土钉抗拔试验方法的不
够规范，取得的工程性质参数往往有误也是拔出破坏的另一个主要原因.抗拔试验应该在非工作钉上进行，拉拔至拔出破坏状态，根据拔出临界破坏状态的极限抗拔力计算土钉与土体的界面粘结强度.现浇梁
锚钉
图1土钉支护结构及受力图
1.3土钉自身强度不足
研究表明，在荷载作用下土体开裂时，土钉处于剪弯、拉剪等组合应力状态，而且前普遍采用的土钉简化计算只考虑受拉作用[2]，这与实际不符，尤其在开挖第二、三层土时，第一、二排土钉的受力主要是压、弯、剪切，而受拉是次要的，其在回填土中更为突出，从已发生的土钉支护结构破坏实例看，很少出现将土钉钢材拉断的现象.
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1.4面层被破坏
面层的作用在于限制坡面膨胀、传递荷载、减少内部塑性变形以及加强边界约束等，在土体开裂变形阶段尤为重要，虽然面层破坏一般不会引起土钉墙结构的整体破坏，但常常导致结构局部破坏，如面层与土钉结合点的断裂、个别土钉的损坏、局部变形超量等.
2土钉墙支护控制措施
2.1水患防治
勘察阶段需要查明地下水类型、埋藏条件及渗透性.施工前应分析地下水及可能产生的地表水对基坑开挖、坑底隆起和支护结构的影响.施工中主要采用排、挡、降、封、抽等措施防水[3]，即：
排水——设置排水沟,
挡水——设止水墙,
降水——降水井,
封水——用喷射混凝土封闭基坑壁面及附近地面,
抽水——用水泵抽水.
需要指出的是，防水措施应与土方开挖、土方运输等相互配合，另外，可以采用一些简单
有效的方法，如采用化学帷幕灌浆防水、止水，只要能保证帷幕的完整性、密闭性，防水效果将是可靠的.
2.2抗拔试验
土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，为了保证土钉钢材受拉屈服前使土钉发生拔出破坏，应在专门设置的非工作钉上进行抗拔试验直至破坏，用来确定极限荷载，并据此估计土钉的界面极限粘结强度.非工作钉与工作钉的区别在于非工作钉的注浆粘结长度不小于工作钉的一半并且不短于5 m[4].
2.3开挖问题
应分层开挖，每层开挖的高度不宜过大，在砂性土中每层开挖高度为0.5～2 m，在粘性土中每层开挖高度h可按式(1)估算.
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(1)
式中：h为每层开挖深度，单位m；c为土的粘聚力，单位kPa；γ为土的重度，单位kN/m3；φ为土的内摩擦角，单位(°).
每层开挖的纵向长度，取决于交叉施工期间保持坡面稳定的坡面面积和施工流程的相互衔接，一般为10 m，最长不超过15 m.开挖后要尽快设置土钉，以防止基坑土体卸载过快，土体内应力释放过于集中.
2.4注浆方法
施工中尽量采用压力注浆，必要时考虑二次高压注浆以提高土钉与土体之间的界面粘结强度，这是因为粘土在二次高压注浆时的界面粘结强度大约比低压或无压注浆时提高一倍，对无粘性土，压力灌浆可以防止由于孔壁土体松动出现空洞并压密土体.注浆时，为了防止水泥浆在硬化过程中产生干缩裂缝，减小水泥浆收缩时锚固体与孔壁锚固力的损失，需要掺入一定量的膨胀剂;为提高水泥浆的早期强度，加速硬化，可掺入速凝剂或早强剂.
2.5面层处理
为了防止土体松弛和崩裂，必须尽快做好第一层喷射混凝土，采用喷射方法是为了加强混凝土与土体全面密实粘结，限制土体进入松弛状态.一般情况下，不宜采用现浇混凝土面层.喷射混凝土可根据土质情况分两次喷射，即初喷和终喷，也可以一次喷射成型.在喷射混凝土过程中，要注意水量调节、喷运行方式和距喷面的距离及垂直度，确保喷射质量.
2.6监测、信息施工及反分析方法
地表水各土层准确的物理力学性能性质仅靠有限的勘测点所提供的“信息”有时是不够的.施工中监测工作是必须的，对于土钉墙支护结构，顶面水平位移和垂直位移是主要监测项目.施工中，应根据开挖土层情况的监测，对原方案进行必要的调整，做到信息施工与动态设计相结合.
考虑到目前土钉支护设计还不能够象上部结构那样有较成熟的计算理论和计算精度，并且土体结构关系及参数的确定是一个十分重要的问题，而且实际工程表明，由现场测试得来的计算参数有时并不能很好地反映结构和土体作用的实际性状，因此，反分析方法将得以应用.目前最常用的位移反分析法，借助于平面有限元法和弹性抗力有限元法实施[5].通过监测系统和反分析法的结合[6]，可以建立用于基坑边形及稳定性的动态预报系统.
3结语
1) 土钉支护要加强地下水和地表水的处理.
2) 规范土钉原位抗拔试验.
3) 要重视基坑开挖的时空效应问题.
4) 严格控制注浆质量，加强面层与土钉的连接，以增强土钉墙的整体稳定性.
5) 强调“动态设计、信息施工”，利用监测手段反馈信息，指导设计与施工.
参考文献：
[1]龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005：30-44.
[2]秦四清，王建党.土钉支护机理与优化设计[M].北京：地质出版社，2004：46-52.
[3]陈肇元，崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2000：51-63.
[4]中国工程建设标准化协会.CECS96—1997基坑土钉支护技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,1997.
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