土钉(墙)与土(层)锚(杆、索)的比较及在温州地区的应用(无英文翻译)--精.doc

土钉（墙）与土（层）锚（杆、索）的比较及在温州地区的应用 王瑞1，胡启平2，徐佩林1 （1温州中城建设集团有限公司，浙江 温州 325000；2苏州工业园区华成房地产开发有限公司，江苏 苏州 215021 ） [摘要] 土钉和土锚在结构形式和施工工艺上具有的相似性，以及我国建筑工程科研大大滞后于大规模工程建设实践的现实，使两者发生混淆。本文试从概念、机理、结构、承力体系、应力分布与形变等多角度对两者进行初浅的比较分析，以供参考。 [关键词] 土钉；土锚；比较分析；工程应用 1 绪言 我国土钉（墙）支护（以下称土钉）的产生是工程界根据“新奥法”和“桩—锚”结构相结合而演变发展过来的，新奥法的基本思路是利用喷—锚—网形成的柔性支护取代传统的钢筋混凝土刚性衬砌，它的先进之处在于调动隧道围岩的强度承受围岩产生的形变压力[1]。该方法在上世纪九十年代由工程兵三所等大规模用于基坑开挖时的边坡支护，因而人们也就习惯地称作“喷—锚—网”支护。另一个起源是桩—锚结构以排桩（如钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩等）和地下连续墙作为超前支护在基坑开挖之前打入地层，开挖过程中约束地层变形并承受桩后水土压力，开挖一定深度施作土层锚杆，并通过张拉土层锚杆，以预应力形成平衡墙后水土压力，即土（层）锚（杆、索）支护（以下称土锚）。由于该方法具有经济可靠、施工灵活、投入作业机具少，特别适应城市环境采用，又因恰逢我国大规模城镇化和小康社会建设对多层建筑和高层建筑的地下室、地下地库及地铁车站等工程施工之所需，特别是复合土钉技术的开发与应用又将其应用范围扩大到高水位及比较松软的软弱土层后，使土钉支护包括沿海地区在内的广大地区得到前所未有的广泛应用。 上述演变就使工程界在设计土钉支护时明显带有“喷—锚—网”和“桩—锚”结构的痕迹，而且两者在结构形式和施工工艺上具有一定的相似性，还由于我国工程建设发展速度快、规模大，对工程建设研究远远落后于工程施工实践，工程科学研究滞后的状况非常突出，土钉与土层锚杆概念混淆就使其中之一，应予以厘清。 2 概念 土钉。边挖土边从上而下设置土钉的过程中，土层边坡土体的稳定度会有部分丧失，设置土钉的目的在于保持边坡土层剩余稳定度不致继续丧失，或其剩余稳定度的消失过程尽可能缓慢一些，使基坑地下室结构施工期间能安全进行。 土锚。是承受结构物的上托力、抗拔力、侧倾力或挡土墙的土压力、水压力的受力维护结构物的支护稳定体系。 3 受力机理 土钉。被动受力。一般不施加或相对施加较小的预应力，边坡土体稳定未发生变形或位移时，土钉不承受任何应力，只有在土体产生变形和位移时才承受土体的摩阻力。土钉受力区位于土体滑移面两侧，土钉承受两组应力，一组是拉应力，其一是指向坑内引起土体变形与位移的拉应力，另是指向坑背阻滞土体变形与位移的拉应力，在基坑边坡土体还未发生滑移前这两个方向相反的拉应力相等，使土钉发挥约束土体变形的作用。由此可见，从提高土钉约束土体变形作用的角度看，基坑边坡潜在滑移面以内的土钉自由段还是以不注浆更为有利。再一是平行于滑移面的一组剪切力，在土体尚未发生滑移时这组方向相反的剪切力处于平衡状态，在土体沿滑移面发生下滑的瞬间，这组应力的平衡被破坏[2]，土钉被拔出，同时还承受土体下滑的推力，使其发生弯曲。其受力机理视图1之A。 土锚。主动受力。依靠锚杆提供的拉拔力平衡刚性桩体上承受的水土压力。一种主动式的受力杆件，在锚（杆、索）设置后通过施加较大的预应力，在土体或支护结构未产生位移之前，锚杆已处于受力状态，以防止支护结构发生变形或位移。为保证锚杆更好发挥承力作用，消除注浆凝固过程中的收缩现象而影响锚杆的嵌固程度，需要进行二次压力注浆，以填充第一次注浆与孔壁之间的缝隙。其受力机理[3]视图1之B。 τ—孔壁对砂浆的平均摩阻力；μ—砂浆对钢筋的平均握裹力； d—钢管筋直径；D—锚杆直径 图1 土钉、土锚受力机理示意图 4 支护结构 土钉。柔性支护系统。由土钉+钢筋混凝土喷射砼面层组成。钢筋混凝土喷射砼面层后可以有水泥搅拌桩排桩、钢拔桩或旋喷桩排桩等柔性桩墙。但更多见的是作倾斜边坡面喷射砼面层+土钉的形式。见图2支护结构图之A。 土锚。刚性结构。由土锚（杆、索）+排桩（刚性）组成。桩墙可以是树根桩、钻孔灌注桩、型钢桩、SMW桩、地下连续墙等刚性桩墙。土锚由自由段和锚固段构成，锚固段通过压力注浆嵌固于稳定地层中，通过自由段与刚性桩墙接连成支护体系。 1 喷射混凝土面层 2 土钉 3 柔性挡墙 4 刚性挡墙 5 土锚 图2 支护结构示意图 5 受力体系 土钉。土钉体与土体的摩阻力。土钉以注浆体与土体的握裹力阻滞边坡岩土体的变形与位移。土钉端头垫板或焊接只起到使喷射混凝土砼面层受力均匀的作用。喷射混凝土砼