[转贴]：打入式土钉薄壁墙在外围护工程中的应用

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1 前言
　　土钉墙在基坑围护中，一般采用逆作法分段随着基坑开挖自上而下对边坡进行支护，施工工艺通常是用钻孔机打孔、安装锚杆、注浆、锚头；边坡表面采用喷射混凝土加固，该工艺必须由专业施工队承担，并配备专用设备，工期较长，造价也相应较高。
　　镇江某大楼一侧是气象台观测场，两者高差为8.3m，坡长26m，必须作永久支护。但受平面布置限制，支护结构不允许采用大面积开挖方式做钢筋混凝土挡墙。设计人员根据土的物理力学性质，提出了打入式土钉薄壁墙方案，在施工单位的积极配合下，仅用20d时间就完成了支护施工，经检测土钉的防腐、抗拔力、混凝土强度、沉降、位移等参数，完全满足设计、使用要求。
2 设计参数
2. 1 土质物理力学性质指标
根据工程地质勘察报告，工程位置处土层为粉质粘土，土的粘聚力C=63kPa，土的内摩擦角φ＝２３°。
２．２ 设计参数及结构布置
１．土钉墙挡土高度设计为７．４５ｍ，设计坡比１∶０．３（底角７３．３°?。
２．土钉长度先按一般打入式土钉的经验按０．５～０．６Ｈ布置，考虑到本支护结构为永久性支护结构，经核算自上而下第一～第三排长度为５．８５ｍ，第四～第六排长度为５．５ｍ，第七～第八排为４．８０ｍ；土钉间距采用均匀布置，水平间距和竖直排距均为１．０ｍ，共计８排２１６根；土钉与水平面倾斜角取１５°；土钉采用φ２５ｍｍ螺纹钢；为分散土钉与现浇混凝土面板处的应力，通过加强筋与面板双向钢筋网连接；混凝土面板采用现浇Ｃ２５厚１５ｃｍ，内配双向φ６＠２００钢筋网；面板泄水孔间距２ｍ，呈梅花状布置，泄水孔设置了反滤层；护坡底从１６．５５ｍ以下用钢筋混凝土直挡墙处理，既可以保护边坡稳定，同时也作为配电房、空调机房东侧墙的基础（附图１）。
２． ３ 结构设计分析
２． ３． １ 支护整体稳定分析
外部整体稳定分析与一般重力式挡土墙的稳定分析相同，可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙，分析验算：
１．支护整体沿底面水平滑动；
２．支护整体绕底角倾覆，并验算支护底面的地基承载力；
３．验算整个支护连同外部土体深部破坏面失稳（园弧滑动）。
经验算，安全系数Ｋ值均大于允许值。
２． ３． ２ 土钉设计计算
１．采用参数
将挡土土层分为４层，自上而下取：
第一层 土层厚度２．００ｍ
φ＝２３° Ｃ１取１０ｋＰａ
第二层 土层厚度１．５０ｍ
φ＝２３° Ｃ２取２０ｋＰａ
第三层 土层厚度２．００ｍ
φ＝２３° Ｃ３取３０ｋＰａ
第四层 土层厚度２．１０ｍ
φ＝２３° Ｃ４取４０ｋＰａ
土的重度γ取２０ｋＮ ／ ｍ３，地面超载取ｑ＝２０ｋＮ ／ ｍ２
２．土钉所受土压力按下式计算（摘自《深基坑支护设计与施工》）：
Ｔｉ＝??ｑ＋γＨｉ?ｋａｉ－２Ｃ?×Ｓｘ×Ｓｙ
式中 Ｔｉ—第ｉ个土钉所受的土压
力ｋＮ；
ｑ—地面超载，取２０ｋＮ ／ ｍ２；
γ—土的重度，取２０ｋＮ ／ ｍ３；
Ｈｉ—第ｉ个土钉所在位置的高度，ｍ；
ｋａｉ—ｔｇ２?４５°－φ／２）第ｉ层φ的系数；
Ｓｘ、Ｓｙ—分别为土钉水平及垂直间距，ｍ，取１．０ｍ；
Ｃ—土的粘聚力，ｋＰａ；
φ—土的内摩擦角。
３．土钉抗拔力（滑裂面外），按下式计算：
Ｔｕｉ＝πＤＬｂｉτｆｉ
式中
Ｔｕｉ—第ｉ个土钉滑裂面外的抗拔力，ｋＮ；
Ｄ—钢筋直径，ｍｍ；
Ｌｂｉ—第ｉ层土钉伸入破裂面外稳 定长度，ｍ；
τｆｉ—土钉与土体间各层土的粘结强度，ｋＮ ／ ｍ２，参照《土层锚杆设计与施工规范》 （ＣＥＣ２２－９０），取７０ｋＰａ。
４．安全系数
Ｋ＝Ｔｕｉ ／ Ｔｉ
５．各层土钉（自上而下）有关参数计算结果见下表：
∑Ｔｉ＝８７ｋＮ ∑Ｔｕｉ＝１８８．８２ｋＮ
Ｋ＝２．１７
６．土钉截面计算
Ａ＝ＫＴ ／ ｆｙｋ＝１．５×１７４７０ ／ ３３５＝７８．２２ｍｍ２
式中 ｆｙｋ—钢筋强度标准值，Ｎ ／ ｍｍ２
根据土钉拉力计算，钢筋截面积仅为７８．２２ｍ２，由于采用打入式土钉，必须具备一定的刚度，且计算Ｄ时已取φ２５ｍｍ螺纹钢筋。
３ 施工工艺
３． １ 土钉入土
　　沿坡面从上往下共设置８排土钉，最高处一排离地面近７ｍ，土钉入土角度与水平线夹角为１５°，入土长度最长５．８５ｍ，最短４．８ｍ，总进尺１２００ｍ。采用空压机风镐振动打入的方法，实践证明，进度快，工人劳动强度不大，确保了土钉入土长度和位置要求，施工方法如下：
１．脚手架搭设：搭设４排脚手架，同时用剪刀撑加固。
２．入土方法：用长６ｍ、厚５ｃｍ、宽３０ｃｍ的木板按角度固定在脚手架上，风镐顶住锚筋，均匀用力震动入土（见图２）。
３．长的土钉，可以分成两段施工，第一段３～４ｍ左右打入以后，割去土钉尾部变形部分，作破口处理，与另一段２～３ｍ土钉对焊，焊接时注意严格保证同轴度；相邻土钉焊接部位错开；焊接部位增做防腐处理。
３． ２ 设备和劳力配置
一台空压机配两台风镐，每只风镐为１个小组，每组３人，加空压机操作工１人，共７人。两班作业计１４人。
３． ３ 坡面混凝土立模采用木模板拼装法
木模定位用φ１２ｍｍ对拉螺栓焊在土钉尾部，用螺栓紧固，拆模后再割掉外露部分并用高标号砂浆抹平。
３．４ 防腐涂料的施工
根据防腐涂料施工及验收的要求，采用涂层厚度测定仪（常州产）按规定的测点对全部土钉作了每道和最终厚度测定，涂层标准按下列要求验收：
１．外观：防腐涂层表面平整、光滑、无皱折和鼓泡。
２．厚度：最低点不低于设计规定的厚度。
３．粘附力：防腐层固化后（３～５ｄ?，用铁锤敲击涂层，破口周围不许出现龟裂脱壳，沿破口周围涂层仍与锚杆紧密粘附。经检验，全部土钉涂层符合要求。
４ 结语
　　土钉薄壁混凝土墙用于挡墙支护在本市尚属首例，是成功的。既安全又省工省时，达到了常规施工条件下进行施工的目的，同时降低了工程造价，具有良好的经济效益和社会效益。