放坡竹筋土钉墙的应用范文

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《江苏建筑杂志》2014年第三期

1竹筋土钉墙的作用机理分析

1.1变形约束作用由于土钉墙支护结构是通过土钉及土体共同作用，形成复合体，从而提高土体强度，弥补土体强度本身的不足，增强边坡整体稳定性；因此土钉材料与土体共同参与变形，而竹筋是一种柔性材料，与原状土体的刚度比较小，与土体协调变形能力较强。

1.2提高原状土体强度的作用土钉墙支护结构通过在土体中插入土钉，对土体产生加筋与置换作用，但一般注浆土钉间距不宜小于1.0m，而竹筋土钉由于在软土中插入的水平及竖向间距较小（0.5m左右），因此在单位面积上的加筋密度较大，形成了较好的置换作用，同时在同一高度位置上土钉插入角度可不同，小角度土钉承担拉力，大角度土钉则对下卧原状软土地基产生加固作用，从而提高其整体稳定性。

1.3应力分担作用竹筋作为钉体材料，具有较高的抗拉作用、抗剪及抗弯刚度，由竹筋实验得到竹筋（孟宗竹）的强度极限值为[1]：拉伸σ=158.2MPa，弯曲σ=130.6MPa，横纹剪切τ=44.7MPa，按竹筋的平均直径70mm与平均壁厚6mm计算每根竹筋的极限强度为：轴力N=174kN/根；剪力Q=53.9kN/根；在土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移，对土钉墙复合体起到应力分担作用。

2竹筋土钉墙支护结构设计要点

（1）适用于有一定施工空间，且环境保护要求相对较低的软土地区基坑工程，开挖深度为6.0m以下，超过6.0m的基坑工程，由于放坡坡比较缓而造成土方开挖量及回填量较大，占用较大的场地空间，往往不能体现出较好的经济性。（2）针对软土自立性较差的特点，对于开挖深度超过4.0m基坑采用分级放坡并在两级坡中间设马道平台的的形式，增强土钉墙的整体稳定性。放坡坡比可根据软土的强度采用1:1.0～1:1.5。（3）曹国安对南昆线膨胀土土钉墙的试验指出[2]，土钉墙顶部变形最大，在中部变形剧减，在墙底部，变形又增大，主要是由于坡脚应力集中引起的，软土地区同时存在地基承载力不足的问题，因此在土钉墙设计中，在墙底部采取措施增加抗滑及抗隆起能力，防止土体滑动及隆起，有利于坡体的稳定。根据以上结论，在竹筋土钉墙的设计中，在坡脚采用软土地区常采用的连续水泥土墙，起到稳定坡脚抗滑移及抗隆起的作用。（4）竹筋土钉材料一般小头直径大于Φ50，长度一般为5m～6m，水平及竖向间距0.5m～0.8m，竹筋倾角可选用接近水平及近垂直向2种，水平向土钉承担拉力，近垂直向土钉对下卧地基土起到加固作用。（5）面层挡土及坡面泄水处理与常规放坡土钉墙做法相同。

3工程实例

3.1工程概况南京奥体中心嘉业阳光城小区位于南京市奥体中心黄山路与富春江东街交叉口的西北角。场地东侧为黄山路，距离基坑边线9.0m；南侧为富春江东街，距离基坑边线8.0m；西侧为恒山路，距离基坑边线5.5m；北侧为奥体大街，距离基坑边线15.0m；周边道路下存在一定数量的地下管线，需要重点保护。小区由24栋高层住宅（其中第15、21、23栋为9层，第2、6、10、11、13、18、20栋为11层，第1、7、9、12、14、17、19、22栋为15～16层）、3栋2层商业用房和地下车库组成，住宅楼主体结构采用钢筋混凝土框架结构，并设有1层地下停车库。基坑面积约37000m2，周长约为1047m。基坑开挖深度3.4m～6.0m，基础形式采用预应力管桩。该场地属于长江漫滩地貌单元，基坑支护影响范围内土层依次分布有①－1层松散状杂填土，填土下分布有约2m厚软～流塑状态②－1层粉质粘土，其下分布有14m厚流塑状态②－2层淤泥质粉质粘土，以下为粉土及粉细砂层。该场地地下水属孔隙潜水，深部具微承压性质，接受大气降水补给，水位动态季节性变化影响明显，以径流、蒸发排泄为主。勘探期间测得稳定地下水位埋深0.25m～4.0m，年地下水位最大变幅约1m，常年最高水位可按水位标高6.50m设计。

3.2基坑工程设计方案的选择根据本基坑工程的周边环境保护要求、地质条件及基坑规模，综合确定本工程属二级基坑工程。由于本工程基坑开挖深度在5m～6m之间，且属软土地质条件，可选择的支护结构形式有重力式挡墙及竹筋土钉墙支护形式，结合基坑平面形状及各区段施工空间的差别，对于紧临周边道路的区域采用重力式挡墙支护形式，其余段采用竹筋土钉墙支护结构，该支护结构形式组合在确保基坑及周边环境安全稳定的前提条件下，体现出了较好的施工便利性与经济性。由于基坑开挖影响深度范围内均为填土及软土，土体渗透性较差，而深部微承压水对本基坑开挖无影响，因此地下水仅考虑采用集水坑明排方案。基坑支护结构总平面图及放坡竹筋土钉墙局部平面图详见图1、图2。

3.3放坡竹筋土钉墙支护设计选择放坡竹筋土钉墙支护结构形式段基坑开挖深度为5.2m，结合地质条件组合，选择二级放坡形式，一级坡坡比1:1，二级坡坡比1:1.2，自然地面以下2.0m处设置1.0m宽马道，坡面分别设置15°及60°竹筋土钉，纵向及竖向间距均为500mm，土钉长5.0m，坡脚处设置5.0m长双排双轴深层搅拌桩，作为坡体抗隆起及抗滑移措施，有利于放坡竹筋土钉墙的整体稳定性及坡底处工程管桩的保护。坡面采用80mm厚挂网喷射混凝土作为面层封闭措施，并设置泄水孔疏排坡面地下水。放坡竹筋土钉墙支护结构剖面图详见图3。

3.4施工及监测放坡竹筋土钉墙区段首先进行坡脚双轴深层搅拌桩的施工，之后随土方开挖逐层压入竹筋土钉，对于填土段局部存在硬质填料压入困难处改用花管土钉替换，在软土分布范围采用挖机反斗将竹筋压入坡体，施工较为便利，加之面层的及时封闭，竹筋土钉墙体系形成速度较快。施工期间进行了较全面的工程监测，包括深层土体水平位移，基坑周边道路、地下管线的沉降监测等。根据监测结果，竹筋土钉墙支护区段深层土体水平位移最大值为39.42mm，坡脚工程桩未发生偏斜、断桩等现象，顺利实现了基坑功能的目标，确保土建的顺利施工及周边环境的安全稳定。竹筋土钉墙支护区段侧斜曲线如图4所示。

4结论

放玻竹筋土钉墙支护结构形式是软土地区一种新型支护结构形式，与成孔土钉墙、花管土钉墙及自然放坡等支护形式相比，其工艺成熟、操作简单、施工便利、工期较短，具有较好的经济效益；同时环保节能，施工无污染、无噪音，具有良好的社会效益。其优势在于：（1）通过边坡中插入密度较大的竹筋加固主动区软土，增强土体的抗剪强度和抗变形能力，有效改善主动区土质条件，有利于坡体的稳定性。（2）坡脚设置1排毛竹或坡脚以上50cm高度处设置水泥土深搅桩做为抗滑桩，增强坡体整体稳定性及抗隆起稳定性。（3）由于毛竹相对于常规土钉具有价格优势，同时该土钉墙体系坡度较自然放坡坡比较陡，减少了大量土方开挖、外运及回填工作，使得综合工程造价相对常规土钉和自然放坡均较低。（4）毛竹作为新型环保材料，作为建筑材料使用，可推动新型环保材料、新型支护技术在岩土工程中的应用。

作者：金雪莲樊有维曹中单位：江苏华东工程设计有限公司