摘要：本文探讨了增量分析法分析土钉墙支护受力。
关键词：增量分析法；土钉墙支护；受力
0前言
随着经济的发展和人民生活质量的提高，人们对衣食住行有了更大的需求，尤其是在我国对家的浓厚情结，致使住有所居的观念得到强化，从而促进了建筑领域的迅猛发展。谈及建筑就离不开基坑支护，因为它是建筑施工以及保证施工区域安全高效进行的保障。土钉墙支护作为众多支护形式中的一种，土钉墙支护是通过土钉技术的加固从而达到维持基坑土体稳定的目的，因其具有造价低，施工简便，易操作等优点越来越受到人们的青睐。因此，采用增量分析法并结合施工进程从而分析土钉受力，以指导支护设计中土钉排布及选型，从而达到安全经济的目的。
1土钉墙支护的特点
土钉墙支护法，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基?坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。喷?射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间?产生?“?嵌固效应?”?，并随开挖逐步形成全封闭支护系统;喷层与嵌固?层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、?局部剥落，以及隔水防渗等作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固?介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深?固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为-?体，可把?边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。
2土钉墙边坡支护的机理
土钉墙加固与传统的护坡和挡土墙支撑机理不一样，土钉墙在边坡的一定范围内形成了一个加固区，由于很密的土钉锚杆的作用，?滑移面不可能出现在加固区，只能产生于非加固区，从而使滑移面远离边坡，达到稳定边坡的目的，加固区的整体稳定，包括加固区抗倾覆与抗滑移问题，用增加加固区的宽度和底排土锚杆打成向下倾斜穿过滑移面等措施来解决，土钉墙通过下述几个方面的综合作用使边坡周边土体形成加固区。
2.1锚固作用
密布的锚杆与砂浆柱体相结合对周围土体产生有效的锚固作?用，限制了砂浆柱体周围的土体变形。①土钉不需要施加预应力，?而是在土体发生变形后使其承受拉力工作;②土钉支护在边坡中比较密集，起到了加筋的作用，提高了土的强度，为被动受力机制。?由于土钉在全长范围内与土体接触，其荷载传递沿整个土体进行。
2.2土钉浆孔对土体的挤密作用
由于土钉锚杆的密度比较大，挤密作用的影响也较大，使加固区的土体比非加固区土体密度大。密集的土钉与土钉之间土形成复合土体，其结构类似重力式挡土墙，个别土钉的破坏不会使整个结构的功能完全丧失。
2.3护坡作用
土钉墙的面层不是主要受力结构，其主要作用在于保持土体的?局部稳定性。在公路边坡治理中，土钉墙的面层还起到防止冲刷、?防止雨水渗入坡体影响边坡稳定性的重要作用。
2.4土钉受力及规模
一般锚杆长度在?15?~?45m?之间，直径较大，锚杆所承受的荷?载可达?400kN?以上，某些预应力锚索设计荷载更可达?3000kN?。?其端部的构造较土钉复杂，以防止面层冲切破坏;而土钉长度一般为?3?~ 10m?，浆体直径?100mm?左右，一般不提供很大的承载力。单根土钉受荷一般在?100kN?以下，面层结构较简单，利用小尺寸垫板及挂网喷射混凝土即可满足要求。
目前国内土钉支护结构主要用在建筑基坑支护上，用于公路边坡支护的较少。这主要是因为基坑深度不大，一般不超过?20m?。但是山区，道路路堑边坡很高，原来的力学平衡破坏严重，产生的滑坡推力每延米可达?1000kN?以上，采用土钉支护结构则难以满足要?求。对于一些滑坡推力小的土石质路堑边坡，仍可采用土钉支护，既节省投资，也能缩短工期，具有明显的优势。一些缺乏稳定性的高路堤或挡土墙也可以采用土钉支护加固，但还有待于我们改进土钉支护技术，使其优点发挥在整个边坡支护中。
3施工工况及受力分析
本文对开挖深度为6m的土钉墙支护基坑进行分析，土钉设置为三排，土钉长度均长且满足稳定性要求，通过增量分析法并结合施工工况对土钉受力情况进行分析。
由上述工况可知，采用增量分析法分析土钉受力，具体分析如下；
工况一，当开挖到一层土钉位置时，土体处于自平衡状态，并不需要对它进行支护也能处于稳定状态；
工况二，为放置第一层土钉需将基坑往下超挖一部分，以便于成孔，然后放置土钉并注浆，外挂钢筋网喷射混凝土使之成为一个整体，此时，第一排土钉并未受力；
工况三，继续开挖至3m，此时第一排土钉开始受力，开挖部分引起的主动土压力由第一排土钉承担；
工况四，为布置第二排土钉需再往下超挖一部分，原因同工况二，此时，第二排土钉并未受力；
工况五，继续开挖至4.5m，即第三排土钉位置，此时第二排土钉开始受力，主动土压力由第一排、第二排土钉共同承担；
工况六，为布置第三排土钉仍需超挖一部分，超挖部分土压力仍由前两排土钉承担，同时施工第三排土钉，此时，第三排土钉不受力；
工况七，继续开挖至6m，并将剩余部分坑壁挂网喷射混凝土，此土钉墙支护完成，第三排土钉开始受力，整个基坑的主动土压力由三排土钉共同承担。
分析以上受力过程，我们可以知道，随着开挖深度的不断加深，土钉是逐渐受力的，且上排土钉受力大于下排土钉，故在土钉墙设计中，应将上排土钉长度大于下排土钉，充分发挥土钉的抗拉性能，也更经济合理。
4结语
土钉墙施工成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证了施工的安全。此外，由于土钉墙能充分利用土体的自承能力的特点，使得造价降低。因此，在条件允许的情况下，采用土钉墙支护，可以大大节省投资。本文采用增量分析法分析了土钉墙中土钉的受力机理，使得土钉布置更加经济合理，更有利于土钉墙支护在工程中得到更广泛的推广与应用。
论文作者:邵大伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/29
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