預應力錨桿復合土釘支護的發(fā)展現(xiàn)狀

1、<p>　　預應力錨桿復合土釘支護的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　摘要：本文闡述了深基坑土釘支護和預應力錨桿支護發(fā)展及作用機理，進而介紹預應力錨桿復合土釘支護的作用機理以及這種支護方式的特點。 </p><p>　　關鍵詞：土釘；預應力錨桿；復合支護。 </p><p>　　The Development Situlation of Prestressed

2、 Anchor Composite Soil Nailing Support </p><p>　　Abstract: This paper expounds the development and mechanism of soil nailing and anchor bolt support of deep excavation,then introduces the mechanism of prestr

3、essed anchor composite soil nailing as well as the characteristics of it. </p><p>　　Key words: soil nails; prestressed anchors; composite support. </p><p>　　中圖分類號： TD3文獻標識碼： A </p><p&

4、gt;<b>　　引言 </b></p><p>　　在基坑開挖之前，土體處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，但開挖以后，局部地層大幅度地減載引起了地層應力狀態(tài)的改變，隨之產生位移，所以必須對基坑進行支護。而現(xiàn)如今隨著城市的發(fā)展，高層建筑鱗次櫛比，層高也不斷增加，基坑開挖深度越來越大，城市環(huán)境日趨復雜，傳統(tǒng)支護已經不能滿足基坑支護的要求，為了順應工程需要，預應力復合土釘支護的技術日漸成熟起來。本文介紹了預應

5、力錨桿復合土釘支護結構的應用現(xiàn)狀、特點局限等。 </p><p>　　1土釘支護技術的發(fā)展及作用機理 </p><p>　　1.1土釘技術的發(fā)展 </p><p>　　土釘支護是從20世紀70年代開始發(fā)展起來的一種支護技術，起源于新奧法和加筋土技術，最早應用于法國，目前已被廣泛應用。在我國，土釘支護技術研究是從上世紀70年代末開始的，一些學者開始對國內一些邊坡的土釘

6、支護工程進行原位測試研究。在此之后,土釘支護技術便開始逐步運用于國內的諸多工程建設之中。 </p><p>　　1.2土釘支護作用機理 </p><p>　　土釘支護是由被加固土體、放置在其中的土釘筋體和噴射混凝土面層三部分組成的。土釘 (soilNails)，就是置入原位土體中較密間距排列的細長桿件，如鋼筋或鋼管等，通常還在其外周裹上水泥砂漿或水泥凈漿。該方法是以一定傾角成孔，然后將鋼筋

7、或鋼管置入孔內，隨后注漿形成土釘體，進而在坡面布設鋼筋網，并與土釘連接，最后在坡面上噴射混凝土面層，使以上幾個部分稱為一個共同體，發(fā)揮群體作用，當土體發(fā)生變形時，通過土釘與土體接觸界面上的摩擦力和粘結力，使土釘被動受拉，并通過受拉給土體以約束加固或使其趨于穩(wěn)定。土釘在土體中主要受兩方面力的作用：一是拉力作用，二是土體剪力的作用。土釘支護的原理就是利用潛在破裂滑移面上土釘和土體之間的摩擦力來平衡土釘體所受的拉力，依靠土釘體的抗剪強度來平衡

8、土體有滑裂趨勢時所受的抗剪力的作用。 </p><p>　　2錨桿支護技術的發(fā)展及作用機理 </p><p>　　2.1錨桿支護的發(fā)展 </p><p>　　錨桿支護最初應用在1872年北威爾士露天頁巖礦邊坡加固及1912年謝列茲礦巷道支護中，現(xiàn)在為止已經有了一百多年的歷史。但錨桿支護的廣泛應用，僅是在近四、五十年的時間里[1]。 </p><p

9、>　　2.2預應力錨桿支護的作用機理 </p><p>　　預應力錨桿支護是通過從上到下設置一定間距的預應力錨桿來錨固原位土體，是一種柔性支護。預應力錨桿柔性支護是由預應力錨桿（索）、面層、錨下承載結構和排水系統(tǒng)幾個部分組成，是一種主動的支護形式。由于對錨桿施加了預應力，所以增加了巖土中滑動潛在面上的正應力和相應土的抗剪阻力，減少了巖土中沿潛在滑動面的下滑力。由于支護坑壁的面層厚度較小，所以它的剛度較小，柔

10、性較大，因此稱為預應力錨桿柔性支護。預應力錨桿由自由段和錨固段組成，錨固段設置于潛在滑移面外的穩(wěn)定土體中，對錨桿施加的預應力通過錨下結構和面層對潛在滑移面以外的穩(wěn)定巖土體進行錨固。由于在非穩(wěn)定巖土體內設置了自由段，錨桿在自由段中可以自由伸縮，因此預應力對整個非穩(wěn)定巖土體進行了主動的約束錨固。錨桿預應力還產生了如下效應：在錨桿周圍巖土中產生壓應力區(qū)，增加了潛在滑動面上的正應力和抗剪阻力，減少了非穩(wěn)定土體的下滑力，因此預應力錨桿柔性支護是通

11、過預應力有效地控制了坑壁位移，增加了基坑的穩(wěn)定性，它是一種主動的支護形式[2]。 </p><p><b>　　3復合土釘支護 </b></p><p>　　3.1復合土釘支護的定義 </p><p>　　雖然土釘墻支護應用范圍較廣，經濟實用，但是它也有很多缺點，比如，土釘墻支護不能嚴格地控制基坑變形，也不具有止水功能。因此，基坑支護有特殊要求

12、的深基坑工程，如，在地下水豐富的地層支護，要求基坑變形很小，要求支護結構作為永久性支護等情況下，單一使用土釘支護無法滿足工程要求。所以需要在保證設計要求的基礎上，選擇一種既安全又經濟的支護形式呢，復合土釘支護就應運而生并不斷發(fā)展和完善起來的。為了滿足工程的需要，出現(xiàn)了多種復合土釘支護形式。 </p><p>　　復合土釘支護沒有明確的定義，陳肇元定義復合土釘支護為：復合土釘支護就是把土釘與其它支護形式或施工措施聯(lián)

13、合應用，在保證支護體系安全穩(wěn)定的同時滿足某種特殊的工程需要，如限制基坑上部的變形、阻止邊坡土體內水的滲出、解決開挖面的自立性或阻止基坑底面隆起等[3]。復合土釘支護最初被稱為改良法，而后在我國工程界統(tǒng)一的稱為復合土釘支護。在國外，此類研究較為少見，其名稱也不統(tǒng)一，有的稱其為復合結構，或直接歸類為土釘墻。目前，復合土釘技術處于理論落后于實踐的狀態(tài)，許多理論正在探索之中，且尚未出臺強制性技術標準或規(guī)范。盡管如此，土釘支護在巖土工程支護中有著

14、的明顯優(yōu)的勢，使得該項技術已經應用到了數(shù)以萬計的工程之中。復合土釘支護技術正以其適用性強、安全可靠、經濟省時等明顯的優(yōu)勢被應用在更為廣泛的領域，已經成為了一種常用的支護形式。 </p><p>　　3.2錨桿復合土釘支護作用機理 </p><p>　　由于土釘有很高的抗拉、抗剪強度和抗彎剛度，這是土體無法比擬的，所以在土釘支護結構體系中，受力逐漸向土釘轉移，通過應力擴散作用傳遞到周圍土體。

15、對土釘支護施加預應力可有效控制坡體水平位移，增強了土釘對土體的分擔作用，減小土體的應力集中，使塑性區(qū)減小。因此，土釘與預應力錨桿聯(lián)合支護的作用機理可以理解為：采用預應力錨桿可有效提高抗拉承載力；預應力錨桿的有效錨固段將拉應力荷載向遠離滑移面以外的穩(wěn)定土體中傳遞，可有效減少土體變形；通過在預應力錨桿端頭設置錨下承載裝置并與面層有效連接，從而將預應力傳給邊坡土體，這樣可減少因為下一步開挖而引起的應力釋放產生的土體變形，從而提高邊坡的穩(wěn)定性。

16、 </p><p>　　3.3預應力錨桿復合土釘支護體系的優(yōu)點 </p><p>　　預應力錨桿的施加很大程度上提高了土釘支護方式的最大支護深度，使這一復合支護方式的應用范圍大大增加，對周圍建筑環(huán)境及地層較為復雜的地區(qū)很適用，且其施工及材料造價較低，更使這一支護方式擁有很大優(yōu)勢。預應力錨桿復合土釘支護體系具有如下優(yōu)點。 </p><p>　　(1)在預應力錨桿復合土

17、釘支護體系中，土釘受力是被動的，錨桿受力是主動的，土釘和錨桿的受力相互補，這種互補關系對于基坑的穩(wěn)定非常重要。 </p><p>　　(2)土體變形小，支護效果好。由于在錨桿上施加的預應力，減小了土體的變形，彌補了土釘支護形式中土體變形大的缺陷。這種支護形式有效地控制基坑變形，因此可應用于深度較大的基坑，以及基坑周圍存在建筑物和地下管線而對位移控制比較嚴格的基坑。 </p><p>　　(

18、3)造價較低。預應力錨桿復合土釘支護可以看做是將土釘支護中的一部分土釘改成錨桿，減少了材料用量，將低了造價，并且施工中不需要大型機械和復雜工藝。 </p><p>　　(4)施工速度快。由于施工工藝相似，除了需要施加預應力外，在施工方法上和施工機械、施工場地方面與土釘幾乎完全相同，沒有特殊的要求，大大縮短了工期。 </p><p><b>　　參考文獻 </b><