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《江蘇建筑雜志》2014年第三期

1竹筋土釘墻的作用機理分析

1.1變形約束作用由于土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)是通過土釘及土體共同作用，形成復(fù)合體，從而提高土體強度，彌補土體強度本身的不足，增強邊坡整體穩(wěn)定性；因此土釘材料與土體共同參與變形，而竹筋是一種柔性材料，與原狀土體的剛度比較小，與土體協(xié)調(diào)變形能力較強。

1.2提高原狀土體強度的作用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)通過在土體中插入土釘，對土體產(chǎn)生加筋與置換作用，但一般注漿土釘間距不宜小于1.0m，而竹筋土釘由于在軟土中插入的水平及豎向間距較小（0.5m左右），因此在單位面積上的加筋密度較大，形成了較好的置換作用，同時在同一高度位置上土釘插入角度可不同，小角度土釘承擔(dān)拉力，大角度土釘則對下臥原狀軟土地基產(chǎn)生加固作用，從而提高其整體穩(wěn)定性。

1.3應(yīng)力分擔(dān)作用竹筋作為釘體材料，具有較高的抗拉作用、抗剪及抗彎剛度，由竹筋實驗得到竹筋（孟宗竹）的強度極限值為[1]：拉伸σ=158.2MPa，彎曲σ=130.6MPa，橫紋剪切τ=44.7MPa，按竹筋的平均直徑70mm與平均壁厚6mm計算每根竹筋的極限強度為：軸力N=174kN/根；剪力Q=53.9kN/根；在土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移，對土釘墻復(fù)合體起到應(yīng)力分擔(dān)作用。

2竹筋土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（1）適用于有一定施工空間，且環(huán)境保護(hù)要求相對較低的軟土地區(qū)基坑工程，開挖深度為6.0m以下，超過6.0m的基坑工程，由于放坡坡比較緩而造成土方開挖量及回填量較大，占用較大的場地空間，往往不能體現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)性。（2）針對軟土自立性較差的特點，對于開挖深度超過4.0m基坑采用分級放坡并在兩級坡中間設(shè)馬道平臺的的形式，增強土釘墻的整體穩(wěn)定性。放坡坡比可根據(jù)軟土的強度采用1:1.0～1:1.5。（3）曹國安對南昆線膨脹土土釘墻的試驗指出[2]，土釘墻頂部變形最大，在中部變形劇減，在墻底部，變形又增大，主要是由于坡腳應(yīng)力集中引起的，軟土地區(qū)同時存在地基承載力不足的問題，因此在土釘墻設(shè)計中，在墻底部采取措施增加抗滑及抗隆起能力，防止土體滑動及隆起，有利于坡體的穩(wěn)定。根據(jù)以上結(jié)論，在竹筋土釘墻的設(shè)計中，在坡腳采用軟土地區(qū)常采用的連續(xù)水泥土墻，起到穩(wěn)定坡腳抗滑移及抗隆起的作用。（4）竹筋土釘材料一般小頭直徑大于Φ50，長度一般為5m～6m，水平及豎向間距0.5m～0.8m，竹筋傾角可選用接近水平及近垂直向2種，水平向土釘承擔(dān)拉力，近垂直向土釘對下臥地基土起到加固作用。（5）面層擋土及坡面泄水處理與常規(guī)放坡土釘墻做法相同。

3工程實例

3.1工程概況南京奧體中心嘉業(yè)陽光城小區(qū)位于南京市奧體中心黃山路與富春江東街交叉口的西北角。場地東側(cè)為黃山路，距離基坑邊線9.0m；南側(cè)為富春江東街，距離基坑邊線8.0m；西側(cè)為恒山路，距離基坑邊線5.5m；北側(cè)為奧體大街，距離基坑邊線15.0m；周邊道路下存在一定數(shù)量的地下管線，需要重點保護(hù)。小區(qū)由24棟高層住宅（其中第15、21、23棟為9層，第2、6、10、11、13、18、20棟為11層，第1、7、9、12、14、17、19、22棟為15～16層）、3棟2層商業(yè)用房和地下車庫組成，住宅樓主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，并設(shè)有1層地下停車庫。基坑面積約37000m2，周長約為1047m。基坑開挖深度3.4m～6.0m，基礎(chǔ)形式采用預(yù)應(yīng)力管樁。該場地屬于長江漫灘地貌單元，基坑支護(hù)影響范圍內(nèi)土層依次分布有①－1層松散狀雜填土，填土下分布有約2m厚軟～流塑狀態(tài)②－1層粉質(zhì)粘土，其下分布有14m厚流塑狀態(tài)②－2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，以下為粉土及粉細(xì)砂層。該場地地下水屬孔隙潛水，深部具微承壓性質(zhì)，接受大氣降水補給，水位動態(tài)季節(jié)性變化影響明顯，以徑流、蒸發(fā)排泄為主。勘探期間測得穩(wěn)定地下水位埋深0.25m～4.0m，年地下水位最大變幅約1m，常年最高水位可按水位標(biāo)高6.50m設(shè)計。

3.2基坑工程設(shè)計方案的選擇根據(jù)本基坑工程的周邊環(huán)境保護(hù)要求、地質(zhì)條件及基坑規(guī)模，綜合確定本工程屬二級基坑工程。由于本工程基坑開挖深度在5m～6m之間，且屬軟土地質(zhì)條件，可選擇的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式有重力式擋墻及竹筋土釘墻支護(hù)形式，結(jié)合基坑平面形狀及各區(qū)段施工空間的差別，對于緊臨周邊道路的區(qū)域采用重力式擋墻支護(hù)形式，其余段采用竹筋土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)結(jié)構(gòu)形式組合在確保基坑及周邊環(huán)境安全穩(wěn)定的前提條件下，體現(xiàn)出了較好的施工便利性與經(jīng)濟(jì)性。由于基坑開挖影響深度范圍內(nèi)均為填土及軟土，土體滲透性較差，而深部微承壓水對本基坑開挖無影響，因此地下水僅考慮采用集水坑明排方案。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)總平面圖及放坡竹筋土釘墻局部平面圖詳見圖1、圖2。

3.3放坡竹筋土釘墻支護(hù)設(shè)計選擇放坡竹筋土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式段基坑開挖深度為5.2m，結(jié)合地質(zhì)條件組合，選擇二級放坡形式，一級坡坡比1:1，二級坡坡比1:1.2，自然地面以下2.0m處設(shè)置1.0m寬馬道，坡面分別設(shè)置15°及60°竹筋土釘，縱向及豎向間距均為500mm，土釘長5.0m，坡腳處設(shè)置5.0m長雙排雙軸深層攪拌樁，作為坡體抗隆起及抗滑移措施，有利于放坡竹筋土釘墻的整體穩(wěn)定性及坡底處工程管樁的保護(hù)。坡面采用80mm厚掛網(wǎng)噴射混凝土作為面層封閉措施，并設(shè)置泄水孔疏排坡面地下水。放坡竹筋土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖詳見圖3。

3.4施工及監(jiān)測放坡竹筋土釘墻區(qū)段首先進(jìn)行坡腳雙軸深層攪拌樁的施工，之后隨土方開挖逐層壓入竹筋土釘，對于填土段局部存在硬質(zhì)填料壓入困難處改用花管土釘替換，在軟土分布范圍采用挖機反斗將竹筋壓入坡體，施工較為便利，加之面層的及時封閉，竹筋土釘墻體系形成速度較快。施工期間進(jìn)行了較全面的工程監(jiān)測，包括深層土體水平位移，基坑周邊道路、地下管線的沉降監(jiān)測等。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，竹筋土釘墻支護(hù)區(qū)段深層土體水平位移最大值為39.42mm，坡腳工程樁未發(fā)生偏斜、斷樁等現(xiàn)象，順利實現(xiàn)了基坑功能的目標(biāo)，確保土建的順利施工及周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定。竹筋土釘墻支護(hù)區(qū)段側(cè)斜曲線如圖4所示。

4結(jié)論

放玻竹筋土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式是軟土地區(qū)一種新型支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，與成孔土釘墻、花管土釘墻及自然放坡等支護(hù)形式相比，其工藝成熟、操作簡單、施工便利、工期較短，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；同時環(huán)保節(jié)能，施工無污染、無噪音，具有良好的社會效益。其優(yōu)勢在于：（1）通過邊坡中插入密度較大的竹筋加固主動區(qū)軟土，增強土體的抗剪強度和抗變形能力，有效改善主動區(qū)土質(zhì)條件，有利于坡體的穩(wěn)定性。（2）坡腳設(shè)置1排毛竹或坡腳以上50cm高度處設(shè)置水泥土深攪樁做為抗滑樁，增強坡體整體穩(wěn)定性及抗隆起穩(wěn)定性。（3）由于毛竹相對于常規(guī)土釘具有價格優(yōu)勢，同時該土釘墻體系坡度較自然放坡坡比較陡，減少了大量土方開挖、外運及回填工作，使得綜合工程造價相對常規(guī)土釘和自然放坡均較低。（4）毛竹作為新型環(huán)保材料，作為建筑材料使用，可推動新型環(huán)保材料、新型支護(hù)技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用。

作者：金雪蓮樊有維曹中單位：江蘇華東工程設(shè)計有限公司