C)土釘?shù)睦ρ仄溟L度變化,最大拉力部位隨著向下開挖從開始時靠近面層的端部逐漸向里轉(zhuǎn)移,一般發(fā)生在土體的可能失穩(wěn)破壞面上。當土釘長度較短時,土體破壞面可能移出上不土釘之外,這些釘中的最大拉力一般法身在釘長中不。
d)當破壞面穿過土釘加固的土體,后者被分割成失穩(wěn)區(qū)和穩(wěn)定二個部分,前者向外運動,與土釘之間的界面剪力或粘結(jié)力的方向向里,使土釘?shù)睦亩瞬恐饾u增加并在可能的破壞面上達到峰值。而在被動區(qū)內(nèi),土體與土釘之間的界面剪力方向向外。土體破壞面上的土釘或受拉屈服,或者被拔出。
e)不同深度位置上的土釘,其受到的最大拉力有很大差別,頂部和底部的土釘受力較小,靠近中部的土釘受力較大。但臨近破壞時,底部土釘?shù)睦︼@著增長。
f)支護噴混凝土面層背后的側(cè)向土壓力,其沿高度分布也為中間大、上下小,接近梯形而不是三角形,壓力的合力值要比擋土墻理論給出的計算值低得多。這表明土釘支護的面層完全不同于一般的擋土墻。支護面層所受的土壓力合力遠小于土釘?shù)降米畲罄χ汀?br />
g)支護的最大水平位移&一般不大于基坑深度或支護高度H的3%。
2、土釘支護工作性能的有限元分析
有限元法用于土工分析已很普遍,對其有效性有不同的看法,其中的主要原因困難在于選擇合適的計算模型和輸入?yún)?shù)。
清華大學宋二祥曾用Plaxis土工有限元程序?qū)ν玲斨Ф茸o做過分析,采用的支護參數(shù),改變支護面層厚度(10㎝和20㎝)和土釘長度,發(fā)現(xiàn)面層厚度變化對土釘?shù)淖畲罄εc支護最大位移都沒有明顯影響,而增加上部土釘長度可以減少支護變形。利用Plaxis程序能模擬開挖過程,在模擬開挖的計算完成之后,可以利用程序中一個特有的計算功能來逐步減少土層的強度參數(shù)是體系破壞,這樣就可得到體系的安全系數(shù)。這個安全系數(shù)與條分法分析土坡穩(wěn)定時所得到的安全系數(shù)由相同的意義。
3.土釘與土體之間的界面粘結(jié)性能
界面粘接力是土釘?shù)靡园l(fā)揮作用的基礎。不同的注漿壓力機成孔方法可對界面的粘接性能產(chǎn)生重大影響。對于滲透系數(shù)在10-1~10-2cm/s之間的砂、礫石與軟弱巖體,漿體可滲入土的孔隙與巖體裂隙,從而提高粘結(jié)范圍。漿體不能滲入滲透系數(shù)小于10-3cm/s的粉細砂內(nèi),但在壓力漿體下能使其密實,也可改善粘結(jié)性能。通常,界面粘結(jié)性能用粘結(jié)強度表示,通過相處抗拔試驗用下式來確定極限粘結(jié)強度τυ,
Т=πÐLτυ,
式中,Т為極限抗拔力;Ð為鉆孔直徑;之中πÐ用土釘?shù)慕孛娲妗S捎谡辰Y(jié)力沿釘長的分布是不均勻的,所以通過抗拔試驗給出的τυ值與粘結(jié)或錨固長度L有關。
只要施工方法相識,注漿錨桿的粘結(jié)強度數(shù)據(jù)也可作為土釘?shù)膮⒖肌?br />
四、設計施工的一般原則和要求
土釘支護作為一種擋土結(jié)構(gòu)應滿足規(guī)定等的強度、穩(wěn)定性、變形和耐久性等要求。當土釘支護用于城市建筑密集地區(qū)的深基坑開挖時,限制支護的變形,保證周圍建筑物設施的環(huán)境安全就變得更為重要。基坑工程中的土釘支護設計與施工必須特別重視一下問題:
а)施工過程必須自始至終與現(xiàn)場的測試監(jiān)控相結(jié)合。通過變形等量測數(shù)據(jù)和施工過程中不斷發(fā)掘的現(xiàn)場地質(zhì)情況,及時反饋修改設計并指導下一步的施工。
Ь)設計施工文件中要規(guī)定控制支護變形的具體措施。比如:限制每步作業(yè)的開挖深度和安排合力的挖土工序;限制邊坡開挖面得裸露時間,盡快加以支護;加快注漿和噴混的凝土早期強度的發(fā)展等。
с)要充分考慮地表徑流、地下水管變形后漏水和地下水的影響。施工時如土體滲水嚴重,就很難噴設面層混凝土,而且容易引起塌孔。當?shù)叵滤牧髁枯^大,施工時應采取專門措施降低地下水或設置防水帷幕。
d)基于設計與施工的緊密聯(lián)系,土釘支護的設計與施工宜統(tǒng)一由支護施工承包單位負責。一般可由發(fā)包單位提出設計的初步方案,有施工承包單位負責完成詳細的初步設計,并交發(fā)包單位或第三方審查。完成初步設計所需的地質(zhì)勘察資料常由發(fā)包方提供,但施工單位應對此作出必要的復查與補充,并承擔因勘察資料不全或數(shù)據(jù)有誤而導致工期延誤或損失的責任,
1.土釘支護的土體包括:有一定毛細粘聚力的中細砂土(含水量不小于5—6%),有一定天然粘聚力的粉土即低塑粘土,以及風化巖層等。這些土體能夠保持開挖時邊坡切割面得短時間穩(wěn)定,否則就要預先加固土體而增加造價和工期。
2,說明繼配很差,土體松散,不宜修建土釘結(jié)構(gòu)。
2.結(jié)構(gòu)設計參數(shù)
土釘支護結(jié)構(gòu)設計所需的參數(shù)包括:
⑴現(xiàn)場原位土的力學性能,其中最重要的是選定各層土體的с、φ值。必須通過現(xiàn)場勘探取樣獲得土體內(nèi)摩擦角。粘聚力、重度、含水度、以及粘性土的液限、塑限等數(shù)據(jù)。
⑵荷載。除土體自重產(chǎn)生的圖壓力外,有地表荷載,地下構(gòu)筑物荷載,地下水靜壓和滲流壓力等。
⑶土與土釘之間的界面粘結(jié)力。
⑷土釘鋼筋和面層網(wǎng)筋的標準(屈服)強度,砂漿和噴混凝土的強度等級及規(guī)定的早期強度。
⑸支護的幾何形狀與平剖面尺寸,通常竊取一個剖面按平面問題進行穩(wěn)定性分析。
⑹土釘?shù)念愋停讖剑玲斾摻钪睆健㈤g距和傾角。
⑺面層厚度和配筋。
3.結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容
土釘支護的結(jié)構(gòu)分析需要做到的是,支護結(jié)構(gòu)對極限狀態(tài)(強度破壞和穩(wěn)定破壞)而言有一定的安全儲備,并在使用狀態(tài)下能滿足變形要求。結(jié)構(gòu)分析涉及的內(nèi)容主要有:
⑴結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性分析,其中又分為外部穩(wěn)定性、失穩(wěn)的破壞面分析和內(nèi)部分析。前
⑵土釘內(nèi)力分析。
⑶土釘抗力計算,包括抗拉強度和抗拔能力二個方面。
⑷支護面層的內(nèi)力分析和強度驗算。
⑸支護變形及其對周圍建筑物、道路和地下設施影響的環(huán)境安全分析評價。
4.開挖過程
控制每步的開挖深度和合理安排作業(yè)順序,使開挖面上的裸露土體能在設置支護前的短時間內(nèi)(至少幾小時)保持穩(wěn)定,這對于限制土釘支護的變形至關重要。每步的開挖深度一般與土釘?shù)呢Q向間距相應,通常為1—2米。對于粒狀砂土,能夠保持開挖面直立穩(wěn)定的高度取決于土體的密度和粘聚力,包括毛細水粘聚力時約分別為0.5、1.2、1.5米。粘性土的直立高度與含水量與有很大關系。對于松散低密砂、無天然粘聚力的干砂(含水量小于1%),或有滲流壓力的含水層時,可在開挖后立即噴上2—3㎝厚的砂漿。
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