淺析錨桿與土釘?shù)膮^(qū)別

一、土釘與錨桿的相關(guān)概念：

1.錨桿：將拉力傳至穩(wěn)定巖土層的構(gòu)件。當采用鋼絞線或高強鋼絲束作桿體材料時，也可稱為錨索。

2.土層錨桿：錨固于土層中的錨桿。 由設(shè)置于鉆孔內(nèi)、端部伸入穩(wěn)定土層中的鋼筋或鋼絞線與孔內(nèi)注漿體組成的受拉桿體。

3.巖石錨桿：錨固于巖層內(nèi)的錨桿。

4.系統(tǒng)錨桿：為保證邊坡整體穩(wěn)定，在坡體上按一定格式設(shè)置的錨桿群。 為使圍巖整體穩(wěn)定，在隧洞周邊上按一定格式布置的錨桿群。

5.錨桿擋墻：用水泥砂漿把鋼桿或多股鋼絲索等錨固在巖土中作為抗拉構(gòu)件以保持墻身穩(wěn)定，支擋土體的擋墻。

6.土釘墻：采用土釘加固的基坑側(cè)壁土體與護面組成的支護結(jié)構(gòu)。

7.土釘：用來加固或同時錨固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。通常采取土中鉆孔、置入變形鋼筋（即帶肋鋼筋）并沿孔全長注漿的方法做成。土釘依靠與土體之間的界面粘結(jié)力或摩擦力，在土體發(fā)生變形的條件下被動受力，并主要承受拉力作用。土釘也可用鋼管、角鋼等作為釘體，采用直接擊入的方法置入土中。 土釘可被視為小尺寸的被動式錨桿（部份類似于全長粘結(jié)型錨桿），分為鉆孔注漿釘與擊入釘兩種，土釘材料為角鋼、圓鋼、鋼筋或鋼管。——《巖土錨固技術(shù)手冊》

二、土釘與錨桿結(jié)構(gòu)：

錨桿沿全長分為自由段和錨固段，在擋土結(jié)構(gòu)中，錨桿作為樁、墻等擋土構(gòu)件的支點，將作用于樁、墻上的側(cè)向土壓力通過自由段、錨固段傳遞到深部土體上。除錨固段外，錨桿在自由段長度上收到同樣大小的拉力；但是土釘所受的拉力沿其整個長度都是變化的，一般是中間大，兩頭小，土釘支護中的噴混凝土面層不屬于主要擋土部件，在土體自重作用下，它的主要作用只是穩(wěn)定開挖面上的局部土體，防止其崩落和受到侵蝕。土釘支護是以土釘和它周圍加固了的土體一起作為擋土結(jié)構(gòu)，類似重力式擋土墻。

另外，錨桿一般都在設(shè)置時預(yù)加拉應(yīng)力，給土體以主動約束；而土釘一般不加預(yù)應(yīng)力的，土釘只有在土體發(fā)生變形以后才能使它被動受力，土釘對土體的約束需要以土體的變形作為補償，所以不能認為土釘那樣的筋體具有約束機制。其次，錨桿的設(shè)置數(shù)量通常有限，而土釘則排列較密，在施工精度和質(zhì)量要求上都沒有錨桿那樣嚴格。當然錨桿中也有不加預(yù)應(yīng)力并沿通長注漿和土體粘結(jié)的特例，在特定的布置情況下，也就過渡到土釘上了。

三、土釘與錨桿工作機理

1. 土釘是被動受力，即土體發(fā)生一定變形后，土釘才受力，從而阻止土體的繼續(xù)變形；土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，在基坑開挖時，可存在使邊坡保持直立的臨界高度，但在超過這個深度或有地面超載時將會發(fā)生突發(fā)性的整體破壞。一般護坡措施均基于支擋護坡的被動制約機制，以擋土結(jié)構(gòu)承受其后的土體側(cè)壓力，防止土體整體穩(wěn)定性破壞。土釘墻技術(shù)則是在土體內(nèi)放置一定長度和分布密度的土釘體與土共同作用，彌補土體自身強度的不足。因此通過以增強邊坡土體自身穩(wěn)定性的主動制約機制為基礎(chǔ)的復(fù)合土體。不僅效地提高了土體的整體剛度，彌補了土體抗拉、抗剪強度低的弱點。通過相互作用、土體自身結(jié)構(gòu)強度潛力得到充分發(fā)揮，改變了邊坡變形和破壞的性狀，顯著提高了整體穩(wěn)定性，更重要的是土釘墻受荷載過程中不會發(fā)生素土邊坡那樣的突發(fā)性塌滑，土釘墻不僅延遲塑性變形發(fā)展階段，而且具有明顯的漸進性變形和開裂破壞，不會發(fā)生整體性塌滑。

土釘在復(fù)合土體內(nèi)的作用有以下幾點：

（1）土釘對復(fù)合土體起箍束骨架作用制約土體變形并使復(fù)合土體構(gòu)成一個整體。

（2）土釘與土體共同承擔外荷載和土體自重應(yīng)力，土釘起分擔作用，由于土釘有很高的抗拉抗剪強度，所以土體進入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移，土釘分擔作用更為突出。

（3）土釘起著應(yīng)力傳遞與擴散作用推遲開裂區(qū)域的形成和發(fā)展。

（4）坡面變形的約束作用，在坡面上設(shè)置的與土釘在一起的鋼筋網(wǎng)噴射砼面板限制坡面開挖卸荷而膨脹變形，加強邊界約束的作用。

2. 錨桿是主動受力，即通過對錨桿施加預(yù)應(yīng)力，在基坑未開挖前就限制土體發(fā)生過大變形；

四、受力范圍

1. 土釘是被動受力，即土體發(fā)生一定變形后，土釘才受力，從而阻止土體的繼續(xù)變形；全長受力，不過受力方向分為兩部分，潛在滑裂面把土釘分為兩部分，前半部分受力方向指向潛在滑裂面方向，后半部分受力方向背向潛在滑裂面方向；

2. 錨桿是主動受力，即通過對錨桿時間預(yù)應(yīng)力，在基坑未開挖前就限制土體發(fā)生過大變形；前半部分為自由端，后半部分為受力段，所以有時候在錨桿的前半部分不充填砂漿。

五、應(yīng)用領(lǐng)域：

1. 土釘墻的應(yīng)用領(lǐng)域

土釘墻不僅應(yīng)用于臨時支護結(jié)構(gòu)，而且也應(yīng)用于永久性構(gòu)筑物，當應(yīng)用于永久性構(gòu)筑物時，宜增加噴射砼面層的厚度并適當考慮其美觀，目前土釘墻的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：

（1）托換基礎(chǔ)

（2）基坑支擋或豎井

（3）斜坡面的擋土墻

（4）斜坡面的穩(wěn)定

（5）與錨桿擋墻結(jié)合作斜面的防護

鉆孔注漿型土釘墻系逐層向下開挖方式，每一臺階高度為1～2米，在施工土釘桿、面層噴射砼期間，坡段處無支撐狀態(tài)下需能保持自立穩(wěn)定，因此主要適用于：

（1）有一定粘結(jié)性的雜填土、粘性土、粉土、黃土與弱膠結(jié)的砂土邊坡。

（2）適用于地下水位低于開挖層或經(jīng)過降水使地下水位低于開挖標高的情況。

（3）對于標準貫入擊數(shù)（N）低于10擊的砂土邊坡采用土釘法一般不經(jīng)濟。

（4）對于朔性指數(shù)Ip>20的土，必須注意仔細評價其蠕變特性后方可采用。

（5）對于含水豐富的粉細砂層，砂卵石層土釘法是不行的。

（6）不適用于沒有臨時自穩(wěn)能力的淤泥土層，流朔狀態(tài)的軟粘土保持成孔時的孔壁的穩(wěn)定比較困難且界面摩阻力很低，技術(shù)經(jīng)濟效益不理想，因此也不宜采用。

（7）土釘不適宜在腐蝕性土如煤渣、煤灰、爐渣、酸性礦物廢料等土質(zhì)作永久性支擋結(jié)構(gòu)。

2. 錨桿的應(yīng)用領(lǐng)域：

拉錨式圍護結(jié)構(gòu)：由維護結(jié)構(gòu)體系和錨固體系組成；圍護結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻；錨固體系分為分為錨桿式和地面拉錨式。需要地基土能提供錨桿較大的錨固力，適用于砂土地基或粘土地基；軟粘土很少使用

土釘墻：通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘，形成加筋土重力式擋墻起到擋土作用；圍護基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18個月。適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等，不適用于淤泥雜土及未經(jīng)降水處理地下水位以下的土層地基中的基坑圍護，錨桿安裝后一般要施加預(yù)應(yīng)力，主動約束擋土結(jié)構(gòu)的變位；土釘一般施加預(yù)應(yīng)力，須借助土體產(chǎn)生小量變位，而使土釘受力后工作，故兩者受力狀態(tài)不同，結(jié)構(gòu)上的要求自然也不同，錨桿只在錨固長度內(nèi)受力，而自由端只起傳力作用；土釘全長受力，故兩者在桿件長度方向上的應(yīng)力分布不同3）、錨桿密度小，每個桿件都是重要的受力部位；土釘密度大，靠土釘?shù)南嗷プ饔眯纬蓮?fù)合整體作用，其中個別土釘發(fā)生破壞或不起作用，對整個結(jié)構(gòu)影響不大4）、錨桿擋墻或錨桿被拉的擋土結(jié)構(gòu)受力較大，要求錨頭特別牢固；土釘面板基本不受力，其錨頭用一小塊鋼板同桿件連接即可5）、錨桿一般較長，直徑較大，所需的各種機具也一般較大；土釘長度一般短（3～12m），直徑較小，所需的機具均較靈便 。

綜上所述，土釘與錨桿既有區(qū)別又有聯(lián)系，在實際工作中應(yīng)明確工程要求，結(jié)合工程現(xiàn)況，本著安全、適用、經(jīng)濟的原則合理選擇支護方案。

參考文獻：

[1]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002

[2]《建筑基坑支 護技術(shù)規(guī)程》JGJ 120-99

[3]《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001