土釘支護在長沙某道路邊坡中的應用

林瀟　徐蒙　徐力生

【摘 要】土釘支護是近二十年來在國外發(fā)展起來的一種用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的新技術。隨著高等級公路建設的快速發(fā)展，高陡挖方邊坡的穩(wěn)定性是人們最關心的問題，在眾多的邊坡穩(wěn)定和整治手段中，土釘支護因其具有工藝簡單、造價低、工期短等優(yōu)點，在路塹邊坡得到廣泛使用。本文介紹了在長沙某道路邊坡中應用土釘?shù)膶嵗槍Ρ镜缆愤吰聫碗s的場地條件，根據(jù)規(guī)范要求對采用的土釘支護進行了設計計算和穩(wěn)定性分析驗算，給出了土釘支護在該基坑中的設計參數(shù)，為今后的土釘支護在道路邊坡的應用提供了寶貴經(jīng)驗。

【關鍵詞】邊坡支護；土釘支護；設計參數(shù)

中圖分類號： TU753 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）19-0113-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.050

Application of Pile-anchors Supporting System for Deep Foundation Pit in Changsha

LIN Xiao1，2 XU Meng1，2 XU Li-Sheng1，2

（1.Key laboratory of metallogenic prediction of non-ferrous metals and Geological Environment Monitor（Central South University），Ministry of Education，Changsha 410083，China；2.School of Geosciences and Info–Physics，Central South University，Changsha 410083，China）

【Abstract】Soil nailing support is a new technology developed in foreign countries for the excavation of soil and slope stability in the past two decades. With the rapid development of high-grade highway construction，the stability of high-and-steep excavation slopes is the most concerned part.Among the many slope stabilization and treatment methods， soil nailing has been widely used because of its simple process，low cost，and duration.This paper introduces the application of soil nails in a road slope in Changsha.According to the complex site conditions of the road slope，the design calculation and stability analysis of soil nailing are carried out based on the requirements of the standard.The design parameters of the nail supporting in the foundation pit are provided，and the reasons for the difference between the actual calculation results and the calculation results of Lizheng Software are briefly analyzed， which provides valuable experience for the future application of soil nailing in roadside slopes.

【Key words】Slope support；Soil nail support；Design Parameters

0 前言

土釘支護技術是近幾十年發(fā)展起來的新型支護技術，用于巖土體穩(wěn)定的一種新的擋土技術。由于其造價較低，技術可靠，施工快速簡便，已在大量工程實例中得到應用，成為繼排樁支護，地下連續(xù)墻支護等傳統(tǒng)的支護方式之后的又一項新的支護技術。據(jù)有關資料顯示，土釘支護技術的應用在各種支護中已占據(jù)重要的地位，但是土釘支護在永久性支護中用的還不是很多。

1 工程實例

1.1 工程概況

擬建長沙市公路，是一條城市支路；其里程為K0+000～K2+046.707，全長2.047km；規(guī)劃路幅寬20m，路面設計標高介于48.952～71.25m。本論文論述主要是對里程為K1+220～K1+360段的邊坡進行支護設計，全長140m。工程重要性等級均為二級。

1.2 工程地質(zhì)條件

通過勘察野外地質(zhì)調(diào)查及鉆探結(jié)果，沿線出露覆蓋層主要有第四系素填土、種植土、淤泥、第四系沖洪積粉質(zhì)黏土；基巖有板溪群泥質(zhì)板巖。現(xiàn)將本工程的地層由新至老分述如下：

1.2.1 第四系全新統(tǒng)（Qh）

（1）素填土（Q4ml）：紅褐色、黃褐色，松散～稍密，稍濕～濕，主要為黏性土和風化泥質(zhì)板巖巖塊組成，采取率為91%～94%。

1.2.2 第四系更新統(tǒng)（Qp）

（2）粉質(zhì)黏土（Q4al+pl）：黃褐色、紅褐色，硬塑～堅硬狀態(tài)，含灰白色高嶺土團塊，搖振無反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，采取率為93%。

1.2.3 板溪群泥質(zhì)板巖（Pt）

（3）全風化泥質(zhì)板巖（Pt）：紅褐色、褐黃色，節(jié)理裂隙極發(fā)育，原巖結(jié)構(gòu)尚可辨認，巖芯多呈土狀，局部夾強風化泥質(zhì)板巖碎塊，遇水易軟化崩解，采取率為84%～89%，該層普遍分布。

（4）強風化泥質(zhì)板巖（Pt）：紅褐色、褐黃色，變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙面被褐色鐵質(zhì)氧化物浸染，巖芯多呈碎塊—塊狀，少量呈柱狀，巖塊為極軟巖，巖體極破碎，巖塊錘擊聲啞，用手易折斷，遇水易軟化崩解，RQD為26～30，采取率為63～70%，該層普遍分布。

（5）中風化泥質(zhì)板巖（Pt）：青灰色、灰色，變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面被褐色鐵質(zhì)氧化物浸染，巖石為軟巖，巖體較破碎，巖芯多呈柱狀、長柱狀，少量呈碎塊狀、塊狀，RQD為60～68，采取率為83～87%，該層分布于整個場地，未揭穿。

1.3 水文地質(zhì)條件

本線路段地下水主要為第四系覆蓋層中的上層滯水，主要賦存于素填土（1）及種植土（2）中，地下水的補給來源主要為大氣降水、附近溝和塘的地表水補給。地下水位及水量變化均直接受季節(jié)因素、大氣降水和附近池塘的影響。

地下水埋藏淺，第四系土層受地下水影響，含水量較高，屬潮濕類型土層，物理力學性質(zhì)一般，考慮到道路路基將受地表水、地下水的影響易浸水軟化，降低承載力以及局部流失等現(xiàn)象，產(chǎn)生路基病害，因此，應加強排水，對道路基底應采用砂礫墊層處理。

沿線未見明顯的水質(zhì)污染源，根據(jù)本次現(xiàn)場采取地表水、地下水水質(zhì)簡易分析，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）判定：本線路地表水及地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性。該類水對道路施工及運營無影響。據(jù)場地土質(zhì)分析結(jié)果，表明該土質(zhì)對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

1.4 支護方案

1.4.1 支護方案選擇

本邊坡支護，在支護方式上綜合考慮了土釘支護，復合土釘支護，放坡，以及土釘支護等四種支護方式。在技術條件允許的范圍內(nèi)，關鍵看方案的經(jīng)濟性。從經(jīng)濟性上對比周邊環(huán)境、技術條件允許的各個方案，得到邊坡各邊壁支護結(jié)構(gòu)的最終方案：

挖方段最高的k1+260～k1+300段采用土釘支護，其他的路段統(tǒng)一采用放坡。把土釘支護段K1+260-K1+300設為AB段，其余的放坡段統(tǒng)一為DC段，方便設計。

1.4.2 土釘支護穩(wěn)定機理

目前，一般認為土釘支護機理是以新奧法理論為基礎，在土釘體作用下，把潛在滑裂面之前的主動區(qū)的復合土體視為具有自承能力的穩(wěn)定土體，以阻止土體側(cè)向位移，支承未加筋區(qū)域土體的側(cè)壓力，保證土坡的穩(wěn)定性，即認為經(jīng)過加筋的土體形成了類重力式擋土墻——土釘墻，土釘?shù)淖饔脵C理類似于擋土墻的機理。

1.5 設計計算

據(jù)場地工程地質(zhì)情況，并依據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）的標準[2]及地區(qū)經(jīng)驗，選定土釘傾角為α=15°，鉆孔直徑D=130mm，據(jù)場地情況設定邊坡坡角γ=70°，邊坡高為10m，土釘水平間距和豎直間距均取1.5m，據(jù)邊坡高度及土釘間距情況的分析，本段坡面設計6排土釘。邊坡地層主要為全風化泥質(zhì)板巖，重度γ=20.5KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=26°，粘聚力c=30kPa。

1.5.1 土釘墻設計

土釘支護設計采用的土體物理力學性能參數(shù)以及土釘與周圍土體之間的界面粘結(jié)力參數(shù)均應以實際測試結(jié)果作為依據(jù)取值時應考慮到基坑施工及使用過程中由于地下水位和土體含水量變化對這些參數(shù)的影響 并對其測試值作出偏于安全的調(diào)整。采用HRB400鋼筋，故標準設計值為360MPa，參照規(guī)范永久支護要求，鋼筋直徑不能小于18mm，所以把計算得到的鋼筋直徑全調(diào)整為18mm。

第一排的土釘取2m。土釘?shù)脑O計參數(shù)如表2所示。

1.6 支護止水、降水方案簡述

根據(jù)勘察報告顯示，場地無明顯地下含水層。主要是填土層中的上層滯水。主要靠大氣降水補給，以蒸發(fā)方式排泄，水位高程隨降雨情況的變化而變化。水文地質(zhì)條件較簡單，設置截水溝、排水溝、泄水孔即可。

3 結(jié)語

針對本工程復雜的施工條件，采用土釘支護結(jié)構(gòu)進行邊坡支護，可有效控制邊坡變形，并通過相關理論及規(guī)范進行了支護設計，對土釘支護參數(shù)進行了設計計算，并利用理正軟件進行了驗算，結(jié)果與筆者計算結(jié)果基本相符。經(jīng)規(guī)范驗算及變形估算后，確定土釘支護結(jié)構(gòu)的適用性及設計方法的可行性。

【參考文獻】

[1]陳希哲.土力學地基基礎[M].北京：清華大學出版社，1998.

[2]中華人民共和國行業(yè)標準《建筑邊坡工程技術規(guī)程》（GB50330-2002）.

[3]趙其華，彭社琴.巖土支擋與錨固工程.四川大學出版社，2008.