隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)工程建設(shè)不斷增加，正朝著高、大、重的方面發(fā)展。按構(gòu)造和使用功能的要求，基礎(chǔ)埋深隨之不斷增加，目前國內(nèi)最深的建筑基坑埋深已達(dá)30米。同時隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展，為緩解人口密集、土地緊張、交通擁擠、環(huán)境污染等引發(fā)的矛盾，地下空間的合理開發(fā)與有效利用已顯得越來越重要，如地下停車場、地下公共交通通道已廣泛用于國內(nèi)大城市基礎(chǔ)建設(shè)之中。鑒于以上情況，使得原并不突出的基坑支護(hù)、開挖問題成為這些工程實施中倍受關(guān)注的熱點問題。因此，基坑支護(hù)、開挖與地下結(jié)構(gòu)建造技術(shù)成為制約建設(shè)工程造價、質(zhì)量和速度的一個重要因素，也反映了我國基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)水平的高低。
土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種通過原位土體加固、充分利用原位土體自穩(wěn)能力的支護(hù)技術(shù)。土釘墻由原位土體、設(shè)置在土中的土釘與混凝土面層組成，該項技術(shù)起源于70年代，發(fā)展于80年代。90年代以來，該項技術(shù)已在我國成功地應(yīng)用于非軟土地基坑支護(hù)工程中，支護(hù)深度已達(dá)20米以上。利用水泥土樁止水組合式土釘墻支護(hù)技術(shù)，使該項技術(shù)能夠應(yīng)用在不降水的高水位地層。本文就土釘墻的工作機理、土釘抗拉、彎、剪作用、面墻剛度、土釘布置、土釘預(yù)緊力的問題以及在軟土與高水位場地中的應(yīng)用闡述觀點。
土釘墻的工作原理
所謂土釘墻工作原理，就是土釘、面墻與原狀土三者共同作用。通過土釘、面墻與原狀土的共同作用，形成以主動制約機制為基礎(chǔ)的復(fù)合體，具有明顯提高邊坡土體的結(jié)構(gòu)強度和抗變形能力，減少土體側(cè)向變形，增強整體穩(wěn)定的特點。因此其性狀主要由土釘與面墻接合程度、原狀土體性狀、坡頂荷載、開挖深度等因素綜合確定，其中土釘?shù)墓ぷ餍誀钇饹Q定性的作用。
土釘?shù)淖饔糜幸韵轮饕攸c：
1、釘對復(fù)合土體起著箍束骨架作用，這是由土釘自身剛度與強度以及它在土體內(nèi)的空間分布作用所決定的，他具有制約土體變形、增強復(fù)合土體整體性與穩(wěn)定性性的作用。
2、土體分擔(dān)荷載作用，這是由于土釘自身具有很高的抗拉、抗剪強度和剛度，所以在土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移。特別當(dāng)土體開裂時，土釘將承擔(dān)全部下滑土體重量，約束土體滑動，從而延緩復(fù)合土體塑性區(qū)的開展及漸近開裂面的出現(xiàn)。
3、土釘?shù)膽?yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用，依靠土釘與土體的相互作用，土釘將所承受的荷載通過土體全長向土體深層傳遞及周圍擴(kuò)散，從而銷弱復(fù)合土體的水平應(yīng)力，改善復(fù)合土體的變形性能。
4、土釘對面墻的約束作用，土釘使面墻與土體緊密貼合，從而使面墻能夠約束并限制土體的側(cè)向膨脹變形量與開裂面的開展程度。
土釘墻的破壞特征主要由土釘?shù)脑O(shè)置密度、長度、土釘?shù)闹睆?、土釘與土體的粘結(jié)強度、面墻的剛度、及面墻與土釘接合強度等因素決定。由于土釘和面墻的相互制約作用，導(dǎo)致復(fù)合土體整體穩(wěn)定性能增強，因此土釘墻復(fù)合體破壞一般不發(fā)生連續(xù)破壞滑動面，但會出現(xiàn)不連續(xù)的豎向開裂，并在坡上端出現(xiàn)較大的水平位移。
土釘在土釘墻中的作用
土釘在土釘墻復(fù)合體中所起的作用實際是土釘?shù)睦?、剪、彎拉共同作用的結(jié)果。土釘?shù)目拱文芰κ亲钪饕蛩?，起著主?dǎo)性作用，伴隨著土釘抗拔承載力的發(fā)揮，荷栽向土釘?shù)募?、剪切變形的增加，土釘?shù)目箯?、抗剪作用隨之持續(xù)發(fā)揮出來，但作用有限，并且此時一般土釘已接近或達(dá)到抗拔破壞臨界狀態(tài)。因此，工程應(yīng)用中為了簡化計算，一般不再考慮土釘?shù)目箯澓涂辜糇饔茫@是偏于安全的。盡管如此，土釘?shù)膹潯⒓糇饔脤τ谙拗苹蚣s束土體開裂面的連續(xù)開展及變形劇增、土坡突然失穩(wěn)的作用是不可低估的，應(yīng)進(jìn)一步開展對其定性、定量方面的研究，使土釘墻的設(shè)計方法更加合理。
土釘?shù)牟贾迷O(shè)計考試大論壇
土釘?shù)牟贾迷O(shè)計包括土釘?shù)姆植济芏?、長度及傾斜度設(shè)計。土釘?shù)拿芏仍O(shè)計主要是根據(jù)開挖土體的原狀力學(xué)性能、開挖深度、變形要求等因素確定。隨土釘?shù)拿芏仍黾?，土釘墻的工作性能愈接近重力式擋土墻的特征，破壞時明顯帶有平移及轉(zhuǎn)動的特性。土釘長度除按一般要求進(jìn)行設(shè)計計算外，還應(yīng)根據(jù)土體實際受力特征一般從上至距基坑底一定距離（約1/3坑深），表現(xiàn)為隨深度增加而增加，然后隨深度增加而減少的現(xiàn)象進(jìn)行釘長設(shè)計，同時還應(yīng)考慮下段土釘對提高土坡穩(wěn)定貢獻(xiàn)大于上段、并隨開挖深度的增加而明顯增加的特征確定各部分的土釘長度。土釘?shù)膬A斜度對土釘?shù)墓ぷ餍誀钜灿杏绊?，對于有一定坡度的土釘墻，?dāng)設(shè)置水平土釘時，會造成土釘局部受壓，反而會降低土體的抗滑能力。因此土釘?shù)脑O(shè)置角度應(yīng)與坡面垂直或向下傾斜一定角度為宜。
面墻設(shè)計要求考試大論壇
面墻的設(shè)計重點是對面墻的剛度及面墻與土釘?shù)倪B接設(shè)計。對于不設(shè)置面墻的土釘復(fù)合體，其淺層滑移機理與不設(shè)土釘?shù)南嗨?。因此土釘墻設(shè)計中要求面墻必須具有一定的剛度，且能夠與土釘緊密連接，能有效地限制土體側(cè)向變形。當(dāng)對土釘施加一定的預(yù)緊力（約1/10的設(shè)計荷載），土釘墻背即出現(xiàn)被動土壓力，則土釘墻對土坡穩(wěn)定的主動制約作用愈明顯。
土釘墻技術(shù)在軟土及高水位地層中的應(yīng)用
由于在軟土地層應(yīng)用土釘墻技術(shù)往往使得土釘設(shè)置的又密又長，造成支護(hù)方案不經(jīng)濟(jì)，并且由于軟土地層徐變與流變的影響，軟土地層一般不宜采用土釘墻技術(shù)支護(hù)。隨著軟土加固技術(shù)的發(fā)展，采用多向土釘支護(hù)及土釘墻與土體加固組合技術(shù)已使土釘墻技術(shù)成功應(yīng)用于軟土地層，目前國內(nèi)基坑支護(hù)深度已達(dá)10米以上。采用止水與土釘墻結(jié)合技術(shù)，使土釘墻技術(shù)在非降水的高水位地層得到成功應(yīng)用，從而拓寬了土釘墻技術(shù)的應(yīng)用范圍。但今后若想使土釘墻支護(hù)技術(shù)在深基坑支護(hù)中的水平得到提高和發(fā)展，仍需對土釘墻機理作更深入的探討和研究。
結(jié)束語
本文針對在深基坑支護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用的土釘墻技術(shù)的工作性狀、設(shè)計施工中的有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行了簡單闡述，僅供參考，不足之處謹(jǐn)請批評指正。
土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種通過原位土體加固、充分利用原位土體自穩(wěn)能力的支護(hù)技術(shù)。土釘墻由原位土體、設(shè)置在土中的土釘與混凝土面層組成，該項技術(shù)起源于70年代，發(fā)展于80年代。90年代以來，該項技術(shù)已在我國成功地應(yīng)用于非軟土地基坑支護(hù)工程中，支護(hù)深度已達(dá)20米以上。利用水泥土樁止水組合式土釘墻支護(hù)技術(shù)，使該項技術(shù)能夠應(yīng)用在不降水的高水位地層。本文就土釘墻的工作機理、土釘抗拉、彎、剪作用、面墻剛度、土釘布置、土釘預(yù)緊力的問題以及在軟土與高水位場地中的應(yīng)用闡述觀點。
土釘墻的工作原理
所謂土釘墻工作原理，就是土釘、面墻與原狀土三者共同作用。通過土釘、面墻與原狀土的共同作用，形成以主動制約機制為基礎(chǔ)的復(fù)合體，具有明顯提高邊坡土體的結(jié)構(gòu)強度和抗變形能力，減少土體側(cè)向變形，增強整體穩(wěn)定的特點。因此其性狀主要由土釘與面墻接合程度、原狀土體性狀、坡頂荷載、開挖深度等因素綜合確定，其中土釘?shù)墓ぷ餍誀钇饹Q定性的作用。
土釘?shù)淖饔糜幸韵轮饕攸c：
1、釘對復(fù)合土體起著箍束骨架作用，這是由土釘自身剛度與強度以及它在土體內(nèi)的空間分布作用所決定的，他具有制約土體變形、增強復(fù)合土體整體性與穩(wěn)定性性的作用。
2、土體分擔(dān)荷載作用，這是由于土釘自身具有很高的抗拉、抗剪強度和剛度，所以在土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移。特別當(dāng)土體開裂時，土釘將承擔(dān)全部下滑土體重量，約束土體滑動，從而延緩復(fù)合土體塑性區(qū)的開展及漸近開裂面的出現(xiàn)。
3、土釘?shù)膽?yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用，依靠土釘與土體的相互作用，土釘將所承受的荷載通過土體全長向土體深層傳遞及周圍擴(kuò)散，從而銷弱復(fù)合土體的水平應(yīng)力，改善復(fù)合土體的變形性能。
4、土釘對面墻的約束作用，土釘使面墻與土體緊密貼合，從而使面墻能夠約束并限制土體的側(cè)向膨脹變形量與開裂面的開展程度。
土釘墻的破壞特征主要由土釘?shù)脑O(shè)置密度、長度、土釘?shù)闹睆?、土釘與土體的粘結(jié)強度、面墻的剛度、及面墻與土釘接合強度等因素決定。由于土釘和面墻的相互制約作用，導(dǎo)致復(fù)合土體整體穩(wěn)定性能增強，因此土釘墻復(fù)合體破壞一般不發(fā)生連續(xù)破壞滑動面，但會出現(xiàn)不連續(xù)的豎向開裂，并在坡上端出現(xiàn)較大的水平位移。
土釘在土釘墻中的作用
土釘在土釘墻復(fù)合體中所起的作用實際是土釘?shù)睦?、剪、彎拉共同作用的結(jié)果。土釘?shù)目拱文芰κ亲钪饕蛩?，起著主?dǎo)性作用，伴隨著土釘抗拔承載力的發(fā)揮，荷栽向土釘?shù)募?、剪切變形的增加，土釘?shù)目箯?、抗剪作用隨之持續(xù)發(fā)揮出來，但作用有限，并且此時一般土釘已接近或達(dá)到抗拔破壞臨界狀態(tài)。因此，工程應(yīng)用中為了簡化計算，一般不再考慮土釘?shù)目箯澓涂辜糇饔茫@是偏于安全的。盡管如此，土釘?shù)膹潯⒓糇饔脤τ谙拗苹蚣s束土體開裂面的連續(xù)開展及變形劇增、土坡突然失穩(wěn)的作用是不可低估的，應(yīng)進(jìn)一步開展對其定性、定量方面的研究，使土釘墻的設(shè)計方法更加合理。
土釘?shù)牟贾迷O(shè)計考試大論壇
土釘?shù)牟贾迷O(shè)計包括土釘?shù)姆植济芏?、長度及傾斜度設(shè)計。土釘?shù)拿芏仍O(shè)計主要是根據(jù)開挖土體的原狀力學(xué)性能、開挖深度、變形要求等因素確定。隨土釘?shù)拿芏仍黾?，土釘墻的工作性能愈接近重力式擋土墻的特征，破壞時明顯帶有平移及轉(zhuǎn)動的特性。土釘長度除按一般要求進(jìn)行設(shè)計計算外，還應(yīng)根據(jù)土體實際受力特征一般從上至距基坑底一定距離（約1/3坑深），表現(xiàn)為隨深度增加而增加，然后隨深度增加而減少的現(xiàn)象進(jìn)行釘長設(shè)計，同時還應(yīng)考慮下段土釘對提高土坡穩(wěn)定貢獻(xiàn)大于上段、并隨開挖深度的增加而明顯增加的特征確定各部分的土釘長度。土釘?shù)膬A斜度對土釘?shù)墓ぷ餍誀钜灿杏绊?，對于有一定坡度的土釘墻，?dāng)設(shè)置水平土釘時，會造成土釘局部受壓，反而會降低土體的抗滑能力。因此土釘?shù)脑O(shè)置角度應(yīng)與坡面垂直或向下傾斜一定角度為宜。
面墻設(shè)計要求考試大論壇
面墻的設(shè)計重點是對面墻的剛度及面墻與土釘?shù)倪B接設(shè)計。對于不設(shè)置面墻的土釘復(fù)合體，其淺層滑移機理與不設(shè)土釘?shù)南嗨?。因此土釘墻設(shè)計中要求面墻必須具有一定的剛度，且能夠與土釘緊密連接，能有效地限制土體側(cè)向變形。當(dāng)對土釘施加一定的預(yù)緊力（約1/10的設(shè)計荷載），土釘墻背即出現(xiàn)被動土壓力，則土釘墻對土坡穩(wěn)定的主動制約作用愈明顯。
土釘墻技術(shù)在軟土及高水位地層中的應(yīng)用
由于在軟土地層應(yīng)用土釘墻技術(shù)往往使得土釘設(shè)置的又密又長，造成支護(hù)方案不經(jīng)濟(jì)，并且由于軟土地層徐變與流變的影響，軟土地層一般不宜采用土釘墻技術(shù)支護(hù)。隨著軟土加固技術(shù)的發(fā)展，采用多向土釘支護(hù)及土釘墻與土體加固組合技術(shù)已使土釘墻技術(shù)成功應(yīng)用于軟土地層，目前國內(nèi)基坑支護(hù)深度已達(dá)10米以上。采用止水與土釘墻結(jié)合技術(shù)，使土釘墻技術(shù)在非降水的高水位地層得到成功應(yīng)用，從而拓寬了土釘墻技術(shù)的應(yīng)用范圍。但今后若想使土釘墻支護(hù)技術(shù)在深基坑支護(hù)中的水平得到提高和發(fā)展，仍需對土釘墻機理作更深入的探討和研究。
結(jié)束語
本文針對在深基坑支護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用的土釘墻技術(shù)的工作性狀、設(shè)計施工中的有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行了簡單闡述，僅供參考，不足之處謹(jǐn)請批評指正。