土钉支护在胶东供水输水暗渠中的应用

1.引言土钉墙是近几年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡墙结构。它是由被加固土、放置于原位土体中的细长金属杆件(土钉)及附着于坡面的混凝土面板组成,形成一个类似重力式的挡土墙。     

复合土钉体系的工作机理与稳定性分析

将土钉支护技术与其它的岩土体加固技术结合,发展形成的复合土钉支护技术,可有效加固周围土体,控制变形,突破了传统土钉支护技术的局限,具有广阔的应用前景。本文在总结复合土钉支护体系的常用复合加固形式基础上,给出了支护体系不同结构的作用机理,分析了复合土钉支护体系的破坏形式,并对其稳定性分析方法进行阐述和讨论,为复合土钉支护体系在工程中的广泛应用提供有益的参考。     

土钉抗弯剪能力分析

通过应力分析,将土钉的抗弯剪能力对被加固基坑边坡稳定安全系数的影响视为加固区土体有效容重的减小,采用数值模拟FLAC程序对不同坡高的基坑土钉墙在考虑和不考虑土钉的抗弯剪作用下的稳定安全系数进行数值计算与对比.结果表明,在常规土钉墙支护深度范围内,土钉抗弯剪作用能较明显地提高基坑边坡稳定安全系数.     

桩锚与土钉联合支护结构传力机制的对比分析

桩锚支护与土钉可以在竖向或水平向联合使用,土压力的传力机制完全不同,分别适用于不同土层条件.桩锚与土钉竖向联合支护结构中,土钉主要作用是提高桩锚后面土体强度,从而使实际作用于桩锚结构上的土压力相应减小;桩锚与土钉水平向联合支护结构中,土钉主要作用是承担桩锚结构间的土体,并将此部分土体侧压力通过水平土拱传至两侧桩锚结构上.本文通过对比分析联合支护结构间土压力的传力机制,总结了联合支护结构的承载机理和工程适用范围,为此类支护结构的合理选型和工程设计应用提供了理论基础.     

土钉墙支护技术在基坑工程中的应用

土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。尽管该技术应用较为广泛,但其理论研究却落后于工程实践,特别是对于土钉支护软弱岩质边坡工程的研究则更少,因此,本文通过分析土钉墙支护的特点,针对边坡支护的机理,从施工材料及机具的准备,到施工工艺及质量控制的相关技术进行探讨,以期充分发挥土体的空间支护作用,使边坡位移和变形及时得到约束限制。     

复合型土钉墙支护的工程实例

现行工程中常用的复合型土钉墙支护,主要是水泥搅拌桩与土钉墙的结合应用。其原理主要是：通过水泥搅拌桩对边坡土体进行加固,解决土体自立性、隔水性以及喷射面层与土体的粘结问题;以水平向压密注浆及二次压力灌注解决土体加固及土钉抗拔问题;以相对较深的搅拌桩插入深度解决坑底的抗隆起、管涌和渗流问题,形成防渗帷幕、超前支护及土钉等组成的复合型土钉支护。因此,复合型土钉墙适用于砂性土、粉土、粘性土、淤泥土及淤泥质土。在西安各类地层中,也有成功地使用复合型土钉墙的工程实例。     

桩锚与土钉联合支护结构的概念优化设计

土钉支护体系通过土中设置钉体加强边壁土体,得到支护功效.边壁原状土体强度可得到最大程度的发挥.桩锚支护结构主要通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,控制基坑边壁侧移;将桩锚与土钉构成联合支护结构时,土钉对土体的加强作用使作用于桩锚结构上的土压力得到显著减小,锚杆预应力水平得到显著降低.本文根据桩锚与土钉联合支护结构的受力变形特点和二者的协同工作机理,研究了联合支护结构的概念优化设计方法.     

深基坑边坡土钉支护机理数值仿真

为掌握深基坑开挖过程中土钉支护机理,确保基坑工程的稳定性与安全性,以大连地铁一号线某车站出入口基坑工程为研究对象,利用FLAC3D仿真技术模拟边坡无支护开挖与土钉支护开挖过程中基坑的变形特征,并与实测数据对比分析.对基坑土岩体结构采用Mohr-Coulomb构建模型,锚杆、土钉与混凝土结构采用线弹性模型;基于实测数据对模型进行验证分析,绘制地表沉降对比分析曲线,找出边坡开挖全过程应力应变规律,并从力学角度分析土钉支护体系对土体加固的有效性.研究结果表明:深基坑开挖过程中,土钉支护能有效限制原始应力平衡遭到破坏后土体各部分的塑性变形、地表沉降及土体位移,从而确保基坑稳定.     

土钉支护加固机理的数值分析

采用摩擦-接触型界面单元模拟钉土界面真实的变形协调情况,建立了基坑开挖土钉支护的数值分析模型,并通过和工程实测对比验证了模型的可靠性.借助动态仿真分析支护系统内力、钉土界面剪应力以及土体应力状态和应力路径随开挖、支护的不断推进而发展变化的全过程,定量揭示了支护系统的加固机理:单根土钉发挥应力分担、扩散以及传递的锚固作用,分别改善土钉头部、中部和尾部土体的应力状态,并提高土体抗剪强度;群钉系统发挥整体加固作用,增加土体刚度;土体强度、刚度增加且应力减小,双重抑制了边坡位移和塑性区的发展.     

新安煤矿岩质高边坡锚网喷治理技术设计及应用

土钉护坡是通过小间距地在边坡原状土中钻孔置筋灌浆,形成土钉网,以使边坡土体得到加固,并保证加固后的土体具有足够的强度和刚度而维持边坡的稳定。实践证明土钉加固边坡具有投资省、及时、快速、施工场地占用小等优点[1]。根据工程类比和工程经验,采用锚杆+铁丝网+喷射混凝土支护合理地加固山体岩质护坡,为平整场地、防止山体滑坡、建造安全稳固的建筑设施奠定了坚实的基础。     

表观粗糙度对灌浆土钉拉拔摩阻力的影响探究

钻孔灌浆土钉的抗拔承载力直接影响着边坡以及挡土墙等支挡结构的稳定与安全.抗拔承载力主要来自钉体与周围土体之间的摩阻力,而界面处的粗糙情况更是影响摩阻力的关键因素之一.以往的研究并未把粗糙度的概念引入到土钉拉拔研究中.本研究提出了一种具有工程可操作性的新型土钉模型,通过在钉体表面制作不同尺寸的偏直角三角形螺纹来改变钉体表面的粗糙度.通过定义一个更为合理的表观粗糙系数,并建立表观粗糙度系数与表观摩擦系数的关系,提出了考虑土体剪胀作用与土钉制作方式而产生的装配后应力,以及表观粗糙度参数的钻孔灌浆土钉拉拔承载力的计算模型.最后,通过有限元分析软件A B A Q U S模拟粗糙土钉的室内拉拔试验,系统地研究了表观粗糙度对土钉极限抗拔承载力的影响.通过数值模拟结果表明,在钉体表面制作规则螺纹,可以显著提升钉体极限抗拔承载力;土钉极限抗拔承载力与表观粗糙角并非是线性关系.     

桩锚与土钉联合支护结构的优化选型

桩锚支护结构中预应力锚杆分为自由段和锚固段,通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,锚杆预应力直接作用于排桩上,使基坑侧移受到限制;土钉支护结构中土钉全长锚固,通过基坑边壁侧移以部分释放土压力,并使土钉产生拉力,优势滑裂面前后土钉拉力平衡并直接作用于土体,限制土体边壁的继续变形,形成基坑边壁的支护结构。因此桩锚与土钉是两种受力机理不同的支护结构,将土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形,关键是土钉和桩锚支护结构的选型设计,通过受力变形分析合理决策联合支护结构．使二者均能充分发挥其技术优势。本文根据桩锚和土钉支护结构的施工特点、受力变形特点,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构协同工作的设计原理,根据工程实际环境条件建议了联合支护结构的优化选型方法。     

浅谈复合土钉支护施工技术在某深基坑工程中的应用

土钉支护主要是通过设计注浆土钉以及钢筋网喷射混凝土面层从而加固土体,它适合于场地狭小、基坑较深、边坡处建筑物限制的现场开挖方案.本文介绍了土钉墙技术支护基坑的原理、设计方案、施工过程、支护效果,并总结了项目中的实践经验.     

地震作用下复合土钉支护边坡动力响应分析

采用大型有限元软件ADINA对复合土钉支护边坡进行地震响应分析.地震波输入选用常用的EL-Centro波,分析内容包括支护边坡位移、加速度、土钉、锚杆的轴力时程响应.在建立有限元模型时,考虑土体和支护结构相互作用;应用非线性静动力性能的弹塑性M-C模型模拟土体;采用双线形强化模型模拟支护结构;土与支护结构相互作用由接触单元模拟.结果表明复合土钉边坡支护结构比纯土钉边坡支护结构有更好的抗震性能;普通土钉支护最大水平位移发生在边坡顶部,而复合型土钉支护发生在边坡的中上部,尤其是在施加了预应力之后,边坡在地震作用下位移明显减小;土钉和锚杆轴力在地震作用下放大显著,在滑移面附近轴力最大;位移和加速度沿着坡高逐渐增大.     

浅谈土钉墙技术

随着经济的发展与人们居住水平的提高,我国高层、超高层建筑飞速发展,同时对地基形式提出了更高的要求,地下空间的利用催生了基坑支护的广泛应用,基坑工程主是一项综合性很强的系统工程。土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力;从而保持开挖面的稳定,这个土挡墙称为土钉墙。     

预应力施加时段对周边土钉应力分布的影响分析

针对目前现场施工中抢工期不按规范施加预应力的情况,以郑州大学科研中心为依托工程,通过对预应力锚杆复合土钉支护结构进行全方位的原位试验,实现了对预应力施加前后构件内力与基坑位移的实时监测,研究了预应力施加时段对周边土钉应力分布的影响规律。结果表明:(1)锚杆张拉之后再开挖下层土体,紧临锚杆的上排土钉应力变化较大;(2)开挖下层土体之后再张拉锚杆,紧临锚杆的下排土钉应力变化较大;(3)预应力施加对周边土钉应力的影响有着较强的"工序效应"和"开挖效应";(4)预应力施加的主要作用不在于分担或改变支护结构的受力状态,而在于提高支护边坡的稳定性和减小土体位移。研究结论可为现场不规范施工的现状提出合理化建议。     

加锚复合土钉支护体系可靠度分析与实证

为对加锚复合土钉支护体系的可靠度进行分析与论证,在分析可靠性原理的基础上,从土钉加固机理出发,假定滑移面为圆弧线,对复合支护体系的外部稳定性进行分析;假定滑移面为改进的双折线,对复合支护体系的内部稳定性进行分析;结合工程实例,通过二阶距法对内外部的极限状态功能函数进行可靠度分析。分析与实证结果表明:将可靠度指标用于预应力锚杆复合土钉支护体系的稳定性分析,可以考虑土体的变异性和不确定性,克服了传统的极限平衡理论的弊端;改进的双折线破裂面用于分析复合支护体系的内部稳定性,可考虑土钉支护上部受拉、下部受剪的受力特征,简单合理。研究结果可以为该类工程设计提供较好的理论基础与计算依据。     

石灰钉复合锚杆加固软弱边坡现场试验研究

为了进一步了解石灰钉复合锚杆新型支护结构的实用效果与价值,对其开展了现场实测试验.通过对试验结果的分析,进行了石灰钉周围土体力热变化规律的研究和新型结构承载性能的评价.试验结果表明：(1)石灰钉的设置对周围土体的温度、膨胀压力和孔隙水压力变化均产生显著的影响,在石灰钉的合理布置间距范围内,石灰钉布置间距越小,对土体膨胀压力、温度和孔隙水压力的影响越显著,土体的固结速率越大;(2)与普通锚杆相比,石灰钉复合锚杆的抗拔承载力有明显的提高,在石灰钉的合理布置间距范围内,石灰钉布置间距越小,石灰钉复合锚杆的抗拔承载力越大.利用所采集的实测数据,对石灰钉周围土体的温度增量、膨胀压力和水平进深对孔隙水压力的影响进行了多元回归分析,并得到了合理的回归模型.分析结果表明：石灰钉周围土体的膨胀压力、温度增量和水平进深均对土体的孔隙水压力影响显著,膨胀压力和温度增量对孔隙水压力不仅存在线性影响,还存在非线性影响和交叉影响,而水平进深对孔隙水压力仅存在线性影响.     

土钉和土体协同工作分析

为了进一步研究土钉和土体的协同工作机理,以杭州孔雀大厦土钉墙支护为实例,依据土钉抗拔反演分析参数,应用有限元方法模拟基坑开挖和土钉支护的施工过程,分析了土钉内力和土体位移在动态施工过程中的变化规律,同时获得了注浆加固后土体的力学指标,供土钉墙支护结构设计和施工参考。     

抗滑结构对渠坡增稳效应的有限元分析

采用有限元强度折减法,对南水北调工程某渠坡在仅考虑重力荷载作用下进行了三维有限元稳定性计算,讨论了衬砌、抗滑桩等抗滑措施对渠坡的增稳效果,对渠坡稳定计算中抗滑结构与土体之间有无接触进行了对比分析.结果表明:衬砌明显提高了渠坡的抗滑稳定性,而抗滑桩的增稳效果不明显,原因在于抗滑桩并没有阻断塑性贯通区;抗滑结构与土体土之间考虑接触后,渠坡稳定安全系数明显降低,塑性贯通区表现出明显的变化,接触分析可以较为真实地反映抗滑结构和周围土体之间的接触效应.