土钉在公路滑坡治理中的应用

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1、土钉在公路滑坡治理中的应用１　概述土钉是将拉筋（常用钢筋做拉筋）插入土体内部，使其全长度与土粘结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成土体加固区带，其结构类似于重力式挡土墙，用以提高整个边坡的稳定性。适用于基坑开挖支护和边坡加固，是一项实用的原位岩土加筋技术。土钉技术在我国部分城市的深基坑开挖中得到应用，具有广泛的应用前景。由于土钉作用机理、破坏形式和破坏原因较复杂，加之土钉技术应用时间较短，许多工程技术人员对这种边坡支护方法还不太熟悉，有必要进行介绍。作者结合省道１９４７线（即坪乳线）洋碰西滑坡处治的工程实践，简略地谈谈土钉的类型、特点、作用机理、设

2、计和施工方法。２　土钉类型、适用性及特点2.１　土钉的类型按施工方法不同，土钉可分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉三类：（１）钻孔注浆型土钉：先在土坡上钻直径１００～２００mm有一定深度的横孔，然后插入钢筋、钢杆或钢绞索等小直径杆件，再用压力注浆充实孔穴，形成与周围土体密实粘合的土钉，最后在土坡坡面设置与土钉端部联结的联系构件，并用喷射混凝土组成面层结构，从而构成一个具有自撑能力且能够支挡其后来加固体的加筋域。这是土钉中应用最多的形式，可用于永久性或临时性的支挡工程。（２）打入型土钉：采用专门机械（如气动土钉机）将钢杆直接打入土中。长度一

3、般不超过６m。用气动土钉机每小时可打入１５根。其提供的摩阻力较低，因而要求的钉杆表面积和设置密度均大于钻孔注浆型土钉。但由于防腐问题难以解决，因此，多用于临时性支挡工程。（３）射入型土钉：由采用压缩空气的射钉机依任意选定的角度将直径２５～３８mm，长３～６m的光直钢杆（或空心钢管）射入土中。土钉可采用镀锌或环氧防腐套，土钉头通常配有螺纹，以附设面板。这种形式施工快速、经济，适用于多种土层，具有很大的发展潜力。2.２　土钉适用范围（１）适用于地下水位低于土坡开挖段或经过降水使地下水位低于开挖层的情况；（２）适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉性土

4、、黄土类土及弱胶结的砂土边坡；（３）对标准贯入击数低于１０击或相对密实低于０.３的砂土边坡与不均匀系数小于２的级配不良砂土，土钉法不经济；（４）对塑性指数Ⅰ犘＞２０的粘性土，必须仔细评价其徐变特性后，方可将土钉用作永久性支挡结构；（５）土钉法不适用于软土边坡，也不适用于侵蚀性土（如煤渣、矿渣、炉渣、酸性矿物废料等）中作为永久性支挡结构。2.３　土钉的特点（１）对场地邻近建筑物影响小。由于土钉施工采用小台阶逐段开挖，且在开挖成型后及时设置土钉与面层结构，使面层与挖方坡面紧密结合，土钉与周围土体牢固粘合，对土坡的土体扰动较少，对相邻建筑物的影响小。（

5、２）施工机具简单，施工灵活。设置土钉采用的机具及喷射混凝土设备都属可移动的小型机械，移动灵活，所需场地也小。此类机械的振动小、噪声低，在城市地区施工具有明显的优越性。土钉施工速度快，在开挖过程中较易适应不同的土层条件和施工程序。（３）经济效益好。据西欧统计资料，土钉支护比锚杆墙支护方案可节约投资１０％～３０％。在美国，按其土钉开挖专利报告（犈犖犚１９７６）所指示的可节约的投资３０％左右。国内据９项土钉工程的经济分析统计，认为可节省投资３０％～５０％。３　土钉的作用机理土体的抗剪强度较低抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性。在土体内放置

6、一定长度和密度的土钉后，土钉与土共同工作，弥补土体自身强度的不足，构成复合土体。土钉在复合土体内的作用主要有：（１）箍束骨架作用。这是由土钉本身的刚度、强度以及它在土体内分布的空间组合方式所决定的。它具有约束土体变形的作用，并使复合土体构成一个整体。（２）分担作用。在复合土体内，土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力，土钉起着分担作用。土钉分担的比例取决于土钉与土体的相对刚度比、土钉所处的空间位置及复合土体的应力水平。（３）应力传递与扩散作用。在相同荷载作用下，土钉墙土体部分的应变水平比素土边坡低，从而推迟了开裂域的形成和发展（如图１所示）。图１

7、　土钉墙与素土边坡破坏比较（４）坡面变形的约束作用。在坡面上设置与土钉连在一起的钢筋网喷射混凝土面板，是发挥土钉有效作用的重要组成部分。４　土钉设计4.１　土钉设计内容（１）确定土钉墙的平面与剖面尺寸及分段施工高度；（２）确定土钉的布置方式和间距；（３）确定土钉的直径、长度、倾角及在空间的方向；（４）确定土钉钢筋的类型、直径和构造；（５）注浆配方设计，注浆方式，确定浆体强度指标；（６）喷射混凝土面层设计及坡顶防护设计；（７）土钉抗拨力验算；（８）进行整体稳定性分析；（９）变形预测和可靠性分析；（１０）施工图设计及其说明；（１１）现场监测和质量控制

8、设计。4.２　土钉构造设计（１）土钉墙坡度宜为１∶0.３～１∶0.７，有时可根据实际情况与路基边坡同坡；（２）土钉必须和面层有效连接在一