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2 0 0 3 年 1 0月 第 3 2卷第 5期 有色矿 山 No nf e r r o us M i n e s oc t ． ， 20 03 VoI ． 32 No． 5 永久性土钉支护在红粘土边坡 的应用 沈 志平 贵州省冶金设计研究院， 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 5 [ 关键词]红粘土 ； 土钉 ； 永久性； 边坡支护 [ 摘要] 通过土钉支护技术在红粘土永久性高边坡的试验研究及实践表明。 土钉支护技术在红粘土永久性高 边坡的应用是安全可靠的， 对于红粘土永久性高边坡， 土钉支护技术投资省、 工期短、 施工方法简单可行， 尤其在场 地狭窄处， 其优势更突出。对红粘土的边坡支护， 有较大的推广价值。 [ 中圈分类号] TU4 4 6 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 3 0 5 0 0 0 8 ． 0 3 Ap pl i c a t i o n o f p e r ma ne n t s o i l na i l i n g t i mb e r i n g t e c hni qu e i n r e d c l a y s l o pe s u pp o r t SI - I EN Zh i p i n g Me t a l l u r g y De s i g n Re s e a r c h I n s t i t u t e o fGu i z h o u，G u i y a n g 5 5 0 0 0 5 ，C h i n a Ke y wo r d sr e d c l a y；s o i l na i l i t g ；pe r ma ne nc e；s l o p e s u p p or t Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e p r a c t i c e a n d t e s t s t u d y o n p e r ma n e n t soi l n a i l i n g t i mb e rin g t e c h n i q u e i n r e d c l a y s l o p e s u p port，i t i s c o n c l u d e d t h a t t h i s t e c h n i q u e i s s a f e ，s a v es i n v e s t me n t ， s h o rt t i me l i mi t f o r a p r o j e c t f o r p e rm a n e n t h i g h r e d c l a y s l o p e ，esp e c i a l l y f o r n a r r o w s i t e ．I t i s wo rth s p r e a d f o r r e d c l a y s l o p e s u p po rt． 1 工程概况 土钉技术 S o i l Na i l i n g 源 于新 奥法原理 ， 是 利 用土钉及面板对岩土体边坡进行加固的一种挡土技 术。现代土钉技术源 于 7 0年代 的法 国， 自 1 9 7 9年 法国土加固会议后， 该项技术 在世界范 围内得到 迅 速发展和广泛 应用。我国 9 0年 代 中期开始 利用该 技术对红粘土边坡进行 临时性支护 ， 取得 了不少成 功的经验， 但也有失败 的教训。2 0世纪末 成功地应 用该技术在红粘土边坡 上建造 了永久性 土钉墙， 为 进一步利用该技术建 造永久性土钉墙打 下了基础， 提供了可 以借鉴的经验。 我国南方的贵州、 云南、 广西、 广东、 湖南 、 湖北 、 江西等省分布有红粘土， 尤其贵州省 7 0 ％的地 区广 泛分布红粘土。红粘土具 有以下特征 物质组成 具 有高分散性及其低亲水性 成分， 与母岩的物质组 成 [ 收稿日期]2 0 0 3 0 7 1 8 [ 作者简介]沈志平 1 9 6 0一 ， 男， 贵州贵阳市人， 高级 工程师， 贵州省冶金设计研究院院长。 几乎完全不 同； 具有高液限、 高含水量和高 饱和 度 ； 具有大量的原生和次生裂 隙。 2 场地条件 工程根据 总 平 面布 置 要 求， 场 地 整 平 将形 成 1 1 ． 4 m高 ， 长约 6 0 m 的边坡。坡顶有两栋 2层楼 的 砖混建筑物， 建筑物距 离挡土墙 为 1 ． 6 m 见 图 1 。 建筑物开 间为 3 ． 6～7 ． 2 m， 基础 形式为 条型 基础。 经过多种边坡处理方 案分析 比较， 确定采用土钉支 护技术对边坡进行永久性支护。 囝 1 工程 总平 面圈 维普资讯 第 5期 沈志平 永久性土钉支护在红粘土边坡的应用 9 3 边坡工程地质条件 据边坡工 程勘察 资料 ， 边坡在开挖范 围内均 为 上履土层， 其 中在挡墙基底标高以上主要为素填土， 其下为硬塑红粘土及少 量可塑红粘土， 土层物理 力 学指标见表 1 。 表 1 土层物理力学性质 根据 粘性土坡顶建筑物地基稳定验算原则 ， 按 顶建筑物地基稳定安全系数 KMr ／ Ms ≥1 ． 2 。按 照条分法计算两栋 建筑物的安全 系数 K 值分 别为 0 ． 7 6及 0 ． 7 0 ， 不能满足稳定性要求， 场地平 整后坡 顶建筑物地基将失稳 。 4 支护 方案 计算参数取值 为 人工填土 y1 7 k N／ m3 ， 1 0 ． 0 。 ， C 1 0 ． 0 k P a ； 红 粘 土 y 1 7 k N／ m3 ， 4 ． 0 。 ， C5 0 ． 0 k P a ； 土钉 界面摩 阻力 r 素填土 r 3 5 k P a ； 红粘土 r 5 0 k P a 。钢 筋抗拉强度 Ⅱ级钢筋 l 3 1 0 N／ mm2 o 按照以上计算参数， 采用朗肯土压力理论计算 得上履土层在不 同深度范围 内作用于边坡面的主动 土压力 0 r a ， 并根据 浅基础 附加应 力公式 ， 计算 出边 坡不同部位基底 的附加 应力， 传 至边坡 面的水平应 力 。将 0 ra和 两 应力叠加， 计算 出边坡面不 同 基础部位的水平应 力合力， o r。依照水平应力值 o r 选 取土钉设计参 数。取永 久性 边坡 内、 外部安全 系数 值 K≥2 ． 0 ， 考虑到坡 顶建筑物基础 有一定的埋深， 将第一排土钉设置于建筑物基础之下。永久性边坡 土钉布置及土钉设计参数见图 2 。 本工程共布置 5排土钉， 土钉呈梅花型布置， 土 钉长 8 ． 5 m， 土钉加密区土钉长 8 ． 0 m； 第一排土钉距 挡墙顶 1 ． 6 m； 土钉水平间距 1 ． 0 m， 在坡顶建筑物基 础扩大部位及纵横墙交错部位土钉水平 间距 为 0 ． 5 ～ 0 ． 7 5 m； 土 钉 垂 直 间 距 0 ． 7 m； 土 钉 钻 孔 直 径 1 1 0 mm， 倾角 1 3 。 ～1 5 。 ； 土钉钢 筋为 2 0螺纹钢 ； 土 钉面板厚 3 0 0 mm， 配双层 2 5 x 2 5 0钢 筋网； 土钉 与面板连接 处敷 设一 片 2 5 0 mm x 2 5 0 mm 的网 片， 配筋为 2 5 x2 5 ； 支模浇注 。 图 2 土钉墙 剖面图 5 土钉抗拔试验及边坡位移观测 为验证 土钉支护设计 中， 土钉杆体和原位土体 间界面摩阻力 r 的取值合理性 ， 在边坡支护前期， 设计在边坡旁 作了 6根短钉 ， 6天后进行 了抗拔试 验 ， 试验结果见表 2 。 表 2 土钉抗拔 试验结 果 试验 完 成 后 经 开 挖 验 证 ， 各 土 钉 直 径 均 在 1 1 0 mm 以上， 各土钉破裂面均位 于土钉杆体与原位 土体交界 面附近。3 ～6号土钉距离 素填土层均 小 于 1 ． 5 m， 6号 土钉 因位 于土层裂 隙水通道 上， 灌浆 时末能将裂隙水堵死， 地下水沿土钉杆体边沿流 出， 大大降低了土钉砂 浆与土体 间的粘结性， 使 6号土 钉极限抗拔力 降低 ， 5号土钉距 6号 土钉 1 ． 1 m， 也 受一定影响。 由表 2可见， 土钉极限摩阻力试验值与设计取 值相近， 设计取值是合理的。 在本次边坡支护前 ， 在坡顶设置 6个观测桩， 观 测边坡支护施工过程中边坡位移情况。边坡施工完 成后又沿边 坡 坡面 方 向， 距坡 底 1 ． 5 m 处， 开挖 宽 维普资讯 1 0 有色矿山 2 0 0 3年 第 3 2卷 2 。 0 m、 深 2 ． 0 m的区域性排水沟， 因此又对边坡位移 作 了三个多月的观测。边坡位移观测资料见表 3 。 表 3 边坡位移观测资料 mm 根据表 3观测资料， 边坡位移量不大， 最大水平 位移和最大垂直位移分别为 6 ． 0 ra m和 2 ． 1 mm， 相 当于边坡 高度 的 1 ． 1 ‰及 0 ． 4 ‰， 完 全满 足规 范要 求。边坡位移主要在开挖过程 中将原挡土墙完全开 挖暴露时， 以及 区域性 排水 沟开 挖完 成 时， 位 移最 大。从位移观测资料看， 本 工程在 国内同类工程 中 位移量也是控制得 比较好的。 6 结语 通过本 次永久性 土钉墙工程 的设计和 施工。 得 到以下认识供读者参考。 1 在红粘土地 区应用 永久性 土钉墙支护技 术 处理红粘土边坡是可行的。但是必须保证边坡支护 设计合理 、 确保施工质量， 尤其是土钉 灌浆工艺。 必 须保证 充盈系数大于 1 。 2 土钉直径不宜小于1 0 0 mm， 土钉直径 太小 施工质量不易保证。 3 地下水对 土钉的摩阻 力及 原位土体力学 指 标影响较大。边坡处理之前必须对地下水补给进行 调查， 采取措施尽量减少地下水对土钉 的影响。 4 对于坡顶有建筑物， 其基础类型为浅基础的 边坡 。采用浅基础 附加应 力公式， 计算基底 附加应 力传至边坡面的水平应力， 比采用朗肯土压力理论 、 及用上部荷 载等代 土层厚 度的计 算方 法更 符合 实 际 。 5 根据本次土钉抗拔试验， 土钉有很小的位移 就可以发挥作用， 位移 2 0 mm 以内便可达到极 限值。 土钉 的摩阻力值接近红粘土的内聚力值 。因此在红 粘土边坡 永久性 土钉墙设计时应注意 r的取值 ， 这 有利于节省工程造价 。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 林 宗元 ． 岩土 工程 治 理手 册 [ M ] ． 沈 阳 辽 宁 科学 技 术 出版社 ． 1 9 9 3 ． [ 2 ] 曾宪明等． 土钉支护设计与施工手册 [ M] ． 北京 中国 建筑 工业 出版社。 2 0 0 0 ． [ 3 ] 刘特洪等。 软岩工程设计理论与施工实践[ M] 。 北京 中国建筑工 业出版社 。 2 0 0 1 。 采矿技术 2 0 0 4年征订启事 季刊， I S S N1 6 7 1 2 9 0 0 ， C N4 3 1 3 4 7 ／ 1 1 由长沙矿 山研 究院主办， 以服务矿 山， 推广先进 实用的矿山技术装备与经验， 沟通 、 传播国内外矿业信息， 振兴我国矿业经济为办刊宗 旨， 是矿山采矿工程技 术和管理人员互相探讨 、 交流 、 学 习的重要 园地。 版面为大 1 6开， 设有矿 山地质、 综述与管理 、 资源开采与综合利用、 地压与支护、 爆破技术与 器材、 环境治理 与保护、 机 电与系统工程， 以及经验交流、 信 息园地等 主要栏 目， 通过 与中国有色采矿学术委 员会和采矿信息网的合作， 直接联系的读者和作者包括学会顾问、 学会委员和各专业委员会委员及信息网理 事近 5 0 0名， 分布地域涵盖全国 2 5个 省区， 年发表论文 1 1 0篇以上， 其 中 8 O ％以上来 自矿山企业 ， 具有文章 实用性 强、 信息量大、 影响面广的特点， 对矿业科研和生产建设既可直接借鉴， 又能启迪思路。 每期定价 5 ． 5元， 年定价 2 2元， 联系地址 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