劉躍躍

（安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 230001）

1 多盤(pán)土釘墻介紹

本文提出的多盤(pán)土釘墻，其是邊開(kāi)挖基坑，邊在基坑邊坡上設(shè)置多盤(pán)土釘，可通過(guò)鉆孔、利用成盤(pán)工具在土中形成盤(pán)空腔等步驟來(lái)設(shè)置，然后在坡面支模并噴射水泥砂漿待其凝固后，就形成了類(lèi)似擋土的結(jié)構(gòu)。該支護(hù)結(jié)構(gòu)由多盤(pán)土釘、水泥砂漿和土體三者以緊密結(jié)合的方式形成，主要是由多盤(pán)土釘以單層或多層的方式通過(guò)與加固后原位土體形成一個(gè)組合體，可以抵抗墻后的土壓力，也可以把面層上受到的土壓力傳遞到更穩(wěn)定的土層中，從而保持了開(kāi)挖面的穩(wěn)定。

2 基坑變形分析

根據(jù)實(shí)際工程及以本模型概況，本模擬分為4步進(jìn)行：基坑開(kāi)挖前，使土體先進(jìn)行自重應(yīng)力平衡；將上述位移清零后，然后放坡開(kāi)挖，施加第一道多盤(pán)土釘，計(jì)算到達(dá)新的平衡；在進(jìn)行第二步開(kāi)挖，并施加第二道多盤(pán)土釘，計(jì)算達(dá)到新的平衡；之后在基坑頂部進(jìn)行分級(jí)加載模擬。通過(guò)FLAC3D軟件模擬，把數(shù)據(jù)導(dǎo)出來(lái)，并繪制成載荷-位移曲線。如圖2所示，是基坑第二步開(kāi)挖支護(hù)后，對(duì)基坑頂部進(jìn)行豎向加載，加載區(qū)間為0kpa到20kpa，每級(jí)加載2kpa，共11級(jí)加載。

圖1 荷載下坡面最大水平位移

圖2 加載時(shí)基坑頂部的最大沉降量

從荷載下坡面水平曲線中發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有外加載荷時(shí)，新型擋墻的側(cè)向變形最大時(shí)，其值僅為-4.18mm，比等徑土釘墻小了近六分之一。在頂面負(fù)載達(dá)16kpa時(shí)，多盤(pán)擋墻變形的最大值僅僅達(dá)到了-6.67mm，比普通土釘墻下減小了64.9%。當(dāng)外在載荷到達(dá)20kpa時(shí)，等徑擋墻下的最大變形為29.6mm，比新型土釘墻變形大了53.3%。從上述圖中明顯地觀察到在荷載作用下，新型擋墻對(duì)基坑變形的控制明顯優(yōu)于等徑擋墻。

由圖2知，隨著荷載的增大，兩種模型的最大沉降量逐漸增大，并且新型擋墻的坑頂最大沉降量曲線均在普通土釘?shù)纳戏剑啾P(pán)擋墻的變形增長(zhǎng)小于普通土釘墻。說(shuō)明了在荷載作用下，對(duì)坑外土沉降控制最有效的是多盤(pán)擋墻。在無(wú)外加負(fù)載時(shí)，兩者變形相差很小；隨著載荷增加了16kpa后，發(fā)現(xiàn)多盤(pán)擋墻的最大變形為-4.06mm，比等徑土釘減小了72.2%；荷載到20kpa后，新型擋墻的最大沉降量為-12.45mm，等徑擋墻的為-27.6mm.多盤(pán)土釘?shù)淖畲蟪两迪噍^于等徑土釘減小了54.9%。

這主要是因?yàn)獒敱P(pán)的存在，使得土釘與土體的接觸面增大了，從而使得土體受力能力提升；釘盤(pán)可以分擔(dān)土體中很大一部分的荷載，亦可以把受到的土壓力傳遞到更穩(wěn)定、更深層的土層中，并向穩(wěn)定土體中擴(kuò)散。故新型擋墻的支護(hù)機(jī)理概述為以下方面：

1）新型擋墻結(jié)構(gòu)中，多盤(pán)土釘會(huì)與土體形成共同承受外力的組合體，從而可以約束土體變形。

2）多盤(pán)土釘可以分擔(dān)土體中很大一部分的荷載作用，其抗拉能力高、抗剪強(qiáng)度高且盤(pán)體的存在使得應(yīng)力向多盤(pán)土釘中的盤(pán)體轉(zhuǎn)移，多盤(pán)段分擔(dān)應(yīng)力的大小除外界因素和多盤(pán)段自身強(qiáng)度的影響外，還受多盤(pán)段直徑、長(zhǎng)度的影響。另外盤(pán)體的存在，延緩了塑性區(qū)的開(kāi)展以及土體開(kāi)裂面的出現(xiàn)，其對(duì)荷載作用下土體裂縫出現(xiàn)的位置以及裂縫區(qū)域的形成也有所影響。

3）由于土層中常伴有裂縫，在進(jìn)行注漿時(shí)，漿液會(huì)向裂縫中擴(kuò)散，形成膠結(jié)，盤(pán)體的存在使得接觸面積增大，從而提高了其與土體的相互作用，也就提高了盤(pán)阻力，同時(shí)也使得土體的強(qiáng)度有所提高。

3 結(jié)論

多盤(pán)土釘墻，在有外來(lái)荷載作用時(shí)，相較于等徑土釘墻，多盤(pán)土釘墻的側(cè)向變形明顯較小，且荷載加大時(shí)水平變形增加的趨勢(shì)也較小。

釘盤(pán)的存在使得支護(hù)機(jī)理變得更加復(fù)雜，釘盤(pán)會(huì)分擔(dān)外來(lái)荷載的作用，延緩裂縫的出現(xiàn)，從而提高了支護(hù)效果。