土钉支护技术在基坑工程中的稳定性分析

摘 要 土钉支护具有施工方便、稳定性强、结构轻巧等优点，被广泛应用在建筑工程施工中，因此加强土钉支护技术的研究，进而不断提高基坑稳定性，对保证建筑工程顺利施工具有重要的现实意义。本文对土钉支护技术在基坑中的稳定性进行探讨，以期为土钉支护技术的应用提供有价值的参考。

关键词 土钉支护；技术；基坑工程；稳定性；分析

中图分类号：TUT53 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0076-01

随着我国社会经济的快速发展，人们对建筑工程基坑工程的要求也越来越高，所以在建筑工程基坑工程施工时要不断的深入，只有这样土钉支护结构承载负荷才能越来越大，因此，为了保证基坑工程的顺利进行，降低工程的消耗资本和减小对施工人员人身安全威胁，非常有必要对土钉支护在基坑工程的稳定性进行详细的探讨。

1 土钉支护受力特点分析

将土钉锚入基坑土体中，这样就能够使其与土地之间产生相互作用，共同承担着基坑的稳定。但是在实际施工中土钉会受到各种各样的力，所以其受力情况是非常复杂的，比如，土钉一方面会受到剪力作用，另一方面还会受到拉力的影响，因此对土钉受力过程和土钉力的分布进行研究，有助于对土钉支护稳定性有更清晰的认识，这对基坑工程的顺利进行以及高质量、低风险、低投资的完成起着非常重要的作用。

1.1 土钉受力过程分析

土钉受力过程和施工顺序关系较为密切，当开挖第一级时土体本身比较稳定，此时锚入的土钉受力较小或基本不受力。随着施工的进行第一层土钉受力逐渐增加，逐渐承受着土地移动产生的压力。以此类推开挖继续进行，会使其上级土钉受力逐渐增加。总之，基坑工程逐步深入过程中应力不断产生，各排的土钉的受力也会逐渐大。

1.2 土钉力的分布

综合分析整个受力情况可知，处在滑动面位置处的土钉受力较大，滑动面以下为矩形分布。根据相关资料，对一根土钉单独研究，滑动区会产生一个方向向外的拉拔力，而滑动区的其他位置则会产生向内的抗拔力，此时滑动面刚好处在土钉受力的中性点位置。

2 土钉支护稳定性分析法

2.1 圆弧滑动条分法

目前，对土钉支护稳定性分析主要参考《建筑基坑支护技术规程》中的方法。规程中分析土钉支护稳定性时，不但将土钉发挥的作用考虑进去，而且还融入了土坡稳定性分析相关知识，并将方法被称为圆弧滑动条分法。在基坑工程施工过程中，采用该方法采用下面公式对其整体稳定性进行验算。

2.2 圆弧滑动条分法缺点

如含有n各刚性土块则不同条块间就会出现3（n-1）个未知量，滑动面会出现3n个未知量，将安全系数Fs考虑在内，总共出现未知量数目为6n-2个，但是公式2只涉及4n个平衡方程，因此缺少2n-2个方程。即便条块的宽度较小，且认为滑移面上的法向力作用在该条块滑移面的中点此时需要求解的未知量仍多于建立方程的数目。

另外，为了求解未知量还需要进行其他假设，如需要假设推力线位置、条分面剪力与水平推力之比为已知等，不过通过假设利用公式2并不能反映公式1描述的真实情况。从固体力学知识分析求解上述问题的关键在于引入土体本构与变形协调条件关系，而这正是采用条分法存在的缺陷。

除此之外，支护内含有地下水时，为了给支护结构的稳定性提供验算数据应知道沿滑移面的空隙水压力。利用瑞典法得出的土条空隙水压力是通过对物理假设推导出来的，而在Janbu和Bishop法中并不能用简单理论描述土条空隙水压力，因此这些方法并不能真切的估算实际情况的土条空隙水压力，而且条分法对渗流场出现的概率缺乏正确的考虑。

3 土钉支护设计注意事项

众所周知，土钉技术对基坑工程的稳定性起着决定性的作用，这已成为现在工程研究的重点，而且对工程的顺利施工起着非常重要的影响作用，因此，为了保证土钉支护稳定性最大限度的满足基坑施工要求，在充分研究支护稳定性基础上，还应准确把握土钉长度、间距和倾角等参数，只有这样才能保证土钉技术对基坑工程的稳定性起到应有的作用，但是在该技术实施过程中，还必须注意以下三个方面：

首先，基坑上部往往进行填土处理，使处在支护高度中心位置处的土钉受力较大，因此为了提高填土承载力，应在增加土钉密度的同时，锚入最长的土钉。另外，参考条分法滑移线，基坑底部应锚入适当长度的土钉使其穿过开挖形成的应力集中区，且适当增加土钉的密度。

其次，由于土体整体作用效果会给土钉间距的选择产生影响，因此，目前尚不能准确计算间距数据，不过根据以往经验土钉的垂直和水平间距应选择在1.2 m～2 m范围内，尤其在确定垂直间距时应根据土层实际情况而定。

最后，土钉的倾角受土体分层特点以及注浆钻孔工艺影响，通常将其设定为0°～20°范围内。实践证明如果土钉的倾角较小，其抗变形能力越强，但是不容易把握注浆质量，反之，其抗变形能力较差，不过能够使土钉锚入质量较好的土层内。

4 总结

土钉支护技术对基坑工程中的稳定性起着决定性的作用，本文笔者就这一作用展开了详细的探析。采用土钉支护技术在基坑中施工中，需要采用圆弧滑动条分法认真的分析，不过在应用该方法时还应注意其存在的局限性。除此之外，实际施工中还应严格控制土钉相关参数，从而不断提高土钉支护结构的稳定性，因此，做好土钉各项参数达到国家标准的要求，对确保工程的顺利进行以及圆满完成，起着非常重要的决定性作用。

参考文献

[1]刘晓纲.深基坑复合土钉支护结构试验研究与应用[D].重庆大学，2005.

[2]陈金然，刘春梅，马洪宁.土钉墙支护技术综述[J].南钢科技与管理，2008（02）.