【摘 要】土钉支护是近二十年来在国外发展起来的一种用于土体开挖和边坡稳定的新技术。随着高等级公路建设的快速发展，高陡挖方边坡的稳定性是人们最关心的问题，在众多的边坡稳定和整治手段中，土钉支护因其具有工艺简单、造价低、工期短等优点，在路堑边坡得到广泛使用。本文介绍了在长沙某道路边坡中应用土钉的实例，针对本道路边坡复杂的场地条件，根据规范要求对采用的土钉支护进行了设计计算和稳定性分析验算，给出了土钉支护在该基坑中的设计参数，为今后的土钉支护在道路边坡的应用提供了宝贵经验。
【关键词】边坡支护；土钉支护；设计参数
中图分类号： TU753 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）19-0113-003
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.050
Application of Pile-anchors Supporting System for Deep Foundation Pit in Changsha
LIN Xiao1，2 XU Meng1，2 XU Li-Sheng1，2
（1.Key laboratory of metallogenic prediction of non-ferrous metals and Geological Environment Monitor（Central South University），Ministry of Education，Changsha 410083，China；2.School of Geosciences and Info–Physics，Central South University，Changsha 410083，China）
【Abstract】Soil nailing support is a new technology developed in foreign countries for the excavation of soil and slope stability in the past two decades. With the rapid development of high-grade highway construction，the stability of high-and-steep excavation slopes is the most concerned part.Among the many slope stabilization and treatment methods， soil nailing has been widely used because of its simple process，low cost，and duration.This paper introduces the application of soil nails in a road slope in Changsha.According to the complex site conditions of the road slope，the design calculation and stability analysis of soil nailing are carried out based on the requirements of the standard.The design parameters of the nail supporting in the foundation pit are provided，and the reasons for the difference between the actual calculation results and the calculation results of Lizheng Software are briefly analyzed， which provides valuable experience for the future application of soil nailing in roadside slopes.
【Key words】Slope support；Soil nail support；Design Parameters
0 前言
土钉支护技术是近几十年发展起来的新型支护技术，用于岩土体稳定的一种新的挡土技术。由于其造价较低，技术可靠，施工快速简便，已在大量工程实例中得到应用，成为继排桩支护，地下连续墙支护等传统的支护方式之后的又一项新的支护技术。据有关资料显示，土钉支护技术的应用在各种支护中已占据重要的地位，但是土钉支护在永久性支护中用的还不是很多。
1 工程实例
1.1 工程概况
拟建长沙市公路，是一条城市支路；其里程为K0+000～K2+046.707，全长2.047km；规划路幅宽20m，路面设计标高介于48.952～71.25m。本论文论述主要是对里程为K1+220～K1+360段的边坡进行支护设计，全长140m。工程重要性等级均为二级。
1.2 工程地质条件
通过勘察野外地质调查及钻探结果，沿线出露覆盖层主要有第四系素填土、种植土、淤泥、第四系冲洪积粉质黏土；基岩有板溪群泥质板岩。现将本工程的地层由新至老分述如下：
1.2.1 第四系全新统（Qh）
（1）素填土（Q4ml）：红褐色、黄褐色，松散～稍密，稍湿～湿，主要为黏性土和风化泥质板岩岩块组成，采取率为91%～94%。
1.2.2 第四系更新統（Qp）
（2）粉质黏土（Q4al+pl）：黄褐色、红褐色，硬塑～坚硬状态，含灰白色高岭土团块，摇振无反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，采取率为93%。
1.2.3 板溪群泥质板岩（Pt）
（3）全风化泥质板岩（Pt）：红褐色、褐黄色，节理裂隙极发育，原岩结构尚可辨认，岩芯多呈土状，局部夹强风化泥质板岩碎块，遇水易软化崩解，采取率为84%～89%，该层普遍分布。
（4）强风化泥质板岩（Pt）：红褐色、褐黄色，变余泥质结构，板状构造，节理裂隙发育，裂隙面被褐色铁质氧化物浸染，岩芯多呈碎块—块状，少量呈柱状，岩块为极软岩，岩体极破碎，岩块锤击声哑，用手易折断，遇水易软化崩解，RQD为26～30，采取率为63～70%，该层普遍分布。
（5）中风化泥质板岩（Pt）：青灰色、灰色，变余泥质结构，板状构造，节理裂隙较发育，裂隙面被褐色铁质氧化物浸染，岩石为软岩，岩体较破碎，岩芯多呈柱状、长柱状，少量呈碎块状、块状，RQD为60～68，采取率为83～87%，该层分布于整个场地，未揭穿。
1.3 水文地质条件
本线路段地下水主要为第四系覆盖层中的上层滞水，主要赋存于素填土（1）及种植土（2）中，地下水的补给来源主要为大气降水、附近沟和塘的地表水补给。地下水位及水量变化均直接受季节因素、大气降水和附近池塘的影响。
地下水埋藏浅，第四系土层受地下水影响，含水量较高，属潮湿类型土层，物理力学性质一般，考虑到道路路基将受地表水、地下水的影响易浸水软化，降低承载力以及局部流失等现象，产生路基病害，因此，应加强排水，对道路基底应采用砂砾垫层处理。
沿线未见明显的水质污染源，根据本次现场采取地表水、地下水水质简易分析，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）判定：本线路地表水及地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。该类水对道路施工及运营无影响。据场地土质分析结果，表明该土质对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。
1.4 支护方案
1.4.1 支护方案选择
本边坡支护，在支护方式上综合考虑了土钉支护，复合土钉支护，放坡，以及土钉支护等四种支护方式。在技术条件允许的范围内，关键看方案的经济性。从经济性上对比周边环境、技术条件允许的各个方案，得到边坡各边壁支护结构的最终方案：
挖方段最高的k1+260～k1+300段采用土钉支护，其他的路段统一采用放坡。把土钉支护段K1+260-K1+300设为AB段，其余的放坡段统一为DC段，方便设计。
1.4.2 土钉支护稳定机理
目前，一般认为土钉支护机理是以新奥法理论为基础，在土钉体作用下，把潜在滑裂面之前的主动区的复合土体视为具有自承能力的稳定土体，以阻止土体侧向位移，支承未加筋区域土体的侧压力，保证土坡的稳定性，即认为经过加筋的土体形成了类重力式挡土墙——土钉墙，土钉的作用机理类似于挡土墙的机理。
1.5 设计计算
据场地工程地质情况，并依据《建筑邊坡工程技术规范》（GB50330-2013）的标准[2]及地区经验，选定土钉倾角为α=15°，钻孔直径D=130mm，据场地情况设定边坡坡角γ=70°，边坡高为10m，土钉水平间距和竖直间距均取1.5m，据边坡高度及土钉间距情况的分析，本段坡面设计6排土钉。边坡地层主要为全风化泥质板岩，重度γ=20.5KN/m3，内摩擦角φ=26°，粘聚力c=30kPa。
1.5.1 土钉墙设计
土钉支护设计采用的土体物理力学性能参数以及土钉与周围土体之间的界面粘结力参数均应以实际测试结果作为依据取值时应考虑到基坑施工及使用过程中由于地下水位和土体含水量变化对这些参数的影响 并对其测试值作出偏于安全的调整。采用HRB400钢筋，故标准设计值为360MPa，参照规范永久支护要求，钢筋直径不能小于18mm，所以把计算得到的钢筋直径全调整为18mm。
第一排的土钉取2m。土钉的设计参数如表2所示。
1.6 支护止水、降水方案简述
根据勘察报告显示，场地无明显地下含水层。主要是填土层中的上层滞水。主要靠大气降水补给，以蒸发方式排泄，水位高程随降雨情况的变化而变化。水文地质条件较简单，设置截水沟、排水沟、泄水孔即可。
3 结语
针对本工程复杂的施工条件，采用土钉支护结构进行边坡支护，可有效控制边坡变形，并通过相关理论及规范进行了支护设计，对土钉支护参数进行了设计计算，并利用理正软件进行了验算，结果与笔者计算结果基本相符。经规范验算及变形估算后，确定土钉支护结构的适用性及设计方法的可行性。
【参考文献】
[1]陈希哲.土力学地基基础[M].北京：清华大学出版社，1998.
[2]中华人民共和国行业标准《建筑边坡工程技术规程》（GB50330-2002）.
[3]赵其华，彭社琴.岩土支挡与锚固工程.四川大学出版社，2008.