土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性分析

萬宗江，朱碧堂

(1.中鐵二局集團(tuán)有限公司，成都 610031；2. 江西省地下空間技術(shù)開發(fā)工程研究中心，南昌 330013)

在富水砂層或中等強(qiáng)度黏土層的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，水泥土樁墻(包括攪拌樁、高壓旋噴樁、等厚度水泥土墻TRD)通常用作止水帷幕以隔絕基坑內(nèi)外的地下水連通，以便于基坑開挖施工[1]。事實(shí)上，除了隔水作用外，水泥土樁墻本身就具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其剛度和強(qiáng)度遠(yuǎn)超天然土體。例如，李建軍等[2]基于室內(nèi)模型試驗(yàn)研究了粉土中不同水泥摻入比下水泥土強(qiáng)度及變形特性，試驗(yàn)結(jié)果表明，24%水泥摻入比下,28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度接近5 MPa，變形模量達(dá)到4.6 GPa。此外，劉松玉等[3]的現(xiàn)場實(shí)測也表明，在淤泥質(zhì)黏土地層中，水泥土攪拌樁的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值也能達(dá)到0.6 MPa。因此，在目前的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，僅利用水泥土樁墻的隔水性能而未充分發(fā)揮其較好的剛度和強(qiáng)度特性，會(huì)造成材料或結(jié)構(gòu)本身的巨大浪費(fèi)。另一方面，隨著城市地下綜合體的不斷興起，傳統(tǒng)的內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)已較難適用于大面積基坑開挖支護(hù)，相反，具有自穩(wěn)能力的綠色基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有巨大的應(yīng)用潛能[4]。

為發(fā)揮水泥土樁墻的支擋性能，在目前工程實(shí)踐中已發(fā)展出一種復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，其將水泥土樁墻設(shè)置在開挖面處作為擋土結(jié)構(gòu)，并通過土釘將其錨定在基坑外側(cè)的土體中。楊志銀等[5]、段建立等[6]詳細(xì)介紹了該支護(hù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，并給出了相應(yīng)設(shè)計(jì)方法。張宗領(lǐng)等[7]基于有限元方法量化分析了基坑轉(zhuǎn)角對(duì)復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形有利影響的范圍。但由于土釘直徑較小、土體強(qiáng)度低，滿足設(shè)計(jì)錨固力需要的土釘長度較長，在周邊建(構(gòu))筑物或者管線較為密集且對(duì)場地紅線要求較為嚴(yán)格時(shí)，其適用性受到了限制。此外，龔曉南[8]指出，對(duì)于傳統(tǒng)的土釘墻或者復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，需要特別重視其支護(hù)位移的評(píng)價(jià)分析，以降低對(duì)周邊環(huán)境的影響。

鑒于此，筆者提出了一種新型土釘墻+水泥土樁墻(水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、等厚度水泥土連續(xù)墻TRD)的聯(lián)合基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，基坑開挖面采用放坡土釘墻支護(hù)，其端頭錨固在基坑外圍的水泥土樁墻內(nèi)。相較于傳統(tǒng)的土釘墻支護(hù)，由于水泥土樁墻本身具有較高的承載性能，能提供更大的錨固力，錨固作用更可靠。更重要的是，由于水泥土樁墻良好的錨固作用，可以大大降低土釘長度，將其限制在基坑開挖面至水泥土樁墻內(nèi)。在場地紅線控制嚴(yán)格的環(huán)境下，該支護(hù)結(jié)構(gòu)能最大程度地發(fā)揮土釘?shù)闹ёo(hù)性能，擴(kuò)大了其場地適用范圍。

圖1 土釘墻-水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of combined support structure

為了驗(yàn)證所提出的土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)性能，采用有限元分析軟件PLAXIS研究其支護(hù)力學(xué)特性及破壞模式，并與傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析。通過對(duì)基坑開挖面土體變形控制能力、基坑破壞模式等方面的對(duì)比分析，驗(yàn)證聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越支護(hù)性能。

1 聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

圖1為土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。在坑底未加固條件下，受地基承載力和坑底隆起控制，該支護(hù)結(jié)構(gòu)可適用于開挖深度不大的基坑,其基本工作機(jī)理如下：

1)水泥土樁墻除了止水外，插入到水泥土樁墻內(nèi)的土釘可作為加強(qiáng)錨固段，水泥土樁墻可提供遠(yuǎn)大于原狀土的錨拉力。同時(shí)，預(yù)留的保護(hù)層厚度(土釘末端到水泥土樁側(cè)外側(cè)距離，一般不小于50 mm)和土釘孔內(nèi)水泥漿能防止地下水滲漏。

2)土釘墻和水泥土樁墻之間的土體受土釘加固和水泥土樁墻的約束作用，不發(fā)生主動(dòng)破壞，土釘+水泥土樁墻整體表現(xiàn)為重力式擋墻工作性態(tài)。

3)土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)主要受水泥土樁墻后方土體施加的主動(dòng)土壓力作用。

4)在土釘墻+水泥土樁墻重力式擋墻內(nèi)部，被土釘墻加固的土體可視為水泥土樁墻前的預(yù)留土體，對(duì)水泥土樁墻施加被動(dòng)抗力。

5)土釘?shù)脑O(shè)置主要用來抵抗水泥土樁墻內(nèi)側(cè)的土壓力，考慮到土釘墻為柔性結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)仍按照庫侖主動(dòng)土壓力理論進(jìn)行計(jì)算，噴射混凝土與土體之間的摩擦角取土體內(nèi)摩擦角的2/3。

為實(shí)現(xiàn)土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，其基本構(gòu)造要求如下：

1)基坑進(jìn)行放坡開挖，在開挖面設(shè)置噴射混凝土層，以滿足整體支護(hù)要求。噴射混凝土厚度一般為80～100 mm。

2)土釘端部植入至水泥土樁墻內(nèi)，以提供可靠的錨固作用。為防止地下水沿土釘滲漏，預(yù)留50 mm保護(hù)層，土釘全長注漿。

3)為了提供足夠的錨固力，土釘植入至水泥土樁墻的長度不小于1.0 m?？紤]到土釘?shù)脑O(shè)計(jì)傾斜角度，水泥土樁墻可采用雙排攪拌樁，無需搭接，可基本滿足錨固長度要求。

4)水泥土樁墻距開挖面的距離S主要由場地建筑紅線確定，在基坑設(shè)計(jì)時(shí)，可結(jié)合基坑開挖放坡大小和深度綜合確定其設(shè)置距離，一般應(yīng)控制在4～6 m范圍內(nèi)。

2 數(shù)值分析模型

2.1 典型支護(hù)方案

為了驗(yàn)證上述土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)性能，以南昌地區(qū)典型基坑工程為例，基于有限元分析軟件PLAXIS對(duì)不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下的基坑工作特性進(jìn)行分析。圖2(a)給出了采用聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)其相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)：基坑開挖深度為8 m，采用單道水泥土樁墻+土釘墻的支護(hù)方法，水泥土樁墻厚度1 m，噴射混凝土厚度為100 mm，從上至下共設(shè)置5道土釘。

此外，為了更好地說明聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)性能，在同等支護(hù)條件下設(shè)置了兩組對(duì)照支護(hù)結(jié)構(gòu)，即復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)和土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中水泥土樁墻設(shè)置于開挖面處，且為了簡化分析，將各層土釘進(jìn)行了等長化處理，其總長度與聯(lián)合支護(hù)時(shí)一致。土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中僅考慮水泥土樁墻的隔水作用，厚度為500 mm，其余設(shè)計(jì)參數(shù)與聯(lián)合支護(hù)方法一致。兩組對(duì)照支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)參數(shù)如圖2(b)、圖2(c)所示。

圖2 不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑設(shè)計(jì)參數(shù)Fig.2 Design parameters of foundation pit under different support structures

2.2 模型參數(shù)及模擬方法

南昌地區(qū)典型的地質(zhì)條件為富水砂層上覆粉質(zhì)黏土和填土地層。在模型研究深度范圍內(nèi)，從上至下可分為素填土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂及中粗砂，地下水埋深2 m。在數(shù)值計(jì)算模型中，土體采用摩爾-庫倫模型，其相應(yīng)參數(shù)見表1。

水泥土攪拌樁采用摩爾-庫倫模型進(jìn)行模擬，根據(jù)原位土體的不同，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度fcu一般在0.3～4.0 MPa之間，對(duì)黏性土層取低值，砂性土層取高值。葉觀寶等[9]基于大量統(tǒng)計(jì)資料分析給出了水泥土黏聚力c與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度fcu的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式c=(0.2～0.3)fcu，內(nèi)摩擦角φ=20°～30°。此外，在有限元分析中取水泥土攪拌樁的彈性模量E=(300～500)fcu[10]?？紤]到地層差異對(duì)水泥土成樁性能的影響，從上至下各土層中的水泥土攪拌樁無側(cè)限抗壓強(qiáng)度fcu分別取0.5、1、2、4 MPa。

參考水泥土參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)取值方法，為了更合理地考慮水泥土攪拌樁在不同地層中的力學(xué)性質(zhì)差異，在數(shù)值計(jì)算中按照地層的差異分別賦予水泥土樁墻不同的力學(xué)參數(shù)，其取值見表1。

在數(shù)值模型中，土釘及噴射混凝土均采用結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行模擬，其中，土釘采用格柵單元，噴射混凝土采用板單元。格柵單元僅能承受拉力作用，不能承受彎曲力作用，其等效抗拉剛度EA可按式(1)、式(2)確定。

Eeq=En(An/A)+Eg(Ag/A)

(1)

(2)

式中：Eg為注漿材料彈性模量；En為土釘彈性模量；A為土釘孔總截面積；An為土釘截面積；Ag為注漿材料截面積，Ag=A-An；Sh為土釘水平間距，Sh=1.0 m；DDH為鉆孔直徑，DDH=0.1 m。

表1 數(shù)值模型計(jì)算參數(shù)Table 1 Parameters adopted for numerical modelling

在實(shí)際工程中，土釘?shù)氖芾茐拿嬷饕挥谕玲斖鈧?cè)土體中，其界面并不會(huì)發(fā)生滑移破壞，因此，在數(shù)值計(jì)算中，土-結(jié)構(gòu)物界面采用剛性界面，以保證其相互間不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)滑移[11]。

數(shù)值計(jì)算時(shí)采用先一次性降水至坑底以下1 m，然后再分層開挖的方式模擬實(shí)際基坑工程的開挖施工，每層開挖厚度由土釘?shù)呢Q向間距大小確定。

對(duì)于聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中土釘和噴射混凝土的設(shè)置，若嚴(yán)格按照先開挖后支護(hù)的方式進(jìn)行數(shù)值模擬，當(dāng)開挖到下部較深土層時(shí)，容易導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算不收斂。實(shí)際施工時(shí)一般會(huì)先開挖基坑四周局部土體進(jìn)行土釘支護(hù)，其余大部分土體仍處于未開挖狀態(tài)，因此，按照開挖和土釘噴錨支護(hù)同步考慮進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果

3.1 滲流場分布

圖3為不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑滲流場分布圖。從圖3可以看出：不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下，基坑滲流場分布形態(tài)基本一致；由于中粗砂的滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于其上部土體，地下水主要在中粗砂中橫向流動(dòng)。此外，由于水泥土攪拌樁滲透系數(shù)遠(yuǎn)低于天然土體，其隔水效果較好，坑內(nèi)外保持了較高的水頭差。

需要指出的是，在模型中由于水泥土攪拌樁未隔斷含水砂層，基坑降水量總體偏大，3種支護(hù)結(jié)構(gòu)下每天降水量基本在60～68 m3/m之間。為減小滲流量，可以考慮加大止水帷幕的深度以隔絕坑內(nèi)外地下水的連通。

圖3 不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑滲流場分布圖Fig.3 Distribution diagrams of seepage field of foundation pit under different support structures

3.2 水平位移分布模式

圖4為不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑水平位移云圖。從圖4可以看出：不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑水平位移分布模式基本一致，即均表現(xiàn)為基坑中下部區(qū)域位移大、上部淺層區(qū)域位移小的分布特性。與傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)(復(fù)合土釘墻與土釘墻)不同的是，采用聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，由于土釘對(duì)水泥土樁墻的拉拽作用，將一部分土壓力傳遞至深層土體中，從而在水泥土攪拌樁底部產(chǎn)生一定的側(cè)向變形，其變形影響范圍有所增大，這也從側(cè)面反映了水泥土樁墻對(duì)土釘?shù)腻^固作用。

圖4 不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑水平位移云圖Fig.4 Contours of horizontal displacement under different support structures

圖5為不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下開挖面水平位移隨深度的分布曲線。從圖5可以看出：采用聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑的最大水平位移要顯著小于其他兩種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其最大水平位移為37.1 mm；土釘墻支護(hù)中，開挖面水平位移分布模式與聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)基本一致，但其最大位移值為56 mm，較聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)大18.9 mm；相對(duì)而言，復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制能力較差，最大水平位移值達(dá)95.2 mm。從上述分析可以看出，相較于傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)性能更為優(yōu)越，能更好地控制基坑水平變形，以滿足工程設(shè)計(jì)要求。

圖5 不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑開挖面水平位移曲線Fig.5 Horizontal displacement curves of excavation face under different support structures

3.3 土釘軸力分布

圖6為開挖至設(shè)計(jì)深度時(shí)不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下土釘?shù)妮S力分布圖。從圖6可以看出：總體而言，土釘軸力隨埋置深度的增加而不斷增大，最大軸力均位于底部第5道土釘處，且復(fù)合土釘墻中土釘最大軸力大于其他兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)，這主要與其整體變形較大有關(guān)。

此外，不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下土釘軸力的分布特性也存在一定差異。對(duì)于聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)和土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，土釘軸力沿著土釘端部往外持續(xù)增長，基本在端頭處達(dá)到最大值。相對(duì)而言，在復(fù)合土釘墻中，土釘?shù)腻^固作用主要體現(xiàn)在水泥土擋墻背后的土體中，在水泥土樁墻內(nèi)，由于其變形模式為擋墻側(cè)移拉拽帶動(dòng)土釘滑移，其軸力發(fā)生顯著衰減。對(duì)于聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，土釘軸力在水泥土樁墻內(nèi)增長較快，但由于其整體變形較小，土釘軸力仍然處于較低水平，遠(yuǎn)小于其極限錨固力，錨固作用未充分發(fā)揮。

圖6 不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下土釘軸力分布圖Fig.6 Distribution diagrams of soil nails axial force under different support structures

如圖6(c)所示，在土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)下，土釘軸力在中部區(qū)域發(fā)生了突變。其主要原因是數(shù)值模型中在此位置處設(shè)置了一道止水帷幕用的水泥土攪拌樁(圖2(c))，其物理力學(xué)參數(shù)與周邊土體有顯著差異，導(dǎo)致土釘在穿越水泥土樁時(shí)軸力發(fā)生了突變。但總體而言，由于水泥土樁厚度只有500 mm，其對(duì)土釘整體軸力分布特性的影響有限。

3.4 水泥土樁墻樁身應(yīng)力分布

為保證水泥土樁墻不發(fā)生材料屈服破壞，需控制水泥土樁墻樁身應(yīng)力不超過相應(yīng)允許值。以最大拉應(yīng)力小于5%fcu、最大壓應(yīng)力小于fcu、最大剪應(yīng)力小于10%fcu作為樁身允許應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)，其中，fcu為水泥土樁墻無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

圖7、圖8為基坑開挖至8 m時(shí)水泥土樁墻軸向及切向應(yīng)力分布曲線，其中左側(cè)是基坑開挖側(cè)；自重應(yīng)力指的是未開挖時(shí)由水泥土自身重量引起的應(yīng)力。

圖7 樁身軸向應(yīng)力分布曲線Fig.7 Distribution curves of axial stress of cemented soil pile

圖8 樁身剪應(yīng)力分布曲線Fig.8 Distribution curves of shear stress of cemented soil pile

從圖中可以看出：在聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)和復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中，其樁身應(yīng)力大小均滿足設(shè)計(jì)要求；但相對(duì)而言，聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)由于其受力機(jī)制更為合理，樁身軸向及切向應(yīng)力更小，水泥土樁墻更為安全可靠。

3.5 基坑破壞模式

對(duì)基坑破壞模式的研究不僅能更準(zhǔn)確地揭示基坑支護(hù)機(jī)理，還可以為基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算提供理論基礎(chǔ)?；趶?qiáng)度折減法，對(duì)不同支護(hù)條件下的基坑破壞模式進(jìn)行了分析。

如圖9所示，對(duì)于聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖面與水泥土樁墻之間的土體基底承載力失穩(wěn)滑移，繼而引起水泥土擋墻整體傾覆破壞，表現(xiàn)為重力式擋土墻破壞模式。從圖9(b)可以看出，水泥土樁墻內(nèi)側(cè)土體塑性點(diǎn)分布特性符合地基承載力失穩(wěn)破壞模式，而外側(cè)土體則表現(xiàn)為主動(dòng)破壞模式。

圖9 聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑破壞模式Fig.9 Failure mode of foundation pit under combined support structure

圖10為復(fù)合土釘墻中基坑破壞形態(tài)及塑性點(diǎn)分布圖。從圖10可以看出：基坑破壞形態(tài)表現(xiàn)為水泥土樁墻自身材料的破壞，并引起攪拌樁外側(cè)土體的整體滑移；相較于聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中土體受拉屈服分布較為廣泛，未能充分發(fā)揮其抗剪性能。

土釘墻支護(hù)中基坑的破壞形態(tài)與土體塑性區(qū)域分布如圖11所示。從圖11可以看出：水泥土樁墻由于只考慮其隔水作用，厚度較小，其對(duì)基坑整體失穩(wěn)破壞模式的影響較小，表現(xiàn)為沿著薄弱面的整體滑移破壞。

3.6 坑底加固對(duì)比分析

由前述基坑破壞模式分析可知，對(duì)于聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其破壞模式主要表現(xiàn)為基底承載力的不足，因此，對(duì)坑底進(jìn)行加固處理可以進(jìn)一步改善其支護(hù)性能。采用水泥土樁墻進(jìn)行坑底加固，加固區(qū)域尺寸為8 m×4 m(深×寬)，沿著開挖面坡腳分布，加固區(qū)域水泥土攪樁參數(shù)與止水帷幕攪拌樁參數(shù)一致。

圖10 復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑破壞模式Fig.10 Failure mode of foundation pit under composite soil-nailed wall supporting structure

圖11 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)下基坑破壞模式Fig.11 Failure mode of foundation pit under soil nailing wall support structure

圖12為不同坑底處理?xiàng)l件下基坑水平變形分布曲線。從圖12可以看出：坑底加固能顯著減小基坑水平變形，進(jìn)一步提高基坑支護(hù)性能；頂部變形由19 mm減小至6 mm，減小幅度為68%，最大水平變形也由37 mm降低至25 mm，減小幅度為32%。

圖12 不同坑底處治條件下基坑水平位移對(duì)比曲線Fig.12 Curves of horizontal displacements of foundation pit under different base treatment conditions

3.7 距離影響分析

采用聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基坑設(shè)計(jì)時(shí)，水泥土樁墻距開挖面的水平距離S也是需要特別考慮的設(shè)計(jì)參數(shù)。圖13為不同距離下基坑水平變形隨深度發(fā)展的曲線，從圖13可以看出：在S=2 m時(shí)，基坑水平變形大小顯著大于其余兩種工況，其最大變形值接近50 mm；相對(duì)而言，S=4 m及S=6 m情況下開挖面的水平位移基本完全一致，表明當(dāng)水泥土樁墻距開挖面超過4 m后，繼續(xù)增大間距S并不能改善土體水平變形大小，開挖面后側(cè)土體對(duì)水泥土攪拌的支撐作用已達(dá)到穩(wěn)定。因此，為保證土釘墻+水泥土樁墻表現(xiàn)為重力擋墻工作模式，取S= 4～6 m合適。

圖13 水泥土樁墻距離對(duì)開挖面水平位移曲線影響Fig.13 Horizontal displacements of the excavation for different distances of the cemented soil pile/wall to the excavation edge

4 結(jié)論

基于有限元分析軟件PLAXIS，結(jié)合南昌地區(qū)典型地質(zhì)條件，較為系統(tǒng)地研究了土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，并與傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，得出以下結(jié)論：

1)相較于傳統(tǒng)土釘墻和復(fù)合土釘墻，土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)可充分利用水泥土樁墻良好的止水和錨固特性，所需土釘長度更短，可有效避免土釘侵占場地紅線問題，其適用性更廣泛。

2)在土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中，土釘墻依靠水泥土樁墻進(jìn)行錨固，而水泥土樁墻借助加筋土的反壓作用可進(jìn)一步減小基坑開挖引起的土體變形，達(dá)到聯(lián)合支護(hù)的效果；且水泥土樁墻樁身軸向及切向應(yīng)力較傳統(tǒng)復(fù)合土釘墻支護(hù)大為降低，水泥土樁墻更為安全可靠。

3)土釘墻+水泥土樁墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑破壞模式表現(xiàn)為重力式擋土墻破壞，對(duì)坑底進(jìn)行加固處理可進(jìn)一步改善其支護(hù)性能。