摘要：本文通过对复合土钉墙联合支护的分析讨论，结合西安城市建设中深基坑边坡的工程地质条件和环境因素，提出复合土钉墙联合支护在西安城市建设中有着广泛的应用前景。寄希望于岩土工程师在工作实践中积极采用这一科学、实用、经济、有效、安全、可靠的支护型式，使其在理论方面得到成熟、完善和发展，经济效益和社会效益得到充分发挥。
关键词：复合土钉墙、联合体、前景
Abstract: this article through to the composite soil nailing wall of combination support and discussed, combined with xian city construction in deep foundation pit slope engineering geological and environmental factors, this paper composite soil nailing wall combined support in xian city construction has a broad prospect of application. Hope that geotechnical engineer in the work practice actively adopt this scientific, practical, effective, economical and safe, reliable support type, in the theory for mature, improvement and development, economic efficiency and the social efficiency into full play.
Keywords: composite soil nailing wall, association, prospects
中图分类号：TU227 文献标识码：A文章编号：
1． 复合土钉墙的产生
普通土钉墙是土钉、面层、土钉深度范围内的土体共同作用，形成一个类似挡土墙的墙体，《建筑基坑支护技术规程》JGJ120―99定义为：采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构。《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97定义为：土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件，土钉支护以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固原位土体、混凝土面层和必要的防水系统组成。对于它的作用机理有不同的解释，但总的来说是一个挡墙概念，设计采用软件进行抗拉、抗拔、内部稳定性、整体抗倾覆稳定性等验算。普通土钉墙分为钢筋土钉墙和花管土钉墙两种，其适用于地下水位以上相对稳定的地层，边坡有一定的放坡空间，坡比不宜大于1:0.1，基坑深度或边坡高度一般不超过12m，周围与基坑深度相等的范围内无重要建(构)筑物等较大的静荷载或基坑边缘无较大的动荷载。
随着各个城市建设规模的扩大，基坑深度不断增加，加上各城市工程地质条件和环境因素相异性、多变性、复杂性，导致使用纯粹的普通土钉墙这一单一支护型式已不能满足边坡工程要求，而护坡桩等支护型式造价太高，经济上不甚合理，复合土钉墙联合支护抛弃了两者的缺点应运而生。
复合土钉墙是在普通土钉墙的基础上发展起来的，是普通土钉墙与联合体的有机结合，是一个预处理型或增强型的挡墙概念，是普通土钉墙的扩展和延伸。其作用机理、设计验算公式有待探讨、完善和发展。对于预处理型的复合土钉墙，可保守地按普通土钉墙进行考虑，把联合体的效应当成临时措施、预处理措施、构造措施和安全储备，对于增强型的复合土钉墙在验算公式中增加联合体的效应项（如抗拉力、抗拔力、抗剪力、抗倾效应以及对原土体C、φ值的提高效应等）。
复合土钉墙暂无正式颁布的规范、规程，其理论处于建立发展期。复合土钉墙以预处理型、增强型、截水型以及它们的组合型式为主，拥有普通土钉墙的优点，同时又不同于普通土钉墙，与护坡桩、桩锚联合支护等相比，在造价、工期、施工环境要求、特殊功能表现（如截水、支挡流砂层、加固松散结构回填土）等方面都拥有优势，它的产生顺应了基坑深度越来越大，工程地质条件和基坑周围自然环境越来越复杂的变化事实，从经济角度考虑，是介于普通土钉墙和护坡桩之间的支护型式，其产生是一种必然。
2． 复合土钉墙的支护型式
广义地讲，普通土钉墙+任何一种支护联合体就形成了一种复合土钉墙，复合土钉墙支护型式决定于联合体的型式。联合体可是一种，也可是两种、三种甚至更多种，即联合体具有多样性、组合性和可开发性，与普通土钉墙的组合将是一个无穷大的数字，复合土钉墙支护型式是多种多样的，是一个开放集。
目前在一些工程实例中可以看到墙锚复合、墙微型桩复合、墙搅拌桩复合、墙旋喷桩复合等。由于联合体具有组合性和可开发性，实践中我们可以更多的开动脑筋，选择和创造更加有效的联合体与普通土钉墙进行配对复合，充分发挥各种联合体的不同功效。复合土钉墙联合体的型式上不封顶，顺应了复合土钉墙支护型式和理论本身就处在一个开放的探索发展空间中这一事实。
联合体型式是多样的，但并不是随意地不加思索地进行选择、创造、开发和组合，对于具体的边坡工程，要结合实际存在的岩土工程问题进行选择。选择和确定联合体的原则是针对性、合理性、有效性。针对具体岩土工程问题选择合适的联合体，使其实施后能有效解决存在的具体问题，为普通土钉墙的实施创造条件、铺平道路或者使其与普通土钉墙共同作用，安全有效的保证边坡的稳定性。
下面列举一些复合土钉墙联合支护的主要型式，以供参考。
普通土钉墙+锚杆（索）、普通土钉墙+微型桩、普通土钉墙+注浆体、普通土钉墙+搅拌桩、普通土钉墙+旋喷桩、普通土钉墙+钢管桩、普通土钉墙+工型钢、普通土钉墙+木（竹）桩、普通土钉墙+钢板桩、普通土钉墙+沙袋墙、普通土钉墙+砌石挡墙、普通土钉墙+混凝土挡墙、普通土钉墙＋格构＋锚（杆）索、普通土钉墙+锚杆（索）+微型桩、普通土钉墙+止水幕墙+锚杆（索）、普通土钉墙＋止水幕墙＋内支撑等等。
3． 西安城市建设中基坑边坡支护与工程地质条件和环境因素
目前西安城市建设中基坑边坡支护型式以普通土钉墙为主；基坑深度较大、临近有重要建（构）筑物或基坑无放坡条件时，多采用护坡桩或护坡桩+锚杆的支护型式。
普通土钉墙拥有造价低、施工简单、速度快的优点，且西安地区分布的黄土和黄土状土具有直立特征，直立高度一般为4.0-6.0m，在基坑开挖深度不超过12.0m、地层组合相对良好和适当放坡的情况下，普通土钉墙就成为西安城市建设边坡支护的首选型式；护坡桩或护坡桩+锚杆由于其安全度较高，在一些关键工程和基坑工程的关键部位也常采用；其他的支护型式尽管时有采用，但采用率明显偏低。
西安城市建设中基坑边坡支护与西安城市的工程地质条件和环境因素密切相关。
西安地处关中平原，地形总体南高北低，地貌单元分为黄土塬、黄土梁洼、渭河阶地、皂河、沣河、?河、灞河阶地等，不同的地貌单元上分布了不同的地层，黄土塬、梁洼地貌上分布厚度较大堆积连续的黄土；渭河、沣河、皂河阶地上堆积了较多的黄土状土、粉土、砂类土等；?、灞河阶地上除了堆积黄土状土、砂类土外，还可见到砾类土和卵石层；城区黄土洼地的地下水位附近则分布含水量极高的饱和黄土或饱和软黄土；次级微地貌单元如池塘、古河床（道）、牛轭湖位置可见少量类似淤泥质土等；西安城市长久的历史渊源，导致人类活动在地表普遍形成了厚度不等的素填土和杂填土，厚度一般2-3米，有的地方达5-6米甚至更厚，其分布于地表，结构松散，性质较差，透水性好，对基坑边坡稳定性影响很大。
不同区域不同地貌单元上的地层野外特征和物理力学性质不同，与边坡支护设计和稳定性验算有关的指标值（C、Φ、γ）相差悬殊。
西安地区的地下水流向为南北向，即从秦岭向渭河径流、排泄。由于地形的起伏，各区域地下水位埋深不同，由于西安地下水位年变幅在1.5―2.0m，当地下水位埋深大于基坑深度2.0m以上，其对基坑边坡稳定性影响可不考虑；埋深等于或小于基坑深度则需要采取降水措施；埋深在基底以下2.0m以内应考虑毛细水对基底土层的软化作用，属于枯水期水位时，还应考虑丰水期水位上升对基坑边坡的影响。
西安地表水来源主要有降雨、融雪、生产、生活、排污和施工用水等，长时间的降雨、各种管道的漏水、施工用水的下渗等往往是导致基坑边坡失稳和发生事故的重要因素。地表水的下渗，不仅会引起土体抗剪强度的降低，土体侧压力的增大，在西安的黄土塬、梁、峁、岗区域,还会导致自重湿陷性黄土发生自重湿陷变形；地表水对基坑边坡稳定性的影响远大于地下水的影响。
西安城市建设中与边坡支护有关的地质构造主要是地裂缝，按照《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》DBJ61―6―2006规定，总图规划设计时，建（构）筑物避开了主地裂缝，与主裂缝保持了最小安全避让距离。但由于西安地裂缝本身是一个地裂带，次生地裂缝与基坑边坡的距离有时是较小的，次生地裂缝是地表水下渗的良好通道，次生地裂缝上的C值为零，Φ值大约是土的残余剪切强度，当次生地裂缝产状与基坑边坡坡面产状形成一定的不利组合时，就会诱发基坑边坡失稳。在工程实践中，次生地裂缝对基坑边坡稳定性的影响往往超过主地裂缝的影响。
西安城市建设中人类工程活动特别是深基坑开挖形成了大量的人工边坡，除自然因素外，边坡失稳事故均与人类工程活动有关。
西安城市土地利用率的提高，建设场地的狭小，深大基坑有见缝插针之势，市政设施的配套完善，基坑周边环境因素越来越复杂，给排水管道、天然气管道、热力管道、通讯设施、电力电缆、军用光缆、各种沟槽、隔离围墙有时就在基坑边缘；配电室、锅炉房、钢筋加工间、临时工棚、厕所、污水井、地下化粪池有时近在咫尺；老民房、施工用活动房等常离基坑边缘也不远，这些状况表明，西安城市建设深基坑周边各不相同的复杂环境因素已成为基坑边坡工程勘察、设计、施工、监理、监测等环节必须高度重视的内容。越来越复杂的工程地质条件和环境因素必然会引起新的岩土工程问题，要求我们在西安城市建设深基坑边坡支护的型式、方法、设计理念、理论计算、构造措施等方面作出适应性的改变。
4．复合土钉墙联合支护在西安城市建设中的应用前景
随着西安城市建设的发展和现代化水平的提高，城市建筑向高度和深度迅速扩张，楼房越盖越高，密度越来越大，基坑越挖越深，区域上的扩张使西安城市由原来的黄土塬、梁洼地貌单元已发展到渭河、?霸河、皂沣河、秦岭北麓洪积扇等地貌单元，同时与洼地、梁、岗、冲沟、人工土堆、池塘、古河道等微地貌单元的关系更加密切，构成基坑边坡的地层不仅涉及黄土和黄土状土，也常遇到新近堆积黄土、粉土、砂类土、卵砾石、饱和软黄土、素填土和杂填土以及淤泥质土等。深大基坑越来越多，地层变化越来越大，由于基坑开挖深度的增大，需要降水的工程越来越多，遇到饱和黄土和饱和软黄土的概率越来越高，普通土钉墙的适用条件渐渐失去，采用普通土钉墙这种单一的支护型式已不能满足西安城市发展和工程建设的需要。
护坡桩＋锚杆支护型式尽管安全可靠，但其施工设备大，工期长，造价高，我们不否定它的优点和用途，但大面积推广似有大才小用和大炮打蚊子之感。
普通土钉墙不能满足工程要求，护坡桩＋锚杆支护又不能大面积推广，西安城市建设发展的形势和现状要求我们在高造价和低安全度之间创造一种更为适合西安地区城市发展现状和工程地质条件及环境因素的支护型式，即相对的低造价和较高的安全度的支护型式。对普通土钉墙的改进（复合土钉墙）就可以实现这一目的。
复合土钉墙拥有普通土钉墙的优点，即工程造价相对较低，实用性强，施工设备小，施工速度快，充分利用了西安黄土和黄土状土自立性的特点，更重要的是加入了联合体的概念，由于联合体的植入，大大提高了普通土钉墙的安全度，扩展了普通土钉墙的适用范围，在适当放坡的条件下，可以满足基坑深度大、地层组合复杂、回填土较厚、流砂层、软黄土展布、次生地裂缝存在、地貌单元和地下水变化大等特点。由于联合体的形式是多种多样的，岩土工程师可根据基坑边坡的实际情况灵活机动的选择联合体，具体问题具体分析，植入不同的联合体解决不同的岩土工程问题。复合土钉墙在型式上未将人们的思想禁锢，在造价上未大幅提高，将解决西安地区因城市发展、土地利用率和空间利用率提高所产生的原来较少遇到的深基坑边坡支护的岩土工程新问题。
复合土钉墙是介于低造价的普通土钉墙和高造价的护坡桩＋锚杆之间的针对性很强的支护型式。是一种科学、实用、经济、有效、安全、可靠的支护型式。适应了西安城市建设的发展要求，在西安地区推广和大量采用将是一种趋势，应用前景广阔。
5．结语
1． 复合土钉墙是普通土钉墙的发展，它的产生是一种必然趋势。
2．联合体型式的多样性决定了复合土钉墙型式的多样性。
3．复合土钉墙在造价未大幅提高的状况下，为解决西安城市建设深基坑支护的现实问题将发挥愈加明显的作用，在西安城市建设中的应用前景广阔。
4．复合土钉墙在西安城市建设中的积极采用并不排斥其他支护型式的存在和使用。
5．复合土钉墙支护的型式、作用机理、设计理念、设计原则、理论计算等值得岩土工程师不断探讨和完善。
参考文献：1.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120¬―99
2.《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97
3.《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》DBJ61―6―2006
4.《西安城市工程地质图集》西安地质出版社 1998
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