坑邊壁土層介質主要為素填土、粉土夾粉砂，以及粉細砂等。復合型式為自鉆式土

釘與水泥土攪拌墻組合結構，以此為主體將面層和原位土體連為一體形成共同工作

體系。試驗測得了基坑邊壁位移與時間的變化曲線，指出其特點與單一土釘支護具

有顯著差異，并測得了土釘的弓形受力形態，認為它是存在潛在滑移面的結果。

　　揚志銀等[ ]在深圳畔山花園大廈基坑工程現場，對復合土釘支護結構的土釘應力

進行了監測試驗。復合型式為：土釘支護加深層攪拌止水帷幕樁墻和預應力錨索。

場地地層為：人工回填土、埋藏植物層、淤泥質粘土、粉質粘土、粗礫砂，以及殘

積粘土層等。監測內容包括：基坑周邊水平位移（40~60mm），坡頂和鄰近道路沉降

（20~30mm），坡體位移（27~43mm），以及地下水位變化等。并對土釘和錨桿分別

進行了拉拔試驗。

　　揚志銀等[ ]還在深圳賽格基坑工程現場，對多種型式的復合土釘支護進行了現場

測試。試驗同樣測得了土釘的弓形受力形態，并認為試驗條件下潛在滑動面位于直

線破裂面（（β+φ）/2）與圓弧破裂面之間，試驗還測得了開挖后土釘最大拉力作用

位置。

　　張飛等[ ]在廣州凱城東興綜合大廈基坑工程中，對復合土釘支護（人工挖孔樁、

預應力錨桿和土釘）的受力變形特性進行了現場測試。試驗結果表明：錨桿鎖定后

3~5d內有較大預應力損失；上下層錨桿軸向力處于不斷調整狀態；土釘拉力沿其軸

線分布不均勻；土釘長度超過10m的部分幾乎不受力，并認為對中等硬度粘性土，土

釘的極限錨固長度即臨界錨固長度可取為12m。

　　曾憲明，鄭志輝[ ]等在長沙星電公寓基坑工程中完成了復合土釘支護（土釘加預

應力錨桿）厚雜填土邊坡的系統現場試驗研究，指出雜填土中土釘應變沿釘長的分

布形態之一為雙弓形，表明潛在滑移面有兩個或以上。研究認為土釘應變峰值點與

零值點向土釘里端的轉移是同時或相繼發生的，它標志著土釘局部的破壞已經發

生，在同時或相繼轉移的土釘應變峰值點與零值點之間的距離就是臨界錨固長度，

在理想條件下它是一個常數，在試驗條件下約為9m。

　　復合土釘支護的室內試驗研究較為少見。張明聚等[ ]采用相似模型理論，進行了

基坑邊壁復合土釘支護大比例尺模型試驗。曾憲明，文高原等[ ]以長沙星電公寓厚雜

填土基坑邊壁復合土釘支護為背景，開展了一組課題的相似模型試驗。其內容包

括：無支護、降雨、不降雨條件下非夯實厚填土邊壁破壞模式研究，無支護、降雨

和不降雨條件下夯實填土邊壁破壞模式研究；復合土釘支護、降雨和不降雨條件下

非夯實填土邊壁受力變形特征和作用機理研究，獲得若干有意義結果。

　　復合土釘支護的室內外試驗研究固然重要，但由于現場條件一般較惡劣，試驗

技術上的問題較突出，要取得較好的試驗數據也不易；且室內試驗還有一定的簡

化。因此，卓有成效地開展數值模擬研究，也是指導和推動復合土釘支護的應用不

斷深入發展的一個重要方面。

3. 復合土釘支護的數值分析

　　我國地質條件復雜，復合土釘支護型式多樣且應用廣泛，室內、外試驗條件的

代表性和試驗周期等受到一定限制。因此，采用有限元方法對復合土釘支護的工作

性能、受力變形破壞機理，以及設計計算方法等進行分析和探討，是十分必要的。

在這方面我國巖土工程技術人員已做了大量的工作，從而深化了復合土釘支護的研

究。

　　宋二祥等[ ]采用其與荷蘭同事合作開發的土工有限元軟件PLaxis將土的變形模式

取為一種剪切硬化模式，對復合土釘支護（土釘支護加水泥攪拌墻）與一般土釘支

護在土體參數接近軟土條件下的工作性能進行了分析計算。計算結果表明：①兩者

的變形大小及特征不同，復合土釘的小，一般土釘的大；②兩者的墻背和面層后土

壓力的大小和分布形態不同，復合土釘的最大值為81KPa，土釘支護的最大值為

46KPa；前者為上小下大的直角三角形分布，后者呈上、下部小而中下部大的不規則

分布形態；③兩者的土釘鈾力的大小和分布特征不同：復合土釘的最大值為

24~67KN，總和為203KN，土釘與樁聯結的端頭處最大，軸力分布不規則；一般土

釘支護的軸力最大值為34~62KN，總和為241KN，其分布形態接近于一個弓形。文

獻[ ]還指出，在進行此種類型的復合土釘支護設計時，將墻外端部分的土釘設為自由

段更為合理。

　　揚林德等[ ]假定：復合土釘支護的計算可簡化為二維平面應變問題；土釘及其輔

助加固材料處于彈性受力狀態，地層土體為彈塑性土體，在此基礎上進行了復合土

釘支護的非線性有限元分析。計算取用的土層參數為上海地區土層物理力學指標的

平均值。計算結果表明，復合土釘支護（土釘+攪拌樁墻體）初始變形特征與一般土

釘支護相似，此后隨開挖深度增加中下部水平位移發展較快，墻體鼓漲，并向基坑

內側凸出，最大側向位移發生在坑底附近；隨挖深增加，地面沉峰值和分布范圍增

大，最大值在基坑外側約0.9H處。土釘軸力隨挖深增大而增大，沿釘長分布不均勻，

最大軸力發生在基坑壁后1~2m范圍內。分析指出，坡腳塑性區是剪脹屈服的反映，

而地表塑性區則是抗張拉能力不足的后果。計算結果與實測結果吻合較好。

　　宋二祥等[ ]以北京地區的土層為背景還進行了復合土釘支護變形特性的二維和三

維有限元分析。計算結果表明：①純土釘支護的坑壁變形傾向于基坑內側，最大水

平位移發生在基坑邊壁頂部（約25mm）；采用預應力錨桿—土釘復合支護時，坑壁

位移尤其是錨桿與面層連接處的水平位移明顯減小，在坑口甚至出現朝向坑外的位

移；②復合土釘的軸力最大值比純土釘的有所減小，且距錨桿越近，減小幅度越

大。當錨桿預應力值很大時，兩層錨桿之間的土釘在與面層相連接部分出現壓力。

超前微樁—土釘復合支護計算結果表明，增設微樁與否，坑壁最大水平位移由5.5cm

減小至2cm。超前微樁對控制基坑變形具有顯著作用。

　　揚志銀等[ ]采用桿系有限元方法結合工作土釘滯后的施工動態分析，對土釘加超

前樁墻的復合結構的位移進行了求解。作者指出，面層所受到的土壓力，比復合支

護結構的??；由于受超前樁作用，復合土釘支護邊坡上部位移與純土釘支護的不

同，表現在前者位移受到控制并有所減小，一般會在邊坡頂部和中上部位置出現兩

個峰值。

　　周川杰[ ]針對松散土和軟土地層，采用美國Itasca Consulting Group Inc.開發的二維

有限差分法程序（FLAC—2D）對復合土釘支護（土釘加攪拌墻）的穩定性進行了分

析，鐘正雄等[ ]對軟土地區復合土釘支護結構的穩定性進行了有限元分析，均得出若

有意義的結果和結論。

　　綜上所述，人們對復合土釘支護的工作性能、作用機理、以及穩定性分析等，

已經做了許多有價值的工作。但是這種探索仍處在發展過程之中，理論滯后于實踐

的問題依然存在，仍有必要進行更多更深入的探討。

4. 復合土釘支護的設計理論探討

　　復合土釘支護的設計理論目前尚不系統和完善。但已做了許多探討性的工作，

發表了若干階段性成果，可在許多方面對設計施工提供借鑒和指導。

　　屠毓敏[ ]對復合土釘中的超前錨管的工作機理進行了研究。作者將Ito和Matsui關

于作用于排樁上的土壓力理論研究成果，應用于復合土釘支護中的超前錨管的抗滑

作用分析，提出了此種類型的復合土釘支護結構的穩定性分析方法，并得到了工程

實測數據的驗證。

　　賴天文[ ]對復合土釘支護（土釘加樁墻）設計參數的敏感性進行了研究。作者首

先以一般粘性土基坑邊坡的復合土釘支護建立力學和數學模型，然后設計正交試

驗，分析影響其內部穩定性因素的靈敏性，提出最佳參數模型，可用于指導復合土

釘支護的設計與施工。經對13項參數的敏感性分析，作者認為，土條的粘聚力（c）

和土釘的有效長度（L）對復合土釘支護的內部穩定性有高度顯著影響，土條內摩擦

角（φ）、土釘排數（N）、坡頂超載（P）和界面粘結強度 （T）具有一般顯著影

響，其他7項因素無顯著影響。

　　李象范等[ ]根據對復合土釘支護作用機理的研究，提出采用單排或雙水泥土樁形

成帷幕后再施做土釘支護，這種復合型式能解決上海地區邊坡擋墻的漏水、防滲及

土體自穩能力不足的問題，并提出了相應的設計計算模式。其內容包括：土釘設

計，面層設計，內部、外部、整體和底部穩定性驗算等。作者指出，這些設計計算

模式在上海的40多個基坑工程中得到了驗證。

　　陳清華[ ]通過對復合土釘支護結構工作機理的研究，提出了“綜合法”設計方

法，很有意義。

　　單一土釘支護的設計理論尚且在完善之中，復合土釘支護更由于其復雜性、多

個因素的相互作用而亟需進一步探討。目前設計常用的是基于疊加原理的各種方

法，但簡單疊加不一定能反映復合土釘支護結構的真實工作狀況，這種復合結構就

合理性而言也不一定沒有改進之處，從宋二祥等的計算結果中已可看出它們之間的

某種程度的“抵消”作用。

5. 復合土釘支護在巖土工程中的應用

　　如果說復合土釘支護的工作特性、作用機理和設計理論尚在探索之中，那么復

合土釘支護在巖土工程中的應用則早已成如火如荼之勢。雖然復合土釘支護已在地

下空間、橋墩鐵塔、路基堤壩、礦山開采工程有許多應用，但應用更廣泛更密集的

仍屬建筑深基坑和邊坡工程。

　　復合土釘支護在一般巖土介質中已有大量應用。即使采用單一的土釘支護此類

介質，也已在我國完成了難以數記的建筑深基坑工程。采用復合土釘支護后使得工

程的安全度更高，因而更受建筑投資者歡迎。段建立等[ ]采用自鉆式土釘和SMW機

械施工止水帷幕的復合結構型式，支護南京玄武湖隧道基坑邊壁獲得成功。郭清[ ]報

告采用錨管加土釘這種復合支護結構對杭州濱江大廈基坑工程進行了有效支護。石

建等[ ]撰文介紹了采用復合土釘支護（土釘—微型樁—預應力錨桿）圍護北京青年樓

基坑的經驗。萬麟信[ ]歸納了采用土釘—注漿花管—樹根樁復合支護在30多幢高層建

筑深基坑和邊坡中成功應用的可取做法。馬金普等[ ]，許斌等[ ]，湯鳳林等[ ]分別報

道了北京、深圳、廣州地區采用各種復合土釘支護型式圍護建筑深基坑的可取做法

及經驗。

　　軟土是一類不良地質體，在我國東南沿海地區分布十分廣泛。新奧法和土釘墻

法的相關技術標準均不建議在此類介質中應用，由此可知其中難度之大。但隨著土

釘支護首次在上海紫都莘莊工程中應用成功，該方法在軟土中的應用便一發而不可

收。近年來，復合土釘支護工法獲得很大發展，并有逐步取代純土釘支護的趨勢。

同國外先進國家相比，盡管我國在機械和材料等方面尚有較大差距，但采用復合土

釘支護軟土一類不良地質體工法的研究與應用，在國際上可謂獨樹一幟。張旭輝、

龔曉南[ ]在報道采用復合土釘支護（豎向槽鋼樁~水平注漿錨管）某軟土基坑工程后

指出，該方法極具推廣價值。李象范等[ ]報道在上海西門廣場基坑中采用攪拌樁—土

釘復合結構進行圍護，保證了周邊環境安全，為業主節省了大量工程投資。孫曉勉

[ ]，揚紹祺等[ ]，揚振軍等[ ]，黃力平等[ ]分別撰文介紹了在上海、中山、廣州和深

圳采用復合土釘支護的成功經驗。文獻[ —]所述各地應用復合土釘支護的工程實踐各

有獨到之處，此不贅述。

　　復合土釘支護在雜填土工程中的應用頗具特色。以往工程中遇到的雜土層一般

不厚或沉積已久，工程問題不甚突出。近年來，隨著房地產的進一步開發，不少新

近填筑的深厚填土基坑、邊坡工程日漸增多，其中問題不斷顯現。劉彥忠[ ]撰文報道

采用復合土釘（深層攪拌樁—預應力鋼管土釘）支護太原東大花園工程的做法，解

決了雜填土中不易成孔的難題。曾憲明，宋紅民等[ ]依據所建立的夯實填土的復雜破

壞模式，采用錨管土釘—鋼筋土釘—改良加筋土復合結構對洛陽市中州渠厚雜土邊

坡工程進行了成功加固支護。

6. 復合土釘支護工程失穩原因分析

　　隨著復合土釘支護在巖土工程中大量采用，一些工程險情與事故的發生和處理

也時見報道。發生工程事故及險情的原因可能是多方面的，但筆者相信，由于這種

方法本身的技術缺陷而引發的可能性是不大的。

　　上海某新開發的能源中心基坑工程采用1排攪拌樁加土釘復合支護[ ]。北側基坑

在開挖將要到底時，土釘擋墻突然發生倒塌，坑底產生隆起，圍護墻根部向前推進

1m左右，頂部后仰并下沉約1m，破壞比較嚴重。發生事故的主要原因是：①全部采

用擊入式土釘，注漿效果不明顯，拉拔力達不到設計要求；②設計過程中過分強調

經濟性，將水泥土樁的入土部分截去一排；③施工中取消了坑內降水，使抗滑安全

系數進一步降低。

　　上海南市區某基坑工程北側采用攪拌樁—土釘復合支護[ ]。開挖到底時，坑底發

生涌土，邊坡整體滑移并嚴重坍塌，地面沉降約1.6m，整體滑移約1m，相鄰圍墻倒

塌，地下管道破裂，嚴重影響周邊環境。分析該事故原因為：①過分強調工程經濟

性，使得圍護設計安全系數偏低；②施工未按設計要求進行（未降水就開挖；將φ22

土釘改為φ48錨管；超挖）。

　　上海靜安區某基坑工程采用攪拌樁—土釘—超前錨管復合支護[ ]。挖深到3.5m和

4.75m（到底）時，先后發生兩次事故。第1次樁頂沉降75mm，建筑物墻角達

7.7~8.5mm，同時水管斷裂漏水。第2次JS4測點以4~5mm/h速率下沉，24h累計沉降量

為121mm；該測點總沉降量為187mm。分析造成該工程事故的原因為：①施工嚴重超

挖；②對水患的重視與防范不夠；③為了降低工程造價，刪除了本不該刪除的若干

監測項目等。

　　文獻[ — ]分別分析了采用復合土釘支護鄭州某工程、鄭州某某工程，以及上海

某工程發生工程事故或險情的原因。這些原因均是大同小異、具有某種共性的。

　　綜上所述，復合土釘支護工法在我國巖土工程的大量應用中，難以避免地發生

了一些工程事故和險情?？茖W地分析這些反面教訓，即可化腐朽為神奇，使之成為

人們的共同財富。筆者認為，在諸事故原因中，盲目追求經濟效益、不按設計要求

施工具有一定的普遍性，值得人們深思和警醒。

7. 復合土釘支護研究與應中存在的主要問題

　　復合土釘支護研究與應用中存在的問題很多，茲例舉以下主要幾種：

①理論研究落后于工程實踐，因而不能很好地指導設計與施工

　　土釘與一種或以上的各種工法結合而成的復合土釘支護，其間存在復雜的相互

作用問題，加之地質條件千變萬化，使得支護結構工作狀態各別，作用機理不同，

研究難度很大。

②設計方法尚不系統，不統一；沒有相應的技術標準，設計無所遵循

　　目前不少工程設計是基于疊加原理進行的。而各種支護結構與巖土介質的相互

作用可能是一種復雜的耦合作用而不是簡單疊加。這就是龔曉南所說的一加一不一

定等于二的道理。即使不采用疊加原理也缺乏公認、統一的設計方法。這似可歸因

于目前沒有相應的設計施工技術標準可以遵循，但設計方法仍處在發展、完善階段

也是實情。

③復合土釘支護的耐久性問題受到忽視

　　臨時工程如基坑圍護不必考慮此問題。但邊坡工程、隧道工程等一般均應認真

考慮。土釘、錨桿和錨索等的使用壽命問題尚在研究之中，但至少已知施工質量低

劣、腐蝕環境惡劣條件下的這些支護結構的設計壽命遠不如人們所期望的那樣高，

至少已知采取一些公認行之有效的防護對策后會顯著延長這些支護結構的工作壽

命。復合土釘支護的耐久性未能受到普遍重視，這樣就可能有違設計者的初衷。

④復合土釘支護工程失穩有其共性，但一直難以解決

　　工程事故的共性原因是：1）建筑投資者單純追求經濟效益，干預工程設計，和

盲目壓低工程造價；2）施工違反設計要求；3）設計欠當。但一直難以解決卻值得

人們認真思考。

8. 結語

　　鑒于復合土釘支護在我國巖土工程中應用廣泛、發展迅速，筆者綜合論述了這

一新型工法的研究與應用現狀，指出了其中存在的突出問題，旨在介紹給更多的相

關讀者，并期促進這一工法更加成熟和規范。由于筆者學習不夠，難免以偏概全，

誤導讀者，誠期鑒諒。