论深基坑工程影响土钉墙支护稳定性的因素及对策

论深基坑工程影响土钉墙支护稳定性的因素及对策

吴体君

江苏嘉利基础工程有限公司  江苏南通    226000

摘要：土钉墙支护以其效果好、成本低，被广泛应用于深基坑工程支护，展现出良好的应用效果。现有的文献资料多为研究土钉墙的支护效果以及受力变形规律，结合工程实践研究土钉墙支护稳定性的资料较少。基于此，本文结合某深基坑工程，通过实地勘测和数据分析总结应用土钉墙支护的深基坑边坡稳定性以及变形情况，从土钉的长度、间距、入射角入手研究深基坑工程中土钉墙支护效果的方法。

关键词：深基坑工程;土钉墙支护;稳定性;因素;对策

引言

随着城镇化进程的加快和人口压力增大，地平面以上空间已无法满足人们的工作生活需求，各地城市建设开始将视线转移到地下空间开发，但在地下开发过程中庞大的深基坑工程给建筑施工带来了不小的压力，尤其是深基坑支护施工成为建筑工程施工的重难点工程。此工程对施工人员专业水平以及施工技术要求较高。本文以山西省拟建示范区深基坑工程为例，施工人员充分结合施工现场情况，策划施工过程，采用复合土钉施工技术，探讨综合各种施工工艺，以期实现高水平深基坑支护效果并提高建筑结构安全性。

1 深基坑支护技术概述

市政工程建设中，受干扰因素较多，深基坑支护在运用中属于高风险，其对技术的运用能力以及规范性有着更为严格的要求。在科技的推动下，深基坑技术的分类也越来越精细化。从我国现阶段的应用能力来看，市政建设施工环境多样化，技术的应用困难较大。因此，工作人员更要深入了解现场需求，保证基坑支护方案的合理性，为工程质量奠定良好的基础。随着工程的深入发展，为了保证工程质量，必须要提高整个框架结构的稳定性。首先，针对市政地下部位的工程建设，常常通过围护墙来提高地基的稳定性，防护墙建立主要应用材料为水泥或者挡板来完成。其次，随着挖掘工作的深入开展，原有结构的平衡性能被破坏，为了缓解土层给基坑带来的压力，提升基地防护，有必要应用杠杆建立支撑体系。现阶段，市政工程数量和标准不断上升，深基坑支护技术以其独特的稳定、安全优势，为城市基础设施的安全运用，社会经济的稳步发展提供了更加稳定的保障。

2深基坑工程影响土钉墙支护稳定性的因素及对策

2.1场地水文条件

根据现场勘察，拟建场地岩土条件良好，未揭示有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等不良地质，无对工程不利的地下埋藏物或构建物，地下水位较高，岩土遇水易软化、崩解，需加强边坡支护施工。根据现场踏勘，该工程周围无构建物，距用地红线最近距离为10m，现场自然放坡条件良好，经对比常见基坑支护技术方案，该工程基坑开挖深度较浅，场地条件良好，采用土钉和喷锚支护即可满足基坑边坡支护结构要求，故该工程采用土钉墙喷锚支护技术方案。

2.2测量放线

为确保基坑边坡支护土钉钻孔位置准确无误，该工程成立测量小组，采用全站仪和50m钢尺建立基坑水平、高程控制网，测定各施工控制点平面位置，放出基坑开挖边线、锚索施工标高，经核准后开始支护桩施工。为便于边坡长期观测，防止基准点移动、变形，该工程在基坑外30m处埋设预制方桩，方桩埋深1.0m，素土夯实，上部0.3m采用素混凝土现场浇筑，确保边坡高程控制点稳定性。

2.3对原材料的要求

土钉材料的选择应符合建筑施工要求，锈蚀的土钉应及时更换；砂料的选择应选用标准的施工用砂，注意控制砂的厚度，不选用细砂作为施工原材料；水泥材料的选择需严格注意，水泥的干湿标准应符合施工要求，在后续水泥与水配比时，不得使用污水与水泥材料混合，防止水泥的不正常凝结，从原材料上杜绝土钉施工中出现的质量问题。此外，对于其他施工材料的选择，应严格按照施工材料选用标准入场。

2.4土钉横向间距的影响

基坑开挖深度与基坑边坡安全系数成反比，但随着开挖深度的增加，基坑边坡的安全系数下降速度越来越小。当开挖至坑底（6.1m）时，不同土钉横向间距1.0m、1.2m、1.4m和1.6m下，基坑边坡安全系数为1.47、1.42、1.37、1.31，说明开挖深度不变的情况下，土钉横向间距与基坑边坡安全系数成反比；此外，随着间距的增加，基坑边坡顶部水平位移和沉降变大，且变化幅度与基坑开挖深度成正比，说明土钉横向间距对基坑边坡坡顶变形有显著影响。

2.5锚索束安装及注浆

锚索束安装采用人工作业形式，将锚索束套管一点一点深入孔内，直到锚索束接触孔底，说明锚索束安装完成，可进行锚索束注浆施工。锚索束注浆采取直接灌注方式，以纯水泥浆作为灌注浆，先向孔内灌注两桶水泥浆，观察注浆情况，若两桶水泥浆不足以完成锚索束注浆，可适当添加水泥浆。注浆时，注意控制注浆压力。水泥浆强度等级为C20，锚索束浆液在28天龄期后要求抗压强度达到设计标号强度，即实际达到设计强度的85%时，表明锚索束注浆完成。

2.6基坑周边土体水平位移

基坑开挖结束后，距坑边约１５ｍ范围内的土体都将产生明显的水平位移，且距坑边距离越近，其值也越大。从最大水平位移大小上看，整个基坑最大位移出现在第２级土钉墙中上部的位置，其值约２２ｍｍ，小于稳定控制值３０ｍｍ，可见，复合土钉墙支护条件下，基坑工程变形在允许范围之内，能够满足工程安全要求。

2.7基坑位移变形监测

该工程基坑开挖施工过程中，东侧边坡施工至第三道土钉时出现显著渗漏问题，无法正常成孔，根据现场勘察，其原因为东侧边坡处存在一废弃自来水井，且管道阀门处存在渗漏问题，渗漏积水深度为400mm，针对该问题，施工单位对该处渗漏水管切断水源处理，并通过土钉钻孔加强注浆，边坡渗水位置设置导流管导出渗水，并增加局部边坡监测次数。基坑开挖过程中，每日早晚观测2次，根据观测数据统计分析，基坑最大水平位移值为东侧边坡28mm，其余边坡最大水平位移为12mm，满足《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311—2013）基坑变形控制要求。

2.8无微型桩或无土钉支护对基坑变形的影响

（１）竖向位移。当复合土钉墙不打设锚杆时，基坑第２级边坡在微型桩内侧的土体竖向位移表现为隆起，其最大位移约为２０ｍｍ；而基坑第２级边坡往上的土体则因向坑内滑动出现了明显的沉降，其最大沉降值出现在地表距坑边约３ｍ的位置，约为１００ｍｍ。当复合土钉墙不设置微型桩时，基坑第２级边坡中部以上的土体都出现了明显的向坑内滑动现象，其最大沉降出现在地表距坑边约５ｍ的位置，其值为９４ｍｍ。土钉以及无微型桩条件下坑边土体竖向位移要比复合土钉墙支护条件下大４００％～４７０％。由此可见，仅对深基坑进行微型桩或土钉墙支护并不能保证基坑的开挖安全。

结语

基于上述现场勘测与数据分析可知该建筑基坑支护结构的稳定性、边坡顶部变形和沉降均满足施工设计要求，开挖过程安全稳定，本次研究析得出结论主要包括：1)通过加长土钉可有效增加基坑边坡的安全系数，减少基坑边坡顶部变形。但当土钉长度达到一定长度时再增加土钉长度无法显著提升基坑边坡安全系数。2)增加土钉横向间距会降低基坑边坡的安全系数，增加基坑边坡顶部的变形。在5°～20°范围内，增大土钉入射角将导致基坑边坡顶部变形增加，进而影响土钉支护基坑边坡的稳定性。

参考文献

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