深基坑土钉支护结构设计及失稳加固研究

赵晓晓

摘要：深基坑支护属于基础工程以及地下工程施工的重要内容，而且属于一个综合性的问题，其中土钉支护属于重要的组成部分。土钉支护可以有效地提升土地的强度以及稳定性，而且能够应对复杂岩土问题，因此得到了高度的重视。

关键词：深基坑;土钉支护;支护原理;支护设计

土钉墙属于基坑支护中比较常见的支护方法，主要的优势就是安全性较高，施工比较方便，造价比较低，而且操作起来相对简单。在这种情况下，本文分析了土钉支护的具体使用，希望可以相关的人员提供一定的参考。

1 土钉支护结构作用原理

在进行基坑支护的时候，由于土钉有着较多的优势进而得到了广泛的使用，这种形式能够有效地控制土体变形问题，其中土钉会和土地共同承担存在的各种荷载，由于土体抗拉强度较大，并且抗剪强度也较高，所以土体步入塑形之后，应力会产生转移的情况。在这个过程中土钉会产生复合应力，进而使得土体中出现钢筋屈服的情况。由于土钉存在较多的作用，因此复合土体在超载的作用下会显示出塑性变形延迟的情况。在这个时期，土钉能够将滑裂部分的应力进行传递，之后分散到大范围的土体里面，如此能够减小复合土体中的应力集中程度，最主要的就是会推迟滑裂区域的产生。为了能够避免产生土体变形的情况，可以选择使用喷射混凝土面板的形式，其中复合土体开裂问题和复合土体的摩阻力有着紧密的联系。通过使用土钉支护形式能够提升土体的强度，而且可以增强土体结构的强度潜力，改善边坡形态，提升土地的稳定性，属于主动制约机制的支挡结构体系。

2 土钉支护设计内容

如今基坑支护结构主要就是选择极限状态设计，其中会涉及到承载力极限设计以及正常使用极限状态，承载力极限状态就是支护由于超过了材料强度进而产生破坏的情况，或者是由于存在变形的情况进而难以继续承载，进而出现失稳和滑移的情况。至于正常使用极限状态就是造成附近建筑物和其他市政基础设施破坏产生影响支护结构正常使用的位移，在设计基坑支护结构的时候，由于基坑地质条件存在一定的差异，因此相关的安全等级也有所不同。在设计使用年限的时候，相关的数值需要符合施工需求。通过调查可以看出，大部分的基坑支护设计事故产生的原因就是因为地质勘查资料不全面，并且分析的不够仔细，因此在计算支护结构水平荷载的过程中，不仅需要分析常规的荷载，而且需要高度重视温度和冻胀作用等影响因素。

在选定土层厚度的时候，需要选择对于支护结构最不利的数据来进行计算，特别是相同剖面土层要是厚度不够均匀，就需要选择最不利的土层厚度。要是土质条件相对复杂，并且勘测资料没有明确的定性结论，就需要开展综合的分析，掌握土层的具体变化情况，在作业现场也需要设置勘察点，掌握变化的具体趋势。其中要想使得土钉和附近的土层产生统一受力的整体，就需要确保土钉的数量在合理的范围中，如今还是没有确定的理论来确定具体的土钉数量，通过实践能够看出，土钉竖向间距和横向间距都需要符合规定。其中土钉设计时期需要合理地计算土钉的各项参数，明确土钉的抗滑稳定性，而且需要控制锚杆的自由长度，需自由端需要伸入到比破坏面更深的稳定土层中，防止给锚杆的使用造成一定的影响。

在规定里面明确指出锚杆自由长度需要大于五厘米并且需要超过潜在的滑移面。在进行工程施工的时候，需要掌握各种土质等局部易塌孔的不利情况，钢筋锚杆需要优先选择套管护壁成孔工艺。锚杆锚固段需要处于坚固稳定的土层里面，不可以设置到淤泥质土或者是泥炭质土层里面。土钉墙支护主要就是在地下水位较低的地区进行使用，要是地下水的水位比较高或者是基坑存在上层滞水的情况，就需要选择截水的方法，至于土层较差的情况，就需要在深度增加的同时正确使用各种辅助设施。

3 土钉墙支护技术的施工

要是土质良好或者是喷射的混凝土比较薄，能够选择直接绑扎钢筋网，选择一次喷射成活的措施，等到基坑边坡修整完毕，就需要及时地喷射混凝土，不可以长期进行晾晒，在进行注浆的过程中需要选择孔底注浆施工工艺，把注浆管插入到合理的范围之后再进行注浆，不可以选择孔口重力注浆的措施。因为水泥浆有着一定的干缩性，需要在土钉孔口选择二次补浆的措施，确保可以减小土体之间存在的孔隙，提升土钉的承载能力。因为成孔的过程中地质条件不够稳定，要是存在障碍物就难以继续完成钻孔工作，要是需要调整孔就需要及时地和设计单位进行联系，调整长钉的长度，仔细地计算土钉的承载力，等到达标之后才可以开展之后的操作。在开展土钉支护施工的时候，需要设置完善的排水系统，避免地表水渗透进而给混凝土面层出现压力，这样也会影响到土体的自身强度，并且由于存在水，土钉和土体之间的黏结力也会显著减小。

如今在土钉墙面层设置泄水孔的时候，需要把泄水孔的入土端附近填塞一定的滤料。避免出现长时间流动水冲刷的情况，如此附近的土体强度会减小，而且会产生变形的情况。土钉墙支护技术结构中面层喷射混凝土强度等级需要符合规定，面层的厚度也需在合理的范围中，面层混凝土中会选择设置钢筋网，在面层厚度大于120毫米之后，就需要设置双层钢筋网，保障混凝土的密实性，上层和下层钢筋网需要错开一定的距离，钢筋片网会选择绑扎搭接的措施，在设置钢筋网的时候需要控制土钉的标高，其中在连接土钉钢筋和加强钢筋的时候，可以石油焊接连接的措施，最主要的就是需要增强对于焊缝的控制，使其处于一个合理的范围中。

4 土钉墙支护效果的评价

如今土钉墙主要就是在土质良好并且相对稳定的土层中进行使用，确保土钉的成孔和注浆工作能够顺利地完成，要是土层的地质比较差，能够选择击入式土钉支护，不过比较容易造成坡体扰动的情况，甚至是产生变形的问题。土钉墙的开挖需要参考分段分层开挖，分层支护的措施，土钉开挖支护的最佳状态就是等到各步开挖之后，土体应力释放完毕及时地进行支护，等到变形稳定之后再继续进行开挖。至于土钉的成孔需要优先选择干法成孔的措施，控制对于泥浆护壁的使用，等到清孔完毕再插入土钉。在进行注浆的时候需要保障注浆的稳定性和连续性，其中要是地层的情况和施工操作不够合理，就会使得土釘抗拔承载力不符合设计需求。其中坡面喷洒的混凝土需要及时地进行覆盖养护，一些基坑支护区域在之后进行使用的时候比较容易产生裂缝的情况，主要就是因为养护措施不够合理。对于监测点的布置需要布置到特定点位，如此可以减少监测的成本，而且可以提升经济效益，确保基坑变形发展能够处于一个合理的范围中。最后就是在土方开挖的时候，需要在前期阶段增加监测的次数，等到变形稳定之后再减小监测的次数。

5 结语

基坑开挖和基坑支护风险性较大，如今工程技术持续创新和进步，复合土钉墙支护技术得到了广泛的使用，这样的一种形式有着较多的优势，其中包括施工速度比较快，造价比较低，并且机动性较强，能够显著提升土体的稳定，降低基坑的潜在风险，所以需要得到有关人员的高度重视。

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