边坡支护施工技术在建筑工程项目中的应用

连建飞

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

现阶段，我国的社会经济迅猛增长，在这种利好的背景下，我国的建筑工程也获得了良好的发展。在边坡工程施工过程中，因自然因素、人为因素而导致的滑坡事故造成了严重的后果，引起了社会大众的高度重视。所以，我们必须要对边坡工程施工技术予以重视。结合实际施工情况而言，边坡治理时，由于相关人员对于工程性质的分析不够精准，加之采取的措施不够合理，导致边坡治理的效果差强人意。为了高效的实现安全性、可靠性、经济性的治理目标。

1 工程概况

本文以某房地产二期建设工程中的边坡治理工程项目作为研究案例，该项目施工所在地位于两座山坡之间，东侧的山坡标高为248.70~257.67m。施工红线与山坡的坡脚比较近，山坡的最大倾角为60°，可以发现，边坡的整体稳定性偏差，会对建筑物的稳定性造成一定的威胁，所以施工单位对边坡进行治理。在经过全面的考虑以后，施工单位决定采用土钉支护技术对边坡进行治理。

2 边坡支护施工技术

2.1 作业面开挖

土钉支护作为一种目前使用比较频繁的挡土技术，其可以有效的保证边坡的稳定性，同时还能够保证土方开挖过程中的安全性。在土方开挖及边坡支护过程中，土钉支护技术水平比较高、施工过程中使用的机械设备先进、操作便捷，施工管理要求比较低，所以，这种技术能够获得广泛的应用。土钉墙施工会受到施工作业面的影响，土钉墙开挖需分层进行，每层的开挖高度根据土体抗破坏能力进行确定。通常情况下，砂性土的单层开挖深度保持在0.5~2.0m之间，粘性土单次开挖高度计算表达式如下所示。

式中：h——每单层开挖深度，m；c——土体粘聚力，kPa；γ——土体重度，kN/m3；φ——土体内摩擦角，（°）。

土体的开挖深度与土钉竖向间距相互之间应该保持协调，这样可以保证土钉施工的便捷性。单层开挖作业的纵向长度受边坡面积与施工顺序之间的衔接度影响，通常情况下，纵向长度设置为10m。松散土、干燥土治理前，应该作灌浆处理，同时还需要兼顾周围爆破作业带来的影响[1]。

2.2 喷射混凝土面层

通常情况下，为了避免土体松散现象出现，施工单位都是在边坡表面喷射薄层混凝土。混凝土喷射可以在土钉安装之前进行作业，也可以在土钉安装之后进行作业，具体选择根据地层性质进行判断。假若设置临时性支护，那么只需要在边坡表面喷射一层混凝土即可，喷射的厚度控制在5~15cm之间；假若采用的是永久性支护，那么则应该设置2层或是3层支护，支护的总厚度为10~30cm之间。边坡支护使用的混凝土的强度标号不得低于C15，且水泥的含量至少为400kg/m3。混凝土中的粗骨料的粒径需控制在15mm以内。当前一层混凝土喷射完成以后，应该间隔一定的时间以后，才能够进行下一层混凝土喷射作业。喷射的角度控制为45°。边坡表面与土钉连接部位需要设置承压板，承压板的尺寸设计为150mm×150mm×10m或200mm×200mm×12mm。此外，承压板的后侧还需要设置4~8根钢筋。为保证混凝土喷射施工质量，施工单位应该在边坡表面铺设钢筋网，其可以优化面层部位的应力。钢筋网的间距控制在20~30cm之间，钢筋的直径控制在φ6~φ10[2]。

2.3 排降水措施

假若施工现场的地下水水位偏高时，施工单位应该采取降水措施，具体的方法为：沿着边坡顶部设置降水井，降水井的间距设置为10m。在降水的同时，还需要兼顾边坡排水问题，沿着边坡顶部设置排水沟，通过砂浆护面的方式将地表水顺利排出。

2.4 土钉施工

土钉施工的具体内容设计精准定位、钻孔、植筋、注浆。

2.4.1 成孔

成孔技术、成孔方法的确定需要考虑施工班组的施工经验、施工设备、土层性质。现阶段，我国的施工单位基本上都是使用洛阳铲、螺旋钻等施工设备进行成孔作业。结合实际情况而言，土钉安装都是在脚手架上完成的，加之钻孔的长度比较短，所以都会要求使用偏轻、操作简单、便于拆卸搬运的设备。该项目中使用的是KHYD40KBA型岩石电钻，钻机的重量为40kg，单根钻杆的长度为1.5m，钻孔速度保持在0.2~0.5m/min，施工效率非常高，比较适合使用在土钉作业中[3]。

结合以往的施工经验来看，孔壁“抹光”现象会导致土体的粘结性能降低，若使用冲击钻孔方法时，则不得使用膨润土作护壁处理。

假若使用击入法安装土钉过程中，施工单位不用提前钻孔。在施工条件允许的情况下，土钉安装的效率非常高。击入土钉这种方法不适合使用在含有坚硬石块的土层中，其不但会降低土体的坚硬度，同时，还会导致土钉损坏。

2.4.2 置筋

置筋作业之前，施工人员应该使用高压风将孔内的渣土清理干净。钢筋选择使用螺纹钢筋，为了保证钢筋安装的位置足够精准，需要设置定位架，定位架的间距设置为2~3m。

2.4.3 注浆

注浆作业使用注浆泵完成。浆液可以使用水泥砂浆或是纯水泥浆。假若使用纯水泥浆，那么水泥应该想选择使用普通硅酸盐水泥，浆液的水灰比为0.45；假若使用水泥砂浆，那么浆液的水灰比应该为1.2~1.3之间。为了提高土钉与周围土体之间的粘结力，应该在孔口部位设置止浆塞。为了保证浆液硬化过程中，不会出现干缩裂缝、强化浆液的防腐性能，必须确保浆液与孔壁紧密贴合，在特殊情况下，可以适当的掺加一定剂量的膨胀剂。膨胀剂的掺加量需通过现场试验进行确定。假若土层性质比较特殊，那么则需要在浆液中掺加一定剂量的早强剂。

此外，西方发达国家研发出一种新型的土钉施工技术——“喷栓”系统，这种技术的作业效率非常高。其是使用20MPa的压力，利用钉尖部位的孔隙喷射压力，将土钉顺利的打入土层中，土钉尖部喷射出来的浆液类似于润滑剂，可以保证土钉顺利的贯入至土层中，当浆液凝固以后，还能够对土钉起到粘结作用。

2.5 土钉防腐

正常使用条件下，临时性支护只需要在边坡表面设置防护层即可，在特殊情况下，可以在钢筋表面涂刷防锈油漆；永久性支护则需要在钢筋表面设置塑料保护层，或是涂刷多层防腐油漆，这样可以有效的提高钢筋的防护能力。

2.6 边坡表面处理

假若设置临时性支护时，只需要保证喷射混凝土能够与边坡表面牢固的粘结在一起即可；假若设置永久性支护时，除喷射混凝土能够与边坡表面粘结牢固以外，还需要保证边坡外观质量达标。

2.7 复合土钉支护

复合土钉支护是指将土钉支护与其他支护形式进行结合，这种支护形式不但能够满足边坡的稳定性、安全性要求，且还能够满足其他方面的特殊要求。下面本文对常用的几种复合土钉支护方法作简单的介绍。

（1）土钉与预应力锚杆支护形式。假若设计图纸对基坑的水平位移量、沉降有非常高的要求时，则可以在土钉支护的同时设置预应力锚杆。预应力锚杆通常设置在基坑顶部的前两排，对主动土压力区域施加预应力。

（2）土钉与微型钢管桩支护形式。土方开挖作业之前，沿着开挖作业的边线下放钢管，并向钢管内注浆，从而形成微型桩。然后开始安装土钉，土钉安装应该是分层进行作业，土钉安装完成以后应该与微型桩形成一个整体结构。

钢管的直径为φ48~φ108，其中，使用比较频繁的是φ48，这种钢管的直径比较小，便于施工，且施工效率非常高。施工时极易打入土。不但能够提高边坡的稳定性与安全性，同时还能够起到排水防水作用[4]。

（3）土钉与搅拌桩支护形式。在基坑开挖作业进行之前，沿着基坑的边线设置水泥土桩，面对软弱地层，水泥土桩的入土深度应该为基坑地面以下3~5m比较合适。土钉应该是分层安装。

假若将搅拌桩作为隔水帷幕或是临时挡墙，应该保证基坑开挖以后不会出现渗水现象，保证开挖断面的土体拥有一定的自立性，这样可以保证后期不会出现土体隆起现象。这种支护形式比较适合使用在软弱地层中。

除以上几种土复合钉支护形式以外，土钉支护还能够与桩锚支护体系进行组合。具体的表现形式有两种：①在边坡的上侧使用土钉支护，下部使用桩锚支护；②沿着基坑的边缘线设置桩锚支护，桩体之间安装土钉。

3 工程监测

实际施工过程中，施工管理人员必须要全程对支护结构的位移量进行监测，监测的关键部位为边坡顶部的位移量与沉降量，同时观察地面是否出现裂缝。此外，还需要监测施工区域附近的建筑物是否存在变形、开裂等现象，通过监测数据来对施工方案进行调整。本文认为，深基坑施工过程中的监测活动是一项必不可少的工作内容，其会对整个项目的施工质量、施工安全性造成巨大的影响。以该项目而言，具体的监测内容及监测标准如表1所示。

表1 监测项目和要求

土钉支护作业应该对土钉的性能进行试验，为了保证抗拔试验顺利完成，应该选择具备代表性的土层进行试验，抗拔试验结束的标准为直至土钉损坏。根据土钉的抗拔性能试验结果来确定土钉的极限粘结性能，并将其作为土钉设计的依据。

施工人员在对土钉的抗拔性能进行试验时，每一个代表性的土层至少抽取3个土钉进行测试。测试土钉的总长度、粘结长度可以不需要与工作土钉保持一致，但是测试土钉的制作工艺、施工方法必须与工作土钉保持一致。

在对土钉的抗拔性能进行试验时，使用液压千斤顶对土钉施加荷载，最大荷载为土钉工作时内力的1.3倍，土钉的位移量使用百分表进行测量[5]。

4 结语

结合以上研究分析的结果来看，不难发现相对比其他支护方法而言，土钉边坡支护施工技术具备显著的优势。

（1）节省原材料，减少工程量。采用土钉支护施工技术可以有效的降低土方的开挖量，还能够减少混凝土的施工方量，同时还能够降低钢筋的消耗量。

（2）缩短施工工期。土钉支护可以与其他工程同时进行施工，可以有效的缓解施工单位的工期压力。

（3）施工过程中不会产生较大的噪音，同时不会对周围的环境造成污染。

（4）较强的适应性。土钉支护比较合适使用在粘性砂土、粉质土、硬性黏土中。对于局部存在软塑黏性土层的边坡也可以选择使用土钉支护方法。假若区域内不但存在土层，且还存在风化岩时，使用土钉支护可以取得意想不到的施工效果。

（5）自重轻、结构灵活、具备较强的柔性、良好的延性。土钉自身的重量比较轻，不需要设置基础结构。由于土钉具备良好的延性与柔性，所以其能够有效的抵抗地震及行车荷载。即便是土钉支护受外部作用力全部损坏，那么其不会导致土体崩塌事故出现，最重要的是土体破坏变形之前会存在一个变形过程。施工人员通过观察土体的变化规避事故发生。

（6）具备良好的安全性与可靠性。土钉支护技术能够在开挖土方的同时进行支护作业，具备良好的安全性；因土钉的数量比较多，所以其可以发挥出群体作用，即便是个别土钉损坏也不会对整体支护效果造成较大的影响。此外，这种支护方法还有一个非常显著的优势：能够在施工过程中对土质条件、土体变形状况进行监测，施工人员结合监测的结果对土钉的安装长度、安装间距进行优化。