建筑工程深基坑中土钉墙支护施工技术分析.pdf

工程施工 Engineering Construction 196 引言土钉墙支护技术是一种利用土钉将土体与结构墙体连接，形成一个整体的支护系统。这种技术不仅可以提供足够的稳定性，还可以有效地减少施工成本和工程时间。然而，尽管土钉墙支护技术在实际应用中表现出色，但其施工方法和技术细节仍然需要进一步研究和完善。1 土钉墙支护技术基础1.1 土钉墙的定义和组成土钉墙是一种在土体中预先设置的钢制土钉与喷射混凝土墙体结合的复合支护结构。其主要组成部分包括土钉、喷射混凝土墙体和锚固系统。土钉通常由高强度的钢材制成，其形状、长度和直径根据工程需求和土体条件进行设计。喷射混凝土墙体则是在土钉安装后，通过喷射混凝土技术在土体表面形成的结构墙体，它与土钉紧密结合，共同承受土体的压力。锚固系统则确保土钉与喷射混凝土墙体之间的连接稳固，提供足够的抗拉和抗剪能力。1.2 土钉墙的工作原理和机制土钉墙的工作原理主要基于土钉与土体之间的摩擦力和黏结力。当土体受到外部荷载或地下水压力的作用时，土钉墙通过土钉与土体之间的摩擦力和黏结力抵抗土体的滑移和变形。喷射混凝土墙体作为土钉墙的主要承载结构，能够有效地分散土体压力，提供足够的稳定性。同时，土钉与喷射混凝土墙体之间的锚固系统确保了整个支护结构的稳定性和安全性。在土钉墙支护结构中，土钉的角度、长度和间距都是关键因素，它们直接影响到土钉墙的稳定性和承载能力。一般情况下，土钉的角度会倾向于与土体的滑移面平行，这样可以最大化土钉与土体之间的摩擦力和黏结力。土钉的长度和间距则根据土体的性质、深度和工程需求进行设计。喷射混凝土墙体的厚度、强度和材料选择也是土钉墙支护技术的关键因素。一般情况下，喷射混凝土墙体的厚度会根据土体的压力和土钉的布置进行设计，确保整个支护结构的稳定性和安全性。喷射混凝土的强度和材料选择则需要考虑到工程的长期稳定性和耐久性。2 土钉墙支护施工流程2.1 施工前的准备工作施工前的准备工作是确保土钉墙支护施工顺利进行的关键步骤。在开始施工之前，工程团队需要对施工现场进行详细的勘察，了解土体的性质、地下水位、邻近建筑物和地下设施的位置等信息。这些信息对于土钉墙的设计和施工都至关重要。地质勘察是施工前准备工作的重要组成部分。通过对土体的取样和实验室测试，可以了解土体的密度、黏聚力、内摩擦角等物理和力学性质。这些性质是土钉墙设计的基础，也是施工中土钉选择和布置的依据。地下水位的测定也是施工前准备工作的关键环节1。地下水对土钉墙的稳定性有着直接的影响。如果地下水位过高，可能会导致土体的饱和，降低土体的强度和稳定性。因此，施工前需要对地下水位进行准确的测定，并根据测定结果采取相应的措施，如设置排水系统或采用特殊的施工方法。邻近建筑物和地下设施的位置也需要在施工前进行详细的测量和记录。这些信息对于土钉墙的设计和施工都至关重要。如果邻近的建筑物或地下设施与施工现场过于接近，可能会对土钉墙的稳定性产生不利影响，或者在施工过程中造成损害。因此，施工前需要对这些信息进行建筑工程深基坑中土钉墙支护施工技术分析左成龙 王佩佩 曹宇轩 （北京城建亚泰建设集团有限公司，北京 1 0 0 0 2 0）摘 要：随着城市化进程的加速和建筑工程的不断发展，深基坑工程越来越受到工程师和研究者的关注。深基坑作为建筑工程中的一个重要部分，其稳定性直接关系到整个工程的安全性和可靠性。为了确保深基坑的稳定性，采用合适的支护技术是至关重要的。其中，土钉墙支护技术因其独特的优势逐渐成了深基坑工程中的首选技术。本文旨在深入分析土钉墙支护施工技术在建筑工程深基坑中的应用，探讨其施工流程、优势与局限性。关键词：土钉墙；深基坑；支护技术；施工流程现代物业Modern Property Management 197 详细的记录，并在施工过程中采取相应的措施，确保施工的安全性和稳定性。2.2 土钉的设计和选材土钉的设计是土钉墙支护施工流程中的核心环节。正确的土钉设计不仅可以确保土钉墙的稳定性和安全性，还可以提高施工的效率和经济性。土钉的设计主要包括土钉的长度、直径、角度和间距的确定。土钉的长度是根据土体的深度和性质进行设计的。一般情况下，土钉的长度会略大于土体的深度，以确保土钉能够有效地抵抗土体的滑移和变形。土钉的直径则是根据土钉的承载能力和土体的压力进行设计的。较大的直径可以提供更大的承载能力，但也会增加施工的难度和成本。土钉的角度和间距是土钉墙设计中的关键因素。一般情况下，土钉的角度会与土体的滑移面平行，以最大化土钉与土体之间的摩擦力和黏结力。土钉的间距则是根据土体的性质和土钉的承载能力进行设计的。适当的间距可以确保土钉墙的稳定性和安全性，同时也可以提高施工的效率。土钉的选材也是土钉墙支护施工流程中的重要环节。土钉通常由高强度的钢材制成，如碳钢或不锈钢。这些材料不仅具有良好的力学性能，还具有较高的耐腐蚀性和耐久性。在选择土钉材料时，还需要考虑到土体的化学性质和地下水的腐蚀性。在某些特殊的土体或地下水条件下，可能需要采用特殊的土钉材料或涂层，以确保土钉的长期稳定性和耐久性。2.3 土钉的施工方法和步骤在深基坑工程中，土钉墙作为一种有效的支护结构，其施工方法和步骤至关重要。开始施工前，需确保所有设备和材料都已准备就绪。施工通常从土体的逐层开挖开始，每开挖到指定深度，就进行土钉的安装。使用专用设备在预定位置进行打孔，确保孔的深度和角度都与设计图纸一致。随后，将经过严格质检的预制土钉插入孔中，并使用高强度灌浆固定，确保土钉与土体之间形成紧密结合。灌浆过程需要特别注意，确保灌浆均匀，无空洞。完成土钉安装后，立即进行喷射混凝土墙体的施工，形成坚固的支护墙体2。整个施工过程中，每一步都需严格按照设计要求和施工规范进行，确保土钉墙的稳定性和安全性。2.4 土钉墙的施工质量控制土钉墙的施工质量直接关系到深基坑工程的稳定性和安全性。因此，施工质量控制是每一个工程项目都不能忽视的环节。从施工材料的选择开始，所有材料，无论是土钉、灌浆材料还是喷射混凝土，都需经过严格的质量检测，确保其性能满足设计要求。在施工过程中，实时监测是保证施工质量的关键。使用各种监测设备，如位移计和应力计，对土钉墙的变形和应力进行实时跟踪，确保其始终在安全范围内。每完成一个施工步骤，都要进行详细的检查，确保施工质量达标。对于发现的任何问题，都要及时整改，避免影响工程的整体质量。施工完成后，进行一系列的验收测试，包括土钉的抗拉性能、墙体的抗压强度等，确保土钉墙的整体性能满足设计要求。只有严格的施工质量控制，才能确保土钉墙的长期稳定性和安全性，为深基坑工程提供可靠的支护。3 土钉墙支护技术的优势与局限性3.1 与其他支护技术的比较在现代深基坑工程中，多种支护技术并存，以满足不同工程条件和需求。除了土钉墙支护技术，还有如锚杆支护、搭板支护和护墙支护等多种方法。每一种技术都根据其独特的设计理念和施工方法，为工程提供了稳定的支护结构。锚杆支护技术，以其坚固的锚固效果和广泛的应用范围，长久以来都是深基坑工程中的主流方法。但与土钉墙相比，它需要进行预先的钻孔操作，这无疑增加了施工的复杂性和时间成本。而土钉墙则可以直接在土体中进行安装，从而大大简化了施工流程，提高了工程效率。搭板支护，作为一种传统的支护方法，主要通过搭设木板或钢板来实现土体的支护。尽管它在某些特定条件下仍然具有一定的应用价值，但与土钉墙相比，其支护面积相对较小，难以有效分散土体的压力，而土钉墙则可以提供更广泛的支护面，确保整个基坑的稳定性。护墙支护，通常用于大型基坑或特殊土体条件下的工程。它以其坚固的结构和出色的稳定性受到工程师的青睐。但从经济和效率的角度来看，其施工成本和时间通常都高于土钉墙。土钉墙不仅施工速度快，而且成本相对较低，为工程师提供了一个既经济又高效的选择3.2 土钉墙支护技术的优点在深基坑工程中，土钉墙支护技术因其独特的优势而受到广泛的欢迎。它的经济性表现在施工成本的大幅度降低，因为这种技术不依赖于大量的材料和高端设备，同时施工流程简洁高效。这种高效的施工方法意味着在短时间内可以完成大规模的支护工作，从而在项目进度上为施工方节省了大量时间。更为重要的是，土钉墙支护技术具有出色的适应性，无论是在各种土体条件还是不同的深度，它都能够提供稳固的支护。这种技术的稳定性在于它与土体之间形成的紧密结构，这种结构能够均匀地分散土体的压力，确保了工程的稳定性。此外，与其他技术相比，土钉墙在施工过程中产生的噪音和振动都相对较小，这使得它在环保方面也具有一定的优势。3.3 土钉墙支护技术的局限性和挑战任何技术都不可能完美，土钉墙支护技术也不例外。工程施工 Engineering Construction 198 在某些特定的土体条件下，如土体饱和、软土或高塑性土中，这种技术的稳定性和承载能力可能会遭受挑战。此外，当施工现场存在众多地下设施时，如各种管线、隧道或地铁，土钉墙的施工可能会面临一定的限制，因为这些设施可能会妨碍土钉的安装或影响其稳定性。设计上的复杂性也是一个挑战，因为设计师需要考虑多种因素，如土体的性质、地下水位以及附近的建筑物和地下设施。最后，对于土钉墙的长期性能，由于土钉材料、土体性质和地下水的长期相互作用，可能需要定期进行检查和维护，以确保其持续的稳定性和安全性3。因此，尽管土钉墙支护技术在很多方面都展现出了其优势，但在实际应用中，仍然需要对其进行深入的研究和不断的完善。4 影响土钉墙支护施工质量因素分析4.1 土钉材料与质量控制土钉作为支护结构的关键部分，其材料的质量直接决定了土钉墙的稳定性和持久性。高质量的土钉材料可以确保土钉与土体之间的紧密结合，提供足够的摩擦力和黏结力。因此，选择合适的土钉材料是至关重要的。不同的土体条件和工程需求可能需要不同类型和规格的土钉。例如，对于饱和土或软土，可能需要使用具有更高抗腐蚀性和抗拉强度的土钉材料。同时，对于土钉的制造和安装过程，也需要进行严格的质量控制。任何材料缺陷或安装错误都可能导致土钉墙的失效。4.2 施工工艺与设备要求正确的施工工艺和高效的设备是确保土钉墙施工质量的关键。施工工艺需要根据土体条件、工程需求和设计要求进行调整。例如，对于深基坑或复杂的土体条件，可能需要采用更为精细和严格的施工工艺4。设备的选择和使用也是影响施工质量的重要因素。高效的打孔设备可以确保土钉孔的精确度和质量，而高质量的灌浆设备可以确保土钉的稳定性和持久性。因此，选择合适的设备并确保其正常运行是提高施工质量的关键。4.3 环境条件与支护结构设计环境条件，如土体性质、地下水位和邻近建筑物，都会对土钉墙的施工质量产生影响。不同的土体条件可能需要不同的支护结构设计和施工方法。例如，对于饱和土或高塑性土，可能需要增加土钉的密度或使用特殊的土钉材料。地下水位的变化可能会影响土钉墙的稳定性，因此需要采取有效的排水措施。邻近建筑物和地下设施的位置和性质也需要在设计和施工过程中予以考虑，以避免对其产生不良影响。5 案例分析在近年来的城市建设中，土钉墙支护技术在深基坑工程中的应用越来越广泛。以某都市地铁站扩建项目为例，由于地铁站位于城市中心，周围环境复杂，邻近众多高层建筑和重要地下管线，因此在基坑开挖时，选择了土钉墙作为主要的支护结构。在这个项目中，基坑深度达到了15米，土体主要为黏土和粉砂。考虑到这种土体容易产生大的变形和滑移，土钉墙的设计采用了密集布置的方法，土钉的长度从8米-12米不等，以确保整个基坑的稳定性5。同时，为了应对地下水的影响，基坑四周还设置了深井抽水系统。施工过程中，土钉墙的施工速度明显快于传统的支护方法，大大缩短了工程周期。而且，由于土钉墙与土体形成了一个整体的支护结构，基坑的变形和位移都控制在了设计的安全范围内，没有对邻近的建筑物和管线产生不良影响。项目完成后，对土钉墙的性能进行了评估。结果显示，土钉墙不仅满足了工程的稳定性和安全性要求，而且施工成本和工程周期都得到了大幅度的降低。这一成功的案例再次证明了土钉墙支护技术在深基坑工程中的优越性，为今后类似工程提供了有力的参考。6 结语随着城市化进程的加速，深基坑工程在城市建设中的重要性日益凸显。土钉墙支护技术作为一种高效、经济且环保的支护方法，在现代工程中得到了广泛的应用。本文深入探讨了土钉墙支护技术的原理、施工流程、优势与局限性，以及影响其施工质量的各种因素，旨在为工程界提供一个全面、系统的参考。未来，随着技术的进步和研究的深入，土钉墙支护技术将会得到更加完善和优化，为人类创造更加安全、舒适的生活环境。在此，希望本文的研究能为相关领域的研究者和工程师提供有益的启示和指导，共同推动土钉墙支护技术向更高的水平发展。参考文献：1何正勇.建筑工程深基坑中的土钉墙支护施工技术分析J.山西建筑,2019,45(17):59-60.2刘海峰,王铁军.建筑工程深基坑中土钉墙支护施工技术J.城市建设理论研究(电子版),2019(09):123.3王曰培.建筑工程深基坑中的土钉墙支护施工技术构建J.四川水泥,2019(02):199.4张惠良.建筑工程深基坑中土钉墙支护施工技术J.中国住宅设施,2018(11):112-113.5林晓东.建筑工程深基坑中的土钉墙支护施工技术分析J.现代盐化工,2018,45(04):82-83.