基坑支护技术在膨胀土地区应用

基坑支护技术在膨胀土地区的应用浅析摘要：由于土壤性质对基坑施工质量影响比较大，因此基坑施工时要根据土壤性质来确定基坑支护技术，在膨胀土地区进行基坑施工时，必须要保证土壤的物理性质和原始应力状态，关注地下水及地表水的活动状态及分布，最大程度的降低暴露土体的时间，防水土发生相互作用，导致工程施工难度增加。

膨胀土地区基坑支护技术主要采用土钉墙施工技术，该技术是土钉与土体作用下形成的复合土体，保证了原有土体结构的整体性，遏制了膨胀土的自身应力，是一种较好的膨胀土地区基坑支护技术。

对膨胀土地区进行基坑支护一定要按照该技术的施工步骤和方法进行，防止出现施工事故，对出现的问题要及时进行处理，防止事故的扩大化，对工程造成负面影响。

关键词：基坑支护；膨胀土；土钉墙；问题；处理
随着我国城市建设步伐的加快，建筑数量不断增多，建筑密度不断加大，导致建筑空间在一定程度上受到限制，为了保证施工建筑与邻近结构及地下管线能够安全的使用，通常需要进行基坑工程来进行保证。

在膨胀土地区，如果基坑开挖深度超过膨胀土层厚度时，遇到地下水后，岩土会出现膨胀和收缩的特性，对基坑的稳定性产生较大的影响。

本文主要根据实际工程案例对膨胀土地区基坑支护技术及相关问题进行分析和研究，并对施工中存在的问题及原因进行阐述，提出对应的解决措施，为此类工程在以后的施工中积累一定的经验。

1、工程概述
某施工工程设计建设两栋10层框架结构建筑，地下室设计一层半，占地面积4200平米，建筑平面呈梯形，基坑挖掘深度在5米至7米之间，由于暴露时间长达半年，因此需要进行基坑支护。

由于该建筑工地东侧是有城市管网分布，剩余几个方向均有放坡的余地且紧邻建筑物，基坑边缘和邻近建筑最近距离为0.6米，没有放坡的余地，不能采用常规的方法进行施工，经过讨论，采用土钉墙支护技术对基坑进行处理。

该工程所处地的地质状态，表层分布有1.5米到2米厚的杂填土，成不均匀密度分布状态，下层为硬塑状态粘土层，其膨胀性可分为三个级别。

其中第二级别为灰黄色粘土，有裂隙发育，含有亲水矿物，属于典型膨胀土，其余两层均为中等弱性膨胀土。

本次基坑支护主要在粘土层中进行。

2、基坑支护设计
2.1支护设计
本工程拟采用土钉墙支护，通过对现场场地勘察，设计参与均采用加权平值算法，相关参数如下：，基层摩擦系数，基坑深度7.5米，地面附加荷载20 。

其设计剖面如图1所示：
图1 土钉墙支护剖面图
2.2实施方案
首先，按照该地区的土质情况，决定开挖的深度和长度，先将开挖作业面平整以后，采用砂浆进行抹面，避免雨水淋湿导致土质
坍塌，采用水平钻机对土钉孔成孔作业，达到设计的深度以后，插入注浆管以及钢筋，然后开始灌注浆液，控制好压力和持续性，保证浆液充分注入，第一次灌浆结束后等待30分钟后，进行第二次补充灌注浆液，将水灰比控制在0.5左右。

待灌注完毕以后进行钢筋网的铺设，钢筋型号采用 200×200，并进行验收，完成后在表面进行混凝土施工，采用细粒混凝土，砂子、石子、水泥的配比为1.5：2.5：1，混凝土厚度为10厘米，带混凝土固结以后对土钉进行张拉固定，施加一定的预应力，防止土钉出现变形。

3、施工中的问题及原因
3.1问题
在基坑支护施工中，往往由于多种因素导致工程中出现一些问题，这些问题对工程的造价及工期都产生较大的影响，因此在施工中应该最大限度的避免此类问题的出现。

实际施工中，主要存在的问题有：
（1）坍塌问题。

在施工过程中，南侧土钉墙开挖高度1.5米，长度20米，开挖时间不长，出现坍塌，导致南侧二层土钉墙的前端出现悬空现象，随时都有可能出现整体坍塌。

坍塌问题对整个工程的进展造成阻碍作用，必须要停止施工对坍塌部位进行处理才能保证工程的继续进行，不但增加了工程的成本投入，也造成了工期的延长。

（2）变形问题。

砖砌挡墙护坡的支护长度为10米，在施工完成以后，时间不长出现了明显的变形，地表以下4米深度左右的挡
墙发生明显的向前突出现象，出现较大的位移，难以稳定，造成距离坡顶边缘1.5米左右处的围墙开裂和地面下沉的现象，开裂处低部最宽达到3厘米，土体也出现滑动。

砖砌挡墙的变形问题与坍塌问题相同，对变形进行处理造成施工成本的增加和工期的延长，不利于工程的顺利进行。

3.3原因
（1）地下水影响。

根据对现场出现的问题进行调查，该场地围墙以外有一条地下俺去，宽度为四米，水深2-3米，汇集了地表下渗水、粘土饱和水等，导致土体的抗剪能力下降。

（2）膨胀土影响。

根据现场坍塌的部位来看，坍塌处的土层为灰黄色粘土，在开挖基坑至此时，出现直立边坡，由于是在夏季施工，受高温的影响，土层表面的含水量急剧蒸发，土体大面积收缩，裂隙增大，造成局部土体坍塌而出现新临空面，新临空面又受到高温的影响，土体再次沿着裂隙坍塌，层层塌落，使得坡度越来越小，裂隙不断的张开，也使得地表水有了入侵的通道，孔隙水的压力不断增大，土体的抗剪强度下降，土体出现失稳坍塌。

放坡开挖段受放坡角度的影响，短时间内失水收缩不明显，在采用砖墙挡土护坡以后，由于没有设置滤水层和泄水孔等措施，导致在基坑开挖的时候，水向基坑渗流，土体出现含水量饱和，出现膨胀压力，由于竖向变形受土层压力限制，因此其变形转向临空面，导致砖墙发生外凸和移位，地面也出现下沉，最终形成滑裂面。

4、事故处理及监控
4.1坍塌的处理
在施工现场，由于南侧二层出现坍塌的土体需要进行清理，因此，在对事故进行处理的时候，先进行局部塌落土体的清理工作，在进行完土钉灌浆之后，然后挂拉钢筋网片支模，支模完成后立即进行混凝土的浇灌，并进行三天的凝固，混凝土凝固之后进行拆模，并进行观察，根据观察结果显示，土体基本稳定，裂隙继续扩大的趋势降低。

为了保证基坑下层支护的安全，需要在土体和混凝土之间的缝隙进行水泥浆的灌注处理，水灰比为0.5，在混凝土拆模之后，用锚杆进行面层的加固，进行张拉固定，经过长期的观察发现，变形得到控制，安全可靠。

在后续的施工过程中，为了使膨胀土过长时间的暴露在空气中，需要在各层深度的开挖过程中一定程度的降低，由单次1.5米深度降低为1米。

4.2变形处理
对砖砌挡墙发生变形的问题进行处理的时候，应该对临空面迅速的用土进行回填，然后用挖掘机进行分层的压实，回填高度至距离坡顶1.5米处距离，提高被动土的压力，这样挡墙坡体暂时的稳定下来，还要在砖墙外层做混凝土面层，采用张拉钢筋网做10厘米厚度，然后对砖墙以后的土体进行注浆并保持密实度，灌注浆液水灰比控制在0.5左右，在面层施工完成以后，进行拆模，然后采用锚杆进行加固处理，进行张拉锁定，基坑底部要逐层进行施工，在经过一个多月的暴雨考验及观察，发现变形已经完全停止，施工安全稳定。

4.3施工监控
在开始施工前，要对施工现场进行前期试验，采用四根土钉进行抗拔试验，这样就可以对土钉的抗拔承载极限掌握，从而为基坑支护的设计提供参考依据，此外，在施工现场周围总共设计15个监测点，派专人进行动态的管理，实时进行检测，要将施工水平位移的最大位移量控制在7-21毫米处，绝大多数集中在14毫米左右，这样基坑才能处于安全的状态。

结束语
本文主要研究分析了膨胀土地区内的基坑支护问题，首先，对土壤性质进行分析，施工时保证土体的原始物理性质及应力状态，对地下水及地表水的活动状态及规律密切的进行注视，防止出现水土相互作用带给工程施工带来困难。

通过实践证明，在膨胀土地区采取土钉墙基坑支护技术是行之有效的，这种施工技术术语主动加固机制，有效的保证了土体结构的原有应力状态和结构的整体性，以此对膨胀土的膨胀性能有效的进行了遏制，施工得以顺利进行。

在基坑支护施工中，对施工进行有效的监测是非常重要的，对施工进行动态的监督管理，及时对出现的问题进行调整，使工程施工更加的合理化和科学化。

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