试析土木工程施工中边坡支护技术的应用
时间：2023-02-23 13:25:07 来源：千叶帆 本文已影响人
王智美 乌拉特中旗住房和城乡建设局
基坑施工质量作为影响土木工程整体施工效率和质量的重要因素，加强基坑稳固性，保证基础结构安全性，对土木工程行业的发展具有重要作用。与传统技术相比，边坡支护技术具有较强的优势，可以根据施工现场环境和土质条件，选择合适的支护技术，进而提高基坑稳固性，促进土木工程行业的健康持续发展。
首先，土木工程中通常存在施工环境差和环境复杂的特点，支护技术的应用可以采用防护、加固、支挡等措施，以保证施工环境和边坡的稳定性，减少施工安全事故的发生。在土木工程中应用支护技术，为地基结构提供支撑，进一步保证施工安全性，同时也能够提高地基开挖稳定性，确保边坡结构坚固性和稳定性，减少安全施工问题的发生。此外，支护技术也能够减少积水对地基稳固性的影响，保证建筑结构安全性和稳定性，以减少管道变形、破裂和坍塌等事故的发生[1]。
其次，支护技术有利于提高建筑工程施工技术水平和专业性，保证施工工作的有序和顺利开展。在施工中，施工单位需组建一支综合素养高、专业技能高的施工队伍，根据施工要求和施工目的，选择合适的支护技术，同时制定规范的施工流程。在施工过程中，施工人员要明确支护技术的深度和强度，确保施工质量和施工效率满足土木工程施工要求；
合理规划建筑边坡支护结构，减少施工材料的损耗，进而促进建筑工程行业的持续发展。
3.1 锚固支护技术
该项技术主要是利用锚杆，将其打入地基滑动面，然后对边坡进行固定。锚固技术具有较强的抗剪强度，因此可以在土层中形成抗滑力，避免土层出现移位的现象，进而保证边坡稳定性。锚固技术在建筑工程中都有着广泛的应用，如公路工程、隧道工程、基坑工程等。
锚固技术在物力和人力方面投入的成本相对较少，并且无需开展振捣作业和设立模板，可提高土木工程施工效率。锚固技术通常为隐蔽工程，因此，其广泛应用于土木工程临时作业中，能够进一步减少土木工程施工成本[2]。
3.2 加筋土挡土墙支护
该项支护技术是由加筋筋材，即填料、墙面面板和格栅组成。其中土木格栅通常为网状结构，能够与填料形成咬合摩擦，并且格栅具有拉伸强度高、耐腐蚀、模量大、质量轻、抗老化等优势，是加筋土挡墙主要的加筋材料，墙面面板的主要作用是避免加筋材料与填料之间出现膨胀和脱落的情况。
加筋土支护技术具有的优点是：施工操作简便、材料损耗少、抗震性好、使用空间小等。但是该技术在地形陡峭、路段挖方等施工环境中不适合使用。在开展加筋土支护施工的过程中，施工人员首先要做好基坑排水工作，避免基坑出现大量的积水，导致基坑墙体和底部被腐蚀。其次，在墙面存放、墙面吊装、墙面运输的过程中，要避免墙面出现裂缝影响支护效果[3]。最后，对于墙面的安装，施工人员需根据边坡支护要求和标准，合理设置回填土料和拉筋，同时保证墙面与地面的垂直度。
3.3 地下连续墙支护
该支护技术是边坡支护施工中相对先进的一种支护技术，其具有的应用优势有以下几点。
一是利用该技术可以最大程度提高土木工程地基稳定性。
二是该技术对于管线和原有土质的影响较小，能够保证建筑物的稳定性。并且，其在施工过程中不会对地下管线产生影响，所以该项技术被广泛应用于地质条件复杂的土木工程中。
三是该技术施工成本较低，因此，在一定程度上提高了土木工程的经济效益，这也使得该项技术在土木工程边坡施工中有着广泛的应用。
3.4 复合土钉支护
该项支护技术具有施工周期短、支护效果好、施工成本少、操作简便、适用性强等特点，即使土木工程施工场地和施工环境较为复杂，该项技术也能够正常施工（图1）。
当该支护技术无法实现坡度倾斜时，可采用地钉技术和水拦截技术，并根据实际施工条件和要求，选择合适的支撑技术。如果将水拦截技术和地钉技术同时应用到支护施工过程中，不仅能进一步加强支护效果，也能够保证地基的稳定性[4]。在边坡支护施工过程中，土钉作为该技术的主要受力构件，其可以借助泥浆和土体的挤压力，以及自身具有的支撑阻力，进而稳定地基中的土体，同时加固移动土体，促使边坡稳定性得到加强。
3.5 重力式挡土墙
该技术是边坡支护施工中常用的一种技术，主要原理是利用挡土墙的重力来稳定地基土体结构。该支护技术主要使用石材、混凝土材料等，可以就地取材，不仅有利于减少材料运输成本，而且也能够提高施工效益。但是，该支护技术施工难度和劳动量较大，因此在我国矿山、水利、铁路、港湾、公路等工程中有着广泛的应用。
重力式挡土墙根据工程墙背倾斜度，可以分为直立、俯斜、仰斜三种施工类型。
（1）根据土压力理论，挡土墙仰斜墙背具有的土压力较小，直立墙背土压力适中，俯斜墙背土压力最大。（2）在土木工程支护施工过程中需要对挡土墙进行开挖，由于仰斜墙背通常会与边坡界限相重合，而俯斜墙背不会对边坡重合，因此支护施工如果为挖方施工，则需选择仰斜墙背；
填方施工则选择直立墙背或俯斜墙背。若在填方施工过程中需减少土压力，则可以选择仰斜墙背，但是施工人员需要注意墙背回填土质量[5]。（3）如果土木工程施工现场地形平坦，则选择仰斜墙背；
如果施工场地地形较陡，则选择直立墙背或俯斜墙背。因为仰斜墙背会增加墙身高度，不利于后续施工工作的开展。
4.1 工程案例
以某土木工程为例，分析土木工程施工中边坡支护施工技术的实践应用。目前已知施工条件为工程剪力墙结构是建筑工程的主体结构，并且施工现场周边无其他建筑。土木工程施工场地基坑深度为5.5m，施工现场为粉质黏土、粉细砂、粉土等。根据工程施工勘测数据和现场土质特征，本工程拟采用复合土钉支护技术。
4.2 支护施工工艺流程
在边坡支护施工工作开始前，施工单位首先需做好准备工作，并通过人工方式对坡面加以修整，同时沿着基坑利用人工方式或机械打孔，每个孔洞直径约为130mm，并且保持倾斜角度为15°，最后做好基坑排水工作。
通常情况下，钻进施工一般在混凝土灌注完成后才能开展，该工程边坡所使用的混凝土强度为C20，厚度为50mm，同时布设Ф6@200mm×200mm 的钢筋网，针对不安放土钉的坡面，需要放置长度为1.0m的钢筋作为固定网面，以此保证边坡成孔质量。
对于混凝土注浆和土钉的安装，需要分多次工作开展，当钢筋网布设到位后，需再次灌注混凝土，以对其开展养护[6]。在基坑坡面上要安装两排排水管，并且管道之间间隔距离为3.0m，两者相对于地面高度为1.0m 和4.0m。排水管道采用聚氯乙烯材料，管道长度为50cm，并沿着管道进行钻孔和设置过滤层。
4.3 边坡开挖施工
在边坡开挖过程中以分段分层施工方法为主，分层厚度为1.5m～2.0m，分段长度为15m～20m。在施工过程中，为保证施工效率和施工质量，需要对施工人员予以监督和管理，同时协调边坡支护和开挖施工工作，以确保边坡施工工作的有序开展。
在边坡支护施工过程中，施工人员要保证上层混凝土强度和灌注量符合施工标准，才能够开展下一层边坡开挖工作[7]。在开挖过程中需委派一名专业的施工人员指挥和管理施工现场，以减少超挖、漏挖等问题的发生，并且施工人员还需要在边坡位置预留30cm 空地，以便于对边坡进行整顿和修理。此外，在施工过程中，要注意边坡平整度和倾斜度，以为后期支护施工的有序开展奠定基础。
4.4 钻孔
（1）在开展钻孔施工前，施工人员需根据土层条件和支护要求，合理设置钻孔位置，并做好标记。（2）钻孔前，需保证作业面坚固、平整，并且还要有排水沟，施工场地宽度应大于4m。（3）钻机进场就位后，需保持平稳状态，并使钻杆与导杆或立轴倾角一致。（4）根据地质条件和使用要求选择合适的锚杆钻机或地质钻机。（5）在利用岩心钻进法钻孔时，为保证钻进效率和质量，施工人员需要准备充足的断套管。（6）在钻进施工过程中，要做好精细化操作，同时严格掌控钻进速度和参数，避免出现卡钻、埋钻等事故发生。如果出现上述事故，施工人员必须立即停止钻进，并打捞设备及时处理。（7）钻孔施工结束后，施工人员要利用清水清洗孔洞，以保证孔洞的清洁。
4.5 灌注施工
在灌注施工过程中，要保证灌注作业的持续性，并一次完成。在开展灌注施工前，需要对孔洞进行清理，然后插入导管，导管与孔洞底部相距250mm～500mm。此外，还要在孔口位置设置排气孔和止浆塞，然后在低压环境下开展连续灌注施工，在灌注过程中需要将压力调控在0.4MPa～0.6MPa 范围内。在混凝土注浆时要缓慢提升导管，但需要注意，在提升管道时需保证导管下端在混凝土液面下[8]。
注浆阶段要保证混凝土量的充足，同时控制水灰比在0.5。当混凝土出现硬化并且不能充满锚固体时，需要及时补浆，并控制其充盈系数为1.1～1.3。在拔套管过程中，施工人员要注意钢筋是否被带出，如果有带出的情况，需要再次压入直至凝固，然后才能进行拔管。在混凝土灌注施工结束后，还需要及时清洗外露的构件，并采取相应的防护措施。
4.6 钢筋挂网和混凝土喷射施工
土钉施工作业完成后，施工人员需要根据设计图纸要求，在坡面上铺设钢丝网，同时牢固连接网筋和土钉钢筋，然后利用HPC-6 型号混凝土喷射机开展喷射施工。对坡面整平处理后，需喷射混凝土，并按照边坡支护要求，设定混凝土速凝剂加入量和喷射配料比。
在混凝土搅拌过程中，可利用搅拌机或人工搅拌方法，如采用人工搅拌，需要保证搅拌次数不少于3 次。对于没有添加速凝剂的混凝土存放时间不能超过2h；
添加速凝剂的混凝土存放时间不应超过20min。在混凝土喷射施工作业开展前，施工人员要检查水管路、机械设备、电路等，如果喷射面存在积水，需做好排水工作。
在混凝土喷射施工过程中，首先需要送风，其次开始喷射设备，最后添加混凝土。在混凝土喷射施工结束后，需要再次进行送风操作，避免设备中残留混凝土。在向喷射设备送料时，施工人员要保证送料的均匀性和连贯性，避免设备中残留大量余料。此外，施工人员还需要将喷射压力控制在0.1MPa，同时控制混凝土水灰比，以保证喷射面平整，并且呈现湿润状态。
在喷射施工中，严禁出现流淌、滑移或干斑的情况，并控制受喷面与设备喷头倾角为90°，混凝土回弹率保持在0.15 内，喷射距离维持在0.8m～1.2m，同时采用螺旋状喷射方法有序开展喷射施工，进而保证边坡支护施工质量。
4.7 混凝土复喷施工
当混凝土初喷面硬度和强度达到边坡支护施工标准后，需要开展二次混凝土喷施施工，即复喷施工，二次喷射操作流程与第一次一致，并且要保持受喷面与喷头距离为0.6m～1.0m。
在混凝土复喷过程中，施工人员要严格控制混凝土水灰比，同时保证喷射面的平整度和湿润度符合施工标准。在铺设钢筋网时，要按照由后向前铺设的方法，避免形成较大空隙。
在边坡支护施工完成后，需及时清理施工区域，同时利用剩余水泥和混凝土等物料对基坑地面进行硬化处理，以避免地表水下渗。
综上所述，土木工程中边坡支护技术有着极为重要的作用，其不仅能够提高基坑稳固性，也能够在一定程度上提高施工质量。在施工过程中，施工人员需根据实际施工现场情况和支护要求，合理选择支护技术，同时做好施工前准备工作，以保证施工进度和施工质量满足施工要求。
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