浅议土钉墙支护流砂的防治

张吉哲

摘要：随着现代建筑事业的迅速发展，高层、大跨建筑变得越来越多，深基础施工时整个建筑施工的突出问题。基础对整个建筑结构至关重要，其中基坑支护工程基础施工中不可缺少的一种施工方法。

关键词：基坑支护；流砂

Abstract: With the rapid development of modern architecture, high-rise, large span buildings become more and more prominent, the entire construction is the deep foundation construction. The foundation is essential for the whole building structure; the foundation pit is a construction method indispensable in the construction of the protection project.Key words: foundation pit; flow of sand;

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

基坑支护是基础工程施工过程中的关键过程，主要的基坑支护方法有重力式挡土墙支护、地下连续墙支护、锚杆支护、排桩支护、混凝土支护、钢筋混凝土支护、木挡板支护墙、砖砌或抹砂浆支护、H型钢支护、土钉墙支护等类型，可根据施工现场的地址勘探资料、当地的材料供应情况等选用。基坑支护结构的安全与否影响着整个基础工程的施工。基坑支护一旦发生破坏，将会带来不可估量的后果。

1、土钉墙支护过程中的流砂现象及其危害

在基础施工的过程中，支护结构的作用是在施工期间挡水、挡土以保证基础工程施工能安全顺利的完成。随着高层建筑的迅速兴起，深基坑支护技术应以快速发展，同时，深基础施工中发生的安全事故也让我们不得不对深基础基坑支护技术进行探讨。常见的基坑坍塌事故有五类：倾覆破坏、整体稳定性破坏、剪切破坏、渗透破坏，流砂，管涌、局部隆起破坏。因此深基坑施工时，必须对施工现场周边、结构底面以下一定深度内的地基的岩土特性、渗透系数等工程地质参数进行了解。此外，对有临近建筑的新建工程要对其临近的建筑的层数、高度、结构类型、基础形式进行了解，以免影响周边其他建筑。

土钉墙式支护技术是一种原位土加筋的一种接坑支护技术。因其施工灵活、效率高、操作简单、加固效果好、造价低等特点，而受到广泛的应用。土钉墙式支护施工时先在土体内成孔后安置钢筋并以一定的压力注入水泥浆，编制钢筋网片以及喷射混凝土面层，使混凝土和钢筋网片粘接在一起协同工作。以弥补土体本身强度不足的缺陷，以实现基坑开挖时边坡的安全。整个土方开挖要在降水施工完且满足相关要求后才能进行施工。在设置土钉墙支护时，地基土体的流砂现象使得这种支护形式很难实现。

在基坑开挖工程中，当开挖深度达到地下水位的0.5米以下，采取坑内抽水时，有时候坑底会出现土体岁地下水流入基坑底部的现象，称为流砂现象。发生流砂现象时，地基土体结构破坏，地基承载能力急剧下降，施工条件恶。严重的流砂则会引起基坑边坡的塌方影响周边建筑物的正常使用。

山西太原鱼池街东、小新街南某高层住宅楼，由高层住宅楼和地下车库组成。其中地上32层，地下2层。平面布置为矩形，建筑总高度96.7m，占地面积42mx17.6m，纯剪力墙结构预应力管桩基桩，基础深度设计为自然地面以下7.8米，实际深度8.9米。地下土质在粉质粘土层以上为孔隙潜水，含水层只要存在于人工填土层。粉质粘土层以下为承压水，含水层为以下各层土质。本各层采用水泥拌桩重力式挡土墙对基坑进行支护。开挖后基坑底位于粉质粘土层顶，在塔基附近出现两个细小的流砂点，在基坑的西南角发现大面积的流砂，在下层承压水的作用下，流砂大量喷冒填塞排水明沟，且有加大的趋势，使得整个工程处于抢险状态。

事后经对事故现场勘察、收集施工资料，对工程进行质量事故分析后发现：

原设计降水井不穿透粉土层，降水井过浅导致承压水压力过大；进行预应力管桩施工时，不透水层被破坏，不具备隔水功能，无法实现“杯中抽水”的意图；基坑开挖后，所揭示的土层情况与地质报告有出入，原地质勘探报告不能如实反映施工场地内的实际工程地质条件。降水井间距14m，呈正方形分布，导致其不满足看渗流稳定性要求。

事故处理：根据现场情况，利用现有降水井，加强降水，专人值守，不得停泵；在流沙区稍作清理，逐块铺设棕榈床垫，其上码放5层砂袋，进行压实和反过滤，避免流砂大量外流；迅速浇筑其他部位的混凝土垫层，留设流砂区直通降水井的盲沟；用“蚕食法”逐步拆除上部3层砂袋没拆除一层随即浇筑混凝土；采取上述步骤后，对个别的仍然有漏水点的砂点，采用堵漏剂经抢修后又在其上浇筑10cm厚混凝土后，彻底防止了流砂。

2、土钉墙支护工程中的流砂产生的原因

①基坑坑外水位高出坑内的地下水位，且流动的动水力大于土体颗粒的浸水密度，使土体颗粒处于悬浮的状态，随水从坑底或基坑周围流入坑内，如施工中采用强行挖掘，降水量越大，则动水力越大，施工中极易出现流砂的现象。

②在饱和的砂土在强震作用下，土体结构发生破坏，地下水位上升不及排出使得土体颗粒悬浮在水中，随着地下水的流动而失去承载能力。

③基坑地基土体颗粒的周围附着这大量的亲水胶体颗粒，亲水胶体颗粒在受地下水浸泡饱和后易吸水膨脹，土体颗粒的密度减小，从而使得土体承载力下降。

3、基坑支护工程中的流砂现象的防治

基坑支护的成败关乎建筑工程的质量、造价以及工期有着重要的影响，而且对周围环境有着不可忽视的影响，因此在基坑开挖之前要加强对流砂、管涌防止。在我国常采取以下措施防止基坑工程施工中流砂的出现：

3.1为充分理解周围环境的重要性，注意地质报告中粉质粘土的体积颗粒比例和水的渗透系数等物理性质。注意周围水源的分布情况，仔细对周围的地质情况做好勘察。基坑开挖的过程中为确保基坑施工的安全，对基坑工程的安全性检查做到事前监测，及时发现、分析施工过程中的问题，并将观测的结果及时反馈给现场技术人员，及时进行问题的解决和方案的调整。

3.2土钉墙支护施工时采用井点降水或者深井降水，在开挖的过程中要做好排水措施。当地下水量不大、地下水位较深时，可选用潜水泵抽水进行降水；当下水量较大是，可采用双排桩同时抽水，以减少开挖区域内的涌水量，并采用交替循环施工的方法；如果其上有砂层，用人工清理完毕，再用块石填置，直到能够满足设计要求。设基坑周围降水水位降低至基坑底面0.5米以下，使动水压力方向朝下，坑底面保持无水的干燥状态。

3.3基础开始施工前，在地下涌水量较大时，可建造地下连续墙以供承重、护壁等结构，进行地下水的节流，以达到防止流砂的发生的效果。

3.4基坑支护施工时，根据当地的水文地质资料，将施工安排在一年中水位最低枯水的时期，控制承压水头，使坑底动水压力力减小，避免施工时流砂的出现。

3.5在土钉墙支护施工中，可向基础坑底投放大石或者在堆积别的重物使坑底土颗粒稳定，以减小平衡动水压力或者改变动水压力方向使得动水压力的方向朝下，以确保施工的安全。

3.6在采用以上方法不适合本工程的施工时，可采用换填部分土体或者采用化学加固的方法保证施工过程在干燥的状态下进行，达到防治流砂的效果。

结语：

深基础施工时，基坑支护受水文、地质、天气、荷载等不确定因素的影响，在土钉支护工程施工过程中，收集施工场地范围内的工程水文地质条件，在施工前和施工工程中对支护本身或对象的动态变化进行监控，检查测量的底部地标开裂状态，对地下水变化及基坑渗水情况进行全面检查。对基坑开挖可能影响的周边建筑以及管线进行沉降、位移以及裂缝观测，并把获得的信息通过修改设计方案的以及施工工艺而反馈到实际施工中。随时对现场的周围环境变化以及土体工程的稳定性状态、安全状态、以及支护效果。流砂现象的防治对于建筑工程施工是相当重要的，它影响着这个基础工程的稳定。本文浅议了对土钉墙支护工程中的流砂成因、危害以及防治。希望可以给予大家一些帮助，使土钉墙支护支护技术能为我国的建筑施工技术的发展发挥其应有的作用。

参考文献：

［1］朱渊 .某火车站土钉墙支护工程施工要点［J］.山西建筑，2012（04）

［2］杨志武. 土钉墙施工的监控要点［J］.建设管理，2009（09）