高邊坡防護(hù)工藝設(shè)計與施工技術(shù)研究

蘇相崗，賴世民，陳振林，何海文，余國景

（中建科工集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

太子灣學(xué)校西校區(qū)項(xiàng)目，地上建筑面積44 239.25 m2，地下建筑面積34 186 m2，總建筑面積78 425.25 m2，其中，計容率建筑面積為40 887.84 m2，建筑基底面積20 160.45 m2，教學(xué)樓總高度23.40 m（結(jié)構(gòu)標(biāo)高），地上6層，地下2層；教學(xué)輔助用房樓高度43.30 m（結(jié)構(gòu)標(biāo)高），地上13層、地下2層。

本項(xiàng)目根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，東側(cè)邊坡支護(hù)為永久支護(hù)，安全等級定為一級，其余側(cè)為臨時支護(hù)，安全等級定為一級。本項(xiàng)目高邊坡防護(hù)體系中，東側(cè)采用支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索體系，樁徑1 500 mm，樁間距為2 500 mm，支護(hù)樁之間設(shè)置300 mm厚樁間板，北側(cè)坡腳設(shè)置1 200 mm@1 800 mm的支護(hù)樁+錨索，西側(cè)采用支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索體系，樁徑1 200 mm，樁間距為1 800 mm，冠梁底至第一道腰梁區(qū)域樁間設(shè)置300 mm鋼筋混凝土擋板，支護(hù)樁標(biāo)高隨現(xiàn)狀坡體逐漸升高。

2 高邊坡防護(hù)中的常見問題

以太子灣學(xué)校西校區(qū)項(xiàng)目為例：

1）高邊坡支護(hù)樁位于邊坡上方，無施工作業(yè)面，難以布設(shè)錨索腰梁、支護(hù)樁等邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，且邊坡作業(yè)面回填難度大。對此，施工人員需要采用外拉土方，分級回填的方式進(jìn)行回填，回填后夯實(shí)土層，同時利用鋼筋土釘、噴射混凝土作為護(hù)坡，以此確保邊坡穩(wěn)定性。

2）部分支護(hù)樁位處于道路邊緣，支護(hù)樁直徑為1.5 m，與現(xiàn)有道路懸臂擋墻存在沖突，施工過程中容易出現(xiàn)樁體傾斜的情況。為解決該問題，施工方可運(yùn)用扭矩較大的SR360旋挖鉆機(jī)，將支護(hù)樁垂直地鉆入混凝土擋墻結(jié)構(gòu)[1]。

3）高邊坡區(qū)域的下部土體已流失，車輛經(jīng)過時存在邊坡晃動情況，不僅會影響現(xiàn)有道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還會在鉆孔時出現(xiàn)塌孔情況。因此，該區(qū)域的支護(hù)樁需要進(jìn)行長護(hù)筒施工，并在現(xiàn)場存放適量的中粗砂、碎石，便于在塌孔時及時回填樁孔。

3 高邊坡防護(hù)工藝設(shè)計

太子灣學(xué)校西校區(qū)邊坡支護(hù)及土石方工程專項(xiàng)施工中，高邊坡防護(hù)多以支護(hù)樁、錨索腰梁為主。比如，在邊坡東側(cè)的剖面上，設(shè)計人員設(shè)有φ1 200 mm@1 800 mm支護(hù)樁+錨索腰梁，樁頂設(shè)1 200 mm×1 200 mm冠梁，冠梁底至第一道腰梁樁間設(shè)置300 mm鋼筋混凝土擋板，樁間設(shè)置200 mm厚C20掛網(wǎng)噴錨配φ6.5 mm@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，底部設(shè)置400 mm×400 mm排水溝。部分坡面的高邊坡防護(hù)設(shè)計為同規(guī)格的支護(hù)樁、錨索腰梁，但支護(hù)樁外側(cè)回填密實(shí)土設(shè)置100 mm厚C20素混凝土，底部護(hù)坡需要設(shè)置φ25 mm巖土錨釘，靠近消防通道的高邊坡一側(cè)采用φ250 mm@1 000 mm微型樁+錨桿+400 mm厚擋土板，另一側(cè)采用1 500 mm@2 500 mm支護(hù)樁+錨索[2]。

4 高邊坡防護(hù)的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 土方回填

對于高邊坡防護(hù)，若采用灌注樁等施工工藝，需考慮樁機(jī)施工作業(yè)面。樁機(jī)自重大，回轉(zhuǎn)半徑范圍大，且涉及混凝土澆筑、鋼筋籠吊裝等施工工藝，作業(yè)面的安全穩(wěn)定性是保證施工安全的關(guān)鍵要點(diǎn)。土方回填要嚴(yán)格控制基底清理、回填土種類、回填厚度與壓實(shí)系數(shù)、回填坡率與坡頂構(gòu)造。

1）回填土種類為黏土，現(xiàn)場施工時需檢驗(yàn)土的種類、粒徑符合規(guī)定；回填黏土前應(yīng)清除基底的垃圾、樹根等雜物，抽除坑穴積水、淤泥，再利用自卸汽車成，堆卸回填介質(zhì)，配以挖掘機(jī)攤平鋪開。

2）回填時，土方應(yīng)分層鋪攤，每層鋪土厚度不大于300 mm，每層鋪攤后，隨之耙平壓實(shí)，壓實(shí)后壓實(shí)系數(shù)λc=0.85；回填土頂部500 mm碎石施工方法要求與土方一致；回填完成后在噴錨施工前修整坡面，去除突出土體，壓實(shí)表面松動的土體，修整坡面。

3）回填坡率需考慮樁機(jī)作業(yè)面位置、回填高度與寬度、土層參數(shù)、地下水位、坡面穩(wěn)定措施等?；靥钇侣室丝刂圃?∶1~1∶1.5，坡頂考慮樁機(jī)行走與作業(yè)，需回填碎石，并鋪設(shè)鋼板，如圖1所示。

圖1 高邊坡回填示意圖

4）土方回填后正式進(jìn)行高邊坡支護(hù)，本項(xiàng)目中所用的支護(hù)施工技術(shù)包括支護(hù)灌注樁施工技術(shù)、預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工技術(shù)、土釘墻支護(hù)施工技術(shù)等。

4.2 支護(hù)灌注樁支護(hù)技術(shù)

支護(hù)灌注樁樁身混凝土等級為C30，嵌入冠梁長度為35d（d為鋼筋直徑），保護(hù)層厚度70 mm，支護(hù)灌注樁樁徑分別為1 200 mm、1 500 mm，灌注樁成孔方式為旋挖成孔灌注樁?；臼┕ち鞒蹋簶缎亩ㄎ弧裨O(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→一次清孔→成孔驗(yàn)收→鋼筋籠制作→吊放鋼筋籠→安裝導(dǎo)管和漏斗→二次清孔→安裝漏斗灌注混凝土→提拔護(hù)筒。

1）施工人員應(yīng)利用全站儀實(shí)地放樣，定位支護(hù)樁位置。定位后埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒中心應(yīng)與支護(hù)樁位中心重疊，偏差應(yīng)小于5 cm。然后平整高邊坡支護(hù)區(qū)域，將鉆機(jī)鉆頭對準(zhǔn)孔位，啟動鉆機(jī)，鉆至設(shè)計深度后，檢測孔徑、孔隙的垂直度。成孔后清孔并安裝鋼筋籠，在此期間，鋼筋級別、規(guī)格、數(shù)量、箍筋應(yīng)滿足高邊坡支護(hù)設(shè)計中的基本要求，并且為避免鋼筋籠上移，施工人員應(yīng)在主筋外側(cè)布設(shè)箍筋。吊裝鋼筋籠時，可采用分段吊裝孔口接籠工藝，可順利地安放鋼筋籠。

2）安裝導(dǎo)管及漏斗，同時進(jìn)行二次清孔，清孔后澆筑混凝土?；炷吝\(yùn)輸車可直接將成品混凝土運(yùn)到孔口或直接用泵對混凝土進(jìn)行灌注。灌注過程中，及時檢測混凝土上升高度，靈活地調(diào)整拆卸導(dǎo)管高度，導(dǎo)管埋深需控制在2~6 m。

3）澆筑結(jié)束后提拔護(hù)筒，再次檢驗(yàn)混凝土支護(hù)灌注樁的施工參數(shù)。本項(xiàng)目中支護(hù)灌注樁樁徑分別為1 200 mm、1 500 mm，護(hù)筒為厚4~6 mm鋼板，泥漿相對密度為1.02~1.10，施工允許偏差見表1。

表1 高邊坡支護(hù)中灌注樁施工允許偏差

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)是高邊坡防護(hù)體系的重要工藝，本項(xiàng)目中的預(yù)應(yīng)力錨索采用4×7φ5 mm，抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa的高強(qiáng)鋼絞線，孔位水平、垂直偏差均為50 mm，注漿管端部至孔底不大于200 mm，注漿液由P·O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，水灰比0.5~0.55。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的基本流程為：鉆機(jī)就位→校正孔位調(diào)整角度→鉆孔至設(shè)計孔深→安放錨索→灌漿→二次注漿→養(yǎng)護(hù)→安裝腰梁、錨頭→張拉鎖定等。

1）施工人員應(yīng)基于錨索機(jī)成孔，成孔方式為套管跟進(jìn)水沖法，錨索鉆孔深度需要大于錨索設(shè)計長度，鉆孔時水平、垂直方向的鉆孔間距誤差應(yīng)控制在50 mm以內(nèi)，偏斜度誤差需＜3°。制作錨索支護(hù)桿體時，應(yīng)重點(diǎn)保證錨索桿體長度符合支護(hù)要求，且注漿管應(yīng)和錨索桿體綁扎。成孔后灌入配置好的水泥漿液，初凝后再進(jìn)行二次注漿，二次注漿時，注漿管需要固定在桿體上，并且終止注漿時的基本壓力應(yīng)大于1.5 MPa。

2）終止注漿后，進(jìn)行錨索張拉。施工人員加工異型支撐板后，可改變其角度，讓支撐板和基坑腰梁承壓面處于同一平面，使其能夠與錨索支護(hù)作用力方向相互垂直。錨索灌漿后，施工人員通過檢測，確定錨固體強(qiáng)度為設(shè)計強(qiáng)度的80%后，可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，預(yù)應(yīng)力值為設(shè)計錨固力的75%~80%，錨索預(yù)應(yīng)力逐漸變小后，鎖定錨索。若鎖定錨索后出現(xiàn)應(yīng)力損失情況，施工人員還應(yīng)及時地補(bǔ)償錨索的張拉。

4.4 土釘墻支護(hù)技術(shù)

土釘墻支護(hù)施工期間，錨桿定位誤差應(yīng)控制在5 cm以內(nèi)，錨桿抗拔力應(yīng)大于80 kN，成孔后直徑應(yīng)大于110 mm，噴射混凝土強(qiáng)度為C20，施工工藝為：坡面修整→錨桿定位鉆孔及清孔→放置錨桿→注漿→鋼筋網(wǎng)綁扎→泄水管安裝→噴射混凝土等。

1）施工人員應(yīng)修整坡面，初步壓實(shí)高邊坡區(qū)域內(nèi)松動的土體，然后按照高邊坡支護(hù)設(shè)計要求定位錨桿孔位，標(biāo)記后緩慢鉆孔，確定土層較穩(wěn)定后，以正常速度鉆進(jìn)。放置錨桿時，錨桿主筋長度應(yīng)根據(jù)設(shè)計值增加20 cm，外端應(yīng)設(shè)有90°長度約200 mm的彎勾。每隔2 m需要對主筋焊接對中支架，以免主筋插入時偏離孔中心，但支架不得影響漿液流動。

2）安放主筋時，工作人員需要將主筋和注漿管與主筋綁扎在一起，注漿管與孔底的間距為500 mm。注漿時的注漿方法為壓力注漿，注漿管插入孔底后，施工人員可在孔口布設(shè)止?jié){塞，同時在注滿后，將注漿壓力保持約2 min。然后緩慢、均勻拔出注漿導(dǎo)管，排出孔中氣體。之后，施工人員應(yīng)根據(jù)邊坡上土釘?shù)姆植记闆r分層綁扎鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不得小于20 mm，搭接長度、單面焊長度應(yīng)分別＞30d、10d（d為鋼筋直徑）。綁扎鋼筋網(wǎng)時，鋼筋網(wǎng)需要延伸至地面，超出邊坡線約0.5 m，而土釘端部還應(yīng)使用支護(hù)面層中的加強(qiáng)筋連接鋼筋網(wǎng)。

3）將泄水管布設(shè)在土釘墻支護(hù)面層背部，泄水管內(nèi)側(cè)應(yīng)包裹2層無紡?fù)凉げ?，外端伸出支護(hù)面層，泄水管之間的距離為1.5~2 m。土釘墻施工、鋼筋網(wǎng)綁扎和作業(yè)完畢且質(zhì)量合格后，噴射混凝土，噴頭、邊坡受噴面保持垂直，若噴射厚度超過100 mm時，還應(yīng)采用分層噴射的方式，第一層噴射厚度不小于40 mm，終凝后噴射下層混凝土。

5 結(jié)語

綜上所述，為有效解決高邊坡的滑移、不穩(wěn)定問題，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的地質(zhì)信息，靈活選用高邊坡防護(hù)施工技術(shù)，應(yīng)用錨索支護(hù)、灌注樁支護(hù)、土釘墻支護(hù)等防護(hù)工藝，確保建筑施工中高邊坡結(jié)構(gòu)的安全性，使施工人員有序完成建設(shè)任務(wù)。但是為發(fā)揮各類高邊坡防護(hù)工藝的應(yīng)用優(yōu)勢，還應(yīng)明確邊坡防護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)，優(yōu)化高邊坡防護(hù)整體設(shè)計。