論高填方區(qū)深基坑邊坡支護設(shè)計與施工

馮 偉 明

(中鐵五局集團建筑工程有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

論高填方區(qū)深基坑邊坡支護設(shè)計與施工

馮 偉 明

(中鐵五局集團建筑工程有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

結(jié)合工程實例，對土方開挖及邊坡支護施工相關(guān)問題進行了論述，為保證土方開挖及邊坡支護施工的安全性，對邊坡支護設(shè)計方案選用、土方開挖及邊坡支護施工方案的編制相關(guān)內(nèi)容進行了探討，以期對今后類似施工具有一定幫助。

高回填，深基坑，土方開挖，邊坡支護，方案

1 工程簡介

擬動工進行基坑開挖的區(qū)域為科技創(chuàng)新大廈。場地位于場區(qū)東側(cè)洼地，地勢較低，原地形起伏較大，東南側(cè)為臨近工地棄土(主要為淤泥質(zhì)雜填土)，雜填土土層較厚，基坑開挖完成后將在場地東南側(cè)形成最大坡高12.6 m的土質(zhì)邊坡。根據(jù)勘察資料反映：場區(qū)巖土構(gòu)成主要為上覆土層和下伏基巖，分述如下：①雜填土：厚度0 m～12.2 m，主要分布于科技創(chuàng)新大廈人才交流培訓中心場區(qū)東南側(cè)，為近期鄰近場地開挖回填形成。②紅粘土：厚度0 m～3 m，于場區(qū)內(nèi)廣泛分布。③下伏基巖為三疊系中統(tǒng)松子坎組(T1s)白云巖：白色、灰白色，硬質(zhì)巖，分布在整個場地。根據(jù)勘察報告反映：場地地下靜水位標高為1 267.88 m，較地下室底板高約0.28 m；因場地地勢較低，雨季有周邊雨水匯入；在基坑開挖及邊坡支護過程中做好排水措施。

2 邊坡支護設(shè)計

擬建場地內(nèi)基坑邊坡為臨時性邊坡，設(shè)計使用年限為半年，邊坡安全等級為二級。基坑邊坡按巖土構(gòu)成分為土質(zhì)邊坡，土質(zhì)邊坡主要破壞模式為邊坡土體產(chǎn)生整體圓弧型滑動破壞，重要性系數(shù)γ0=1.0，穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.25。

BC段邊坡：位于科技創(chuàng)新大廈基坑場地東南側(cè)，邊坡高度3.0 m～12.6 m，長度55.5 m，坡率1∶0.38～1∶1.4，為土質(zhì)邊坡；該邊坡主要破壞模式為邊坡土體產(chǎn)生整體圓弧型滑動破壞。

CD段邊坡：位于科技創(chuàng)新大廈基坑場地南側(cè)，邊坡高度3.8 m～12.6 m，長度45.4 m，坡率1∶0.38～1∶1.25，為土質(zhì)邊坡；該邊坡主要破壞模式為邊坡土體產(chǎn)生整體圓弧型滑動破壞。

根據(jù)各段邊坡特征、破壞模式，選取代表性剖面對各段邊坡進行穩(wěn)定性計算，計算結(jié)果見表1。

表1 各段基坑邊坡穩(wěn)定性計算表

計算結(jié)果，BC段，CD段邊坡(東側(cè)58.1 m范圍)穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求，需進行邊坡支護；設(shè)計采用混凝土格構(gòu)+錨索+錨桿對BC段，CD段邊坡進行支護；錨索孔徑D=110 mm，水平間距3 m，垂直間距3 m，桿體采用6束φ15.2鋼絞線，錨索預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計值600 kN(整束張拉，張拉鎖定值660 kN)，錨固段進入中風化基巖長度不小于5 m；錨桿設(shè)置于相鄰4根錨索中間，孔徑D=100 mm，間距3 m×3 m，長度6 m；格構(gòu)混凝土強度C30，豎向格構(gòu)嵌入基巖長度不小于500 mm；邊坡坡面采用C25噴射混凝土封閉，噴射混凝土厚度150 mm，并鋪設(shè)雙層雙向φ8鋼筋網(wǎng)；采用C25噴射混凝土封閉坡面布設(shè)泄水孔，泄水孔間距3 m×3 m，呈梅花形布置，采用φ100 PVC塑料管制作安裝。該基坑邊坡為臨時性基坑邊坡，錨索鋼絞線嚴禁剪斷，以便于錨索進行補充張拉。

3 土石方開挖及邊坡支護施工工藝

3.1 土石方開挖施工

工程由于場區(qū)地形起伏大，開挖土石方要大致實現(xiàn)挖填平衡，施工采取邊開挖邊回填。共計分2個區(qū)，其中1為挖方區(qū)，2為回填區(qū)。 本工程采用分區(qū)分層分段跳挖和分層回填方式(經(jīng)三方測定原場標高及見巖標高后)。具體各區(qū)開挖及回填程序如下。

工藝流程如下：方格網(wǎng)測量→土方開挖及回填(集中堆放后再裝車內(nèi)轉(zhuǎn)或外運)→見巖標高測量→石方松動微差控制爆破(與機械鑿石、人工鑿石)→石方開挖外運(集中堆放后再裝車外運)→邊坡修整(機械鑿石)→平整場地(其中邊坡修整后立即進入邊坡施工)。

3.2 錨桿+掛網(wǎng)噴漿施工

對于分段施工的噴錨支護來說，采用的為間隔跳槽施工，其中的每段施工長度都小于20 m；待上層錨桿注漿體及噴射混凝土面層達到設(shè)計強度的80%后，方可開挖下層土方及下層錨桿施工，因BC，CD段是錨桿加錨索結(jié)合，在該段每層錨桿施工完成后緊接錨索施工。錨桿體制作及安裝如下，錨桿體采用φ25或φ22HRB335螺紋鋼筋制作，進場原材料經(jīng)試驗檢測合格后方可使用。錨桿安放前應(yīng)對孔內(nèi)進行灌漿，灌漿材料采用M25水泥砂漿，水灰比為0.4，配合比根據(jù)實驗確定。灌漿前應(yīng)清孔，清除孔內(nèi)雜物及積水。采用常壓壓漿，注漿管放入孔內(nèi)，端頭至孔底距離為0.1 m，漿液灌至孔口后緩慢拔出注漿管，注漿管拔出后方可閉漿。砂漿灌注完畢后及時將已經(jīng)加工完成的錨桿打入孔內(nèi)，并讓砂漿能夠擠壓密實，且充分包裹錨桿。掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土主要包括以下幾個方面：1)掛設(shè)鋼筋網(wǎng)。要求鋼筋與壁面間隙最好大于20 mm，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)在挖出的作業(yè)面進行相關(guān)修整后應(yīng)立即進行；當每一層錨桿施工完后，隨即掛上φ8@200雙層雙向(BC，CD段是雙層雙向)鋼筋網(wǎng)；鋼筋網(wǎng)采用綁扎方式，網(wǎng)格邊長誤差±20 mm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)牢固固定在坑壁上，上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度不小于200 mm；φ20加強筋與錨桿主筋頭焊接固定。2)P.O42.5R普硅水泥為噴射混凝土原材料，其中可以根據(jù)現(xiàn)場配合比實驗來確定水泥、砂和石子的比例，確定三者為1∶2∶2.5，其中的中粗砂和粒徑較為干凈，大都為小于15 mm的礫石，攪拌均勻地進行噴料，能夠做到隨拌隨用。水灰比在噴射過程中應(yīng)該嚴格控制，要求能夠滿足濕潤光澤且混凝土表面平整，不能出現(xiàn)干斑或滑淌的情況。3)噴射厚度和平整度在噴射過程中應(yīng)該嚴格控制，這對于噴射混凝土分層施工尤為重要，厚度誤差控制在3 mm以內(nèi)，外表面要求美觀和平整，在同一層段內(nèi)，噴射混凝土作業(yè)應(yīng)該以自下而上的順序進行。4)噴水養(yǎng)護也應(yīng)該在噴射混凝土冷凝以后2 h進行，一般3 d～7 d為養(yǎng)護時間。5)為了在施工過程中不堵塞管道，空壓機風量應(yīng)該盡量大于9 m/min，噴頭水壓盡量大于0.15 MPa。自下而上則是噴射順序，要求噴頭與受噴面垂直操作，一般距離為0.6 m左右，噴射搭接長度300 mm，其中按照螺旋式軌跡一圈壓半圈的噴頭進行緩慢的均勻運動。

3.3 錨索+格構(gòu)梁施工

在成孔方面應(yīng)該注意以下問題：1)按照設(shè)計圖紙位置，在邊坡上測量放線定出錨索孔位。2)對于鉆機就位以后的錨孔鉆進施工來說，固定鉆機的安裝則是依靠已測放孔位，為更好的保證錨孔開鉆就位縱橫準確性，要求誤差在100 mm以內(nèi)，而高程誤差在50 mm以內(nèi)，這在嚴格的機位調(diào)整下是可以實現(xiàn)的。3)鉆進方式及過程相關(guān)要求分析如下，在錨索施工下，為保證孔壁的粘結(jié)性能，以及防止惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件，水鉆是禁止的，應(yīng)該嚴格要求使用干鉆。4)應(yīng)該在設(shè)計值的要求下，合理規(guī)劃鉆孔孔徑、孔徑孔深、孔深數(shù)據(jù)。5)對于到達設(shè)計深度的錨孔清理鉆來說，為了防止達不到設(shè)計長度就出現(xiàn)孔底坍塌的情況，穩(wěn)鉆1 min～2 min十分必要，清理鉆孔孔壁相關(guān)的沉碴及水體粘滯以確保干凈。6)檢驗錨孔成孔則需要現(xiàn)場監(jiān)理檢驗，只有檢驗合格后才能進行下面工作。

對于錨索制作及安裝來說，防雨設(shè)施的加工廠完成相關(guān)的錨索的制作。在平坦干凈的水泥地面對于鋼絞線進行攤開理直，在鋼絞線下料前，應(yīng)該用鋼尺丈量確定好實際鉆孔深度及錨具長度相關(guān)要求，電弧切割被禁止，應(yīng)該使用砂輪切割。錨固段長度及各部件應(yīng)該在編制錨索完成后再進行檢查，直到?jīng)]有錯誤時，才能將對應(yīng)孔號下入錨索孔內(nèi)。在推送過程中，為了防止損傷錨索配件和保護層，應(yīng)該保證下錨時用力要均勻一致。

錨固注漿：錨固段灌漿所用水泥漿以高強、早強、微膨脹、可灌性好，對鋼絞線不產(chǎn)生銹蝕和應(yīng)力腐蝕為宜。錨索安設(shè)完畢，對錨孔及鋼絞線驗收合格后進行注漿，采用M30水泥砂漿。

格構(gòu)梁施工中，格構(gòu)梁為0.4 m×0.6 m井字框架結(jié)構(gòu)，10φ25主筋、φ8箍筋，采用C30混凝土現(xiàn)澆成型。

3.4 邊坡支護施工操作架體

工藝流程：定位設(shè)置墊板→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿(柵格)→剪刀撐、拋撐→鋪腳手板→搭防護欄桿→綁扎安全網(wǎng)→檢查驗收合格交付使用。

4 結(jié)語

高回填區(qū)深基坑開挖及支護施工，有很高的危險性，在施工之前做設(shè)計方案選定及施工方案編制并進行方案可行性論證，這樣就能保證基坑在開挖過程中的安全性。

[1] 鄭杰明，謝玖琪，楊 平，等.深基坑開挖支護結(jié)構(gòu)水平變形對地表沉降影響的數(shù)值模擬[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2013,50(2)：73-74.

[2] 林 剛,徐長節(jié),蔡袁強.不平衡堆載作用下深基坑開挖支護結(jié)構(gòu)性狀研究[J].巖土力學,2010,31(8)：29-30.

Discussion on deep foundation slope support design and construction in high-filling region

FENG Wei-ming

(ChinaRailway5thBureauGroupBuildingEngineeringCo.,Ltd,Guiyang550001,China)

Combining with engineering examples, the paper discusses relevant soil excavation and slope support construction problems. In order to guarantee soil excavation and slope support construction security, it explores slope support design scheme selection, soil excavation and slope support construction scheme compilation, with a view to be some help for similar construction in future.

high-filling, deep foundation, soil excavation, slope support, scheme

1009-6825(2014)03-0090-02

2013-11-11

馮偉明(1981- )，男，工程師

TU463

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