西寧機(jī)場三期擴(kuò)建工程航站樓邊坡支護(hù)技術(shù)淺析

蔡廷吉

摘要：西寧機(jī)場三期擴(kuò)建工程 T3 航站樓南側(cè)存在高填方邊坡，為減小邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，保證邊坡及周邊建筑物結(jié)構(gòu)安全，對(duì)回填邊坡采用上部懸臂 樁+下部雙排樁分級(jí)支擋方式進(jìn)行支護(hù)，樁后采用質(zhì)量比為 1：7 水泥土回填。

關(guān)鍵詞：高填方;水平土壓力;結(jié)構(gòu)安全;水泥土;支護(hù)樁

1 引言

西寧機(jī)場三期擴(kuò)建工程擬建 T3 航站樓建設(shè)場地及周邊地面發(fā)育陡坎、 地形起伏大，地勢(shì)整體呈西高東低、北高南低之勢(shì)，地勢(shì)高差大，需對(duì)建 設(shè)場地進(jìn)行地基回填處理，回填高度平均為 20m。航站樓南側(cè)為新建綜合 交通換乘中心，二者之間為環(huán)形站前高架系統(tǒng)，從而在航站樓與站前高架 道路之間形成總高約 18.6m，長度約 270m 的永久性邊坡。為保證填方邊坡 和周邊建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，對(duì)該永久性邊坡進(jìn)行支護(hù)處理。

2 工程條件分析

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探現(xiàn)場描述、原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，將勘探深度范圍?內(nèi)的地基土共分為 9 層：①層填土（Q4ml）、②層黃土狀土（粉質(zhì)粘土） （Q4al+pl）、③層性黃土狀土（粉質(zhì)粘土）（Q4al+pl）、④層石（Q4al+pl）、 ⑥層黃土狀土（粉質(zhì)粘土）（Q3al+pl）、⑦層卵石（Q3al+pl）、⑧層強(qiáng)風(fēng)化?泥巖（N）及⑨層中風(fēng)化泥巖（N）。

2.2 特殊地勢(shì)條件

本項(xiàng)目航站樓邊坡屬于高填方邊坡，將總邊坡拆分為二級(jí)邊坡分別進(jìn) 行支擋，兩級(jí)邊坡之間設(shè)置卸載平臺(tái)，支護(hù)結(jié)構(gòu)及卸載平臺(tái)占用水平寬度 平均為 16m。邊坡距離南側(cè)站前高架橋約 6m，坡底為設(shè)計(jì)工作道路，無法 采取自然放坡形式進(jìn)行邊坡處理。

3 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)方案

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際高差及與周邊建筑物的相互位置關(guān)系，擬采用扶壁式擋 土墻、錨桿擋墻、懸臂樁及樁錨體系組合進(jìn)行比選，具體選型組合有：上 部扶壁式擋墻+下部錨桿擋墻、上部懸臂樁+下部樁錨支護(hù)、上部扶壁式擋 墻+下部雙排樁、上部懸臂樁+下部雙排樁。

3.1.1 扶壁式擋土墻

對(duì)于填方邊坡，扶壁式擋土墻支擋高度不大于 10m，這種支護(hù)形式在 高度方面受到限制，同時(shí)為了滿足擋土墻的抗傾覆及抗滑移要求，基礎(chǔ)底 板較大，若設(shè)置擋土墻，其底板及扶肋將與航站樓前以及高架橋北側(cè)樁基 承臺(tái)位置沖突;其次，由于場地為大面積填土，由于填土的自身沉降以及 填土下原狀土的沉降將導(dǎo)致?lián)跬翂ψ冃坞y以控制;最后，擋土墻立板的區(qū) 域無法采用大型夯壓設(shè)備施工，從而無法保證該區(qū)域回填土質(zhì)量。

3.1.2 錨索

樁錨支護(hù)體系或錨索擋墻是現(xiàn)有較為成熟的支護(hù)方式，其控制變形能 力好，造價(jià)合理，安全性高，但由于本項(xiàng)目邊坡高度較高，填土錨索摩擦 力較小。同時(shí)采用錨索需精確定位航站樓樁基及高架橋樁基。其次，錨索 在長期使用過程中存在應(yīng)力松弛情況，需要定期檢查鎖定力，后期維護(hù)需 要花費(fèi)較大精力。錨索在長期使用過程中也存在銹蝕情況，對(duì)永久邊坡也 存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.3 懸臂樁

懸臂樁分為單排樁及雙排樁兩種形式，通過與扶壁式擋土墻及錨索支 護(hù)體系比較，懸臂樁避免了扶壁式擋土墻可能發(fā)生的不均勻沉降問題，同 時(shí)避免了錨索對(duì)影響航站樓和高架橋樁基的影響。

綜合比較，懸臂樁支護(hù)形式為最科學(xué)合理的支護(hù)形式，這種支護(hù)形式 占用空間最小，施工周期短，與周邊結(jié)構(gòu)的相互影響最小，因此本項(xiàng)目采 用上部懸臂樁+下部雙排樁分級(jí)支擋方式，雙排樁之間采用連梁進(jìn)行連接，每排支護(hù)樁與樁之間通過冠梁連接，樁前植筋連接混凝土擋土面板，擋土 板與土面形成的空隙采用細(xì)石混泥土填充。

鑒于南側(cè)高架橋下部結(jié)構(gòu)采用雙層框架門墩，為避開高架橋下部結(jié)構(gòu) 之間的橫梁，將高架橋墩截面處上級(jí)懸臂樁調(diào)整為雙排樁，增加樁長及嵌 固端長度;下級(jí)支護(hù)由雙排樁調(diào)整為扶壁式擋土墻;具體見圖 1～2。

3.2 存在的問題

邊坡上級(jí)雙排樁支護(hù)距高架橋最小距離約 2.5 m，且高架橋承臺(tái)埋深在 支護(hù)樁嵌固段以內(nèi)，高填方邊坡的水平土壓力傳至高架橋樁基和承臺(tái)側(cè)面，高架橋樁基和橋墩作為承壓構(gòu)造，抗剪能力較弱，難以承擔(dān)此水平力，高 架橋結(jié)構(gòu)存在一定的安全隱患。

3.3 解決方案

3.3.1 放坡方案

從下級(jí)支護(hù)按照 1：1.5 放坡，放坡至航站樓內(nèi)約 33m。放坡方案優(yōu)點(diǎn)分析：（1）南側(cè)高架橋受到的土壓力基本釋放。（2）邊坡支護(hù)形式由樁板墻改為放坡，支護(hù)造價(jià)降低。結(jié)構(gòu)存在的問題：

（1）邊坡對(duì)高架橋的安全隱患全部轉(zhuǎn)移至航站樓內(nèi)，航站樓由常規(guī)建 筑變?yōu)樯降亟ㄖ?/p>

（2） 山地建筑結(jié)構(gòu)先天存在基礎(chǔ)不等高、豎向構(gòu)件長短不一，扭轉(zhuǎn)效 應(yīng)明顯，受力復(fù)雜等特點(diǎn)。其作為一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式，地震對(duì)山地建筑的 破壞比普通結(jié)構(gòu)更加明顯，主要是地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害和地震作用對(duì)結(jié)構(gòu) 的破壞。

（3）山地建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)保證基礎(chǔ)嵌固條件的有效性，用作結(jié)構(gòu)嵌固的邊?坡應(yīng)達(dá)到罕遇地震作用下不破壞的性能要求，應(yīng)采取措施保證場地及邊坡?的穩(wěn)定性。一般情況下，山地建筑接地端為基巖，場地及邊坡穩(wěn)定性良好。結(jié)合工程實(shí)際情況，本項(xiàng)目航站樓擬建場地大部分位于高厚填土區(qū)域，填?土質(zhì)量很難保證。

（4）航站樓南側(cè) 30m 范圍框架柱位于邊坡上，邊坡產(chǎn)生的水平土壓力 作用于框架柱上，框架柱難以承擔(dān)邊坡產(chǎn)生的水平土壓力，易受剪破壞。在地震作用下，位于邊坡上的框架柱受力更復(fù)雜，較其它區(qū)域更易破壞。

（5）根據(jù)航站樓抗震設(shè)防等設(shè)計(jì)參數(shù)，判斷本項(xiàng)目山地建筑掉層結(jié)構(gòu) 和吊腳結(jié)構(gòu)最大高度差應(yīng)控制在 8m 以內(nèi)，本項(xiàng)目高差為 19m，已經(jīng)遠(yuǎn)大于 相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

（6）施工成本增加，邊坡及樁基礎(chǔ)界面交叉重疊，且位于邊坡之上，樁基礎(chǔ)施工對(duì)機(jī)械設(shè)備及施工工藝要求較高。

3.3.2 降低高架橋基礎(chǔ)埋深，加固橋墩結(jié)構(gòu)方案

將高架橋承臺(tái)降至上級(jí)支護(hù)樁樁端以下，增加高架橋橋墩長度，加固 上部橋墩結(jié)構(gòu)。

方案優(yōu)點(diǎn)分析：

（1）上級(jí)支護(hù)樁對(duì)高架橋基礎(chǔ)的土壓力減小。

方案存在的不足：

（1） 高架橋基礎(chǔ)承臺(tái)埋深增加 10m，基坑支護(hù)難度大，承臺(tái)范圍填土 增加。

（2）基礎(chǔ)上部橋墩位于邊坡水平力影響范圍內(nèi)，橋墩采取加固措施，增加成本。

3.3.3 航站樓結(jié)構(gòu)空腔方案

將上級(jí)支護(hù)以北 30m 范圍內(nèi)航站樓結(jié)構(gòu)做成空腔結(jié)構(gòu)，空腔底標(biāo)高局 部地下一層等高。

航站樓結(jié)構(gòu)空腔優(yōu)點(diǎn)分析：

（1）無高架橋橋墩時(shí)上級(jí)支護(hù)高度減小，可采用一般的擋土墻支護(hù);有高架橋橋墩時(shí)上級(jí)支護(hù)高度減少，原雙排樁方案樁長減少，嵌固深度減少;支護(hù)及回填土成本相對(duì)減少。

（2）南側(cè)高架橋承受邊坡水平土壓力大幅度減小。航站樓結(jié)構(gòu)空腔存在的問題：

（1）航站樓基礎(chǔ)埋深大于 3m，按照相關(guān)要求，需要增加地下人防面 積。

（2）航站樓局部范圍需要設(shè)置結(jié)構(gòu)頂板。

（3）下部結(jié)構(gòu)空腔影響航站樓基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu)。

3.3.4 水泥土回填方案

為增強(qiáng)邊坡回填土的穩(wěn)定性，采用水泥土配比為 1：7（質(zhì)量比） 對(duì)邊 坡支擋線以北區(qū)域分層碾壓回填。航站樓南側(cè)上級(jí)支擋邊線以北 13m 作為 素土回填底邊線，以北 49m 作為素土回填頂邊線，素土與水泥土平行搭接 回填。高架橋及邊坡支護(hù)樁施工順序：高架橋樁基及承臺(tái)施工—橋墩施工 至二級(jí)邊坡地面處—回填水泥土并壓實(shí)—支護(hù)樁施工（齡期滿足要求后） —樁前土體開挖—橋墩繼續(xù)施工。

綜合比較，放坡、空腔結(jié)構(gòu)、增加高架橋基礎(chǔ)埋深方案對(duì)航站樓和站 前高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響較大，因此不建議采用此類方案。為減少邊坡結(jié)構(gòu) 變形，保證航站樓及站前高架橋結(jié)構(gòu)安全，本項(xiàng)目優(yōu)選采用支護(hù)樁后填土 采用 1：7 水泥土回填方案。

4 結(jié)束語

綜上所述，邊坡支護(hù)技術(shù)研究在土木工程施工中具有非常重要的意義，尤其對(duì)于場地復(fù)雜且地勢(shì)起伏較大的高填方邊坡。選擇邊坡支護(hù)形式首先 要保證其主要的支護(hù)功能，滿足邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，其次要因地制宜，兼 顧周邊建筑，綜合考慮施工便利、造價(jià)合理等因素。

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