论高填方区深基坑边坡支护设计与施工

冯 伟 明

(中铁五局集团建筑工程有限责任公司，贵州 贵阳 550001)

论高填方区深基坑边坡支护设计与施工

冯 伟 明

(中铁五局集团建筑工程有限责任公司，贵州 贵阳 550001)

结合工程实例，对土方开挖及边坡支护施工相关问题进行了论述，为保证土方开挖及边坡支护施工的安全性，对边坡支护设计方案选用、土方开挖及边坡支护施工方案的编制相关内容进行了探讨，以期对今后类似施工具有一定帮助。

高回填，深基坑，土方开挖，边坡支护，方案

1 工程简介

拟动工进行基坑开挖的区域为科技创新大厦。场地位于场区东侧洼地，地势较低，原地形起伏较大，东南侧为临近工地弃土(主要为淤泥质杂填土)，杂填土土层较厚，基坑开挖完成后将在场地东南侧形成最大坡高12.6 m的土质边坡。根据勘察资料反映：场区岩土构成主要为上覆土层和下伏基岩，分述如下：①杂填土：厚度0 m～12.2 m，主要分布于科技创新大厦人才交流培训中心场区东南侧，为近期邻近场地开挖回填形成。②红粘土：厚度0 m～3 m，于场区内广泛分布。③下伏基岩为三叠系中统松子坎组(T1s)白云岩：白色、灰白色，硬质岩，分布在整个场地。根据勘察报告反映：场地地下静水位标高为1 267.88 m，较地下室底板高约0.28 m；因场地地势较低，雨季有周边雨水汇入；在基坑开挖及边坡支护过程中做好排水措施。

2 边坡支护设计

拟建场地内基坑边坡为临时性边坡，设计使用年限为半年，边坡安全等级为二级。基坑边坡按岩土构成分为土质边坡，土质边坡主要破坏模式为边坡土体产生整体圆弧型滑动破坏，重要性系数γ0=1.0，稳定安全系数Ks=1.25。

BC段边坡：位于科技创新大厦基坑场地东南侧，边坡高度3.0 m～12.6 m，长度55.5 m，坡率1∶0.38～1∶1.4，为土质边坡；该边坡主要破坏模式为边坡土体产生整体圆弧型滑动破坏。

CD段边坡：位于科技创新大厦基坑场地南侧，边坡高度3.8 m～12.6 m，长度45.4 m，坡率1∶0.38～1∶1.25，为土质边坡；该边坡主要破坏模式为边坡土体产生整体圆弧型滑动破坏。

根据各段边坡特征、破坏模式，选取代表性剖面对各段边坡进行稳定性计算，计算结果见表1。

表1 各段基坑边坡稳定性计算表

计算结果，BC段，CD段边坡(东侧58.1 m范围)稳定性不满足规范要求，需进行边坡支护；设计采用混凝土格构+锚索+锚杆对BC段，CD段边坡进行支护；锚索孔径D=110 mm，水平间距3 m，垂直间距3 m，杆体采用6束φ15.2钢绞线，锚索预应力张拉设计值600 kN(整束张拉，张拉锁定值660 kN)，锚固段进入中风化基岩长度不小于5 m；锚杆设置于相邻4根锚索中间，孔径D=100 mm，间距3 m×3 m，长度6 m；格构混凝土强度C30，竖向格构嵌入基岩长度不小于500 mm；边坡坡面采用C25喷射混凝土封闭，喷射混凝土厚度150 mm，并铺设双层双向φ8钢筋网；采用C25喷射混凝土封闭坡面布设泄水孔，泄水孔间距3 m×3 m，呈梅花形布置，采用φ100 PVC塑料管制作安装。该基坑边坡为临时性基坑边坡，锚索钢绞线严禁剪断，以便于锚索进行补充张拉。

3 土石方开挖及边坡支护施工工艺

3.1 土石方开挖施工

工程由于场区地形起伏大，开挖土石方要大致实现挖填平衡，施工采取边开挖边回填。共计分2个区，其中1为挖方区，2为回填区。 本工程采用分区分层分段跳挖和分层回填方式(经三方测定原场标高及见岩标高后)。具体各区开挖及回填程序如下。

工艺流程如下：方格网测量→土方开挖及回填(集中堆放后再装车内转或外运)→见岩标高测量→石方松动微差控制爆破(与机械凿石、人工凿石)→石方开挖外运(集中堆放后再装车外运)→边坡修整(机械凿石)→平整场地(其中边坡修整后立即进入边坡施工)。

3.2 锚杆+挂网喷浆施工

对于分段施工的喷锚支护来说，采用的为间隔跳槽施工，其中的每段施工长度都小于20 m；待上层锚杆注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的80%后，方可开挖下层土方及下层锚杆施工，因BC，CD段是锚杆加锚索结合，在该段每层锚杆施工完成后紧接锚索施工。锚杆体制作及安装如下，锚杆体采用φ25或φ22HRB335螺纹钢筋制作，进场原材料经试验检测合格后方可使用。锚杆安放前应对孔内进行灌浆，灌浆材料采用M25水泥砂浆，水灰比为0.4，配合比根据实验确定。灌浆前应清孔，清除孔内杂物及积水。采用常压压浆，注浆管放入孔内，端头至孔底距离为0.1 m，浆液灌至孔口后缓慢拔出注浆管，注浆管拔出后方可闭浆。砂浆灌注完毕后及时将已经加工完成的锚杆打入孔内，并让砂浆能够挤压密实，且充分包裹锚杆。挂钢筋网喷射混凝土主要包括以下几个方面：1)挂设钢筋网。要求钢筋与壁面间隙最好大于20 mm，铺设钢筋网在挖出的作业面进行相关修整后应立即进行；当每一层锚杆施工完后，随即挂上φ8@200双层双向(BC，CD段是双层双向)钢筋网；钢筋网采用绑扎方式，网格边长误差±20 mm，钢筋网应牢固固定在坑壁上，上下段钢筋网搭接长度不小于200 mm；φ20加强筋与锚杆主筋头焊接固定。2)P.O42.5R普硅水泥为喷射混凝土原材料，其中可以根据现场配合比实验来确定水泥、砂和石子的比例，确定三者为1∶2∶2.5，其中的中粗砂和粒径较为干净，大都为小于15 mm的砾石，搅拌均匀地进行喷料，能够做到随拌随用。水灰比在喷射过程中应该严格控制，要求能够满足湿润光泽且混凝土表面平整，不能出现干斑或滑淌的情况。3)喷射厚度和平整度在喷射过程中应该严格控制，这对于喷射混凝土分层施工尤为重要，厚度误差控制在3 mm以内，外表面要求美观和平整，在同一层段内，喷射混凝土作业应该以自下而上的顺序进行。4)喷水养护也应该在喷射混凝土冷凝以后2 h进行，一般3 d～7 d为养护时间。5)为了在施工过程中不堵塞管道，空压机风量应该尽量大于9 m/min，喷头水压尽量大于0.15 MPa。自下而上则是喷射顺序，要求喷头与受喷面垂直操作，一般距离为0.6 m左右，喷射搭接长度300 mm，其中按照螺旋式轨迹一圈压半圈的喷头进行缓慢的均匀运动。

3.3 锚索+格构梁施工

在成孔方面应该注意以下问题：1)按照设计图纸位置，在边坡上测量放线定出锚索孔位。2)对于钻机就位以后的锚孔钻进施工来说，固定钻机的安装则是依靠已测放孔位，为更好的保证锚孔开钻就位纵横准确性，要求误差在100 mm以内，而高程误差在50 mm以内，这在严格的机位调整下是可以实现的。3)钻进方式及过程相关要求分析如下，在锚索施工下，为保证孔壁的粘结性能，以及防止恶化边坡岩体的工程地质条件，水钻是禁止的，应该严格要求使用干钻。4)应该在设计值的要求下，合理规划钻孔孔径、孔径孔深、孔深数据。5)对于到达设计深度的锚孔清理钻来说，为了防止达不到设计长度就出现孔底坍塌的情况，稳钻1 min～2 min十分必要，清理钻孔孔壁相关的沉碴及水体粘滞以确保干净。6)检验锚孔成孔则需要现场监理检验，只有检验合格后才能进行下面工作。

对于锚索制作及安装来说，防雨设施的加工厂完成相关的锚索的制作。在平坦干净的水泥地面对于钢绞线进行摊开理直，在钢绞线下料前，应该用钢尺丈量确定好实际钻孔深度及锚具长度相关要求，电弧切割被禁止，应该使用砂轮切割。锚固段长度及各部件应该在编制锚索完成后再进行检查，直到没有错误时，才能将对应孔号下入锚索孔内。在推送过程中，为了防止损伤锚索配件和保护层，应该保证下锚时用力要均匀一致。

锚固注浆：锚固段灌浆所用水泥浆以高强、早强、微膨胀、可灌性好，对钢绞线不产生锈蚀和应力腐蚀为宜。锚索安设完毕，对锚孔及钢绞线验收合格后进行注浆，采用M30水泥砂浆。

格构梁施工中，格构梁为0.4 m×0.6 m井字框架结构，10φ25主筋、φ8箍筋，采用C30混凝土现浇成型。

3.4 边坡支护施工操作架体

工艺流程：定位设置垫板→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆(栅格)→剪刀撑、抛撑→铺脚手板→搭防护栏杆→绑扎安全网→检查验收合格交付使用。

4 结语

高回填区深基坑开挖及支护施工，有很高的危险性，在施工之前做设计方案选定及施工方案编制并进行方案可行性论证，这样就能保证基坑在开挖过程中的安全性。

[1] 郑杰明，谢玖琪，杨 平，等.深基坑开挖支护结构水平变形对地表沉降影响的数值模拟[J].现代隧道技术,2013,50(2)：73-74.

[2] 林 刚,徐长节,蔡袁强.不平衡堆载作用下深基坑开挖支护结构性状研究[J].岩土力学,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

冯伟明(1981- )，男，工程师

TU463

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