可回收利用的边坡支护施工技术在高填方区的应用

巩海周 蔺三春 代 伟

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司 四川 成都 610041

1 工程概况

成都天府国际机场设在四川省成都市高新区芦葭镇，距离天府广场51 km。天府机场站是新建铁路成都至自贡线的一个中间客运站，车站位于成都天府国际机场航站区综合交通枢纽，车站咽喉段小里程的深基坑工程位于高填方区，为压实填土。高填方区土方开挖深度高达10 m，土质比较疏松且土体具有高压缩性和不均匀性，承载力较低，具有侵水后易失陷的危险。

2 支护方案确定

2.1 工程特点

1）工程施工工期紧，采用传统的土钉墙支护施工不能满足工期要求。

2）工程为高填方边坡，填方厚度达10 m，回填土普遍采用杂填土，回填土密实度一般，对边坡支护要求高。

3）工程属于国家重点基础设施项目，受到社会各方的关注，对工程的技术、环保、安全等方面的要求很高。

4）工程为临时边坡，工程量大，设计使用年限为2 a，寿命期完成后，若不考虑回收利用将造成较大浪费。

2.2 方案比选

可回收再利用边坡支护技术的基本原理是预先在边坡土体中钻孔，插入钢花管注浆加固土体，随后采用可回收的轻质复合材料作护坡面层，与钢花管可靠连接，最终形成边坡防护体系。相比传统的边坡支护技术，该边坡防护体系的主要优点如下[1-2]：

1）绿色环保优势。传统网喷混凝土污染大，不利于安全文明施工及环保要求，材料损耗高，不利于成本控制。装配式边坡支护污染小、材料消耗率低、护坡面层可回收，突显绿色节能环保等优点。

2）工期及技术优势。施工简便快捷，大型机械需求少，现场安装依靠人工即可快速完成，节省现场制作钢筋、喷射混凝土、混凝土养护时间，可缩短20%的工期。

3）质量优势。装配式构件在工厂预制，方便质量检验，利于质量管控；施工方法流程化、标准化程度高，施工质量易于保证和控制。

2.3 方案确定

因为本工程处于回填土区，且开挖深度较深，为保证支护强度，同时为满足绿色环保要求，经过多方比选，最终采用可回收再利用边坡支护技术。

可回收再利用边坡支护主要由2大部分构成，一是采用钢花管注浆加固土体支护，二是可回收再利用装配式面层铺设。

钢花管采用φ48 mm×3 mm，长度有8、10、12 m这3种形式，水平与竖直间距1.5 m，花管上孔径为5 mm，呈螺旋状布置，布设2/3管长。注浆采用水泥浆液，水灰比为0.5～1.0，浆体强度7 d不低于20 MPa，28 d不低于30 MPa，注浆压力为0.5～2.0 MPa。

坡面采用装配式绿色可回收面层GRF01M-A系列，是一种具有一定的抗拉、防水、防晒功能的加筋轻质高分子复合材料。钢花管外端头设置压板，通过钢丝绳将钢花管在横向与纵向连接，紧贴面层。基坑临时支护使用完成后，拆除压板和钢丝绳，回收面层材料，加工后进行重复利用（图1）。

图1 边坡支护设计示意

3 施工工艺

3.1 边坡修整

土方开挖从大里程依次向小里程方向开挖，每层土方开挖高度2 m，开挖时，采用小型夯实机具局部进行补夯，加强土体的稳定性，采用小型挖掘机对边坡进行修整，保证边坡平整。

3.2 钢花管安放

利用全站仪及钢尺测放出土钉孔的孔位，孔位矩形布置，纵横向间距为1.5 m×1.5 m。

成孔采用多功能锚杆钻机，钻杆与水平面呈15°夹角，孔深依次为12、10、8m。成孔时严格控制孔位、孔径、孔深以及角度，以达到设计要求。成孔过程中应做好成孔记录，按钢花管编号逐一记载取出土体特征、成孔质量、事故处理等信息，以及各孔最终参数。成孔后清除孔内的碎土、杂质和泥浆，并用编织物将孔口堵好。

插入钻孔的锚杆要求顺直、无锈。采用人工将钢花管推送到孔底。

3.3 回填土区注浆

用搅拌机搅拌配制水泥浆，设计水灰比为0.5～1.0。用压浆机对锚杆孔进行压浆，压浆强度M30，浆压力要求为0.5～2.0 MPa。根据回填土区土质特征、工程实际及工程经验，采用压力注浆，第一次采用0.5～0.8MPa，同时在孔口部位设置浆塞，注满后保持压力3～5 min，注浆时，注浆管端部至孔底的距离不大于200 mm，注浆管出浆口应始终埋入注浆液面内，应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆。注浆后，当浆液液面下降时，应进行补浆，在初凝前再采用2 MPa压力补浆1次。

待水泥浆强度达到设计强度的75%后即可开挖下层土，重复上述施工步骤直至基坑底部为止。按规范要求，对锚杆进行抗拔试验。

3.4 面层铺设

注浆完成后，铺设双层GRF01M-A系列可回收面层。首先按照开挖情况，开挖一层土进行一次单层面层铺设，采用φ12 mm钢筋锚钉固定，土方开挖完成后，再整体铺设第2层面层，采用长1 m的φ25 mm钢筋进行固定，间距为1.5 m，呈梅花形布置。在修整好的每级边坡上铺设第2层成品面层材料时，面层与边坡之间应贴紧，不能出现鼓包现象，面层与面层之间用铁丝搭接牢固。

面层与面层搭接的宽度要符合设计要求，而且搭接范围要保证足够的平整、顺直，搭接的强度应满足相应的技术标准。

3.5 安装钢丝绳、压板及封边

在钢花管端头伸出的螺栓上缠绕钢丝绳一圈，并拉紧。再装上φ150 mm、厚度4 mm的圆形钢垫板，最后用螺帽紧固钢垫板使其压紧钢丝绳。通过钢丝绳将土钉可靠地连接在一起，并将面层固定在坡面上，形成一个整体对坡体进行防护（图2、图3）。

图2 钢花管接头大样

回填土区边坡稳定是需重视的安全问题，坡顶和坡底采用C20素混凝土对铺设完成的轻质面层材料进行封边处理，混凝土厚度10 cm，宽度1 m。坡顶、坡底装配式面层通过排水沟，进入硬化道路不小于1 m。保证在施工期雨水不能渗入边坡内，以确保基坑边坡稳定（图4）。

3.6 支护结束后材料回收

基坑临时支护使用结束后，对护坡高分子材料面层进行回收。回收时，首先拆除钢花管管口螺母和压板，再解系钢丝绳，最后揭除装配式GRF01M-A面层，从底部到顶部，每2 m作为一个施工段，拆除面层2 m后立即进行回填，分层拆除，基坑分层回填。对回收的面层材料进行清理、储存或回炉、再次加工处理，加以重复使用，经济效益明显。回收过程中应严格监测边坡的变形和稳定性，确保回收过程安全可控。

图3 装配式边坡支护立面及安装现场

图4 坡顶封边示意

4 结语

在高填方区基坑边坡支护的施工过程中，根据边坡支护的设计要求和结构特点，采用绿色可回收装配式面层替代传统挂网喷射混凝土的创新方法，在满足设计和施工要求的情况下，使施工进度更快，施工过程更安全环保，面层可回收使经济效益也更明显，为同类型工程施工提供了可借鉴的依据。建议在有环保要求、工期紧张、填土厚度大的临时性放坡开挖边坡支护工程中推广使用。