装配式支护面层施工

(中铁十七局集团建筑工程有限公司 山西 太原 030000)

建筑行业蓬勃发展，极大的促进了国民经济的增长。各地都出台了诸多政策大力扶持装配式技术的发展，为整个行业的快速发展创造了条件。依托城际铁路郑州单身宿舍项目对装配式支护面层施工进行研究，对比传统施工具有施工快捷、经济适用、绿色环保不受外界环境的限制。

一、装配式面层工作体系

(一)工作体系。装配式面层支护体系是由装配式面层、锚杆和面层与锚杆连接结构组成。面层阻止边坡土体位移和防止雨水渗入土体造成边坡破坏；锚杆是采用钻孔注浆、射入的方式把钢筋、钢管等细长硬质材料置留被加固土体内；连接结构是使面层与锚杆形成一个整体受力的结构体系，连接材料一般采用高强纤维绳索或者尼龙绳，两端与锚杆连接把加固土体区域的面层形成一个整体。可降解面层把所有锚杆都连接在一起，给高强纤维绳施加预应力后，将可降解面层紧紧压到边坡面上；上下可降解面层采用顺坡搭接，保证雨水不会流入边坡土体，引起边坡土体破坏。

(二)工作原理。装配式面层边坡支护技术的工作原理与传统的喷射混凝土面层支护技术类似。当边坡产生侧向位移时，锚杆产生的拉力抵抗边坡滑动，装配式面层抵抗锚杆间的部分土压力并将土压力传递到滑移面外的锚杆，土工格栅自身张力平衡土体的侧向位移保证了边坡坡面的局部稳定性。

(三)施工步骤

1.边坡支护施工工艺。装配式面层边坡支护施工：(1)边坡修整；(2)边坡上钻孔，将锚杆固定在边坡上；(3)铺设土工格栅面层；(4)通过连接结构施加预应力将面层与锚杆紧紧压到边坡上。

2.面层施工工艺。(1)开挖、修整坡面；(2)坡顶施工竖向锚杆、铺设土工格栅面层；(3)浇筑坡顶压顶混凝土；(4)施工第一道锚杆；(5)铺设土工格栅面层；(6)施工连接结构将面层与锚杆紧紧压到坡面上；(7)分层开挖、分层支护至基底。

(四)适用范围。装配式面层边坡支护施工原则上和土钉墙施工基本类似，适用用放坡开挖、经降排水后在地下水位以上的一二级非软土基坑支护，或者是配合预应力锚杆+腰梁、微型桩等组成的复合式土钉墙支护。目前应用于放坡开挖基坑支护、填筑路基边坡防护等。

二、相关试验

为了验证装配式面层边坡支护的可行性和施工工艺的优化，依托城际铁路郑州单身宿舍项目基坑支护工程进行试验。主要试验项目是(1)装配式面层施工与传统施工施工效率和施工成本；(2)装配式面层施工与传统施工在堆载下破坏机理。

城际铁路郑州单身宿舍项目基坑开挖深度范围土质主要杂填土和粉质粘土，其杂填土厚度只有一米，剩余都是粉质粘土变化均匀，基坑下部为粉土。该试验中喷射混凝土面层边坡支护和装配式面层边坡支护除面层材料不一样外其他都一样。

基坑开挖前根据技术规范布置相关监测，监测坡顶水平位移和地表沉降。根据监测数据表明，在粉质粘土自身稳定性较好土层，与传统喷射混凝土面层支护体系对比，装配式面层边坡支护体系的坡顶水平位移和坡顶沉降无显著变化。显示装配式面层边坡支护体系与传统喷射混凝土面层边坡支护体系无明显差异。

三、应用实例

目前，装配式面层边坡支护技术已经在郑州南站、城际铁路郑州单身宿舍项目基坑支护应用，取得良好的社会和经济效益。现以城际铁路郑州单身宿舍项目基坑支护为例进行介绍。

(一)工程概况。城际铁路郑州单身宿舍项目位于郑州管城回族区中兴南路与陇海路交叉口，地上13层地下一层，基坑开挖深度7米，场区南侧为已有6层公寓楼，西侧为郑西高铁线。主要地层包括表面杂填土、粉质黏土和粉土，场区地下室主要靠大气降水作为补予来源。

装配式面层设计剖面，开挖深度为7米，基坑侧壁安全等级为2级。设置5到道锚杆+3道钢腰梁，梅花型排布，钻孔注浆工艺，注浆水灰比0.5，注浆压力不小于0.5Mpa，其他锚杆参数见下表。坡顶设置竖向φ20@3000mm长度1m钢筋，水平向φ14加强钢筋，φ6.5@300×300mm钢筋混凝土网片面层100mm厚。边坡全坡面设置可降解高强聚酯有机防水土工布和土工格栅，采用高强纤维绳将锚杆与面层紧紧压到破面上。坡顶设置挡水台，基坑底设置排水沟和集水井。

(二)监测数据分析。该基坑至2018年12月10日开始施工，2019年1月15日完成竣工，监测数据表明，基坑坡顶水平位移最大值3mm，水平沉降最大值3mm，南边6层公寓楼最大沉降1mm,西侧郑西高铁线桥墩未监测到变化。

其中，坡顶四个方向设置4个监测点，编号分别是D1，D2，D3和D4。变化曲线呈阶梯型变化，出现最大变化量出现在12月底，基坑开挖高峰期，对土体扰动大，随着边坡支护完善，变化渐渐平稳，基坑达到稳定状态。

以上监测结果表明，采用装配式面层边坡支护技术可以保证基坑周边边坡和周边建筑安全，能够为后续施工提供良好条件。

四、经济与社会效益分析

基于上述现场试验及工程实例，以及郑州南站、城际铁路郑州单身宿舍项目基坑支护工程实践，从工效、造价和环境影响等方面对装配式面层和喷射混凝土面层进行了比较分析如下。

(1)传统喷射混凝土面层需要进行钢筋网编织铺设、喷射混凝土工序，工期较长，待喷射混凝土达到强度后才能进行下一步开挖。装配式面层施工施工同钢筋网编织铺设工期基本相等，速短了喷射混凝土和养护时间，可缩短工期约30%。

(2)根据目前市价计算，传统钢筋混凝土面层以φ6.5@300×300mm钢筋网片100mm厚C20细石混凝土面层核算造价约100元/m2，以300×300mm可降解高强聚酯有机防水土工布和土工格栅面层核算造价约60元/m2，同比降低40元/m2。

(3)传统喷射混凝土面层施工时会产生噪音、扬尘等环境污染问题，环保成本较高，能耗高，水泥、砂子等污染环境；装配式面层施工无噪声、扬尘等环境污染问题，符合政府、环保部门要求，施工速度快，成本低。

(4)可降解高强聚酯有机防水土工布和土工格栅面层具有可降解性，利于后期与边坡绿化相结合且等后期回填后不会对土壤产生危害。

综上对比，装配式面层边坡支护体系相比传统喷射混凝土施工具有经济效益和社会效益的方面的明显优势。

五、结语

目前装配式面层边坡支护技术在设计原理方便不成熟、国家没有相关规范和技术规程支持，但是实践表明：装配式面层边坡支护体系围护效果良好，可以承受边坡坡顶在一定范围内超载；装配式面层边坡支护技术工期短、造价低；装配式面层边坡支护体系节能环保、施工方便后期回填后可降解不会对土壤产生危害；装配式面层边坡支护体系不仅可以适用于基坑开挖工程，还可以用于填筑工程与边坡绿化相结合。