高边坡防护工艺设计与施工技术研究

苏相岗，赖世民，陈振林，何海文，余国景

（中建科工集团有限公司，广东 深圳 518000）

1 工程概况

太子湾学校西校区项目，地上建筑面积44 239.25 m2，地下建筑面积34 186 m2，总建筑面积78 425.25 m2，其中，计容率建筑面积为40 887.84 m2，建筑基底面积20 160.45 m2，教学楼总高度23.40 m（结构标高），地上6层，地下2层；教学辅助用房楼高度43.30 m（结构标高），地上13层、地下2层。

本项目根据项目实际情况，东侧边坡支护为永久支护，安全等级定为一级，其余侧为临时支护，安全等级定为一级。本项目高边坡防护体系中，东侧采用支护桩+预应力锚索体系，桩径1 500 mm，桩间距为2 500 mm，支护桩之间设置300 mm厚桩间板，北侧坡脚设置1 200 mm@1 800 mm的支护桩+锚索，西侧采用支护桩+预应力锚索体系，桩径1 200 mm，桩间距为1 800 mm，冠梁底至第一道腰梁区域桩间设置300 mm钢筋混凝土挡板，支护桩标高随现状坡体逐渐升高。

2 高边坡防护中的常见问题

以太子湾学校西校区项目为例：

1）高边坡支护桩位于边坡上方，无施工作业面，难以布设锚索腰梁、支护桩等边坡防护结构，且边坡作业面回填难度大。对此，施工人员需要采用外拉土方，分级回填的方式进行回填，回填后夯实土层，同时利用钢筋土钉、喷射混凝土作为护坡，以此确保边坡稳定性。

2）部分支护桩位处于道路边缘，支护桩直径为1.5 m，与现有道路悬臂挡墙存在冲突，施工过程中容易出现桩体倾斜的情况。为解决该问题，施工方可运用扭矩较大的SR360旋挖钻机，将支护桩垂直地钻入混凝土挡墙结构[1]。

3）高边坡区域的下部土体已流失，车辆经过时存在边坡晃动情况，不仅会影响现有道路结构稳定，还会在钻孔时出现塌孔情况。因此，该区域的支护桩需要进行长护筒施工，并在现场存放适量的中粗砂、碎石，便于在塌孔时及时回填桩孔。

3 高边坡防护工艺设计

太子湾学校西校区边坡支护及土石方工程专项施工中，高边坡防护多以支护桩、锚索腰梁为主。比如，在边坡东侧的剖面上，设计人员设有φ1 200 mm@1 800 mm支护桩+锚索腰梁，桩顶设1 200 mm×1 200 mm冠梁，冠梁底至第一道腰梁桩间设置300 mm钢筋混凝土挡板，桩间设置200 mm厚C20挂网喷锚配φ6.5 mm@200 mm×200 mm钢筋网，底部设置400 mm×400 mm排水沟。部分坡面的高边坡防护设计为同规格的支护桩、锚索腰梁，但支护桩外侧回填密实土设置100 mm厚C20素混凝土，底部护坡需要设置φ25 mm岩土锚钉，靠近消防通道的高边坡一侧采用φ250 mm@1 000 mm微型桩+锚杆+400 mm厚挡土板，另一侧采用1 500 mm@2 500 mm支护桩+锚索[2]。

4 高边坡防护的施工技术要点

4.1 土方回填

对于高边坡防护，若采用灌注桩等施工工艺，需考虑桩机施工作业面。桩机自重大，回转半径范围大，且涉及混凝土浇筑、钢筋笼吊装等施工工艺，作业面的安全稳定性是保证施工安全的关键要点。土方回填要严格控制基底清理、回填土种类、回填厚度与压实系数、回填坡率与坡顶构造。

1）回填土种类为黏土，现场施工时需检验土的种类、粒径符合规定；回填黏土前应清除基底的垃圾、树根等杂物，抽除坑穴积水、淤泥，再利用自卸汽车成，堆卸回填介质，配以挖掘机摊平铺开。

2）回填时，土方应分层铺摊，每层铺土厚度不大于300 mm，每层铺摊后，随之耙平压实，压实后压实系数λc=0.85；回填土顶部500 mm碎石施工方法要求与土方一致；回填完成后在喷锚施工前修整坡面，去除突出土体，压实表面松动的土体，修整坡面。

3）回填坡率需考虑桩机作业面位置、回填高度与宽度、土层参数、地下水位、坡面稳定措施等。回填坡率宜控制在1∶1~1∶1.5，坡顶考虑桩机行走与作业，需回填碎石，并铺设钢板，如图1所示。

图1 高边坡回填示意图

4）土方回填后正式进行高边坡支护，本项目中所用的支护施工技术包括支护灌注桩施工技术、预应力锚索支护施工技术、土钉墙支护施工技术等。

4.2 支护灌注桩支护技术

支护灌注桩桩身混凝土等级为C30，嵌入冠梁长度为35d（d为钢筋直径），保护层厚度70 mm，支护灌注桩桩径分别为1 200 mm、1 500 mm，灌注桩成孔方式为旋挖成孔灌注桩。基本施工流程：桩心定位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→一次清孔→成孔验收→钢筋笼制作→吊放钢筋笼→安装导管和漏斗→二次清孔→安装漏斗灌注混凝土→提拔护筒。

1）施工人员应利用全站仪实地放样，定位支护桩位置。定位后埋设护筒，护筒中心应与支护桩位中心重叠，偏差应小于5 cm。然后平整高边坡支护区域，将钻机钻头对准孔位，启动钻机，钻至设计深度后，检测孔径、孔隙的垂直度。成孔后清孔并安装钢筋笼，在此期间，钢筋级别、规格、数量、箍筋应满足高边坡支护设计中的基本要求，并且为避免钢筋笼上移，施工人员应在主筋外侧布设箍筋。吊装钢筋笼时，可采用分段吊装孔口接笼工艺，可顺利地安放钢筋笼。

2）安装导管及漏斗，同时进行二次清孔，清孔后浇筑混凝土。混凝土运输车可直接将成品混凝土运到孔口或直接用泵对混凝土进行灌注。灌注过程中，及时检测混凝土上升高度，灵活地调整拆卸导管高度，导管埋深需控制在2~6 m。

3）浇筑结束后提拔护筒，再次检验混凝土支护灌注桩的施工参数。本项目中支护灌注桩桩径分别为1 200 mm、1 500 mm，护筒为厚4~6 mm钢板，泥浆相对密度为1.02~1.10，施工允许偏差见表1。

表1 高边坡支护中灌注桩施工允许偏差

4.3 预应力锚索支护技术

预应力锚索施工技术是高边坡防护体系的重要工艺，本项目中的预应力锚索采用4×7φ5 mm，抗拉强度为1 860 MPa的高强钢绞线，孔位水平、垂直偏差均为50 mm，注浆管端部至孔底不大于200 mm，注浆液由P·O42.5R普通硅酸盐水泥拌制，水灰比0.5~0.55。预应力锚索支护的基本流程为：钻机就位→校正孔位调整角度→钻孔至设计孔深→安放锚索→灌浆→二次注浆→养护→安装腰梁、锚头→张拉锁定等。

1）施工人员应基于锚索机成孔，成孔方式为套管跟进水冲法，锚索钻孔深度需要大于锚索设计长度，钻孔时水平、垂直方向的钻孔间距误差应控制在50 mm以内，偏斜度误差需＜3°。制作锚索支护杆体时，应重点保证锚索杆体长度符合支护要求，且注浆管应和锚索杆体绑扎。成孔后灌入配置好的水泥浆液，初凝后再进行二次注浆，二次注浆时，注浆管需要固定在杆体上，并且终止注浆时的基本压力应大于1.5 MPa。

2）终止注浆后，进行锚索张拉。施工人员加工异型支撑板后，可改变其角度，让支撑板和基坑腰梁承压面处于同一平面，使其能够与锚索支护作用力方向相互垂直。锚索灌浆后，施工人员通过检测，确定锚固体强度为设计强度的80%后，可进行预应力张拉，预应力值为设计锚固力的75%~80%，锚索预应力逐渐变小后，锁定锚索。若锁定锚索后出现应力损失情况，施工人员还应及时地补偿锚索的张拉。

4.4 土钉墙支护技术

土钉墙支护施工期间，锚杆定位误差应控制在5 cm以内，锚杆抗拔力应大于80 kN，成孔后直径应大于110 mm，喷射混凝土强度为C20，施工工艺为：坡面修整→锚杆定位钻孔及清孔→放置锚杆→注浆→钢筋网绑扎→泄水管安装→喷射混凝土等。

1）施工人员应修整坡面，初步压实高边坡区域内松动的土体，然后按照高边坡支护设计要求定位锚杆孔位，标记后缓慢钻孔，确定土层较稳定后，以正常速度钻进。放置锚杆时，锚杆主筋长度应根据设计值增加20 cm，外端应设有90°长度约200 mm的弯勾。每隔2 m需要对主筋焊接对中支架，以免主筋插入时偏离孔中心，但支架不得影响浆液流动。

2）安放主筋时，工作人员需要将主筋和注浆管与主筋绑扎在一起，注浆管与孔底的间距为500 mm。注浆时的注浆方法为压力注浆，注浆管插入孔底后，施工人员可在孔口布设止浆塞，同时在注满后，将注浆压力保持约2 min。然后缓慢、均匀拔出注浆导管，排出孔中气体。之后，施工人员应根据边坡上土钉的分布情况分层绑扎钢筋网，钢筋网保护层厚度不得小于20 mm，搭接长度、单面焊长度应分别＞30d、10d（d为钢筋直径）。绑扎钢筋网时，钢筋网需要延伸至地面，超出边坡线约0.5 m，而土钉端部还应使用支护面层中的加强筋连接钢筋网。

3）将泄水管布设在土钉墙支护面层背部，泄水管内侧应包裹2层无纺土工布，外端伸出支护面层，泄水管之间的距离为1.5~2 m。土钉墙施工、钢筋网绑扎和作业完毕且质量合格后，喷射混凝土，喷头、边坡受喷面保持垂直，若喷射厚度超过100 mm时，还应采用分层喷射的方式，第一层喷射厚度不小于40 mm，终凝后喷射下层混凝土。

5 结语

综上所述，为有效解决高边坡的滑移、不稳定问题，相关人员应结合工程项目的地质信息，灵活选用高边坡防护施工技术，应用锚索支护、灌注桩支护、土钉墙支护等防护工艺，确保建筑施工中高边坡结构的安全性，使施工人员有序完成建设任务。但是为发挥各类高边坡防护工艺的应用优势，还应明确边坡防护施工技术要点，优化高边坡防护整体设计。