軟弱土質地區放坡空間不足時支護結構選型分析

摘 要：以西安市某建設項目周邊永久性邊坡支護為例，通過對設計、施工質量方面進行分析，介紹了軟弱土質地區如何選擇適宜的永久性邊坡支護方案，并給出了具體的選型思路，既可提高邊坡支護選型的適用性和安全性，又取得了良好的經濟、社會效益，為進一步提高邊坡支護設計選型的適宜性和施工質量控制水平，提供可靠的安全保證和參考價值。

關鍵詞：軟弱土質；支護結構；選型；分析

1 引言

邊坡支護體系，分為臨時性支護結構和永久性支護體系，臨時性支護結構使用時間一般較短，一般設計使用年限為5年；而永久性支護體系設計使用時間相對較長，一般為20年以上。邊坡支護體系安全性要求較高，而支護體系可供選擇的方案也較多，但選用不當將可能造成人員傷亡或嚴重的經濟損失。軟弱土質地區由于土體抗剪強度低，地基土質壓縮性高，變形模量小，承載力低，極易造成邊坡支護結構變形大，從而導致邊坡失穩或破壞。因此軟弱土質地區放坡空間較小時，支護體系的選型就顯得尤其重要。

2 工程實例概況

實例工程位于西安市航天產業基地內，項目范圍內共包含7棟獨立單體廠房和3棟配套用房，總建筑面積約12萬平方米。該廠區東側規劃設計為一條南北向園區道路，道路東側為項目正式圍墻，與圍墻緊鄰的東側地段為一個在建廠區，圍墻東側廠區地勢相對本項目道路高差較大（由北向南其高差為2.3m～8.3m），需采取永久性邊坡支護措施，以確保施工和使用安全，邊坡支護長度約437m。

項目范圍地質情況（從上至下）：①素填土、粉質粘土、土質疏松 層厚0.8m～1.5m②黃土、粉質粘土 濕陷性強烈 層厚0.4m～3.2m③黑壚土、粉質粘土 中等濕陷性 層厚0.8m～2.4m④黃土、粉質粘土 中等濕陷性 層厚3.3m～8.2m。

3 軟弱土質地區永久性邊坡支護體系選型分析

實例項目邊坡處于園區東側的正式圍墻下，坡頂坡腳均為園區正式通行道路，墻背土質較差不能自穩，應采取可靠措施進行永久性支護，設計使用年限為30年，安全等級為一級。結合邊坡實際形態（最大高差為8.3m，最小高差為2.3m）、場地土層分布情況、水文水力情況和周邊規劃建筑物布置情況，可選用的支護體系有以下幾種：重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、邊坡放坡+錨桿土釘墻[2]、錨桿+擋板、護坡樁+錨索+擋板支護結構。

（1）重力式擋土墻。重力式擋土墻依靠墻體自重抵抗墻背土體側壓力，當地基土質穩定，地基土承載力足夠承載擋土墻重量時可采用重力式擋土墻。重力式擋土墻墻體占用空間大，土方開挖量大，耗用材料量多，施工工期長。當地基土質不能滿足承載力要求時，需對地基土進行處理，且處理量較大。

（2）懸臂式擋土墻。懸臂式擋土墻采鋼筋混凝土模筑，依靠墻體自重和鋼筋混凝土的優良抗彎性能抵抗墻后土體側壓力，優點是墻體本身材料體量相對重力式擋土墻節約較多，但墻體底板寬度大，土方開挖量依舊較大，當地基土質較弱時需對地基進行處理。

（3）邊坡放坡+錨桿土釘墻。當場地有足夠放坡空間時可采用邊坡放坡+錨桿土釘墻。邊坡放坡+錨桿土釘墻是常用的支護形式，其結構形式簡單，安全性高，施工簡便，成本低。

（4）錨桿+擋板。錨桿+擋板支護型式與土釘墻支護型式類似，是對土釘墻支護型式進行了優化后的一種支護型式。該方式是將原來的土釘墻坡體結構改為垂直的鋼筋混凝土面板，并適當加強錨桿承載力。采用該支護方式時，應進行專門結構驗算，適用于放坡空間不夠，墻體高度不大（一般不大于4m），當地基處理難度較大時采用。

（5）護坡樁+錨索+擋板。該種支護型式是將護坡樁錨入地層（一般錨入4m以上），利用懸臂式結構的受力特點，抵抗樁體后側（墻北）的土壓力。當樁體自由端長度較大時應加大樁體錨入地層的錨固長度，并在自由端適宜位置設置錨索。采用該種支護體系應進行嚴格的受力驗算分析，以確保安全性。

綜合上述幾種支護型式，由于該項目邊坡位置為兩個單位的交界面，坡頂為停車場和永久性道路，坡腳為規劃正式道路，邊坡放坡空間不足，不適宜采用邊坡放坡+錨桿土釘墻方式。而場地地處濕陷性黃土地區，且土質壓縮性大、承載力低，自重濕陷性和遇水后的濕陷量均非常明顯，采用重力式擋和懸臂式擋墻均需對地基土進行換填或人工消除濕陷性，地基處理量大、成本高，且耗用工期長。通過設計、施工、監理和建設單位對上述情況的充分論證，坡體高度2m～4m段選用第4）種支護型式（錨桿+擋板），坡體高度4m～8.3m段選用第5）種支護型式（護坡樁+錨索+擋板）。

4 實例工程設計方案

北段（坡體高度2m～4m段）采用錨桿+擋板支護體系，水平設置兩排錨桿，水平間距1.5m，梅花型錯開布置，每個錨桿鋼筋采用2根9m長C16鋼筋制作，錨桿孔徑150，孔內灌注水呢漿，面板為200厚鋼筋砼，內配雙層雙向A10@200，距坡頂1m處設置截水溝，坡面設置泄水孔。

南段（坡體高度4m～8.3m段）采用護坡樁+錨索+擋板支護體系，護坡樁直徑800，鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，護坡樁澆灌后強度達到設計強度后進行土方開挖、錨索和冠梁施工。錨索設置在自由端頂面以下自由端長度/3處，錨索鋼絞線采用3×s15.2（1860級），鎖定力180kN，OVM15錨具。上述工序施工完成后進行鋼筋砼面板施工，面板鋼筋與樁體之間采用后植鋼筋連接。

5 支護體系優化選型后效益比較

5.1 經濟效益

相對采用重力式擋墻來看，產生了以下經濟效益

（1）節約地基土2：8灰土換填量：

437m×2.5m×3m=3277.5m3，按項目灰土回填綜合單價83元每方計算，節約成本3277.5×83≈27.2萬元。

（2）節約土方開挖量：

437m×2.5m×3m=3277.5m3，按項目土方開挖綜合單價25元每方計算，節約成本3277.5×25≈8.2萬元。

（3）懸臂式、重力式擋墻與護坡樁+錨索+擋板結構材料成本比較：

經計算護坡樁+錨索+擋板支護體系成本約高出懸臂式擋墻16萬元，重力式擋墻（按俯斜式）與所選方案基本持平。

（4）工期和管理成本節約情況。由于所選方案避免了地基處理中的土方開挖、灰土換填工序，共節約工期近40天。直接減少了項目管理成本（管理成本計算在此不再贅述）。

5.2 社會效益

由于本項目該邊坡支護工程長度達437m，體量大，且為園區東側的形象工程，若邊坡支護施工不得當，將會對本項目及鄰邊項目造成嚴重損失，且造成不可估量的社會影響。項目實施以來，邊坡變形觀測數據穩定，質量狀況良好，受到了各參建單位的一致好評，也為附近場地類似工程提供了良好先例。

6 結論與建議

通過對實例項目的永久性高大邊坡支護體系選型分析，合理的選擇了適宜的支護方案，并通過對項目的實際實施，取得了良好的安全性、經濟性和社會效益。實例項目地處濕陷性黃土地區，其地基土質為高壓縮性且具有自重濕陷的特殊情況，其地基的軟弱情況及復雜性與其他雜填土、淤泥質土等特殊土質有很多的相仿性，其支護結構形式和方案選型方法，有較高的推廣和參考價值。

參考文獻：

[1] GB 503030-2013.建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] 《擋土墻》中國建筑標準設計研究院出版，04J008.

[3] JGJ 167-2009.濕陷性黃土地區建筑基坑工程安全技術規范[S].

作者簡介：

朱朝華（1981-），男，四川高縣人，通號建設集團有限公司，助理工程師，研究方向：建筑施工技術及管理。