裝配式支護面層施工

(中鐵十七局集團建筑工程有限公司 山西 太原 030000)

建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，極大的促進(jìn)了國民經(jīng)濟的增長。各地都出臺了諸多政策大力扶持裝配式技術(shù)的發(fā)展，為整個行業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了條件。依托城際鐵路鄭州單身宿舍項目對裝配式支護面層施工進(jìn)行研究，對比傳統(tǒng)施工具有施工快捷、經(jīng)濟適用、綠色環(huán)保不受外界環(huán)境的限制。

一、裝配式面層工作體系

(一)工作體系。裝配式面層支護體系是由裝配式面層、錨桿和面層與錨桿連接結(jié)構(gòu)組成。面層阻止邊坡土體位移和防止雨水滲入土體造成邊坡破壞；錨桿是采用鉆孔注漿、射入的方式把鋼筋、鋼管等細(xì)長硬質(zhì)材料置留被加固土體內(nèi)；連接結(jié)構(gòu)是使面層與錨桿形成一個整體受力的結(jié)構(gòu)體系，連接材料一般采用高強纖維繩索或者尼龍繩，兩端與錨桿連接把加固土體區(qū)域的面層形成一個整體。可降解面層把所有錨桿都連接在一起，給高強纖維繩施加預(yù)應(yīng)力后，將可降解面層緊緊壓到邊坡面上；上下可降解面層采用順坡搭接，保證雨水不會流入邊坡土體，引起邊坡土體破壞。

(二)工作原理。裝配式面層邊坡支護技術(shù)的工作原理與傳統(tǒng)的噴射混凝土面層支護技術(shù)類似。當(dāng)邊坡產(chǎn)生側(cè)向位移時，錨桿產(chǎn)生的拉力抵抗邊坡滑動，裝配式面層抵抗錨桿間的部分土壓力并將土壓力傳遞到滑移面外的錨桿，土工格柵自身張力平衡土體的側(cè)向位移保證了邊坡坡面的局部穩(wěn)定性。

(三)施工步驟

1.邊坡支護施工工藝。裝配式面層邊坡支護施工：(1)邊坡修整；(2)邊坡上鉆孔，將錨桿固定在邊坡上；(3)鋪設(shè)土工格柵面層；(4)通過連接結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力將面層與錨桿緊緊壓到邊坡上。

2.面層施工工藝。(1)開挖、修整坡面；(2)坡頂施工豎向錨桿、鋪設(shè)土工格柵面層；(3)澆筑坡頂壓頂混凝土；(4)施工第一道錨桿；(5)鋪設(shè)土工格柵面層；(6)施工連接結(jié)構(gòu)將面層與錨桿緊緊壓到坡面上；(7)分層開挖、分層支護至基底。

(四)適用范圍。裝配式面層邊坡支護施工原則上和土釘墻施工基本類似，適用用放坡開挖、經(jīng)降排水后在地下水位以上的一二級非軟土基坑支護，或者是配合預(yù)應(yīng)力錨桿+腰梁、微型樁等組成的復(fù)合式土釘墻支護。目前應(yīng)用于放坡開挖基坑支護、填筑路基邊坡防護等。

二、相關(guān)試驗

為了驗證裝配式面層邊坡支護的可行性和施工工藝的優(yōu)化，依托城際鐵路鄭州單身宿舍項目基坑支護工程進(jìn)行試驗。主要試驗項目是(1)裝配式面層施工與傳統(tǒng)施工施工效率和施工成本；(2)裝配式面層施工與傳統(tǒng)施工在堆載下破壞機理。

城際鐵路鄭州單身宿舍項目基坑開挖深度范圍土質(zhì)主要雜填土和粉質(zhì)粘土，其雜填土厚度只有一米，剩余都是粉質(zhì)粘土變化均勻，基坑下部為粉土。該試驗中噴射混凝土面層邊坡支護和裝配式面層邊坡支護除面層材料不一樣外其他都一樣。

基坑開挖前根據(jù)技術(shù)規(guī)范布置相關(guān)監(jiān)測，監(jiān)測坡頂水平位移和地表沉降。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，在粉質(zhì)粘土自身穩(wěn)定性較好土層，與傳統(tǒng)噴射混凝土面層支護體系對比，裝配式面層邊坡支護體系的坡頂水平位移和坡頂沉降無顯著變化。顯示裝配式面層邊坡支護體系與傳統(tǒng)噴射混凝土面層邊坡支護體系無明顯差異。

三、應(yīng)用實例

目前，裝配式面層邊坡支護技術(shù)已經(jīng)在鄭州南站、城際鐵路鄭州單身宿舍項目基坑支護應(yīng)用，取得良好的社會和經(jīng)濟效益。現(xiàn)以城際鐵路鄭州單身宿舍項目基坑支護為例進(jìn)行介紹。

(一)工程概況。城際鐵路鄭州單身宿舍項目位于鄭州管城回族區(qū)中興南路與隴海路交叉口，地上13層地下一層，基坑開挖深度7米，場區(qū)南側(cè)為已有6層公寓樓，西側(cè)為鄭西高鐵線。主要地層包括表面雜填土、粉質(zhì)黏土和粉土，場區(qū)地下室主要靠大氣降水作為補予來源。

裝配式面層設(shè)計剖面，開挖深度為7米，基坑側(cè)壁安全等級為2級。設(shè)置5到道錨桿+3道鋼腰梁，梅花型排布，鉆孔注漿工藝，注漿水灰比0.5，注漿壓力不小于0.5Mpa，其他錨桿參數(shù)見下表。坡頂設(shè)置豎向φ20@3000mm長度1m鋼筋，水平向φ14加強鋼筋，φ6.5@300×300mm鋼筋混凝土網(wǎng)片面層100mm厚。邊坡全坡面設(shè)置可降解高強聚酯有機防水土工布和土工格柵，采用高強纖維繩將錨桿與面層緊緊壓到破面上。坡頂設(shè)置擋水臺，基坑底設(shè)置排水溝和集水井。

(二)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析。該基坑至2018年12月10日開始施工，2019年1月15日完成竣工，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，基坑坡頂水平位移最大值3mm，水平沉降最大值3mm，南邊6層公寓樓最大沉降1mm,西側(cè)鄭西高鐵線橋墩未監(jiān)測到變化。

其中，坡頂四個方向設(shè)置4個監(jiān)測點，編號分別是D1，D2，D3和D4。變化曲線呈階梯型變化，出現(xiàn)最大變化量出現(xiàn)在12月底，基坑開挖高峰期，對土體擾動大，隨著邊坡支護完善，變化漸漸平穩(wěn)，基坑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

以上監(jiān)測結(jié)果表明，采用裝配式面層邊坡支護技術(shù)可以保證基坑周邊邊坡和周邊建筑安全，能夠為后續(xù)施工提供良好條件。

四、經(jīng)濟與社會效益分析

基于上述現(xiàn)場試驗及工程實例，以及鄭州南站、城際鐵路鄭州單身宿舍項目基坑支護工程實踐，從工效、造價和環(huán)境影響等方面對裝配式面層和噴射混凝土面層進(jìn)行了比較分析如下。

(1)傳統(tǒng)噴射混凝土面層需要進(jìn)行鋼筋網(wǎng)編織鋪設(shè)、噴射混凝土工序，工期較長，待噴射混凝土達(dá)到強度后才能進(jìn)行下一步開挖。裝配式面層施工施工同鋼筋網(wǎng)編織鋪設(shè)工期基本相等，速短了噴射混凝土和養(yǎng)護時間，可縮短工期約30%。

(2)根據(jù)目前市價計算，傳統(tǒng)鋼筋混凝土面層以φ6.5@300×300mm鋼筋網(wǎng)片100mm厚C20細(xì)石混凝土面層核算造價約100元/m2，以300×300mm可降解高強聚酯有機防水土工布和土工格柵面層核算造價約60元/m2，同比降低40元/m2。

(3)傳統(tǒng)噴射混凝土面層施工時會產(chǎn)生噪音、揚塵等環(huán)境污染問題，環(huán)保成本較高，能耗高，水泥、砂子等污染環(huán)境；裝配式面層施工無噪聲、揚塵等環(huán)境污染問題，符合政府、環(huán)保部門要求，施工速度快，成本低。

(4)可降解高強聚酯有機防水土工布和土工格柵面層具有可降解性，利于后期與邊坡綠化相結(jié)合且等后期回填后不會對土壤產(chǎn)生危害。

綜上對比，裝配式面層邊坡支護體系相比傳統(tǒng)噴射混凝土施工具有經(jīng)濟效益和社會效益的方面的明顯優(yōu)勢。

五、結(jié)語

目前裝配式面層邊坡支護技術(shù)在設(shè)計原理方便不成熟、國家沒有相關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程支持，但是實踐表明：裝配式面層邊坡支護體系圍護效果良好，可以承受邊坡坡頂在一定范圍內(nèi)超載；裝配式面層邊坡支護技術(shù)工期短、造價低；裝配式面層邊坡支護體系節(jié)能環(huán)保、施工方便后期回填后可降解不會對土壤產(chǎn)生危害；裝配式面層邊坡支護體系不僅可以適用于基坑開挖工程，還可以用于填筑工程與邊坡綠化相結(jié)合。