高邊坡防護工藝設計與施工技術研究

蘇相崗，賴世民，陳振林，何海文，余國景

（中建科工集團有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

太子灣學校西校區項目，地上建筑面積44 239.25 m2，地下建筑面積34 186 m2，總建筑面積78 425.25 m2，其中，計容率建筑面積為40 887.84 m2，建筑基底面積20 160.45 m2，教學樓總高度23.40 m（結構標高），地上6層，地下2層；教學輔助用房樓高度43.30 m（結構標高），地上13層、地下2層。

本項目根據項目實際情況，東側邊坡支護為永久支護，安全等級定為一級，其余側為臨時支護，安全等級定為一級。本項目高邊坡防護體系中，東側采用支護樁+預應力錨索體系，樁徑1 500 mm，樁間距為2 500 mm，支護樁之間設置300 mm厚樁間板，北側坡腳設置1 200 mm@1 800 mm的支護樁+錨索，西側采用支護樁+預應力錨索體系，樁徑1 200 mm，樁間距為1 800 mm，冠梁底至第一道腰梁區域樁間設置300 mm鋼筋混凝土擋板，支護樁標高隨現狀坡體逐漸升高。

2 高邊坡防護中的常見問題

以太子灣學校西校區項目為例：

1）高邊坡支護樁位于邊坡上方，無施工作業面，難以布設錨索腰梁、支護樁等邊坡防護結構，且邊坡作業面回填難度大。對此，施工人員需要采用外拉土方，分級回填的方式進行回填，回填后夯實土層，同時利用鋼筋土釘、噴射混凝土作為護坡，以此確保邊坡穩定性。

2）部分支護樁位處于道路邊緣，支護樁直徑為1.5 m，與現有道路懸臂擋墻存在沖突，施工過程中容易出現樁體傾斜的情況。為解決該問題，施工方可運用扭矩較大的SR360旋挖鉆機，將支護樁垂直地鉆入混凝土擋墻結構[1]。

3）高邊坡區域的下部土體已流失，車輛經過時存在邊坡晃動情況，不僅會影響現有道路結構穩定，還會在鉆孔時出現塌孔情況。因此，該區域的支護樁需要進行長護筒施工，并在現場存放適量的中粗砂、碎石，便于在塌孔時及時回填樁孔。

3 高邊坡防護工藝設計

太子灣學校西校區邊坡支護及土石方工程專項施工中，高邊坡防護多以支護樁、錨索腰梁為主。比如，在邊坡東側的剖面上，設計人員設有φ1 200 mm@1 800 mm支護樁+錨索腰梁，樁頂設1 200 mm×1 200 mm冠梁，冠梁底至第一道腰梁樁間設置300 mm鋼筋混凝土擋板，樁間設置200 mm厚C20掛網噴錨配φ6.5 mm@200 mm×200 mm鋼筋網，底部設置400 mm×400 mm排水溝。部分坡面的高邊坡防護設計為同規格的支護樁、錨索腰梁，但支護樁外側回填密實土設置100 mm厚C20素混凝土，底部護坡需要設置φ25 mm巖土錨釘，靠近消防通道的高邊坡一側采用φ250 mm@1 000 mm微型樁+錨桿+400 mm厚擋土板，另一側采用1 500 mm@2 500 mm支護樁+錨索[2]。

4 高邊坡防護的施工技術要點

4.1 土方回填

對于高邊坡防護，若采用灌注樁等施工工藝，需考慮樁機施工作業面。樁機自重大，回轉半徑范圍大，且涉及混凝土澆筑、鋼筋籠吊裝等施工工藝，作業面的安全穩定性是保證施工安全的關鍵要點。土方回填要嚴格控制基底清理、回填土種類、回填厚度與壓實系數、回填坡率與坡頂構造。

1）回填土種類為黏土，現場施工時需檢驗土的種類、粒徑符合規定；回填黏土前應清除基底的垃圾、樹根等雜物，抽除坑穴積水、淤泥，再利用自卸汽車成，堆卸回填介質，配以挖掘機攤平鋪開。

2）回填時，土方應分層鋪攤，每層鋪土厚度不大于300 mm，每層鋪攤后，隨之耙平壓實，壓實后壓實系數λc=0.85；回填土頂部500 mm碎石施工方法要求與土方一致；回填完成后在噴錨施工前修整坡面，去除突出土體，壓實表面松動的土體，修整坡面。

3）回填坡率需考慮樁機作業面位置、回填高度與寬度、土層參數、地下水位、坡面穩定措施等。回填坡率宜控制在1∶1~1∶1.5，坡頂考慮樁機行走與作業，需回填碎石，并鋪設鋼板，如圖1所示。

圖1 高邊坡回填示意圖

4）土方回填后正式進行高邊坡支護，本項目中所用的支護施工技術包括支護灌注樁施工技術、預應力錨索支護施工技術、土釘墻支護施工技術等。

4.2 支護灌注樁支護技術

支護灌注樁樁身混凝土等級為C30，嵌入冠梁長度為35d（d為鋼筋直徑），保護層厚度70 mm，支護灌注樁樁徑分別為1 200 mm、1 500 mm，灌注樁成孔方式為旋挖成孔灌注樁。基本施工流程：樁心定位→埋設護筒→鉆機就位→鉆進成孔→一次清孔→成孔驗收→鋼筋籠制作→吊放鋼筋籠→安裝導管和漏斗→二次清孔→安裝漏斗灌注混凝土→提拔護筒。

1）施工人員應利用全站儀實地放樣，定位支護樁位置。定位后埋設護筒，護筒中心應與支護樁位中心重疊，偏差應小于5 cm。然后平整高邊坡支護區域，將鉆機鉆頭對準孔位，啟動鉆機，鉆至設計深度后，檢測孔徑、孔隙的垂直度。成孔后清孔并安裝鋼筋籠，在此期間，鋼筋級別、規格、數量、箍筋應滿足高邊坡支護設計中的基本要求，并且為避免鋼筋籠上移，施工人員應在主筋外側布設箍筋。吊裝鋼筋籠時，可采用分段吊裝孔口接籠工藝，可順利地安放鋼筋籠。

2）安裝導管及漏斗，同時進行二次清孔，清孔后澆筑混凝土。混凝土運輸車可直接將成品混凝土運到孔口或直接用泵對混凝土進行灌注。灌注過程中，及時檢測混凝土上升高度，靈活地調整拆卸導管高度，導管埋深需控制在2~6 m。

3）澆筑結束后提拔護筒，再次檢驗混凝土支護灌注樁的施工參數。本項目中支護灌注樁樁徑分別為1 200 mm、1 500 mm，護筒為厚4~6 mm鋼板，泥漿相對密度為1.02~1.10，施工允許偏差見表1。

表1 高邊坡支護中灌注樁施工允許偏差

4.3 預應力錨索支護技術

預應力錨索施工技術是高邊坡防護體系的重要工藝，本項目中的預應力錨索采用4×7φ5 mm，抗拉強度為1 860 MPa的高強鋼絞線，孔位水平、垂直偏差均為50 mm，注漿管端部至孔底不大于200 mm，注漿液由P·O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，水灰比0.5~0.55。預應力錨索支護的基本流程為：鉆機就位→校正孔位調整角度→鉆孔至設計孔深→安放錨索→灌漿→二次注漿→養護→安裝腰梁、錨頭→張拉鎖定等。

1）施工人員應基于錨索機成孔，成孔方式為套管跟進水沖法，錨索鉆孔深度需要大于錨索設計長度，鉆孔時水平、垂直方向的鉆孔間距誤差應控制在50 mm以內，偏斜度誤差需＜3°。制作錨索支護桿體時，應重點保證錨索桿體長度符合支護要求，且注漿管應和錨索桿體綁扎。成孔后灌入配置好的水泥漿液，初凝后再進行二次注漿，二次注漿時，注漿管需要固定在桿體上，并且終止注漿時的基本壓力應大于1.5 MPa。

2）終止注漿后，進行錨索張拉。施工人員加工異型支撐板后，可改變其角度，讓支撐板和基坑腰梁承壓面處于同一平面，使其能夠與錨索支護作用力方向相互垂直。錨索灌漿后，施工人員通過檢測，確定錨固體強度為設計強度的80%后，可進行預應力張拉，預應力值為設計錨固力的75%~80%，錨索預應力逐漸變小后，鎖定錨索。若鎖定錨索后出現應力損失情況，施工人員還應及時地補償錨索的張拉。

4.4 土釘墻支護技術

土釘墻支護施工期間，錨桿定位誤差應控制在5 cm以內，錨桿抗拔力應大于80 kN，成孔后直徑應大于110 mm，噴射混凝土強度為C20，施工工藝為：坡面修整→錨桿定位鉆孔及清孔→放置錨桿→注漿→鋼筋網綁扎→泄水管安裝→噴射混凝土等。

1）施工人員應修整坡面，初步壓實高邊坡區域內松動的土體，然后按照高邊坡支護設計要求定位錨桿孔位，標記后緩慢鉆孔，確定土層較穩定后，以正常速度鉆進。放置錨桿時，錨桿主筋長度應根據設計值增加20 cm，外端應設有90°長度約200 mm的彎勾。每隔2 m需要對主筋焊接對中支架，以免主筋插入時偏離孔中心，但支架不得影響漿液流動。

2）安放主筋時，工作人員需要將主筋和注漿管與主筋綁扎在一起，注漿管與孔底的間距為500 mm。注漿時的注漿方法為壓力注漿，注漿管插入孔底后，施工人員可在孔口布設止漿塞，同時在注滿后，將注漿壓力保持約2 min。然后緩慢、均勻拔出注漿導管，排出孔中氣體。之后，施工人員應根據邊坡上土釘的分布情況分層綁扎鋼筋網，鋼筋網保護層厚度不得小于20 mm，搭接長度、單面焊長度應分別＞30d、10d（d為鋼筋直徑）。綁扎鋼筋網時，鋼筋網需要延伸至地面，超出邊坡線約0.5 m，而土釘端部還應使用支護面層中的加強筋連接鋼筋網。

3）將泄水管布設在土釘墻支護面層背部，泄水管內側應包裹2層無紡土工布，外端伸出支護面層，泄水管之間的距離為1.5~2 m。土釘墻施工、鋼筋網綁扎和作業完畢且質量合格后，噴射混凝土，噴頭、邊坡受噴面保持垂直，若噴射厚度超過100 mm時，還應采用分層噴射的方式，第一層噴射厚度不小于40 mm，終凝后噴射下層混凝土。

5 結語

綜上所述，為有效解決高邊坡的滑移、不穩定問題，相關人員應結合工程項目的地質信息，靈活選用高邊坡防護施工技術，應用錨索支護、灌注樁支護、土釘墻支護等防護工藝，確保建筑施工中高邊坡結構的安全性，使施工人員有序完成建設任務。但是為發揮各類高邊坡防護工藝的應用優勢，還應明確邊坡防護施工技術要點，優化高邊坡防護整體設計。