深大基坑裝配式邊坡支護關鍵技術研究

史先橋

(中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東 濟南 250002)

深基坑放坡開挖常采用土釘墻施工支護施工，土釘墻[1]是由土釘(鋼筋制作)對基坑邊坡進行加固，在邊坡表面架設鋼筋網，并噴射混凝土的結構。而傳統的網噴工藝繁瑣，進度方面受人工、天氣等特殊時期影響較大，混凝土噴錨面層厚度也不穩定，面層容易產生裂縫，造成坡面被沖蝕，施工質量不易控制，隨著市場人工、材料成本的漲幅，施工造價大幅上漲，并且隨著國家環保管控力度的加大，傳統網噴混凝土技術對基坑坡面的環境也會造成一定程度的污染，并且在后期基坑原地貌恢復過程中還需清理混凝土，對渣場造成二次污染，并且網噴混凝土也對工人身體健康產生影響。

因此在保證安全質量、節約成本及綠色環保的前提下，為打破傳統土釘墻施工的局限性，在基坑邊坡支護施工過程中采用裝配式邊坡技術[2]。

1 工程概況

秦望廣場項目為杭州市富陽區未來地標性建筑和城市開發的新亮點，地下空間結合秦望通道綜合設置，廣場長400m左右，深度12.4m左右，其中西堤南路下穿通道整平地面標高11.0m，基坑底標高自西堤南路敞開段起點XDK0+150基坑底標高9.974至隧道設計終點XDK0+418.415基坑底標高-2.574，呈斜坡下降。地勘報告顯示地層中含有粉土、黏土、粉質黏土層，土質較松軟，滲透系數大。基坑圍護采用800厚地下連續墻+盆式開挖施工，確保中部基坑開挖及結構施工期間，反壓邊坡坡體穩定，對邊坡采用Φ850@600三軸攪拌樁加固，邊坡防護使用裝配式邊坡支護技術。

2 裝配式邊坡施工技術

2.1 技術應用范圍

裝配式邊坡施工技術可廣泛應用于多種地質條件下的深基坑邊坡臨時支護工程，具體應用情況詳見下表1。

2.2 技術原理

裝配式邊坡防護技術為GRF01(綠色裝配式支護)防護技術，其中GRF01防護體系包含坡面錨釘、裝配式面層、地錨段、鋼絲繩、緊固件等組成。其中面層主要由加筋層、防護層、性能層等三部分構成，其中面層綜合抗拉強度為30KN/m，具備防水功能，改變了傳統網噴工藝實現了裝配可拆卸式構造。其本質是加筋層在注漿土釘邊坡中利用土釘單元內傳遞局部單元土壓力，再通過防護面層增加坡面粗糙度，在降雨期間，性能層形成相對隔水層，沿坡面排水，大大減緩因降雨對邊坡造成的沖蝕力。

2.3 施工流程

綠色裝配式支護主要施工流程[3]如下。

土方開挖及坡面修整→地錨施工→攤鋪綠色裝配式支護面層→錨釘施工→安裝緊構件→固定裝配式面層→開挖下一工作面→下一支護循環→完成邊坡防護。

2.4 技術要點

2.4.1 土方開挖及坡面修整

根據圖紙及綠色裝配式支護流程要求，土方開挖需至土釘施工面下0.5m，基坑分兩級坡開挖[4]，其中先用挖掘機按設計1∶1.5修整邊坡，利用人工對局部坡面坡度及平整度進行挖或回填，一般平整度要求偏差±3cm。并在坡腳平臺設置300×400環形水溝，待土釘施工完畢方可進行下步開挖，開挖遵循一步一開挖，詳見圖1。

2.4.2 地錨施工

面層的坡腳和坡頂需進行翻邊處理，坡頂的翻邊長度不小于0.8m，坡腳翻邊長度不小于0.3m。每級坡面的坡頂及坡腳翻邊采用鋼筋(φ16螺紋鋼)地錨錨固，地錨采用螺紋鋼筋，錨釘制作時應比圖紙要求長出5～8cm(外露長度須保持一致)，以達到面層鎖定的要求，地錨打入土層深度1.5m，與錨釘間距設置相同，水平布置須在一條直線上。

2.4.3 裝配式面層鋪設

裝配式面層自坡頂位置人工滾鋪面層，坡面要平整，并適當留有變形余量，每一節面層寬度6m。在搭接處搭接寬度搭接處應平整，松緊適度，搭接寬度為0.3m，采用不銹鋼自鎖式扁卡或扎絲綁扎的方法進行加固，不銹鋼自鎖式扁卡間距為500mm。現場分步開挖時，要根據圖紙及現場實際開挖情況裁剪下料，減少橫向搭接，降低材料搭接損耗。接縫須與坡面線相交；在坡面上，對面層的一端進行錨固，然后從坡面放下以保證面層保持拉緊的狀態，避免出現褶皺現象。

2.4.4 錨釘(土釘)施工

錨釘桿體材料采用φ16螺紋鋼筋，設計長度1.5m，縱、橫向間距2m×2m，雙向布置，長度與地錨鋼筋制作要求一致，制作比圖紙要求長出5～8cm，以達到面層鎖定的要求。

錨釘施工前測量人員需對邊坡坡度進行放樣，確定邊坡修整的情況。

在坡面上，自上而下分步施工錨釘，其中錨釘外露5～8cm。

施工人員應按圖紙要求施工錨釘角度，并控制好錨釘水平、垂直方向間距的誤差，保證≤100mm，外露長度須保持一致，且偏斜尺寸應小于長度的3%。

2.4.5 面層緊固及壓頂施工

為保證邊坡的穩定性，錨釘施工完成后的需采用專用卡扣緊固，詳見圖2，并使用連接構件(φ6普通鋼絲繩)在每個外露土釘根部纏繞一圈，纏繞方向保持一致，錨釘與錨釘之間進行橫縱向連接，形成“口”字連接方式，詳見圖3。在施工過程中鋼絲繩需保證連續且拉緊并與面層保持密貼。

圖2 卡扣套件圖

圖3 面層支護里面圖

綠色裝配式面層及配件安裝完成后，坡頂、坡腳及平臺處須做混凝土壓頂處理，坡度按2%向內側放坡，厚度不小于100mm，壓頂混凝土施工圖詳見圖4。

圖4 壓頂混凝土施工圖

2.4.6 裝配式面層回收

基坑主體結構施工完成后，土方回填前，裝配式邊坡面層可進行回收，先是將錨釘間的緊固構件、壓頂混凝土進行清除，根據回填順序，依次將面層進行分塊分區域收回，并周轉到下一施工循環內。

3 監測分析

自2021年10月16日基坑開挖至今，通過對第三方監測單位對基坑坡頂水平位移、沉降等相關監測數量分析，詳見表2、表3，坡頂水平位移日平均變化速率±0.5mm/d，監測控制變化速率±3mm/d；水平位移累計位移量3.5mm，累計監測控制值±14mm；坡頂沉降日平均變化速率±0.4mm/d，監測控制沉降變化速率±3mm/d，沉降位移累計位移量在±5.88mm，累計監測控制值±14mm。基坑變形整體可控

表2 坡頂水平位移檢測表

表3 坡頂沉降監測表

4 效益分析

裝配式邊坡支護技術在秦望廣場的成功應用在安全、質量、環保、施工效率等方面都得到了顯著的效果。

裝配式面層體積小，重量輕，無需大型機械施工，人工便可完成鋪設，操作流程簡單，鋪設及緊固質量可控。與傳統網噴混凝土土釘墻相比，受天氣影響較小，工效大步提升，工期可縮短至50%以上，同時材料綠色環保可回收，大大降低施工對周邊環境的影響，以100m施工段為例，傳統土釘墻與綠色裝配式邊坡施工經濟對比如下。

1)傳統土釘墻施工，設計網噴面積以10×100m、設計噴射厚度為0.1m，鋼筋網采用直徑8mm光圓鋼筋，以20cm×20cm網格布置，土釘采用直徑16mm螺紋鋼筋，土釘平均長度8.5m，以1.25×1.25m梅花型布置，目前C25混凝土市場價為550元/m3、鋼筋5300元/t，人工、設備費等約5萬元，所需總=10×100×0.1×520+0.222×[(10/0.2+1×100+(100/0.2+1)×10]/1000×5300+(10/1.2+1)×(100/1.2+1)×8.5/1000×5300+50000=158624.64元

2)綠色裝配式邊坡施工，綠色裝配式邊坡面層施工綜合單價約為146元/m2，以上述為例施工總費用=146×10×100=146000元。

3)節省費用=158624.64-146000=12624.64元。

5 結語

裝配式邊坡防護技術作為一種材料、新工藝，在源頭上減少了對環境的污染，大大響應了國家相關政策，采用裝配式施工，施工效率的到大幅提升，在工程領域具備廣泛的應用前景。