軟弱土質(zhì)地區(qū)放坡空間不足時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)選型分析

摘 要：以西安市某建設(shè)項(xiàng)目周邊永久性邊坡支護(hù)為例，通過對設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量方面進(jìn)行分析，介紹了軟弱土質(zhì)地區(qū)如何選擇適宜的永久性邊坡支護(hù)方案，并給出了具體的選型思路，既可提高邊坡支護(hù)選型的適用性和安全性，又取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會效益，為進(jìn)一步提高邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)選型的適宜性和施工質(zhì)量控制水平，提供可靠的安全保證和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：軟弱土質(zhì)；支護(hù)結(jié)構(gòu)；選型；分析

1 引言

邊坡支護(hù)體系，分為臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)和永久性支護(hù)體系，臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)使用時(shí)間一般較短，一般設(shè)計(jì)使用年限為5年；而永久性支護(hù)體系設(shè)計(jì)使用時(shí)間相對較長，一般為20年以上。邊坡支護(hù)體系安全性要求較高，而支護(hù)體系可供選擇的方案也較多，但選用不當(dāng)將可能造成人員傷亡或嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。軟弱土質(zhì)地區(qū)由于土體抗剪強(qiáng)度低，地基土質(zhì)壓縮性高，變形模量小，承載力低，極易造成邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)變形大，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)或破壞。因此軟弱土質(zhì)地區(qū)放坡空間較小時(shí)，支護(hù)體系的選型就顯得尤其重要。

2 工程實(shí)例概況

實(shí)例工程位于西安市航天產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)，項(xiàng)目范圍內(nèi)共包含7棟獨(dú)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(qū)東側(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)為一條南北向園區(qū)道路，道路東側(cè)為項(xiàng)目正式圍墻，與圍墻緊鄰的東側(cè)地段為一個(gè)在建廠區(qū)，圍墻東側(cè)廠區(qū)地勢相對本項(xiàng)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(hù)措施，以確保施工和使用安全，邊坡支護(hù)長度約437m。

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

3 軟弱土質(zhì)地區(qū)永久性邊坡支護(hù)體系選型分析

實(shí)例項(xiàng)目邊坡處于園區(qū)東側(cè)的正式圍墻下，坡頂坡腳均為園區(qū)正式通行道路，墻背土質(zhì)較差不能自穩(wěn)，應(yīng)采取可靠措施進(jìn)行永久性支護(hù)，設(shè)計(jì)使用年限為30年，安全等級為一級。結(jié)合邊坡實(shí)際形態(tài)（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(guī)劃建筑物布置情況，可選用的支護(hù)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(hù)坡樁+錨索+擋板支護(hù)結(jié)構(gòu)。

（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(cè)壓力，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)穩(wěn)定，地基土承載力足夠承載擋土墻重量時(shí)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(dāng)?shù)鼗临|(zhì)不能滿足承載力要求時(shí)，需對地基土進(jìn)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(yōu)良抗彎性能抵抗墻后土體側(cè)壓力，優(yōu)點(diǎn)是墻體本身材料體量相對重力式擋土墻節(jié)約較多，但墻體底板寬度大，土方開挖量依舊較大，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較弱時(shí)需對地基進(jìn)行處理。

（3）邊坡放坡+錨桿土釘墻。當(dāng)場地有足夠放坡空間時(shí)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(hù)形式，其結(jié)構(gòu)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(hù)型式與土釘墻支護(hù)型式類似，是對土釘墻支護(hù)型式進(jìn)行了優(yōu)化后的一種支護(hù)型式。該方式是將原來的土釘墻坡體結(jié)構(gòu)改為垂直的鋼筋混凝土面板，并適當(dāng)加強(qiáng)錨桿承載力。采用該支護(hù)方式時(shí)，應(yīng)進(jìn)行專門結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，適用于放坡空間不夠，墻體高度不大（一般不大于4m），當(dāng)?shù)鼗幚黼y度較大時(shí)采用。

（5）護(hù)坡樁+錨索+擋板。該種支護(hù)型式是將護(hù)坡樁錨入地層（一般錨入4m以上），利用懸臂式結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，抵抗樁體后側(cè)（墻北）的土壓力。當(dāng)樁體自由端長度較大時(shí)應(yīng)加大樁體錨入地層的錨固長度，并在自由端適宜位置設(shè)置錨索。采用該種支護(hù)體系應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的受力驗(yàn)算分析，以確保安全性。

綜合上述幾種支護(hù)型式，由于該項(xiàng)目邊坡位置為兩個(gè)單位的交界面，坡頂為停車場和永久性道路，坡腳為規(guī)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(qū)，且土質(zhì)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(jìn)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(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和建設(shè)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(hù)型式（錨桿+擋板），坡體高度4m～8.3m段選用第5）種支護(hù)型式（護(hù)坡樁+錨索+擋板）。

4 實(shí)例工程設(shè)計(jì)方案

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

南段（坡體高度4m～8.3m段）采用護(hù)坡樁+錨索+擋板支護(hù)體系，護(hù)坡樁直徑800，鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，護(hù)坡樁澆灌后強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行土方開挖、錨索和冠梁施工。錨索設(shè)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(jìn)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(hù)體系優(yōu)化選型后效益比較

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

相對采用重力式擋墻來看，產(chǎn)生了以下經(jīng)濟(jì)效益

（1）節(jié)約地基土2：8灰土換填量：

437m×2.5m×3m=3277.5m3，按項(xiàng)目灰土回填綜合單價(jià)83元每方計(jì)算，節(jié)約成本3277.5×83≈27.2萬元。

（2）節(jié)約土方開挖量：

437m×2.5m×3m=3277.5m3，按項(xiàng)目土方開挖綜合單價(jià)25元每方計(jì)算，節(jié)約成本3277.5×25≈8.2萬元。

（3）懸臂式、重力式擋墻與護(hù)坡樁+錨索+擋板結(jié)構(gòu)材料成本比較：

經(jīng)計(jì)算護(hù)坡樁+錨索+擋板支護(hù)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(jié)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(jié)約工期近40天。直接減少了項(xiàng)目管理成本（管理成本計(jì)算在此不再贅述）。

5.2 社會效益

由于本項(xiàng)目該邊坡支護(hù)工程長度達(dá)437m，體量大，且為園區(qū)東側(cè)的形象工程，若邊坡支護(hù)施工不得當(dāng)，將會對本項(xiàng)目及鄰邊項(xiàng)目造成嚴(yán)重?fù)p失，且造成不可估量的社會影響。項(xiàng)目實(shí)施以來，邊坡變形觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，質(zhì)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(jié)論與建議

通過對實(shí)例項(xiàng)目的永久性高大邊坡支護(hù)體系選型分析，合理的選擇了適宜的支護(hù)方案，并通過對項(xiàng)目的實(shí)際實(shí)施，取得了良好的安全性、經(jīng)濟(jì)性和社會效益。實(shí)例項(xiàng)目地處濕陷性黃土地區(qū)，其地基土質(zhì)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(fù)雜性與其他雜填土、淤泥質(zhì)土等特殊土質(zhì)有很多的相仿性，其支護(hù)結(jié)構(gòu)形式和方案選型方法，有較高的推廣和參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 503030-2013.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 《擋土墻》中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院出版，04J008.

[3] JGJ 167-2009.濕陷性黃土地區(qū)建筑基坑工程安全技術(shù)規(guī)范[S].

作者簡介：

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