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人工山开挖高边坡防护综合应用技术

文档作者：周华新王宏旭董欢涛姚尔可文档来源：中国建筑股份有限公司西北分公司		点击数：	更新时间： 2022年12月10日
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第41卷第2期
2014年2月
建筑技术开发
Budilding Technique Development
Vo1．41．No．2
Feb．2014
人工山开挖高边坡防护综合应用技术
周华新 王宏旭 董欢涛 姚尔可
(中国建筑股份有限公司西北分公司，西安 710000)
【摘 要】2011西安世界园艺博览会一自然馆，位于小终南山的北侧，利用自然地形依山而建。小终南山为人工堆积山，
靠山侧基坑开挖总深度为26．0m，其中削除人工山填土17．0m、原状土开挖9．0m。结合自然馆深基坑高边坡
防护，得出了注浆技术与土钉墙支护技术在人工山开挖高边坡综合应用技术。
【关键词】 花管注浆；土钉墙支护；非自重湿陷性黄土
【中图分类号】TU753．8 【文献标志码】 B 【文章编号】 1001—523x(20l4)02—0045一O3
CoM PREHENSIVE APPLICATIoN oF TECHNoLoGY oF
HIGH SLoPE EXCAVATIoN oF ARTIFICIAL HILL
Zhou Hua--xin Wang Hong--XU Dong Huan—-tao Yao Er。_ke
【Keywords】
Xi an 201 1 W orld Horticultural Exposition—Natural Museum，located on the north side of the small Zhongnanshan，
use of natural terrain hillside．Small Zhongnanshan artificial piled up mountains，mountain side of foundation pit
excavation depth is 26．0 m which total，removing artificial mountain soil 17．0 m，soil excavation 9．0 m．Combined
with the Natural Museum of deep foundation pit of high slope protection，the grouting and soil nail wall supporting
technology in the artificial mountain high slope excavation technology．
pouring pipe；soil nailing wall；collapsible loess
西安世园会中的小终南山是用粉土，碎石，砖
块，垃圾为主堆起来的人工山，为了使建成后的植物
展览馆与终南山混然一体，深基坑施工过程中需将
人工山的北侧进行削挖，使得终南山北侧形成一个
高为26 113，面积达到5 000 m 的边坡。世园会建设
施工工期紧、任务重，且人工山沉积时间短、土体还
不稳定，高边坡的防护是本次深基坑支护的一大难
点。见图l。
1 方案选择
1．1 地质情况
地貌单元属于灞河I级阶地，场地地下水位属于
潜水类型。地下水位年变幅3．0 in左右，该地水与临
近的灞河水力联系密切，互为补给关系。
人工填土①层：粉土、碎石、砖块、垃圾为主，厚
度l8—23 m；素填土②层：粉土为主、含圆砾、卵石及
少量植物根系，厚度O．5 2 ITI；黄土状土③层：褐黄
色、见虫孔、含砂粒及粉土、厚度0．7 7 m；中粗砂④
层：灰黄色、长石～石英质、级配不良，厚度0．5～
3．2 nl。
图1 深基坑开挖示意
1．2 方案比选
呈 ：2⋯013⋯-1卜15、⋯⋯⋯．⋯． ～ 。 一。 后堆作者简介‘ 山体土层分布不均匀，未知参数较多，给基
’ 专业 ： 坑边 妄 设 每某彳 吴 。一
， 大专学历，高级工程师，中国建筑股份有限公司西 ／1 。 r。旧 ‘
北分公司总经理。 采取护坡桩或者自然放坡的方法可提高基坑边坡的
45
第2期 周华新，等：人工山开挖高边坡防护综合应用技术 第41卷
安全陆，但其成本较高，而且施工周期长。 此选取
一种在预期时间内完成基坑工程施]二，而且又经济
适用、安全合理支护方案至关重要，以最小的投人获
得最大的效果。
根据地质地层状况，综合考虑周边的环境条件，
本着“安全，经济，施 r 方便”的原则，通过边坡开挖
放坡，并结合花管注浆技术与土钉墙支护技术进行
深基坑高边坡支护。
1．3 方案设计
本T程地处陕西非自重湿陷性黄土地区，开挖
后高边坡高度26 ITI，其中杂填土部分的坡高最大为
17．0 m，原状土基坑最大深度为9 n'l。基坑挖至原状
土391．00 131标高后，设置宽度为3．0 ITI的平台(设排
水沟)，再进行原状土开挖，放坡系数如图2所示。
放
图2 放坡示意
391．00 n3标高以上地层主要为杂填土，坡度为
1：1。该部分边坡支护为花管注浆与土钉墙支护技
术相结合的支护方法，注浆管管径为30～50 mm，其
他参数与土钉相同，设计参数如表1所示。
表1 土钉设计参数(mm)
序号 水平距 垂直距 入射角 孔径 长度 配筋
l l 500 500 30。 200 3( ID40
2 1 500 l 500 30。 200 3 000 ID40
3 l 500 l 500 30。 200 3 000 ID40
4 1 5oo 1 5oo 30。 200 3 00o ID40
5 1 500 l 500 30。 200 3 000 ID40
6 1 500 1 500 30。 200 3 000 ID40
表2 边坡内部稳定性演算结果(ram)
丁况号 安全系数 网心坐标 恻心坐标Y 半径
l 1．006 8 146 8 854 866
2 8．363 558 l668l l1 788
3 27．532 33 14967 10 771
4 8．439 -20 816 36 049 40629
5 4 544 -23 73l 39479 45462
6 5．695 -37 897 50 l70 62 781
7 3．588 -33 833 47 648 58 438
南表2所示，由计算结果可得边坡支护稳定性
满足要求。
2)391．00 In标高以下边坡
391．00 In标高以下为原状土，坡度为1：0．5。根
据地勘报告该部分地层主要砾砂，卵石，粉质粘土及
粗砾砂等组成，设计支护方案为土钉墙支护，根据开
挖后的实际情况决定是否进行花管注浆加同。土钉
墙的设计参数如表3所示。
表3 土钉设计参数(illm)
序号 水平距 垂直距 人射角 孑L径 长度 配筋
l 1 500 l 500 l5。 l20 2 500 ID40
2 1 5o0 1 500 l5。 12O 2 500 ID40
3 l 500 1 500 15。 120 1 000 ID40
表4 边坡内部稳定性演算结果(mm)
T况号 安全系数 圆心坐标 圆心坐标Y 半径
1 l 009 696 6036 3 208
2 1 875 -2 975 7 828 7 403
3 l 522 一l 973 4 584 4 990
4 l 905 一l 973 4 584 4 990
由表4所示，南计算结果可得边坡支护稳定性
满足要求。
2 实施措施
2．1 施工方法
根据高边坡特点及场地的具体情况，土方开挖
分山体土方开挖和主楼基坑土方开挖，山体削除先
内后外，分层分段开挖并支护。
打入式花管注浆钢管选用 40 mm，壁厚为
2．8 him的钢管，注浆孑L距0．5 ITI，浆液水灰比采用
1：1～0．6且在360。旋转均匀分布。土钉注浆过程
中，在复测孔深后，放人土钉杆体(钢筋)，用砂浆泵
注入砂浆锚同。为防止水泥砂浆在硬化过程中产生
干缩，施工中可分次注浆，保证浆体与周同土体的紧
密结合，孑L内砂浆强度为M20。注浆量根据现场试
验确定，但是应保证加固孔径不小于120 mltl。
2．2 保证措施
本lT程高边坡杂填土厚度较大，稳定性较差，为
保证整个施工过程顺利、安全进行，整个施T过程我
们实行全程监测，及时反馈监测信息，根据监测信息
及时调整施工方案及方法。
1)开挖过程中采集土层参数，通过基坑结构设
计软件演算边坡稳定性后再选择相应的基坑支护方
法；开挖后的山体表面覆盖塑料薄膜减少雨雪渗入
山体内。
}__● ● 引斗
第4l卷 周华新，等：人工山开挖高边坡防护综合应用技术 第2期
2)机械打人注浆管(管径为3O～50 mm)，长度
与设计土钉相同，若遇硬层达不到设计长度时，可适
当调整注浆管间距。注浆材料为水泥浆。
3)由于实际锚孔施工过程中，地面沉降变形明
显，本工程采用跟管钻进工艺，此工艺可避免机具对
孔壁的扰动，有效的保证了孔壁的完整性。同时也
减小了冲洗液在地层中的漏失，迅速将沉渣排出孔
外。
4)391．00 m标高以下原状土挖至原状土向下
一4 ITI左右和一6 m左右时，现场反应其实际地质情况
要比地质报告中所描述的地质状况要差，因此需要
对其进行加固，在开挖面处向下打一排qb40ITlm注
浆花管，长度为3 ITI。
3 效果评价
在基坑边坡支护施工过程中，在边坡顶部、中部
等部位分别设置观测点，共计l2个，如图3所示。
图3 边坡监测点布置
观测周期为：施工期间，每天1~2次，支护施工
完成后第一周3 d观测一次，以后每10 d观测一次。
本基坑工程于2009年12月16日开始开工，完工于
2010年1月22日完工。
表5 测点水平和竖向位移最大值mm)
测点 水平向 竖向 测点 水平向 竖向
1 -5．6 18．0 7 1．5 7．8
2 -2．6 11．2 8 3．5 12．5
3 8 8．2 9 0．O 2．O
4 6 6．5 10 5．6 4．8
5 4．6 5．0 l1 6．8 4．6
6 7．5 4．0 12 8．5 2．0
由表可知，除了1号测点的水平位移和沉降位
移较大外，其余的测点的水平位移均控制在10 mlfll
以内，沉降位移均控制在20 mm之内。在整个过程
中，水平位移值和沉降量在支护施工完成7 d后趋于
稳定，因而满足工程安全要求。
4 结论
在基坑支护和施工过程中，边坡情况良好，未出
现坍塌和开裂的状况，花管注浆土钉墙支护技术在
非自重湿陷性黄土地区边坡支护中取得了一定的效
果。此技术的应用不但保证了高边坡的安全，节约
了成本，而且为我们大大节省了工期。
参考文献
[1]徐金刚．浅谈深基坑支护的应用[Jl_科技资讯，2006(32)：39
[2]彭世江，李光明，等．成都地区深基坑支护方案设计．岩土 程与地
下工程，2010(02)：82—84
[3]行业标准，建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)
f4】国家标准，湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025—2004)
(上接第19页)
4 结语
1)水泥稳定膨胀土的抗渗透水压力随着水泥掺
人量的增加而增大，抗渗能力较原状膨胀土有大幅
提高。
2)水泥稳定膨胀土具有良好的强度、耐久性和
较高的水稳定性。
3)水泥稳定膨胀土的抗剪强度随着水泥掺入比
和龄期的增加而增大，水泥土的内摩擦角与水泥掺
入量、龄期无太大的关系(一般在20。～28。之间)，主
要增长的是凝聚力，较原状土有较大幅度的提高。
4)水泥稳定膨胀土当养护龄期达到7 d后，其膨
胀力大大降低、无压膨胀率很小接近于O。养护前
3 d的降低幅度大，之后随养护时间的加长而缓慢减
少，因此从减小膨胀力的角度来考虑，掺入水泥后的
膨胀土必须进行充分的养护，养护龄期以7 d左右效
果为好。
5)水泥稳定膨胀土的体缩率与原状土相比不显
著。
6)处于该地区许多建在膨胀土地基上的2～3层
建筑物地基有相当一部分采用水泥稳定膨胀土的办
法来进行处理，一般处理深度在基础底面以下O．3～
O．5 m，水泥掺人量为9％～12％。许多工程竣工至今
已使用l2年之久，其上部结构未发生由基础产生的
开裂及变形，说明对膨胀土地基采用水泥来稳定的
治理措施是合适的。
参考文献
【1】王国强．安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究 J．岩土工程学
报，1999．52—55
[2]罗逸、李国华，膨胀土化学理性对土体力学行为的影响fJ]．水文地
质工程地质，1995．28—31
[3]姚海林、许人平，等．膨胀土水力特性试验研究l J1．岩石力学与工
程学报，2001：18-20
47
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