直立高边坡逆作法装配式锚索挡土墙施工技术_邢民_王述红_许春兴

土木建筑与环境工程

，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　　　ｇｇ　

ｏｌ．３７Ｖ

．２０１５Ｄｅｃ

：／ｄｏｉ１４７６．ｉｓｓｎ．１６７４０．１１８３５４．２０１５．Ｓ１．０３１－ｊ

直立高边坡逆作法装配式锚索挡土墙施工技术

２

王述红１，许春兴１，邢　民１，

）（中冶沈勘工程技术有限公司，沈阳１东北大学资源与土木工程学院，沈阳１８１９；２．１００１６１０１．

摘　要：在边坡工程中，直立高边坡的施工和围护是施工的一个难点，随着经济建设的发展，越来越多的地区出现高边坡施工。大连沿海城市商业经济培训中心及周边地块改造项目南侧挡土墙工部分段采用现浇钢筋混凝程，是一个土质和强风化岩的直立高边坡工程，边坡最大深度为１２ｍ，１．土挡土墙施工。开挖支护过程中出现过塌方事故，文章分析了事故出现的原因，并阐述具体处理措施，并以此具体工程为背景，提出一种新型逆作法装配式锚索挡土墙的施工技术方法，以不同种类的装配块间的组装作为挡土墙，并设置预应力锚索加固，采用逆作法自上向下逐步施工，底部挡土墙和地梁一起整体采用现浇钢筋混凝土，提高整体稳定。该方法减少工程风险，加快施工速度，为以后直立高边坡施工提供一种借鉴的方法。

关键词：高边坡；逆作法；装配式；锚索挡土墙；施工技术

（）中图分类号：４７６Ｓ１０１６０４４５．９　　文献标志码：４４２０１５４ＴＵ７Ａ　　文章编号：１６７－－－Ｃｏｎｄｏｗｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｕｅｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｈｉｈｓｌｏｅｔｏｎ－　　　　　　ｑｇｐｐ

ｍｅｔｈｏｄａｓｓｅｍｂｌｔｅａｎｃｈｏｒｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌ　　　ｙｙｐｇ　　

１１２

，ＸｉｎＭｉｎＷａｎＳｈｕＸｕＣｈｕｈｏｎｎｘｉｎ　ｇ　ｇｇ，ｇ　

，；，Ｎ（Ｓｈｅｎａｎ１１０８１９，Ｐ．Ｒ．ＣｈｉｎａｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｌｌｅｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ１．Ｃ　　　　　　ｙｇｇｇｇｙ　

），１１００１６，Ｐ．Ｒ．ＣｈｉｎａＴｅｃｈｎｏｌｏＣｏ．Ｌｔｄ．Ｓｈｅｎａｎ２．ＭＣＣＳｈｅｎＫａｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　　ｙｇｇｙｇｇ　　　

：，，ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｓｌｏｅｅｎｉｎｅｅｒｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｈｉｈｓｌｏｅｉｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　ｐｇｇｇｇｐ　，ａｌｏｎｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｅｃｏｎｏｍｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｈｉｈｓｌｏｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｒｅａ．ＣｏａｓｔａｌｃｉｔｏｆＤａｌｉａｎ　　　　　　　　　　　　ｇｐｙｇｐｙ　　ｒｏｅｃｔＢｕｓｉｎｅｓｓＥｃｏｎｏｍｉｃｓＴｒａｉｎｉｎＣｅｎｔｅｒａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｌａｎｄｓｏｕｔｈｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　　　　　　　　　ｐｊｇｇｇ　　　

，，ｒｏｅｃｔｉｓａｎｅａｒｔｈａｎｄｓｔｒｏｎｌｗｅａｔｈｅｒｅｄｒｏｃｋｖｅｒｔｉｃａｌｈｉｈｓｌｏｅｔｈｅｓｌｏｅｏｆｔｈｅｅｎｉｎｅｅｒｉｎｔｈｉｓ　　　　　　　　　　　　　ｇｇｐｊｇｙｇｐｐ　ｍａｘｉｍｕｍｄｅｔｈｏｆ１１．２ｍ，ａｒａｒａｈｕｓｉｎｓｉｔｕｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　　　　　　　　ｐｐｇｐｇｇ　　

，ｒｏｃｅｓｓｏｆｅｘｃａｖａｔｉｏｎａｎｄｓｕｏｒｔｏｃｃｕｒｒｅｄｏｎｅｃｏｌｌａｓｅａｃｃｉｄｅｎｔｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｓｅｃｉｆｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔ　　　　　　　　　　　　　ｐｐｐｐｐ，，ｄｏｗｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｗｉｔｈａｓｅｃｉｆｉｃｒｏｅｃｔａｓａｎｅｘａｍｌｅｒｏｏｓｅｄｔｈｅｎｅｗｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｔｏｎ－　　　　　　　　　　　ｐｐｊｐｐｐｇｙｐ　

，，ｍｅｔｈｏｄａｓｓｅｍｂｌｔｅａｎｃｈｏｒｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌＩｎｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｂｌｏｃｋａｓａｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌ　　　　　　　　　　　　ｙｙｐｇｙｇ　　　　，ｓｔｒｄｏｗａｎｄｓｅｔｔｈｅｒｅｅｓｓｅｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｔｈｅｔｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒａｄｕａｌｌｆｒｏｍｔｏｔｏｂｏｔｔｏｍ，ｂｏｔｔｏｍ－－　　　　　　　　　ｐｐｇｙｐ　　

，ｉｎｌａｃｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｉｍｒｏｖｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔａｂｉｌｉｔ．ｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌａｎｄｂｅａｍｉｎｔｅｒａｌｌｕｓｉｎｃａｓｔ－－ｐ　　　　　　　　ｇｇｙｇｐｙ　　　，Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｏｅｃｔｒｉｓｋ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｅｅｄｔｏｅｒｅｃｔｈｉｈｓｌｏｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　　ｐｊｐｇｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄ．　　　ｐ

；；；：；ｄｏｗｎｍｅｔｈｏｄａｓｓｅｍｂｌｔｅａｎｃｈｏｒｒｅｔａｉｎｉｎｗａｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｕｅＫｅｗｏｒｄｓｈｉｈｓｌｏｅｔｏ－　　　　ｇｐｐｙｙｐｇｑｙ　　　

收稿日期：２０１５１１１０－－；地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室基金项目：国家自然科学基金（５１４７４０５０、５１１７９０３１）

（）；；国家高端外国专家项目辽宁省高等学校优秀人才支持计划（ＳＫＬＧＰ２０１４Ｋ０１１ＬＮ２０１４００６）（）。ＧＤＴ２０１４２１００００８、ＧＤＷ２０１４２１０００５０

（）＿，作者简介：邢民（硕士生，主要从事地下工程信息化研究，１９８９Ｅ－ｍｌｘｉｎｍｉｎｎｅｕ６３．ｃｏｍ。ａｉ＠１－）ｇ

等：直立高边坡逆作法装配式锚索挡土墙施工技术第３７卷增刊　　　　　　邢　民，为了适应地区和建　　随着工程建设的大力发展，

设要求，修建边坡挡土墙，挡土墙是边坡工程防护常

１］

。在许多地区出现了直立高采用的一种工程措施［

１６５

））为杂色，稍湿，杂填土（松散，稍密，该ｌ１Ｑ４ｍ层底埋深层场地均有分布，层厚为２．０～１０．４０ｍ，３０～１０．４０ｍ。２．３

））碎石（为黄褐色，稍湿，中密，碎石主要２Ｑ３ｄｌｐ层底埋深为石英岩及板岩，层厚０．０～１．３０ｍ，５０～１０．９０ｍ。３．５

））强风化板岩（为灰黄色，板状构造，主要矿３Ｚｃ物成分绢云母、绿泥石等，岩芯呈碎片状，属软岩，破碎，节理裂隙较发育，节理面平整光滑，手折易碎。层底埋深３．层厚０．０～１．５０ｍ，０～１１．５０ｍ。４０

））中风化板岩（为灰褐色，板状构造，主要矿４Ｚｃ物成分为绢云母、绿泥石等，岩芯呈碎块状、饼状，属软岩，较完整，节理裂隙较发育，锤击易碎。最大揭露厚度５．０ｍ。具体边坡岩土构成及特性见表１。

表１　边坡岩土构成及特性

岩土类型杂填土碎石强风化岩中风化岩

天然密度／（ｋＮ·ｍ－３）

１９　２０　２１　２２　

粘聚力／Ｐａｋ５　

１５　２５　５０　

）（内摩擦角／°

１５１８２２０３

边坡锚索挡土墙，土质直立高边坡的施工方法对工程建设的影响因素较大，逆作法具有保护环境、节约社会资源、缩短建设周期、控制坡体情况等诸多优点，同时它也克服了常规性的临时支护存在的诸多

２］

。不足之处［

以大连沿海城市商业经济培训中心及周边地块改造项目南侧挡土墙工程为例，介绍了直立高边坡逆作法锚索挡土墙施工技术，对其他类似工程有所裨益。

１　工程概况

拟建的项目地处位于大连市八一路与滨海西路及滨海中路交叉路口大连嘉汇阳光学校的南侧。为保证边坡内部建筑条件，保护直立高边坡稳定，修建挡土墙进行边坡支护，支护范围为Ａ～Ｂ段、Ｂ～Ｆ段，挡墙全长２拟建场地原地貌属山麓斜６０ｍ，９５．坡地貌。地势高差相互差距较大，最大的高差为７１ｍ。边坡现场图如图１。１２．

２．２　水文条件

根据现场实际勘察结果，地下水主要是基岩裂隙水为主，具有季节性。施工时期，正处于雨季，岩体渗水现象比较严重，对挡土墙施工有一定的影响。

３　开挖中出现的事故及处理

３．１　事故发生概况

该现场塌方位置发生在边坡设计红线ＤＥ段中间附近，造成长度约２宽度约３ｍ的土方向下０ｍ，滑移导致塌方，损坏上方建筑物。未造成施工现场的人员伤亡，此处塌方导致上方红砖平方损坏大致

图１　边坡现场图

四间左右，造成靠近一面墙体随土石方滑移而被动拉坏，由于该处已经挂设铁丝网和喷射混凝土以及嵌入锚索并注浆，所以此处已经造成了大面积的毁坏。现场塌方破坏图如图２所示。

场平高程采用园区规划道路高程，分述如下：场平高程高于场地外地面高Ａ—Ｂ段长２２．１ｍ，

程，采用毛石砌筑重力式挡墙进行支护，墙高２．０ｍ。场平高程低于场地外地面７３Ｂ—Ｆ段长２．５ｍ，高程，采用锚索挡墙进行支护，墙高３１．２ｍ。本．７１～工程边坡支护为永久性支护，使用年限设计为５０年。

２　地质与水文条件

２．１　地质条件

根据勘探结果可知：

图２　现场塌方图

１６６

土木建筑与环境工程　　　　　　　　　　　　　　　　第３７卷

３．２　事故原因分析

此处经过现场观察和事故的影响程度进行的分析塌方原因的可能情况。经过检测，该处的岩石节理方向大致为竖直走向，并非为大多的横向，所以比较容易大面积塌方，此处已开挖至地面标高，完成了近几天时间未出现裂缝等塌方的征兆，所以并非单一由于岩石节理导致，通过现场钩机的油锤凿石发现塌方处的岩石较软越靠近Ｅ点处的岩石风化程度较低，所以该处的岩石风化程度也影响了塌方的出现。由于此处白天期间第二排锚索完成了注浆，但是在注浆期间从塌方段到Ｄ点方向的所有钻孔中均出现了较多的水。同时上方建筑物距离开挖面仅仅１ｍ距离，边坡所受荷载较大。所以该事故塌方原因是由于注浆孔内水影响渗透导致塌方处滑移面层间摩擦力减小，上方建筑物促使受荷增大导致该处的塌方。３．４　事故处理措施

此处开挖深度大致为５ｍ多，而且土层为强风化岩，所以此处施工设计方法是直接开挖至标高底部，采用顺作法从底部进行支模，现浇钢筋混凝土挡土墙，最后张拉预应力锚索。由于事故的发生，影响此处的施工方法，处理措施是，用挖掘机把塌方的岩石块体凿碎挖走，清理塌方处岩体坡面，然后在坡面

３］

。在该上挂网并喷射混凝土以控制边坡继续塌方［

４］

。还可以有效的对于开挖深度越深的工程越明显［

控制边坡的位移，保持边坡整体的稳定。

装配式挡土墙不同于一般整体现浇的钢筋混凝土挡土墙，优点在于可装配、有益于缩短工期，即挡土墙面板采用工厂化标准预制、现场安装施工，缩短了建设工期，预制施工质量易于控制；且墙身轻小、占地较少，地基承载力要求较低，条件较差和石料缺乏地区均可采用，特别对于本工程高边坡施工。缺点是装配式挡土墙面板需另设场地和模板做标准化预制，并须经过转运、吊装和连接等；工序较多，投资

５］

。比较普通挡土墙大［

图３　预制混凝土块平面布置

工程Ｃ－Ｄ段中土体的最大开挖深度为如果采用顺作法，必须开挖至基底标高，可２ｍ，１１．

能造成该处边坡塌方或者要进行加固支护措施，所以本施工段采用一种逆作法装配式锚索挡土墙施工的新型边坡施工方法。

４．３　逆作法装配式挡土墙施工技术

高边坡逆作法装配式锚索挡土墙的施工主要包括开挖、钻孔、锚索安置、注浆、预制块体安装、锚索

６］

。的张拉等几个重要的环节［

处标高底部进行地梁的施做，并在挡土墙双侧进行采用分层浇筑，支模，挡土墙厚度为４分层厚００ｍｍ，度不超过２ｍ，待养护好后，填充墙背后的土体，进行锚索的张拉，按照此工序，直至顶部标高，挡土墙后的土体随着分层浇筑高度而填充墙背后的回填土，使之密实。

因４．３．１　开挖　该环节主要就是边坡土体的开挖，挖掘机每次开挖深预制钢筋混凝土板为２ｍ×４ｍ，

度将近２ｍ，底部保持２侧ｍ左右人工配合挖土，０ｃ壁和底部严禁超挖，开挖过程中按照分层分皮对称开挖的原则，避免土压力不平衡造成挡土墙垂直度

７］

。同时工作平面水平开挖５ｍ左右，的影响［为后

４　逆作法装配式锚索挡土墙施工技术

４．１　设计概况

在根据设计高标，Ｃ－Ｄ段开挖最深为１２ｍ，１．

续钻孔和安装张拉提供场地。

必须注意避免对２　钻孔　直立高边坡钻孔时，４．３．周围边坡岩体造成影响，保护周围岩体的稳定。锚索孔的钻孔方式采用干钻，不采用水钻的方法。每次钻孔位置为开挖深度的中心位置，锚索孔水平和上下均相距２ｍ，钻孔机每次钻孔深度约为１钻５ｍ，孔的孔径约为１ｍ。钻孔后专门组织检查人员５０ｃ进行验孔，严格控制成孔质量。现场钻孔图如下图４。

３　锚索安置　锚索应预先截断长度每根１４．３．６ｍ距离头部１ｍ处自由段应套５ｍ左右的塑料左右，

Ｃ－Ｄ段施工方法采用逆作法装配式锚索挡土墙工

艺，该处的锚索孔上下左右均设为２ｍ，所以装配式挡土墙块的尺寸选为２ｍ×４ｍ钢筋混凝土板与厚度选为４２ｍ×２ｍ正方形钢筋混凝土板，００ｍｍ，每块板周围均设有凹凸槽，以便预制块体之间互相有效的连接，平面布置如图３所示。４．２　逆作法装配式施工方案的确定

与传统的施工方法比，采用逆作法施工有很多的优点，在直立高边坡中可以节省开挖后大多数的挂钢丝网和喷射混凝土支护，同时也可以节省工期，

等：直立高边坡逆作法装配式锚索挡土墙施工技术第３７卷增刊　　　　　　邢　民，

１６７

最后部分开挖至设计标高，把地梁和剩余部分一同采用钢筋混凝土现场浇筑施工，这样可以保证下方整体的稳定性。

５　结　语

通过大连一直立高边坡工程中一起小的事故的发生，以具体事例为主，分析了本直立边坡工程中产生塌方的一些原因和处理方法，为类似高边坡支护

图４　现场钻孔

工程起借鉴参考意义。同时提出一种新型的逆作法装配式锚索挡土墙的施工技术方法。在直立高边坡支护中能够起到良好的效果。通过数值模拟结果得出在直立高边坡中，直立直接开挖的边坡破坏危险程度要大于分层逆作法施工的５倍左右。逆作法施工不仅可以缩短工期也可以节约造价和人力资源，同时可有效控制坡体位移，减小一些不必要的塌方事故的发生。通过装配式锚索挡土墙可以为今后直立高边坡等类似工程的应用提供一种参考。参考文献：

［鄢宏庆．软质岩路堑高边坡的加固与周德培，１］宋从军，

］（）：防护技术研究［岩土力学，４８．Ｊ．２００３Ｓｕ２２４５２－ｐ［张明，叶磊等．新型逆作法施工关键技术的研究２］苏伟，

（）：］与应用［６．５，４４１５２Ｊ．施工技术，２０１５－［等．土质直立深基坑逆作法３］郝世俊，李雄伟，韩仕洲，

］支护过程中塌方处理施工实践［Ｊ．煤田地质与勘探，（）：２１１１．５，３３Ｓｕ１１０９００－ｐ

［］４］朱锦峰．某大型深基坑逆作法施工技术［Ｊ．施工技

（）：术，２７０．０１３，４２１６５－［５］张程宏．装配式挡土墙设计特点及其在市政道路中的

］（）：应用［Ｊ．城市道桥与防洪，２３２．０１２４３０－［］６］李德胜．高边坡锚索框架施工［Ｊ．黑龙江交通科技，

（）：２３０．４３２８０１－［季方．超大面积深基坑逆作法施工技术的探讨７］王美华，

［］（）：２Ｊ．地下空间与工程学报，６０２．００５４５９９－［郭永成．高边坡预应力锚索施工技术华国辉，８］李凯，

［］（）：Ｊ．现代矿业，２１０１．０１２６９９－［高和斌等．高边坡锚索结构预应力检测王建松，９］聂彪，

及补强修复技术的应用［２０１Ｊ］．岩土工程学报，１（）：Ｓｕ１２４１．２３９－ｐ

［］张永安，李峰，蒋鸥．泥岩高边坡锚索预应力变化规律１０

：分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００７，２６（９）１８８８２．１８９－（编辑　郑　洁）

套管，钢绞线采用每束３根７５高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。钢绞线端部隔１ｍ左右位置套作为预应力锚索的５ｍ长的塑料套管并进行抹油，

自由段，防止自由段钢绞线被浆体固定。钢绞线之间每隔２ｍ设置一支架，连接好后整体放入锚索孔中，端部伸出长度约１ｍ左右。

４　注浆　注浆的浆体采用的是通过实验室确４．３．定配合比的水泥砂浆。注浆时注浆管最好深入锚索孔底部，到孔周围有浆液溢出停止注浆，注浆过程中采用二次注浆，前后注浆的时间间隔不宜超过１２ｈ。３．５　预制块体安装　预制块体吊装过程中应该４．

准确控制同时伸出的锚索穿过预制块体的锚索孔，预制块体应按距离尺寸精准定位。每块块体两侧均设有凹凸槽，相邻块体之间接口处应接触完好并固定。

锁定　锚索的张拉应该先通过现６　锚索张拉、４．３．场抗拉拔试验，确定锚索的承载能力，锚索合格后方可进行张拉和锁定。锚索的张拉及锁定分级进行，必须锚索的张拉操作规程严格执行，然后按设计要求加以锁定和封锚，将锚索外露钢绞线剪断，端部宜

［］留５０ｍｍ８。０～１０

锚索结构防腐采用灌注防腐材料的方式进行，

９］

。在沿着边坡方向上每一保证锚索结构的有效性［

层可以进行分段施工，进行流水作业。第一层分段的预制钢筋混凝土挡土墙安装完成之后，开挖第二层土方，重复之前的各个工序，按照每个施工环节，严格施工，特别是预制块体之间的连接必须做到准确精细。锚索张拉过程中，一定会造成应力损失，通

１０］

。依次过补偿张拉，能明显提高锚索的预应力值［

循环施工到边坡设计标高底部，底部一般剩有不足最后采用现浇钢筋混凝土连同地梁一同整体浇２ｍ，

筑，完成施工。７　地梁与底部施工　由于预制块体的尺寸为４．３．

在施工作业面上只能施工５排预制块。２ｍ×４ｍ，