放坡开挖基坑坡面防护材料优化及应用效果分析

张斌　马荣

摘要：文章以中马钦州产业园区钦海大道管廊基坑工程为研究对象，提出一种绿色经济、安全有效的坡面防护材料及施工方法，介绍了装配式材料结构体系设计方案与施工技术，并从环保效益、施工效率、经济效益等方面，分析了该材料及其施工方法的应用效果。

关键词：放坡开挖;基坑;坡面防护材料;绿色施工;优化

0 引言

随着市场经济的快速发展，城市建设进程逐渐加快，众多的房屋建筑、管廊、车站等工程崛地而起，基坑工程作为建筑工程的重要组成部分，其施工质量直接影响着基坑稳定性及作业人员安全，是各建筑单位必须重点关注、研究的内容。基坑各支护结构类型中，放坡开挖因其特有的价格优势，广泛应用于各类基坑工程。为防止边坡因气温变化、失水过多而风化、松散，或防止坡面受雨水冲刷而产生溜坡现象，提高破面防护施工效率、加强施工质量显得尤为重要。

目前传统基坑坡面防护材料主要采用钢筋网片加喷射混凝土，既不符合国家节能减排政策，也难体现绿色施工理念，而且工人劳动强度高、职业危害大、施工周期长、效率低，越来越难适应城市绿色环保建设的需要。为此，新型绿色装配式坡面防护材料应运而生，本文通过对中马钦州产业园区钦海大道管廊基坑边坡防护工程的研究，提出一种绿色经济、安全有效的坡面防护材料及施工方法。

1 工程背景

1.1 工程概况

综合管廊标准段均为地下单层单舱结构形式，采用明挖法施工，基坑长度约为2 079 m，标准段基坑宽度6.0 m，深度约为5.3～8.8 m，基坑底部主要位于④—1粉质黏土、⑤—1全风化泥质松砂岩、⑥—2强风化泥质粉砂岩、⑦—3中风化泥质粉砂岩等地质较好土层，少量位于①—1素填土、③—1淤泥质土等浅层地质较差土层。基坑开挖均采用放坡开挖方式，坡面防护面积约3.5万m 2[1]。见下页图1。

1.2 原设计坡面防护

本工程基坑坡面防护形式原为挂钢筋网喷射混凝土，钢筋网片优先采用8@200 mm×200 mm规格成品钢筋网，铺设时每边的搭接长度应≥300 mm;喷射混凝土采用80 mm厚C20混凝土[2]。

2 装配式材料结构体系及设计施工

2.1 防护体系组成

绿色装配式边坡防护体系由裝配式面层、连接构件（钢丝绳等）、紧固件（卡扣等）装配化构件三部分组成。

2.2 面层结构

装配式面层为复合面层（见图2），由工厂统一加工制作，包括：

（1）加筋层，采用合成材料制成，具有一定的抗拉强度，在装配式面层防护过程中，起到对坡面加筋作用。

（2）防护层，面层由纤维加工而成，具有坡面防冲刷功能，具备反滤功能。

（3）皮肤层，由纤维编织加工而成的网状材料，可与土体密贴。

（4）性能层，采用具有特殊需求（如防水性能）的复合薄膜制成，可与坡面密贴。

2.3 面层防护设计

（1）绿色装配式面层抗拉强度应≥30 kN/m;面层幅宽6 m，面层具有防水性能;坡面固定钉L=0.5 m@2 m×2 m，水平间距2.0 m，沿坡面间距2 m。

（2）坡顶、坡脚均需翻边处理，坡顶翻边宽度≥0.8 m，坡脚翻边宽度≥0.3 m;坡顶、坡底采用竖向插筋锚固面层产品，并用80 mm厚C20混凝土覆盖，见图3～4。

（3）面层搭接处采用平接，搭接量≥300 mm，搭接采用“之”字形搭接。

（4）面层铺设完成后，在坡面纵横向布置连接构件（6 mm钢丝绳）加强面层产品受力，土钉外露端用卡扣固定。见图5。

2.4 面层主要施工技术

2.4.1 施工工艺流程

土方开挖→锚钉（土钉）施工→摊铺面层→安装连接构件→固定面层（上下压顶、坡面紧固）→下一土方（工作面）开挖→下一循环→基边坡防护完成。

2.4.2 面层摊铺安装

根据现场情况，确定卷材尺寸，裁剪后予以试铺。检查宽度是否合适，搭接处应平整，松紧适度。调整面层后，从地锚开始，由上至下依次穿入每个钢筋锚钉外露端;面层用人工滚铺，布面要平整，并适当留有变形余量;每铺设完一块面层都要用刮板刮至平顺;在坡面上，通过加强筋缠绕锚杆端头一圈，并拉紧，最后用卡扣紧固压紧钢丝绳;局部单元有不平整的情况出现时，可通过补打构造钉与钢丝绳配合压紧面层。

分层铺设时，宜随挖随铺设，铺设布距为1.5～3 m;也可根据土体自立程度，决定一次铺设高度。面层下放距离基坑底1～2 m，采用施工辅助摩擦钉固定在边坡坡面上，待下步开挖后，再行下放，及时防护并锁定。

3 应用效果分析

3.1 环保效益

喷射混凝土属于不可再生资源，施工完成后不可回收循环利用，施工时扬尘大，现场搅拌机、空压机等噪声高，极不符合绿色施工理念。

绿色装配式材料采用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成，能循环利用多次，经专业机构检测论证，材料废弃后可直接掩埋，不会对水土造成污染[3]。在防尘、稳坡、减噪、防污方面：（1）能在边坡裸露早期快速封闭，减少二次产尘，避免扬尘产生的伤害;（2）减少水土流失，降低暴雨期间对裸露边坡的冲刷，维护坡面;（3）减少土体防护作业的动力设施要求，减少噪声;（4）不会产生过多的泥浆、废气等废弃物污染环境。

3.2 施工效率提高

以钦海大道管廊基坑工程为例，坡面防护采用挂网喷射混凝土时，施工一节段（20 m×12 m）240 m 2，用时2 d天;采用绿色装配式面层时，用时仅0.5 d。并且，绿色装配式面层施工简便快捷，大型机械需求少，现场安装仅凭人工即可完成，节省现场编网和混凝土养护时间;土方开挖面可快速封闭，不受天气影响。

3.3 经济效益

以钦海大道廊基坑工程为例，施工一节段（20 m×12 m）240 m 2，采用绿色装配式面层（面层材料按较不利情况使用2次考虑）可节约成本1 332.4元，见下页表1。

3.4 其他效益

（1）安全显著提高。绿色装配式护坡面层刚柔相济，土钉受力等同，可阻止降雨对坡面的冲蚀，沿坡面排水，坡体内水可通过面层反滤，局部传力。而混凝土面层抗变形（抗裂/膨胀土）能力弱，发生裂缝后坡面易被冲蚀，故构造措施需保证足够厚度和密贴度，克服自重。

（2）质量易于保证。喷混护坡受人工、特殊时期影响大，面层厚度不稳定，而绿色装配式护坡面层工业化生产，指标稳定。

4 结语

绿色装配式面层材料环保、轻型、美观;施工过程无污染，效率高，质量优，符合绿色施工理念;产品为工厂定制、安装简单，功效快，使用小型机具即可安装，人均产能提高2倍，工期缩短3～5倍;面层材料可回收再次利用，综合造价降低率较为可观。

放坡开挖基坑坡面防护材料的优化及应用为中马钦州产业园金鼓江区域边坡防护提供了案例基础，为类似项目施工提供经验借鉴。

参考文献：

[1]GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].

[2]JGJ/T 372-2016，喷射混凝土应用技术规程[S].

[3]GB/T17689-2008，土工合成材料 塑料土工格栅[S].