西寧機場三期擴建工程航站樓邊坡支護技術淺析

蔡廷吉

摘要：西寧機場三期擴建工程 T3 航站樓南側存在高填方邊坡，為減小邊坡支護結構變形，保證邊坡及周邊建筑物結構安全，對回填邊坡采用上部懸臂 樁+下部雙排樁分級支擋方式進行支護，樁后采用質量比為 1：7 水泥土回填。

關鍵詞：高填方;水平土壓力;結構安全;水泥土;支護樁

1 引言

西寧機場三期擴建工程擬建 T3 航站樓建設場地及周邊地面發育陡坎、 地形起伏大，地勢整體呈西高東低、北高南低之勢，地勢高差大，需對建 設場地進行地基回填處理，回填高度平均為 20m。航站樓南側為新建綜合 交通換乘中心，二者之間為環形站前高架系統，從而在航站樓與站前高架 道路之間形成總高約 18.6m，長度約 270m 的永久性邊坡。為保證填方邊坡 和周邊建筑結構穩定安全，對該永久性邊坡進行支護處理。

2 工程條件分析

2.1 工程地質條件

根據鉆探現場描述、原位測試及室內土工試驗結果，將勘探深度范圍?內的地基土共分為 9 層：①層填土（Q4ml）、②層黃土狀土（粉質粘土） （Q4al+pl）、③層性黃土狀土（粉質粘土）（Q4al+pl）、④層石（Q4al+pl）、 ⑥層黃土狀土（粉質粘土）（Q3al+pl）、⑦層卵石（Q3al+pl）、⑧層強風化?泥巖（N）及⑨層中風化泥巖（N）。

2.2 特殊地勢條件

本項目航站樓邊坡屬于高填方邊坡，將總邊坡拆分為二級邊坡分別進 行支擋，兩級邊坡之間設置卸載平臺，支護結構及卸載平臺占用水平寬度 平均為 16m。邊坡距離南側站前高架橋約 6m，坡底為設計工作道路，無法 采取自然放坡形式進行邊坡處理。

3 邊坡支護設計

3.1 支護方案

根據現場實際高差及與周邊建筑物的相互位置關系，擬采用扶壁式擋 土墻、錨桿擋墻、懸臂樁及樁錨體系組合進行比選，具體選型組合有：上 部扶壁式擋墻+下部錨桿擋墻、上部懸臂樁+下部樁錨支護、上部扶壁式擋 墻+下部雙排樁、上部懸臂樁+下部雙排樁。

3.1.1 扶壁式擋土墻

對于填方邊坡，扶壁式擋土墻支擋高度不大于 10m，這種支護形式在 高度方面受到限制，同時為了滿足擋土墻的抗傾覆及抗滑移要求，基礎底 板較大，若設置擋土墻，其底板及扶肋將與航站樓前以及高架橋北側樁基 承臺位置沖突;其次，由于場地為大面積填土，由于填土的自身沉降以及 填土下原狀土的沉降將導致擋土墻變形難以控制;最后，擋土墻立板的區 域無法采用大型夯壓設備施工，從而無法保證該區域回填土質量。

3.1.2 錨索

樁錨支護體系或錨索擋墻是現有較為成熟的支護方式，其控制變形能 力好，造價合理，安全性高，但由于本項目邊坡高度較高，填土錨索摩擦 力較小。同時采用錨索需精確定位航站樓樁基及高架橋樁基。其次，錨索 在長期使用過程中存在應力松弛情況，需要定期檢查鎖定力，后期維護需 要花費較大精力。錨索在長期使用過程中也存在銹蝕情況，對永久邊坡也 存在一定風險。

3.1.3 懸臂樁

懸臂樁分為單排樁及雙排樁兩種形式，通過與扶壁式擋土墻及錨索支 護體系比較，懸臂樁避免了扶壁式擋土墻可能發生的不均勻沉降問題，同 時避免了錨索對影響航站樓和高架橋樁基的影響。

綜合比較，懸臂樁支護形式為最科學合理的支護形式，這種支護形式 占用空間最小，施工周期短，與周邊結構的相互影響最小，因此本項目采 用上部懸臂樁+下部雙排樁分級支擋方式，雙排樁之間采用連梁進行連接，每排支護樁與樁之間通過冠梁連接，樁前植筋連接混凝土擋土面板，擋土 板與土面形成的空隙采用細石混泥土填充。

鑒于南側高架橋下部結構采用雙層框架門墩，為避開高架橋下部結構 之間的橫梁，將高架橋墩截面處上級懸臂樁調整為雙排樁，增加樁長及嵌 固端長度;下級支護由雙排樁調整為扶壁式擋土墻;具體見圖 1～2。

3.2 存在的問題

邊坡上級雙排樁支護距高架橋最小距離約 2.5 m，且高架橋承臺埋深在 支護樁嵌固段以內，高填方邊坡的水平土壓力傳至高架橋樁基和承臺側面，高架橋樁基和橋墩作為承壓構造，抗剪能力較弱，難以承擔此水平力，高 架橋結構存在一定的安全隱患。

3.3 解決方案

3.3.1 放坡方案

從下級支護按照 1：1.5 放坡，放坡至航站樓內約 33m。放坡方案優點分析：（1）南側高架橋受到的土壓力基本釋放。（2）邊坡支護形式由樁板墻改為放坡，支護造價降低。結構存在的問題：

（1）邊坡對高架橋的安全隱患全部轉移至航站樓內，航站樓由常規建 筑變為山地建筑。

（2） 山地建筑結構先天存在基礎不等高、豎向構件長短不一，扭轉效 應明顯，受力復雜等特點。其作為一種復雜結構形式，地震對山地建筑的 破壞比普通結構更加明顯，主要是地震誘發的地質災害和地震作用對結構 的破壞。

（3）山地建筑結構應保證基礎嵌固條件的有效性，用作結構嵌固的邊?坡應達到罕遇地震作用下不破壞的性能要求，應采取措施保證場地及邊坡?的穩定性。一般情況下，山地建筑接地端為基巖，場地及邊坡穩定性良好。結合工程實際情況，本項目航站樓擬建場地大部分位于高厚填土區域，填?土質量很難保證。

（4）航站樓南側 30m 范圍框架柱位于邊坡上，邊坡產生的水平土壓力 作用于框架柱上，框架柱難以承擔邊坡產生的水平土壓力，易受剪破壞。在地震作用下，位于邊坡上的框架柱受力更復雜，較其它區域更易破壞。

（5）根據航站樓抗震設防等設計參數，判斷本項目山地建筑掉層結構 和吊腳結構最大高度差應控制在 8m 以內，本項目高差為 19m，已經遠大于 相關設計要求。

（6）施工成本增加，邊坡及樁基礎界面交叉重疊，且位于邊坡之上，樁基礎施工對機械設備及施工工藝要求較高。

3.3.2 降低高架橋基礎埋深，加固橋墩結構方案

將高架橋承臺降至上級支護樁樁端以下，增加高架橋橋墩長度，加固 上部橋墩結構。

方案優點分析：

（1）上級支護樁對高架橋基礎的土壓力減小。

方案存在的不足：

（1） 高架橋基礎承臺埋深增加 10m，基坑支護難度大，承臺范圍填土 增加。

（2）基礎上部橋墩位于邊坡水平力影響范圍內，橋墩采取加固措施，增加成本。

3.3.3 航站樓結構空腔方案

將上級支護以北 30m 范圍內航站樓結構做成空腔結構，空腔底標高局 部地下一層等高。

航站樓結構空腔優點分析：

（1）無高架橋橋墩時上級支護高度減小，可采用一般的擋土墻支護;有高架橋橋墩時上級支護高度減少，原雙排樁方案樁長減少，嵌固深度減少;支護及回填土成本相對減少。

（2）南側高架橋承受邊坡水平土壓力大幅度減小。航站樓結構空腔存在的問題：

（1）航站樓基礎埋深大于 3m，按照相關要求，需要增加地下人防面 積。

（2）航站樓局部范圍需要設置結構頂板。

（3）下部結構空腔影響航站樓基礎及主體結構。

3.3.4 水泥土回填方案

為增強邊坡回填土的穩定性，采用水泥土配比為 1：7（質量比） 對邊 坡支擋線以北區域分層碾壓回填。航站樓南側上級支擋邊線以北 13m 作為 素土回填底邊線，以北 49m 作為素土回填頂邊線，素土與水泥土平行搭接 回填。高架橋及邊坡支護樁施工順序：高架橋樁基及承臺施工—橋墩施工 至二級邊坡地面處—回填水泥土并壓實—支護樁施工（齡期滿足要求后） —樁前土體開挖—橋墩繼續施工。

綜合比較，放坡、空腔結構、增加高架橋基礎埋深方案對航站樓和站 前高架橋結構設計影響較大，因此不建議采用此類方案。為減少邊坡結構 變形，保證航站樓及站前高架橋結構安全，本項目優選采用支護樁后填土 采用 1：7 水泥土回填方案。

4 結束語

綜上所述，邊坡支護技術研究在土木工程施工中具有非常重要的意義，尤其對于場地復雜且地勢起伏較大的高填方邊坡。選擇邊坡支護形式首先 要保證其主要的支護功能，滿足邊坡結構穩定安全，其次要因地制宜，兼 顧周邊建筑，綜合考慮施工便利、造價合理等因素。

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