某水電站廠前區(qū)邊坡開挖支護設(shè)計

林 小 芳

(華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

某水電站廠前區(qū)邊坡開挖支護設(shè)計

林 小 芳

(華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

分析了某水電站廠前區(qū)邊坡的工程地質(zhì)條件，從排水系統(tǒng)設(shè)計、鋼筋混凝土框格梁設(shè)計、噴錨支護設(shè)計三方面，介紹了邊坡開挖支護設(shè)計方法，并對邊坡進行了安全監(jiān)測，結(jié)果表明邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，滿足安全運行的要求。

邊坡穩(wěn)定性，支護設(shè)計，開挖設(shè)計

1 概述

某水電站地處橫斷山脈瀾滄江縱谷地區(qū)，電站共裝4臺350 MW機組，總裝機容量1 400 MW。

根據(jù)樞紐布置要求，廠前區(qū)整體開挖到1 323.80 m高程，邊坡高度近50 m，為永久邊坡。進廠公路位于廠前區(qū)邊坡坡腳，廠前區(qū)邊坡的穩(wěn)定直接關(guān)系到進廠車輛和人員的安全。所以，邊坡的防護和處理既要滿足安全運行要求，又要達到經(jīng)濟合理的目的。本文對廠前區(qū)邊坡的開挖支護設(shè)計進行了詳細(xì)介紹。

2 邊坡的工程地質(zhì)條件

廠前區(qū)自然邊坡坡度為25°～45°，溝口處坡度較平緩，廠前區(qū)大部分位于瀾滄江Ⅱ級階地上，高程1 350 m以上地形平緩，坡度為15°～25°，地表出露沖洪積卵碎石及漂塊石，覆蓋層厚度10 m～20 m，結(jié)構(gòu)稍密～中密。

廠前區(qū)西側(cè)邊坡坡度較陡，坡度為40°～50°，局部為陡崖，邊坡上覆蓋層淺薄，大部分弱風(fēng)化基巖出露。出露地層主要為花開左組上段J2h2-5和J2h2-6地層，巖層產(chǎn)狀N5°～20°W NE∠70°～80°。由于高程較低且為橫向谷，巖層傾倒變形不發(fā)育，層內(nèi)錯動帶不發(fā)育，一般厚度0.2 m～0.5 m，充填巖屑及少量泥質(zhì)，層理及節(jié)理較發(fā)育，巖體完整性差。

廠前區(qū)邊坡主要分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡兩種類型，廠前區(qū)東側(cè)大部分邊坡為土質(zhì)邊坡，自然邊坡上出露沖洪積卵碎石及漂塊石，結(jié)構(gòu)稍密～中密，厚度10 m～20 m；廠前區(qū)西側(cè)邊坡地形較陡，弱風(fēng)化巖石出露，傾倒變形不發(fā)育。邊坡走向為N74°E，與層面走向夾角為80°～90°，與層面等主要結(jié)構(gòu)面大角度相交，屬層狀橫向結(jié)構(gòu)邊坡，邊坡中無傾向坡外的較大規(guī)模中緩結(jié)構(gòu)面分布，自然邊坡穩(wěn)定性較好。

3 邊坡開挖支護設(shè)計

3.1 開挖設(shè)計

結(jié)合地質(zhì)建議，根據(jù)實際地質(zhì)情況確定各段邊坡開挖坡比：▽1 353.80～坡頂為1∶1，▽1 338.80～▽1 353.80為1∶0.75，▽1 323.80～▽1 338.80為1∶0.5。在1 353.80 m,1 338.80 m分別設(shè)置寬度為2 m的馬道。

3.2 排水系統(tǒng)設(shè)計

邊坡開挖形成后，降低巖體內(nèi)的地下水位是保證邊坡安全的重要措施。在邊坡開口線以外2 m設(shè)置截水溝，防止坡外的雨水沖刷邊坡。開挖后，及時對坡面噴混凝土進行封閉，以減少降雨入滲。整個坡面設(shè)置系統(tǒng)排水孔：各級馬道及平臺上方的第一排排水孔徑100 mm，長度15 m，間距3 m；其余坡面設(shè)置孔徑為65 mm，長度為5 m的排水孔，間、排距均為3 m，呈梅花形布置；所有排水孔傾向坡外，與水平面夾角5°～10°。每級馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置水平排水溝，溝寬0.34 m，深0.8 m，溝底排水坡度為0.2%，傾向下游。水平排水溝將雨水匯入側(cè)面縱向排水溝，經(jīng)縱向排水溝匯入坡腳排水溝，最終排入位于廠前區(qū)邊坡下游側(cè)的沖溝。

3.3 鋼筋混凝土框格梁設(shè)計

▽1 338.80～▽1 353.80以及▽1 353.80～坡頂邊坡巖體以強風(fēng)化及覆蓋層為主，為達到理想的防護效果，采用鋼筋混凝土框格梁。

鋼筋混凝土框格梁采用井字形(間距3 m×3 m)，在豎肋與橫肋的交點處設(shè)置節(jié)點錨桿或錨筋樁，錨桿及錨筋樁具體參數(shù)見3.4相關(guān)內(nèi)容?；炷翉姸鹊燃墳镃25，斷面尺寸30 cm×30 cm(寬×高)，按構(gòu)造配筋。坡面之間遇局部架空采用M7.5水泥砂漿砌片石補平，每片框格梁與每級邊坡同高，寬度為15 m～20 m，之間設(shè)伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)用瀝青松木板填塞。

3.4 噴錨支護設(shè)計

1)▽1 353.80～坡頂：該坡大部分為強風(fēng)化巖體，少部分覆蓋層，首先采用掛網(wǎng)噴混凝土(C25)15 cm對坡面進行封閉，然后采用框格梁+系統(tǒng)錨筋樁3φ28(節(jié)點錨筋樁)，長度12 m，間、排距均為3 m，梅花形布置；系統(tǒng)錨筋樁(節(jié)點錨筋樁)外露坡面25 cm，同框格梁主筋焊牢。

2)▽1 338.80～▽1 353.80：樁號0+046 m～0+155 m段大多數(shù)邊坡巖體較好，采用素噴混凝土(C25)10 cm對坡面進行封閉，框格梁+系統(tǒng)錨桿φ28(節(jié)點錨桿)，長度9 m，間、排距均為3 m，梅花形布置；系統(tǒng)錨桿外露坡面25 cm，深入噴層混凝土中，同框格梁主筋焊牢。

樁號0-010 m～0+046 m段邊坡巖性以變質(zhì)巖為主，局部為板巖，呈強風(fēng)化狀。其中樁號0+045 m處揭露一條寬度為20 cm～30 cm的斷層，呈全、強風(fēng)化狀。節(jié)理發(fā)育兩組：a.緩傾角節(jié)理;b.順坡向卸荷節(jié)理。邊坡巖體受節(jié)理、層理切割呈碎塊狀，巖體破碎。樁號0+155 m～下游側(cè)邊坡巖性以板巖為主，局部夾變質(zhì)石英砂巖，巖體為強卸荷強風(fēng)化狀，同樣受兩組節(jié)理切割，巖體破碎，其中樁號0+173 m～0+184 m段巖體受構(gòu)造影響，帶寬30 cm～150 cm的錯動帶(緩傾角)。為保證邊坡的整體穩(wěn)定，對樁號0-010 m～0+046 m及0+155 m～下游側(cè)邊坡的框格梁節(jié)點采用錨筋束3φ28，長度為12 m，間、排距均為3 m，梅花形布置；節(jié)點錨筋樁外露坡面25 cm，同框格梁主筋焊牢。

3)▽1 323.80～▽1 338.80：該段邊坡巖性為砂巖、板巖互層，巖層走向與邊坡走向近垂直，邊坡巖體無傾倒。上游側(cè)邊坡0+03.0 m～0+30.0 m段發(fā)育N55°E ⊥的節(jié)理，節(jié)理面平直粗糙，面鐵錳質(zhì)渲染，夾少量泥膜，巖體完整性差。全坡面素噴混凝土10 cm+系統(tǒng)錨桿φ25/φ28，長度6 m/9 m，外露5 cm，呈梅花形布置。局部破碎部位加強隨機支護。

4 邊坡安全監(jiān)測

由于邊坡的地質(zhì)構(gòu)造無法全部揭露清楚，因此采用儀器監(jiān)測和人工現(xiàn)場巡視檢查相結(jié)合的方式，對邊坡實施安全監(jiān)測。監(jiān)測的主要內(nèi)容有滲流、巖體變形、應(yīng)力。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及地質(zhì)素描成果，及時進行反饋分析，一方面對開挖坡段進行錨固處理，同時預(yù)測下一坡段的結(jié)構(gòu)面情況，對支護措施做出合理的調(diào)整和修改。

廠前邊坡高差相對較小，地質(zhì)條件較單一，表面變形測點和位移計的變形量一直都處于微小狀態(tài)，表明邊坡內(nèi)部無滑動面變形。除局部錨桿應(yīng)力計測值較大，大部分錨桿應(yīng)力計讀數(shù)均處于較低水平，且測值基本無變化，表明邊坡內(nèi)部應(yīng)力變化不大。分析認(rèn)為局部錨桿應(yīng)力計測值較大，是因為錨桿所在部位巖體表層松散所導(dǎo)致，不會影響到邊坡整體穩(wěn)定，可根據(jù)實際情況局部給予適當(dāng)加固處理。

5 坡面綠化設(shè)計

進場公路位于廠前區(qū)邊坡坡腳，來往人員較多，應(yīng)考慮邊坡的視覺效果，對其進行合理的綠化設(shè)計。在馬道和平臺水平排水溝外側(cè)設(shè)置混凝土花池，尺寸1 m×0.8 m(寬×深)，側(cè)壁厚度0.2 m。側(cè)壁及底板配置鋼筋：側(cè)壁豎向受力筋φ12@0.15 m，分布筋φ8@0.25 m；底板縱、橫向均配置φ16@0.20 m鋼筋。外側(cè)壁預(yù)埋φ50 PVC排水管，間距0.5 m，排水管底高程同該處花池底高程?；ǔ貎?nèi)種植黃花槐、小葉榕、三角梅、爬山虎等植株，爬山虎內(nèi)側(cè)上爬，外側(cè)下掛，最后滿布整個坡面。相較于框格梁內(nèi)坡面植草，本方案具有種植方便、費用省等優(yōu)點，對邊坡同樣具有良好的綠化效果。

6 結(jié)語

針對該水電站廠前區(qū)邊坡的地質(zhì)條件，采取噴射混凝土、鋼筋混凝土框格梁、各類錨桿(錨筋樁)和鋼筋網(wǎng)所組成的聯(lián)合支護系統(tǒng)，這樣的支護系統(tǒng)可以提高邊坡巖體結(jié)構(gòu)的強度和抗風(fēng)化能力，增加邊坡穩(wěn)定性，也可以防止淺層滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生。廠前區(qū)邊坡已經(jīng)正常運行3年多，各方面的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，充分說明已采取的開挖、支護措施是可行、合理并且安全的。

[1] 程良奎，范景倫，韓 軍，等.巖土錨固.第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[2] 程良奎.巖土錨固工程技術(shù).北京：人民交通出版社,1998.

[3] GB 50086—2001,錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范.

On slope excavation support design at prozone of some hydropower station

Lin Xiaofang

(HuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou311122,China)

This paper analyzes the engineering and geological conditions of slopes at prozone of some hydropower station, introduces the design method for the slope excavation support from the drainage system design, lattice design for the reinforced concrete, and bracing support design, undertakes the safety monitoring of the slopes, and proves by the result that the slopes can keep the stability and meet the demands of the safety operation.

slope stability, support design, excavation design

2015-09-16

林小芳(1982- )，女，工程師

1009-6825(2015)33-0069-02

TU413.62

A