某核電站深基坑邊坡綜合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

姚紅權(quán)

（中國(guó)核工業(yè)二四建設(shè)有限公司，福建 漳州 363309）

0 引言

基坑邊坡的穩(wěn)定性是施工的重要安全屏障。GD管廊連接PX泵房、MX常規(guī)島、CC虹吸井實(shí)現(xiàn)海水循環(huán)冷卻的進(jìn)、排水，設(shè)計(jì)年限為60年，基坑最低處為-26.0 m，邊坡安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)坡度為75°。結(jié)合深基坑邊坡、地質(zhì)差異性邊坡、地表水豐富邊坡、非永久性邊坡等不同工況，采用了鐵絲網(wǎng)（或鋼筋網(wǎng)片）、錨桿、噴射混凝土、擋墻、安全網(wǎng)、地梁、地坑、排水溝等單一或組合式綜合支護(hù)方式。同時(shí)，便于基坑邊坡發(fā)生特殊情況（海水滲漏、孤石、沖刷、開(kāi)裂、塌方等）或有特殊要求（坡頂布置重要管線、道路等）時(shí)立即選取有效的邊坡支護(hù)選型，確?；影踩?/p>

1 工程概況

邊坡防護(hù)工程量大，作業(yè)周期長(zhǎng)，危險(xiǎn)系數(shù)高，需要采取安全的技術(shù)措施為基坑內(nèi)作業(yè)安全提供基本保障。福清核電“華龍一號(hào)”是我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，基坑深度最大可達(dá)-26 m，總長(zhǎng)度約2 km。其中，GD管廊埋深大、跨越范圍廣，地質(zhì)不均衡，邊坡情況復(fù)雜，存在微風(fēng)化黑云母花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、石渣素填土等，局部裂隙有豐富的地下水。施工5GD1西側(cè)邊坡在負(fù)挖階段由于地質(zhì)原因發(fā)生塌方，5GD2南側(cè)邊坡出現(xiàn)海水潮汐性倒灌，6GD西側(cè)邊坡裂隙水豐富嚴(yán)重制約主體和回填等施工。

2 重難點(diǎn)分析及解決技術(shù)思路

單一支護(hù)技術(shù)難以保障安全性，不同地質(zhì)交界、強(qiáng)風(fēng)化邊坡需要采取更為經(jīng)濟(jì)的安全防護(hù)和邊坡支護(hù)相結(jié)合的組合措施；爆破裂隙和危石邊坡需初步清理危險(xiǎn)石塊，并對(duì)無(wú)法清除的塊體進(jìn)行安全分析和支護(hù)驗(yàn)算；倒坡位置存在較大的塌方風(fēng)險(xiǎn)，考慮基坑的時(shí)空效應(yīng)，需要快速處理倒坡加固和塌方的邊坡支護(hù)，加固問(wèn)題需要結(jié)合主體施工設(shè)計(jì)要求、后期回填要求、邊坡安全狀態(tài)等綜合考慮。

海水滲漏及裂隙水處理時(shí)，深基坑排水需要分階段進(jìn)行，設(shè)置固定的排水集水中轉(zhuǎn)站，研究潮汐規(guī)律和裂隙水規(guī)律，結(jié)合規(guī)律確定處理時(shí)間窗口和具體技術(shù)方案。

3 邊坡支護(hù)原則確定

根據(jù)各影響因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的敏感性大小，當(dāng)工程場(chǎng)地有放坡條件且無(wú)不良地質(zhì)作用時(shí)，宜優(yōu)先采用坡率法放緩邊坡坡度的原則處理，尤其是對(duì)于填方邊坡安全設(shè)計(jì)和施工［1］。其余類(lèi)型邊坡總體上考慮安全、工期、質(zhì)量和成本之間的關(guān)系，采取“安全第一、經(jīng)濟(jì)合理、便于操作”的原則，對(duì)不同類(lèi)型的邊坡支護(hù)形式進(jìn)行分類(lèi)設(shè)計(jì)和施工。

4 邊坡支護(hù)形式設(shè)計(jì)

根據(jù)邊坡結(jié)構(gòu)分類(lèi)和邊坡安全等級(jí)，結(jié)合核電站址相對(duì)應(yīng)的巖體邊坡類(lèi)型分類(lèi)，設(shè)計(jì)邊坡支護(hù)形式，對(duì)各類(lèi)復(fù)雜地質(zhì)邊坡進(jìn)行支護(hù)選型和實(shí)踐應(yīng)用（見(jiàn)表1）。

表1 復(fù)雜地質(zhì)邊坡支護(hù)形式設(shè)計(jì)

邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)先確定邊坡變形破壞類(lèi)型、巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)分類(lèi)和邊坡安全等級(jí)。安全等級(jí)劃分參照《巖土錨桿與噴射混凝土工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015）中的“表 8.1.2-1”和“表 8.1.2-2”確定［2］。當(dāng)基坑土質(zhì)邊坡一面有相關(guān)物項(xiàng)時(shí)，采用噴射混凝土支護(hù)或噴錨支護(hù)，若無(wú)物項(xiàng)時(shí)，可采用坡率法施工。設(shè)計(jì)以噴錨為主，其余形式可結(jié)合選取響應(yīng)構(gòu)造，具體如圖1所示。

圖1 邊坡設(shè)計(jì)

5 施工工藝流程

邊坡施工首先要保證作業(yè)人員的安全，對(duì)邊坡上的碎石進(jìn)行檢查清理，掛設(shè)鋼絲網(wǎng)進(jìn)行一次防護(hù)，以免落石傷人；其次要避免邊坡施工時(shí)對(duì)已經(jīng)移交的干凈基巖造成污染，因此需要在鋼絲網(wǎng)掛設(shè)完成后進(jìn)行墊層填平補(bǔ)齊混凝土澆筑，并對(duì)即將施工的邊坡腳手架地基進(jìn)行找平；最后要安排分段流水施工完成全部邊坡工程。

5.1 臨邊防護(hù)及安全通道布置

臨邊防護(hù)的高度不低于1.2 m，一般采用鋼管刷紅白油漆并設(shè)置夜間警示燈的方式，設(shè)置要穩(wěn)固，也可采用定制圍欄的方式。安全通道主要滿(mǎn)足人員通行和應(yīng)急撤離要求，寬度不小于2 m，盡量采用斜道式或踏步式，不可采用直爬梯。

5.2 邊坡碎石清理及驗(yàn)收

邊坡防護(hù)施工前必須進(jìn)行全面的檢查，對(duì)獨(dú)立的、危險(xiǎn)的石塊采取人工清理方式，從上往下，嚴(yán)禁在坡底進(jìn)行清理工作。清理后組織人員進(jìn)行驗(yàn)收，確保無(wú)遺留掉落碎石危險(xiǎn)。

5.3 坡頂修筑混凝土壓頂

壓頂主要用于固定鋼絲網(wǎng)，距離基巖面不小于2.5 m且梁底地基承載力良好，若為土質(zhì)邊坡時(shí)，壓梁內(nèi)需要增加鋼筋錨桿錨入土內(nèi)。壓梁截面尺寸不小于300 mm×300 mm，必要時(shí)需要經(jīng)過(guò)承載力驗(yàn)算?，F(xiàn)場(chǎng)有條件實(shí)施布置臨時(shí)排水溝時(shí)，壓梁可以和排水溝一起規(guī)劃。

5.4 鋼絲網(wǎng)掛設(shè)

鋼絲網(wǎng)主要用于防護(hù)石塊掉落，優(yōu)選100 mm×100 mm ×3 mm菱形鋼絲網(wǎng)片成品，兩張網(wǎng)片綁扎搭接不小于200 mm。網(wǎng)片力學(xué)性符合《一般用途低碳鋼絲》（YB/T 5294—2009）材質(zhì)要求。鋼絲網(wǎng)應(yīng)采用低碳鋼絲制成的勾花網(wǎng)。局部基巖不穩(wěn)定塊體需驗(yàn)算［2］，不滿(mǎn)足驗(yàn)算要求時(shí)需采取加強(qiáng)措施，增加一層 6.5 mm的HPB300鋼筋網(wǎng)片。對(duì)于孤島或坡頂存在破碎明顯、無(wú)發(fā)展延伸的裂縫，在鋼絲網(wǎng)掛設(shè)時(shí)一并處理：先用砂漿灌縫，再覆蓋防雨布，以免強(qiáng)降雨造成裂縫延伸或破碎坡頂滑落。

5.5 坡底修筑排水槽或集水坑

當(dāng)邊坡為土質(zhì)邊坡時(shí)，需要在坡底修筑排水槽；當(dāng)邊坡底部為巖石時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，可以利用基槽坡度排水，并在低洼處砌筑集水坑，采用潛水泵排水。排水槽應(yīng)置于鋼絲網(wǎng)底部收頭之上。

基坑水豐富可能造成已澆筑的墊層上浮，以排水為主，以阻水為輔。因此，要采取必要的排水措施，當(dāng)水量比較小時(shí)，可以采用堵漏等阻水措施。若出現(xiàn)墊層上浮，則需要在水源附近開(kāi)鑿混凝土，預(yù)埋導(dǎo)流管，鋪設(shè)碎石后重新澆筑混凝土。

5.6 基坑底部平整并搭設(shè)腳手架

可以利用填平補(bǔ)齊作為腳手架基底。腳手架需沿支護(hù)邊坡側(cè)壁搭設(shè)，距邊坡下口10 cm，腳手架底部尺寸為1.0 m×1.8 m×1.8 m，腳手架底部設(shè)置掃地桿。采用植筋膠將螺桿植入基巖中，植入角度與水平方向呈10°～15°夾角，植入深度為0.2 m。作為剛性連墻件，局部無(wú)法連墻，則需加設(shè)拋撐及攬風(fēng)繩，拋撐與地面呈45°×60°的夾角。坐落于巖石上的立桿，必須對(duì)鋼管與巖石的接觸面進(jìn)行平整處理，增加植筋錨固，其他構(gòu)造措施按照規(guī)范要求設(shè)置。腳手架根據(jù)施工需要逐步搭設(shè)，并逐段進(jìn)行驗(yàn)收，在臺(tái)風(fēng)雨季等不利季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)按照要求進(jìn)行固定的檢查，檢查合格掛牌后方可使用。

5.7 擋墻施工

對(duì)于倒坡?tīng)顜r石、強(qiáng)風(fēng)化或爆破造成巖石碎裂嚴(yán)重的，則需要增加擋墻，結(jié)合圖紙要求，調(diào)整施工工序。

施工工藝流程“5.6”與“5.7”無(wú)先后限制，可根據(jù)以下原則調(diào)整：若采用“擋墻+噴錨支護(hù)”，當(dāng)邊坡?tīng)顟B(tài)較好或工期壓力不大時(shí)，可以先施工腳手架，目的是增加邊坡的安全性，再施工擋墻；當(dāng)邊坡?tīng)顟B(tài)欠佳或工期緊張時(shí)，可以?xún)?yōu)先施工擋墻，為作業(yè)人員提供安全保障，再施工腳手架及進(jìn)行后續(xù)工序。

5.8 錨桿鉆孔、泄水孔安裝

對(duì)于巖石邊坡，錨桿安置孔采用氣腿式手持風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔偏差要求：孔深為0～50 mm，孔距為150 mm，垂直度為3%。泄水管采用 50 mm的PVC管，入巖部分端頭采用無(wú)紡布包裹。泄水管間距為5～6 m，呈梅花樁布置。

5.9 灌漿、安裝錨桿

用高壓水將孔中巖粉沖洗干凈，插入錨桿灌注M10水泥砂漿，使錨桿處于中心位置。錨桿外露長(zhǎng)度為5～10 cm，向上留一個(gè)90°彎頭，彎頭直段約50 mm。錨桿設(shè)置的間距控制在2 m 左右，從底部位置1.2 m 位置開(kāi)始。為防止鋼筋棍滑出，需在垂直邊坡面進(jìn)行錨入。

5.10 噴射混凝土

C25噴射混凝土配合比如下：水泥與砂石的重量比宜為 1.0∶4.0～1.0∶4.5 ；水灰比宜為 0.40～0.45，噴射混凝土配合比見(jiàn)表2。

表2 噴射混凝土配合比

噴射混凝施工時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用干噴法，同時(shí)注意采取減少集料回彈的措施，噴頭與受?chē)娒鎽?yīng)盡量垂直，宜保持0.6～1 m的距離，偏角宜控制在20°以?xún)?nèi)。噴射完成后混凝土終凝2 h內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于5 d。噴射混凝土要留取試塊每500 m2不少于1組，每組3塊，尺寸為450 mm×450 mm×120 mm。試驗(yàn)時(shí)鉆芯法截取直徑為100 mm、高度為100 mm的圓柱體進(jìn)行試驗(yàn)。為控制有筋噴錨面層厚度，可以將鋼筋或木棍固定在平緩的邊坡，做好厚度標(biāo)識(shí)，噴漿時(shí)剛好覆蓋厚度控制標(biāo)識(shí)為宜。巖石塊體較大的凹面需要鉆孔處理，增加小鋼筋對(duì)鋼絲網(wǎng)的緊固收拉，盡量減小凹凸面巖石夾角處鋼絲網(wǎng)與基巖面的距離。

5.11 腳手架拆除及收尾

對(duì)于復(fù)雜的邊坡地質(zhì)，腳手架可以作為邊防防護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，與鋼絲網(wǎng)共同承受節(jié)理面石塊，此時(shí)需要加快坑內(nèi)構(gòu)筑物施工，坑內(nèi)構(gòu)筑物施工段形成一個(gè)獨(dú)立的空間時(shí)或全部施工完畢后，可以拆除腳手架。邊坡質(zhì)量良好的腳手架，在邊坡使用完畢后拆除保留部分，供坑內(nèi)建構(gòu)筑物施工時(shí)再次利用，最終隨工程完工后一起拆除。

對(duì)于已完工的邊坡工程，在基坑回填前，盡可能地將防護(hù)網(wǎng)拆除，拆除時(shí)應(yīng)保證邊坡石塊基本穩(wěn)固，回填時(shí)不會(huì)發(fā)生掉落，否則防護(hù)網(wǎng)應(yīng)予以保留。

5.12 海水倒灌及邊坡裂隙水后處理

根據(jù)海水潮汐及邊坡裂隙水的線性走向的規(guī)律，以及季節(jié)性影響，可以采取先施工未干擾邊坡，再對(duì)海水、邊坡裂隙水采取有效的導(dǎo)流，最后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理方法。

海水滲漏后要查明海水來(lái)源和地質(zhì)構(gòu)造，并觀察其與潮汐的關(guān)系。根據(jù)巖土性質(zhì)及海水處理經(jīng)驗(yàn)，先在出水口圍合形成指定的排水路線；等查明原因后，利用潮汐時(shí)差，在出水口設(shè)置集水池，根據(jù)測(cè)算的水流確定水池大小，將水泵排入雨水管網(wǎng)內(nèi)；最后根據(jù)季節(jié)性規(guī)律，水流減小時(shí)，用紅黏土將出水口封閉，并適當(dāng)進(jìn)行坑內(nèi)局部回填工作。

邊坡裂隙水后處理：在裂隙內(nèi)埋入 50 mm的PVC排水管（長(zhǎng)度約2.5 m），采用堵漏王對(duì)裂隙進(jìn)行密封，使裂隙水沿PVC管排入臨近水溝，然后進(jìn)行邊坡噴錨施工，噴射混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到75%時(shí)，在邊坡底部砌筑排水溝，并將排水管切短保留約30 cm，使裂隙水排入排水溝。

6 邊坡監(jiān)測(cè)及分析

6.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括以下方面：噴錨面完好情況、開(kāi)裂情況；基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程變化情況，地下水及其他積水侵蝕情況；基坑周邊場(chǎng)地穩(wěn)定性、裂隙發(fā)展記錄、腳手架整體監(jiān)測(cè)、掛網(wǎng)區(qū)石塊滑落及水土流失等。

6.2 檢測(cè)周期

施工期間要每天進(jìn)行監(jiān)測(cè)，支護(hù)完工后要每周進(jìn)行監(jiān)測(cè)；當(dāng)遇有暴雨及持續(xù)降雨、臨近地層開(kāi)挖、爆破震動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)突變等情況時(shí)應(yīng)加密監(jiān)測(cè)頻率。

6.3 分析與處理

變形控制為一級(jí)的監(jiān)測(cè)報(bào)警值邊坡頂部水平位移累計(jì)值小于30 mm且小于2 mm/d［3］；邊坡頂部豎向位移累計(jì)值小于30 mm且小于2 mm/d；最大深層水平位移，累計(jì)值小于45 mm且小于2 mm/d；邊坡周邊地表豎向位移，累計(jì)值小于30 mm且小于2 mm/d。周邊地表裂縫寬度為10～15 mm，持續(xù)發(fā)展。根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的判斷，可采取停止施工、及時(shí)清理、掛網(wǎng)修復(fù)、組織排水、及時(shí)回填等措施，也可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)編制邊坡檢查方案和應(yīng)急預(yù)案。

7 結(jié)束語(yǔ)

深基坑邊坡施工中，實(shí)踐了擋墻支護(hù)與掛網(wǎng)防護(hù)相結(jié)合、排水與阻水相結(jié)合、噴錨支護(hù)與坡率法移除危險(xiǎn)源相結(jié)合等多種綜合防護(hù)技術(shù)，在確保安全的前提下，縮短工期、降低成本，解決了復(fù)雜地質(zhì)情況下的邊坡防護(hù)難題，可為類(lèi)似工程提供參考。