銅鑼峽儲氣庫工程邊坡支護(hù)設(shè)計方案比選

袁 媛，黃 丹，霍從順

（1.重慶一三六地質(zhì)隊，重慶 401147；2.核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

邊坡設(shè)計方案是否科學(xué)合理，對整個邊坡工程的施工、運營安全性有直接的影響。假如邊坡設(shè)計方案不合理，將會在很大程度上增加邊坡工程事故發(fā)生的可能性。通常來說，邊坡支護(hù)方案的設(shè)計需要結(jié)合巖土工程勘察的有關(guān)內(nèi)容，科學(xué)合理地進(jìn)行設(shè)計，從而為邊坡工程的順利施工打下良好的基礎(chǔ)。

1 銅鑼峽儲氣庫工程概況

銅鑼峽儲氣庫運行壓力為10 MPa～40 MPa，庫容為14.8×108m3，墊底氣量為4.6×108m3，工作氣量為10.2×108m3，最大注氣量為750×104m3/d，最大采氣量為1600×104m3/d。儲氣庫新建集注站1座，注采井場4座，新建注氣采氣同溝管道干線長7.9 km，注氣采氣同溝管道支線長0.5 km，新建集注站至渡兩復(fù)線、渡旱線和臥旱線輸氣管道的距離均為1.1 km，新建T接閥室1座，維搶修用房1座，新建110 kV變電站1座，110 kV供電線路9.5 km，并新建其他相關(guān)配套設(shè)施。銅鑼峽儲氣庫建設(shè)工程集注站及維搶修用房用地總面積約79140 m2，合118.7畝。根據(jù)總圖設(shè)計文件及初勘報告，現(xiàn)場整平后將在采石場東、南、西側(cè)形成挖方邊坡，整個邊坡巖體均為薄至中厚層灰?guī)r，坡頂上覆蓋一層人工填土，坡頂無建筑物，邊坡概況如表1所示。擬建儲氣庫集注站廠區(qū)西側(cè)鄰近鄉(xiāng)道，西北側(cè)為李子壩，西南側(cè)為伍家埡口，南側(cè)和東側(cè)均為山地，交通較為便利[1]。

表1 儲氣庫集注主要高大環(huán)境邊坡概況

2 邊坡支護(hù)的重要意義

邊坡支護(hù)主要是為了切實保證邊坡的安全性，針對邊坡采取科學(xué)合理的加固或保護(hù)措施，從而避免發(fā)生山體滑動與坍塌等事故。在工程施工期間，由于土方工程量相對來說比較大，且工程周邊的地貌環(huán)境及地下管道具有一定的復(fù)雜性，在施工過程中極易影響周邊自然環(huán)境，從而引發(fā)水文災(zāi)害或者其他安全事故。鑒于此，在工程施工期間，為了能夠確保坡底建（構(gòu)）筑物的安全，務(wù)必應(yīng)用適宜的保護(hù)措施，切實提升環(huán)境安全系數(shù)，防止重大安全事故的發(fā)生，并提高邊坡治理工程的施工質(zhì)量[2]。

3 邊坡支護(hù)工程技術(shù)的類型

工程護(hù)坡主要有支擋結(jié)構(gòu)防護(hù)和坡面防護(hù)兩類。

（1）支擋結(jié)構(gòu)防護(hù)的類型較多，如重力式擋土墻、懸臂擋墻、錨桿擋墻、抗滑樁等，這些支擋結(jié)構(gòu)既有防護(hù)作用，又有加固坡體的作用。①抗滑樁?？够瑯稑恫迦牖嫦碌姆€(wěn)固地層內(nèi)，利用穩(wěn)定地層巖土的錨固作用平衡滑坡（邊坡）推力，從而穩(wěn)定滑坡（邊坡）的一種結(jié)構(gòu)物。除邊坡加固及滑坡治理工程外，抗滑樁還可用于橋臺、隧道等的加固工程。②重力式擋土墻。重力式擋土墻依靠自身重力來保持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定性，它是我國目前常用的一種邊坡支護(hù)形式，目前在我國得到廣泛的應(yīng)用。③扶壁式（懸臂式）擋土墻。扶壁式（懸臂式）擋土墻是一種鋼筋混凝土擋土墻，它是一種輕型結(jié)構(gòu)物，主要依靠墻身的重量及底板以上填土的重量維持其自身平衡。④加筋土擋土墻。加筋土擋土墻是由填土、拉帶和砌塊組成的加筋土共同承受土體側(cè)向壓力的一種擋土墻。⑤錨桿擋土墻。錨桿（索）擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)一般由錨桿（索）、肋柱（格構(gòu)梁或立柱）和擋板等組成，靠錨固于穩(wěn)定土層中的錨桿提供的拉力承受結(jié)構(gòu)物后面的土壓力。⑥網(wǎng)箱擋土墻。由于工程建設(shè)的需要，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多新型擋土墻出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，如網(wǎng)箱擋墻就是其中之一。

（2）坡面防護(hù)常用的措施有灰漿或三合土等抹面、噴漿、噴混凝土、漿砌片石護(hù)墻、錨噴護(hù)坡、錨噴網(wǎng)護(hù)坡、植物防護(hù)等。①抹面法。抹面是在穩(wěn)定的坡面上用灰漿或三合土等材料涂抹邊坡表面的一種方法。②噴（灌）漿法。噴（灌）漿法可以有效防止進(jìn)一步的風(fēng)化、零星掉塊和剝落，同時對地下水不發(fā)育、干燥的邊坡亦可采用，對成巖作用較差的黏土巖邊坡不宜采用。③漿砌片石護(hù)墻。多用于易風(fēng)化的云母巖、千頁巖、綠泥片巖及其他風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖層和較破碎的巖石地段，以防止巖石面的進(jìn)一步風(fēng)化，所防護(hù)的邊坡本身必須是穩(wěn)固的。④噴錨支護(hù)。噴錨支護(hù)指的是借助高壓噴射水泥混凝土和打入巖層中金屬錨桿的聯(lián)合作用加固巖石邊坡。⑤植物防護(hù)。通過在邊坡上種草、鋪草皮、植樹等方法達(dá)到加固邊坡的目的。

4 銅鑼峽儲氣庫工程邊坡支護(hù)工程的設(shè)計

4.1 設(shè)計方案

4.1.1 方案一

根據(jù)勘察結(jié)論，由于土質(zhì)邊坡段（E-F邊坡上覆土層，I-J、J-K、K-L段）覆土厚度較小，坡高5～10 m，邊坡外為空地可采取重力式抗滑擋土墻+坡率法支護(hù)；巖質(zhì)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)[僅有G-H段及H-I段沿裂隙面（84°）滑移]，僅存在風(fēng)化掉塊的可能，采取分級放坡（可清除G-H段及H-I段裂隙面）+錨噴防護(hù)，防止風(fēng)化及掉塊；其中D-E、E-F段巖質(zhì)邊坡原始坡率較陡，可采用分級放坡（1:0.3）+錨桿支護(hù)（防止巖體沿破裂面損壞）+錨噴護(hù)面[3]。邊坡巖性頂部局部為全新統(tǒng)人工填土（Q4ml），中下部為強～中風(fēng)化石灰?guī)r，巖質(zhì)邊坡段（A-B段及F-I段）支護(hù)設(shè)計方案為削坡+錨噴護(hù)面+植草+排水，土質(zhì)邊坡（I-J段及JK段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+重力式抗滑擋土墻+回填反壓+植草+排水，土質(zhì)邊坡（K-L及E-F邊坡上覆土層段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+植草+排水，巖質(zhì)邊坡段（B-D段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+素噴+排水，巖質(zhì)邊坡段（D-E、E-F段）支護(hù)設(shè)計方案為削坡+錨桿支護(hù)+錨噴護(hù)面+植草+排水[4]。

根據(jù)上述支護(hù)思路，本次支護(hù)工程設(shè)計整體布置如下。

（1）對AB段分級放坡，分級高度為8 m，頂部回填土段按坡率1:2放坡，底部坡率為1:0.5，且應(yīng)設(shè)置分級平臺，平臺寬2 m，向外坡率為3%，坡面采用錨噴護(hù)面，以單層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（2）對BC段放坡，分級放坡，頂部坡率為1:1.5，底部坡率為1:1，每級8 m處設(shè)2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡頂處采用植草防護(hù)，其余分級放坡段采用素噴射混凝土面板封閉。

（3）對CD段分級放坡，頂部回填土段坡率按1:1.5放坡，底部坡率為1:1，緩坡坡面采用植草防護(hù)，坡率1:1處采用噴射混凝土面板支護(hù)。

（4）對DE段分級放坡，頂部坡率為1:0.75，底部坡率為1:0.3，每級8 m處設(shè)2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡腳緩坡處采用植草防護(hù)，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（5）對EF段分級放坡，全段坡率均為1:0.3，每級8 m處設(shè)2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡腳緩坡處采用植草防護(hù)，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（6）對FG段分級放坡，頂部坡率為1:1.5，底部坡率為1:0.5，每級8 m處設(shè)2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡頂及坡腳緩坡處采用植草防護(hù)，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（7）對GH段分級放坡，頂部坡率為1:1.5，底部坡率為1:0.5，每級8 m處設(shè)2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡頂及坡腳緩坡處采用植草防護(hù)，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（8）對HI段整體放坡，放坡坡率為1:1，坡面采用錨噴護(hù)面，單層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（9）對IJ段整體放坡，放坡坡率為1:1.75，坡腳設(shè)置重力式抗滑擋土墻，坡面采用植草防護(hù)；

（10）對JK段整體放坡，放坡坡率為1:1.75，坡腳設(shè)置重力式抗滑擋土墻，坡面采用植草防護(hù)；

（11）對KL段整體放坡，放坡坡率為1:1.5，坡面采用植草防護(hù)。

4.1.2 方案二

根據(jù)勘察結(jié)論，由于土質(zhì)邊坡段（E-F邊坡上覆土層、I-J、J-K、K-L段）覆土厚度較小，坡高5～10 m，邊坡外為空地，可采取重力式抗滑擋土墻+坡率法支護(hù)；巖質(zhì)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅僅存在風(fēng)化掉塊的可能，采取人工清坡+錨噴支護(hù)+錨噴護(hù)面，以防止風(fēng)化、掉塊及沿破裂面破壞。邊坡巖性局部頂部為全新統(tǒng)人工填土（Q4ml），中下部為強～中風(fēng)化石灰?guī)r，巖質(zhì)邊坡段（D-H段及A-B段）支護(hù)設(shè)計方案為人工清坡（清理表層松散破碎巖塊至強風(fēng)化界面）+錨桿支護(hù)+錨噴護(hù)面+植草+排水，巖質(zhì)邊坡段（H-I段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+錨噴護(hù)面+排水，巖質(zhì)邊坡段（B-D段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+素噴+排水，土質(zhì)邊坡（I-J段及J-K段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+重力式抗滑擋土墻+回填反壓+植草+排水，土質(zhì)邊坡（K-L及E-F邊坡上覆土層段）支護(hù)設(shè)計方案為放坡+植草+排水[5]。

根據(jù)上述支護(hù)思路，本次支護(hù)工程設(shè)計整體布置如下。

（1）對AB段頂部回填土及強風(fēng)化基巖段坡率按1:2.5放坡，中間原始邊坡部分按強風(fēng)化界面人工清坡，底部坡率為1:0.5，坡面采用錨噴護(hù)面，單層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（2）對BC段放坡，頂部回填土段坡率按1:1.5放坡，底部坡率為1:1，緩坡坡面采用植草防護(hù)，坡率1:1處采用噴射混凝土面板支護(hù)。

（3）對CD段分級放坡，頂部回填土段坡率按1:1.5放坡，底部坡率為1:1，緩坡坡面采用植草防護(hù)，坡率1:1處采用噴射混凝土面板支護(hù)。

（4）對DE段頂部及中間原始邊坡部分進(jìn)行強風(fēng)化界面人工清坡后設(shè)置8 m的錨桿支護(hù)，底部坡率為1:0.5，采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（5）對EF段頂部及中間原始邊坡部分進(jìn)行強風(fēng)化界面人工清坡后設(shè)置8～12 m的錨桿支護(hù)，底部坡率為1:0.5，采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（6）FG段頂部坡率為1:2，中間原始邊坡部分按強風(fēng)化界面人工清坡后采用8 m長錨桿支護(hù)，底部坡率為1:0.5，采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（7）GH段頂部坡率為1:2，中間原始邊坡部分按強風(fēng)化界面人工清坡后采用8 m長錨桿支護(hù)，底部坡率為1:2，采用單層100 mm鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（8）對HI段整體放坡，放坡坡率為1:1，坡面采用錨噴護(hù)面，以單層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板封閉。

（9）對IJ段整體放坡，放坡坡率為1:1.75，坡腳設(shè)置重力式抗滑擋土墻，坡面采用植草防護(hù)。

（10）對JK段整體放坡，放坡坡率為1:1.75，坡腳設(shè)置重力式抗滑擋土墻，坡面采用植草防護(hù)。

（11）對KL段整體放坡，放坡坡率為1:1.5，坡面采用植草防護(hù)。

4.2 防治方案比選

兩個方案在技術(shù)上都是可行的，均能夠有效達(dá)到支護(hù)效果，主要區(qū)別在于方案一為機械+靜態(tài)爆破分級削坡，方案二為人工清坡；方案一挖方量較大，施工難度較大，征地較多，外運量較大；方案二施工的危險性大，采用人工清坡，工期長且造價比方案一略高；方案二最終支護(hù)后的外觀沒有方案一美觀（方案一分級放坡，坡率固定，每8 m一個臺階，而方案二只是人工清理原始邊坡強風(fēng)化散落巖體，沒有平臺，邊坡整體比較雜亂），因此將較為經(jīng)濟(jì)的、工期較短、施工危險性較小的，且支護(hù)后效果美觀的方案一作為推薦方案。

5 結(jié)語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展與進(jìn)步，工程建設(shè)的數(shù)量與規(guī)模不斷增加，為切實提升工程施工質(zhì)量，在施工過程中科學(xué)合理地應(yīng)用邊坡支護(hù)技術(shù)十分重要。相關(guān)部門應(yīng)做好邊坡支護(hù)工程方案的設(shè)計工作，選取最佳設(shè)計方案，并嚴(yán)格按照設(shè)計方案施工，從而確保邊坡支護(hù)施工的安全性及邊坡的穩(wěn)定性。