淺談浙江平陽農田水利工程邊坡開挖及支護

曾青松

（溫州江航建設有限公司，浙江 溫州 325400）

水利水電工程邊坡堤壩結構復雜，且形式多樣，如基于時間區(qū)分的永久性邊坡與臨時性邊坡，以及按照地層巖性不同劃分的塊狀結構、層狀結構以及順向和反向等。水利水電工程項目建設中，為確保工程整體的施工質量及其安全可靠性，應當加強對邊坡開挖和支護的施工質量管理和控制[1]。基于此，本文針對浙江省平陽縣水門山塘和少垟山塘綜合整治工程邊坡的開挖及支護展開分析。

1 工程概況

浙江省平陽縣2013年小型農田水利重點縣建設實施方案水門山塘和少垟山塘綜合整治工程是以農業(yè)灌溉為主的綜合性工程。其大壩壩型為土質心墻壩，于1978年建成，壩頂高11.5 m，壩長37 m，正常情況下蓄水庫容1.1萬m3。受當時歷史條件制約，筑壩土料取自附近山體，碾壓質量較差，壩基未作地質勘探，目前尚未發(fā)現明顯不良現象。溢洪道寬度過窄，無護砌、無消能，防洪標準不能得到保證。壩下涵管為素混凝土管，出口無引渠，直接沖刷壩腳，且有破裂現象。為保證下游30萬畝農田用水，根據政府規(guī)劃，進行邊坡堤壩改造。

2 地質條件

沿海由于海岸長期下沉，造成眾多島嶼與喇叭形海岸，海岸線蜿蜒曲折。平陽地質屬于浙閩太平洋沿海基底隆起帶，以火山形成地貌為主，其次為沉積地貌，故類型復雜，有中山、低山、丘陵、谷地、平原、江河、灘涂、島礁。南雁蕩山脈和鰲江水系貫穿全境，地勢西高東低，西部四周高中間低。沿海由于海岸長期下沉，造成眾多島嶼與喇叭形海岸，海岸線蜿蜒曲折，屬里亞斯型沉降式海岸。

3 邊坡作業(yè)

3.1 邊坡開挖

3.1.1 土石方計算

（1）人工平整場地

（2）挖溝槽

1）墊層底部放坡

2）墊層表面放坡

（3）放坡

式中:S為人工平整面積，m2；L為外墻邊線，m；V為挖土方體積，m3；H 為地坑深度，m；a為基礎長度，m；b 為基礎寬度，m；c為工作面寬度，m；K為坡度系數，1/3K2H3為三角錐體體積[2]。

放坡計算時，應對放坡系數進行精確選擇，保證放坡計算更為準確。表1為常用放坡系數。圖1為放坡系數計算公式圖解，其中 m=b/H[3]。

圖1 放坡系數計算公式圖解

表1 放坡系數

3.1.2 邊坡開挖

結合工程實際情況，爆破主要采用預裂孔、光爆孔和爆破孔三種形式[4]，石方爆破過程中采用手風鉆、潛孔鉆，鉆孔操作時對鉆孔位、角度以及孔深進行嚴格控制，偏差不超過10 cm，開孔誤差小于15 cm。同時，要對孔內巖粉進行有效清理，對孔口采取相應的保護措施。布孔過程中，應當注意在開挖轉角與預裂面安裝至少1個導向孔，結合工況條件開挖石方。實踐經驗表明，采用這種方式不僅可以有效確保施工開挖面滿足圖紙要求，而且可以保證開挖操作后基巖的完整性和開挖面的平整度。工程土方明挖技術主要包括兩種形式。

（1）明挖形式:明挖作業(yè)方式主要針對不設臨時支撐的工況條件，利用上述土方材料對大斷面地面采用液壓挖掘機設備進行開挖。

（2）溝槽開挖方式:溝槽開挖過程中，應按照設計方案和技術規(guī)范，聯(lián)合人工與機器兩種方式對斷面進行局部開挖；其中，機械開挖土方時要預留修坡部位，由人工修整，以此保證坡度達標。

通過全面實地調研工程邊坡巖石的穩(wěn)定性，對施工中可能存在的危險因素采取有效預防措施；較高部分邊坡應當采用分梯段形式開挖作業(yè)，開挖深度較大邊坡采用分層方式作業(yè)，垂直邊坡梯段高度一般在10 m左右，應當在上層支護完成后再進行開挖作業(yè)。

3.2 邊坡支護

工程岸坡測量為3.0 m，根據相關規(guī)定，當岸坡為2.5 m時，噴錨網施工方法就難見成效，此時應當利用腳手架作為施工平臺，結合網噴混凝土方式進行施工。具體施工過程為坡面清理、測量—對錨桿孔位置予以明確—標記孔位，防止錨桿孔偏位—鉆孔施工質量達標以后沖干凈—插注漿管至孔底—錨桿孔內灌入水泥砂漿，注意應確保孔內溢出與注入砂漿比重保持一致。

初噴噴射采用“干式”[5]方法，利用攪拌機、空氣壓縮機等設備在邊坡上噴涂規(guī)格為C20的混凝土，并采用移動電動空壓機進行供風處理。噴層周圍與未防護坡面街接處需封閉處理。噴射混凝土時若采用普通硅酸鹽成分水泥，需養(yǎng)護10 d左右；若利用礦碴形、火山灰硅酸鹽水泥，則應至少養(yǎng)護14 d。混凝土復噴鋼筋網掛好以后，需對鋼筋網噴射混凝土，采用分段式以及分片式自上而下進行噴射。混合料運輸與存放過程中，應當盡可能避免雨淋或者防止大體積石混入其中，裝進噴射機之前應當先過篩[6]。施工之前應當對機械設備進行嚴格檢查，保證其各項性能指標處于正常狀態(tài)。

工程采用土層錨桿支護技術:（1）確定基坑墻面，利用鉆墻機械設備鉆出符合深度要求的孔洞；（2）在深孔內打入土釘，并對土釘進行嚴格的拉拔實驗，基于其結果對注漿量和力度進行適當調整；（3）測定土釘墻施工質量，以提高基坑的安全穩(wěn)定性。

4 結果監(jiān)測

本監(jiān)測設備采用TPS1201+全站儀和錨桿應力計，為了使監(jiān)測點位移有可比性，在影響范圍之外穩(wěn)定的地方設基準點構成基準網，分別在坡頂樁板墻頂、樁板墻墻腳、格構護坡的坡頂、毛石砼擋墻頂及墻腳累計設置監(jiān)測點18個。邊坡穩(wěn)定性主要從三方面進行評價:（1）最大位移速率小于2 mm/d；（2）邊坡開挖停止后位移速率呈收斂趨勢；（3）坡面、坡頂有無開裂，裂縫的變化趨勢。

經觀測，邊坡各觀測點累計水平位移1.57 mm～2.03 mm，垂直位移-1.94 mm～-2.67 mm，水平及垂直沉降值均較小，錨桿應力計變化比較平穩(wěn)，雖然其中幾個高程的Rr1累計應力超過了150 MPa，但變化量并不大，且其他錨桿應力總量相對較小。整體而言，錨索測力計數值呈現出衰減之勢，工程邊坡趨于收斂，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結語

水利水電工程為我國水利事業(yè)的發(fā)展作出了巨大貢獻，施工建設過程中應當立足實際，結合工況條件合理選擇開挖支護技術手段和方法。邊坡開挖支護技術是提高邊坡穩(wěn)定性的重要技術，對于工程的正常使用、確保居民生命財產安全具有非常重要的意義。實踐中應根據施工條件及其他相關因素進行綜合權衡，以便采用有效的邊坡開挖支護方法防治邊坡巖體或土層脫落，確保邊坡開挖質量和安全。