某核電站深基坑邊坡綜合支護技術應用

姚紅權

（中國核工業二四建設有限公司，福建 漳州 363309）

0 引言

基坑邊坡的穩定性是施工的重要安全屏障。GD管廊連接PX泵房、MX常規島、CC虹吸井實現海水循環冷卻的進、排水，設計年限為60年，基坑最低處為-26.0 m，邊坡安全等級為一級，設計坡度為75°。結合深基坑邊坡、地質差異性邊坡、地表水豐富邊坡、非永久性邊坡等不同工況，采用了鐵絲網（或鋼筋網片）、錨桿、噴射混凝土、擋墻、安全網、地梁、地坑、排水溝等單一或組合式綜合支護方式。同時，便于基坑邊坡發生特殊情況（海水滲漏、孤石、沖刷、開裂、塌方等）或有特殊要求（坡頂布置重要管線、道路等）時立即選取有效的邊坡支護選型，確保基坑安全。

1 工程概況

邊坡防護工程量大，作業周期長，危險系數高，需要采取安全的技術措施為基坑內作業安全提供基本保障。福清核電“華龍一號”是我國完全自主知識產權的三代核電技術，基坑深度最大可達-26 m，總長度約2 km。其中，GD管廊埋深大、跨越范圍廣，地質不均衡，邊坡情況復雜，存在微風化黑云母花崗巖、強風化砂巖、石渣素填土等，局部裂隙有豐富的地下水。施工5GD1西側邊坡在負挖階段由于地質原因發生塌方，5GD2南側邊坡出現海水潮汐性倒灌，6GD西側邊坡裂隙水豐富嚴重制約主體和回填等施工。

2 重難點分析及解決技術思路

單一支護技術難以保障安全性，不同地質交界、強風化邊坡需要采取更為經濟的安全防護和邊坡支護相結合的組合措施；爆破裂隙和危石邊坡需初步清理危險石塊，并對無法清除的塊體進行安全分析和支護驗算；倒坡位置存在較大的塌方風險，考慮基坑的時空效應，需要快速處理倒坡加固和塌方的邊坡支護，加固問題需要結合主體施工設計要求、后期回填要求、邊坡安全狀態等綜合考慮。

海水滲漏及裂隙水處理時，深基坑排水需要分階段進行，設置固定的排水集水中轉站，研究潮汐規律和裂隙水規律，結合規律確定處理時間窗口和具體技術方案。

3 邊坡支護原則確定

根據各影響因素對邊坡穩定性的敏感性大小，當工程場地有放坡條件且無不良地質作用時，宜優先采用坡率法放緩邊坡坡度的原則處理，尤其是對于填方邊坡安全設計和施工［1］。其余類型邊坡總體上考慮安全、工期、質量和成本之間的關系，采取“安全第一、經濟合理、便于操作”的原則，對不同類型的邊坡支護形式進行分類設計和施工。

4 邊坡支護形式設計

根據邊坡結構分類和邊坡安全等級，結合核電站址相對應的巖體邊坡類型分類，設計邊坡支護形式，對各類復雜地質邊坡進行支護選型和實踐應用（見表1）。

表1 復雜地質邊坡支護形式設計

邊坡設計應先確定邊坡變形破壞類型、巖質邊坡結構分類和邊坡安全等級。安全等級劃分參照《巖土錨桿與噴射混凝土工程技術規范》（GB 50086—2015）中的“表 8.1.2-1”和“表 8.1.2-2”確定［2］。當基坑土質邊坡一面有相關物項時，采用噴射混凝土支護或噴錨支護，若無物項時，可采用坡率法施工。設計以噴錨為主，其余形式可結合選取響應構造，具體如圖1所示。

圖1 邊坡設計

5 施工工藝流程

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

5.1 臨邊防護及安全通道布置

臨邊防護的高度不低于1.2 m，一般采用鋼管刷紅白油漆并設置夜間警示燈的方式，設置要穩固，也可采用定制圍欄的方式。安全通道主要滿足人員通行和應急撤離要求，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 邊坡碎石清理及驗收

邊坡防護施工前必須進行全面的檢查，對獨立的、危險的石塊采取人工清理方式，從上往下，嚴禁在坡底進行清理工作。清理后組織人員進行驗收，確保無遺留掉落碎石危險。

5.3 坡頂修筑混凝土壓頂

壓頂主要用于固定鋼絲網，距離基巖面不小于2.5 m且梁底地基承載力良好，若為土質邊坡時，壓梁內需要增加鋼筋錨桿錨入土內。壓梁截面尺寸不小于300 mm×300 mm，必要時需要經過承載力驗算。現場有條件實施布置臨時排水溝時，壓梁可以和排水溝一起規劃。

5.4 鋼絲網掛設

鋼絲網主要用于防護石塊掉落，優選100 mm×100 mm ×3 mm菱形鋼絲網片成品，兩張網片綁扎搭接不小于200 mm。網片力學性符合《一般用途低碳鋼絲》（YB/T 5294—2009）材質要求。鋼絲網應采用低碳鋼絲制成的勾花網。局部基巖不穩定塊體需驗算［2］，不滿足驗算要求時需采取加強措施，增加一層 6.5 mm的HPB300鋼筋網片。對于孤島或坡頂存在破碎明顯、無發展延伸的裂縫，在鋼絲網掛設時一并處理：先用砂漿灌縫，再覆蓋防雨布，以免強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

當邊坡為土質邊坡時，需要在坡底修筑排水槽；當邊坡底部為巖石時，根據實際情況，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。排水槽應置于鋼絲網底部收頭之上。

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，當水量比較小時，可以采用堵漏等阻水措施。若出現墊層上浮，則需要在水源附近開鑿混凝土，預埋導流管，鋪設碎石后重新澆筑混凝土。

5.6 基坑底部平整并搭設腳手架

可以利用填平補齊作為腳手架基底。腳手架需沿支護邊坡側壁搭設，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，局部無法連墻，則需加設拋撐及攬風繩，拋撐與地面呈45°×60°的夾角。坐落于巖石上的立桿，必須對鋼管與巖石的接觸面進行平整處理，增加植筋錨固，其他構造措施按照規范要求設置。腳手架根據施工需要逐步搭設，并逐段進行驗收，在臺風雨季等不利季節施工時，應按照要求進行固定的檢查，檢查合格掛牌后方可使用。

5.7 擋墻施工

對于倒坡狀巖石、強風化或爆破造成巖石碎裂嚴重的，則需要增加擋墻，結合圖紙要求，調整施工工序。

施工工藝流程“5.6”與“5.7”無先后限制，可根據以下原則調整：若采用“擋墻+噴錨支護”，當邊坡狀態較好或工期壓力不大時，可以先施工腳手架，目的是增加邊坡的安全性，再施工擋墻；當邊坡狀態欠佳或工期緊張時，可以優先施工擋墻，為作業人員提供安全保障，再施工腳手架及進行后續工序。

5.8 錨桿鉆孔、泄水孔安裝

對于巖石邊坡，錨桿安置孔采用氣腿式手持風鉆鉆孔，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。錨桿外露長度為5～10 cm，向上留一個90°彎頭，彎頭直段約50 mm。錨桿設置的間距控制在2 m 左右，從底部位置1.2 m 位置開始。為防止鋼筋棍滑出，需在垂直邊坡面進行錨入。

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表2。

表2 噴射混凝土配合比

噴射混凝施工時應優先采用干噴法，同時注意采取減少集料回彈的措施，噴頭與受噴面應盡量垂直，宜保持0.6～1 m的距離，偏角宜控制在20°以內。噴射完成后混凝土終凝2 h內灑水養護，養護時間不少于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。試驗時鉆芯法截取直徑為100 mm、高度為100 mm的圓柱體進行試驗。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，做好厚度標識，噴漿時剛好覆蓋厚度控制標識為宜。巖石塊體較大的凹面需要鉆孔處理，增加小鋼筋對鋼絲網的緊固收拉，盡量減小凹凸面巖石夾角處鋼絲網與基巖面的距離。

5.11 腳手架拆除及收尾

對于復雜的邊坡地質，腳手架可以作為邊防防護結構的一部分，與鋼絲網共同承受節理面石塊，此時需要加快坑內構筑物施工，坑內構筑物施工段形成一個獨立的空間時或全部施工完畢后，可以拆除腳手架。邊坡質量良好的腳手架，在邊坡使用完畢后拆除保留部分，供坑內建構筑物施工時再次利用，最終隨工程完工后一起拆除。

對于已完工的邊坡工程，在基坑回填前，盡可能地將防護網拆除，拆除時應保證邊坡石塊基本穩固，回填時不會發生掉落，否則防護網應予以保留。

5.12 海水倒灌及邊坡裂隙水后處理

根據海水潮汐及邊坡裂隙水的線性走向的規律，以及季節性影響，可以采取先施工未干擾邊坡，再對海水、邊坡裂隙水采取有效的導流，最后根據實際情況選擇合適的處理方法。

海水滲漏后要查明海水來源和地質構造，并觀察其與潮汐的關系。根據巖土性質及海水處理經驗，先在出水口圍合形成指定的排水路線；等查明原因后，利用潮汐時差，在出水口設置集水池，根據測算的水流確定水池大小，將水泵排入雨水管網內；最后根據季節性規律，水流減小時，用紅黏土將出水口封閉，并適當進行坑內局部回填工作。

邊坡裂隙水后處理：在裂隙內埋入 50 mm的PVC排水管（長度約2.5 m），采用堵漏王對裂隙進行密封，使裂隙水沿PVC管排入臨近水溝，然后進行邊坡噴錨施工，噴射混凝土養護強度達到75%時，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 邊坡監測及分析

6.1 監測項目

監測項目包括以下方面：噴錨面完好情況、開裂情況；基坑監測點高程變化情況，地下水及其他積水侵蝕情況；基坑周邊場地穩定性、裂隙發展記錄、腳手架整體監測、掛網區石塊滑落及水土流失等。

6.2 檢測周期

施工期間要每天進行監測，支護完工后要每周進行監測；當遇有暴雨及持續降雨、臨近地層開挖、爆破震動及現場突變等情況時應加密監測頻率。

6.3 分析與處理

變形控制為一級的監測報警值邊坡頂部水平位移累計值小于30 mm且小于2 mm/d［3］；邊坡頂部豎向位移累計值小于30 mm且小于2 mm/d；最大深層水平位移，累計值小于45 mm且小于2 mm/d；邊坡周邊地表豎向位移，累計值小于30 mm且小于2 mm/d。周邊地表裂縫寬度為10～15 mm，持續發展。根據對監測結果的判斷，可采取停止施工、及時清理、掛網修復、組織排水、及時回填等措施，也可根據工程經驗編制邊坡檢查方案和應急預案。

7 結束語

深基坑邊坡施工中，實踐了擋墻支護與掛網防護相結合、排水與阻水相結合、噴錨支護與坡率法移除危險源相結合等多種綜合防護技術，在確保安全的前提下，縮短工期、降低成本，解決了復雜地質情況下的邊坡防護難題，可為類似工程提供參考。