銅鑼峽儲氣庫工程邊坡支護設計方案比選

袁 媛，黃 丹，霍從順

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

0 引言

邊坡設計方案是否科學合理，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，邊坡支護方案的設計需要結合巖土工程勘察的有關內容，科學合理地進行設計，從而為邊坡工程的順利施工打下良好的基礎。

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，并新建其他相關配套設施。銅鑼峽儲氣庫建設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)總圖設計文件及初勘報告，現(xiàn)場整平后將在采石場東、南、西側形成挖方邊坡，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)西側鄰近鄉(xiāng)道，西北側為李子壩，西南側為伍家埡口，南側和東側均為山地，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 邊坡支護的重要意義

邊坡支護主要是為了切實保證邊坡的安全性，針對邊坡采取科學合理的加固或保護措施，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）筑物的安全，務必應用適宜的保護措施，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量[2]。

3 邊坡支護工程技術的類型

工程護坡主要有支擋結構防護和坡面防護兩類。

（1）支擋結構防護的類型較多，如重力式擋土墻、懸臂擋墻、錨桿擋墻、抗滑樁等，這些支擋結構既有防護作用，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，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）的一種結構物。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形式，目前在我國得到廣泛的應用。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，它是一種輕型結構物，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向壓力的一種擋土墻。⑤錨桿擋土墻。錨桿（索）擋土墻支護結構一般由錨桿（索）、肋柱（格構梁或立柱）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構物后面的土壓力。⑥網箱擋土墻。由于工程建設的需要，隨著技術的發(fā)展，越來越多新型擋土墻出現(xiàn)并得到廣泛應用，帶來了巨大的經濟效益，如網箱擋墻就是其中之一。

（2）坡面防護常用的措施有灰漿或三合土等抹面、噴漿、噴混凝土、漿砌片石護墻、錨噴護坡、錨噴網護坡、植物防護等。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一步的風化、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漿砌片石護墻。多用于易風化的云母巖、千頁巖、綠泥片巖及其他風化嚴重的軟質巖層和較破碎的巖石地段，以防止巖石面的進一步風化，所防護的邊坡本身必須是穩(wěn)固的。④噴錨支護。噴錨支護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。通過在邊坡上種草、鋪草皮、植樹等方法達到加固邊坡的目的。

4 銅鑼峽儲氣庫工程邊坡支護工程的設計

4.1 設計方案

4.1.1 方案一

根據(jù)勘察結論，由于土質邊坡段（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；巖質邊坡處于穩(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，防止風化及掉塊；其中D-E、E-F段巖質邊坡原始坡率較陡，可采用分級放坡（1:0.3）+錨桿支護（防止巖體沿破裂面損壞）+錨噴護面[3]。邊坡巖性頂部局部為全新統(tǒng)人工填土（Q4ml），中下部為強～中風化石灰?guī)r，巖質邊坡段（A-B段及F-I段）支護設計方案為削坡+錨噴護面+植草+排水，土質邊坡（I-J段及JK段）支護設計方案為放坡+重力式抗滑擋土墻+回填反壓+植草+排水，土質邊坡（K-L及E-F邊坡上覆土層段）支護設計方案為放坡+植草+排水，巖質邊坡段（B-D段）支護設計方案為放坡+素噴+排水，巖質邊坡段（D-E、E-F段）支護設計方案為削坡+錨桿支護+錨噴護面+植草+排水[4]。

根據(jù)上述支護思路，本次支護工程設計整體布置如下。

（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，且應設置分級平臺，平臺寬2 m，向外坡率為3%，坡面采用錨噴護面，以單層鋼筋網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2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡頂處采用植草防護，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，坡率1:1處采用噴射混凝土面板支護。

（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2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡腳緩坡處采用植草防護，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網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2 m寬馬道，馬道向外坡率為3%，坡腳緩坡處采用植草防護，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網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，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網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，其余分級放坡段采用單層100 mm鋼筋網噴射混凝土面板封閉。

（8）對HI段整體放坡，放坡坡率為1:1，坡面采用錨噴護面，單層鋼筋網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，坡腳設置重力式抗滑擋土墻，坡面采用植草防護；

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

（11）對KL段整體放坡，放坡坡率為1:1.5，坡面采用植草防護。

4.1.2 方案二

根據(jù)勘察結論，由于土質邊坡段（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；巖質邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅僅存在風化掉塊的可能，采取人工清坡+錨噴支護+錨噴護面，以防止風化、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～中風化石灰?guī)r，巖質邊坡段（D-H段及A-B段）支護設計方案為人工清坡（清理表層松散破碎巖塊至強風化界面）+錨桿支護+錨噴護面+植草+排水，巖質邊坡段（H-I段）支護設計方案為放坡+錨噴護面+排水，巖質邊坡段（B-D段）支護設計方案為放坡+素噴+排水，土質邊坡（I-J段及J-K段）支護設計方案為放坡+重力式抗滑擋土墻+回填反壓+植草+排水，土質邊坡（K-L及E-F邊坡上覆土層段）支護設計方案為放坡+植草+排水[5]。

根據(jù)上述支護思路，本次支護工程設計整體布置如下。

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

（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，坡率1:1處采用噴射混凝土面板支護。

（4）對DE段頂部及中間原始邊坡部分進行強風化界面人工清坡后設置8 m的錨桿支護，底部坡率為1:0.5，采用單層100 mm鋼筋網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行強風化界面人工清坡后設置8～12 m的錨桿支護，底部坡率為1:0.5，采用單層100 mm鋼筋網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化界面人工清坡后采用8 m長錨桿支護，底部坡率為1:0.5，采用單層100 mm鋼筋網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化界面人工清坡后采用8 m長錨桿支護，底部坡率為1:2，采用單層100 mm鋼筋網噴射混凝土面板封閉。

（8）對HI段整體放坡，放坡坡率為1:1，坡面采用錨噴護面，以單層鋼筋網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，坡腳設置重力式抗滑擋土墻，坡面采用植草防護。

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

（11）對KL段整體放坡，放坡坡率為1:1.5，坡面采用植草防護。

4.2 防治方案比選

兩個方案在技術上都是可行的，均能夠有效達到支護效果，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化散落巖體，沒有平臺，邊坡整體比較雜亂），因此將較為經濟的、工期較短、施工危險性較小的，且支護后效果美觀的方案一作為推薦方案。

5 結語

總而言之，隨著我國經濟社會不斷發(fā)展與進步，工程建設的數(shù)量與規(guī)模不斷增加，為切實提升工程施工質量，在施工過程中科學合理地應用邊坡支護技術十分重要。相關部門應做好邊坡支護工程方案的設計工作，選取最佳設計方案，并嚴格按照設計方案施工，從而確保邊坡支護施工的安全性及邊坡的穩(wěn)定性。