某水电站厂前区边坡开挖支护设计

林 小 芳

(华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

某水电站厂前区边坡开挖支护设计

林 小 芳

(华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

分析了某水电站厂前区边坡的工程地质条件，从排水系统设计、钢筋混凝土框格梁设计、喷锚支护设计三方面，介绍了边坡开挖支护设计方法，并对边坡进行了安全监测，结果表明边坡处于稳定状态，满足安全运行的要求。

边坡稳定性，支护设计，开挖设计

1 概述

某水电站地处横断山脉澜沧江纵谷地区，电站共装4台350 MW机组，总装机容量1 400 MW。

根据枢纽布置要求，厂前区整体开挖到1 323.80 m高程，边坡高度近50 m，为永久边坡。进厂公路位于厂前区边坡坡脚，厂前区边坡的稳定直接关系到进厂车辆和人员的安全。所以，边坡的防护和处理既要满足安全运行要求，又要达到经济合理的目的。本文对厂前区边坡的开挖支护设计进行了详细介绍。

2 边坡的工程地质条件

厂前区自然边坡坡度为25°～45°，沟口处坡度较平缓，厂前区大部分位于澜沧江Ⅱ级阶地上，高程1 350 m以上地形平缓，坡度为15°～25°，地表出露冲洪积卵碎石及漂块石，覆盖层厚度10 m～20 m，结构稍密～中密。

厂前区西侧边坡坡度较陡，坡度为40°～50°，局部为陡崖，边坡上覆盖层浅薄，大部分弱风化基岩出露。出露地层主要为花开左组上段J2h2-5和J2h2-6地层，岩层产状N5°～20°W NE∠70°～80°。由于高程较低且为横向谷，岩层倾倒变形不发育，层内错动带不发育，一般厚度0.2 m～0.5 m，充填岩屑及少量泥质，层理及节理较发育，岩体完整性差。

厂前区边坡主要分为土质边坡和岩质边坡两种类型，厂前区东侧大部分边坡为土质边坡，自然边坡上出露冲洪积卵碎石及漂块石，结构稍密～中密，厚度10 m～20 m；厂前区西侧边坡地形较陡，弱风化岩石出露，倾倒变形不发育。边坡走向为N74°E，与层面走向夹角为80°～90°，与层面等主要结构面大角度相交，属层状横向结构边坡，边坡中无倾向坡外的较大规模中缓结构面分布，自然边坡稳定性较好。

3 边坡开挖支护设计

3.1 开挖设计

结合地质建议，根据实际地质情况确定各段边坡开挖坡比：▽1 353.80～坡顶为1∶1，▽1 338.80～▽1 353.80为1∶0.75，▽1 323.80～▽1 338.80为1∶0.5。在1 353.80 m,1 338.80 m分别设置宽度为2 m的马道。

3.2 排水系统设计

边坡开挖形成后，降低岩体内的地下水位是保证边坡安全的重要措施。在边坡开口线以外2 m设置截水沟，防止坡外的雨水冲刷边坡。开挖后，及时对坡面喷混凝土进行封闭，以减少降雨入渗。整个坡面设置系统排水孔：各级马道及平台上方的第一排排水孔径100 mm，长度15 m，间距3 m；其余坡面设置孔径为65 mm，长度为5 m的排水孔，间、排距均为3 m，呈梅花形布置；所有排水孔倾向坡外，与水平面夹角5°～10°。每级马道内侧设置水平排水沟，沟宽0.34 m，深0.8 m，沟底排水坡度为0.2%，倾向下游。水平排水沟将雨水汇入侧面纵向排水沟，经纵向排水沟汇入坡脚排水沟，最终排入位于厂前区边坡下游侧的冲沟。

3.3 钢筋混凝土框格梁设计

▽1 338.80～▽1 353.80以及▽1 353.80～坡顶边坡岩体以强风化及覆盖层为主，为达到理想的防护效果，采用钢筋混凝土框格梁。

钢筋混凝土框格梁采用井字形(间距3 m×3 m)，在竖肋与横肋的交点处设置节点锚杆或锚筋桩，锚杆及锚筋桩具体参数见3.4相关内容。混凝土强度等级为C25，断面尺寸30 cm×30 cm(宽×高)，按构造配筋。坡面之间遇局部架空采用M7.5水泥砂浆砌片石补平，每片框格梁与每级边坡同高，宽度为15 m～20 m，之间设伸缩缝，缝宽2 cm，缝内用沥青松木板填塞。

3.4 喷锚支护设计

1)▽1 353.80～坡顶：该坡大部分为强风化岩体，少部分覆盖层，首先采用挂网喷混凝土(C25)15 cm对坡面进行封闭，然后采用框格梁+系统锚筋桩3φ28(节点锚筋桩)，长度12 m，间、排距均为3 m，梅花形布置；系统锚筋桩(节点锚筋桩)外露坡面25 cm，同框格梁主筋焊牢。

2)▽1 338.80～▽1 353.80：桩号0+046 m～0+155 m段大多数边坡岩体较好，采用素喷混凝土(C25)10 cm对坡面进行封闭，框格梁+系统锚杆φ28(节点锚杆)，长度9 m，间、排距均为3 m，梅花形布置；系统锚杆外露坡面25 cm，深入喷层混凝土中，同框格梁主筋焊牢。

桩号0-010 m～0+046 m段边坡岩性以变质岩为主，局部为板岩，呈强风化状。其中桩号0+045 m处揭露一条宽度为20 cm～30 cm的断层，呈全、强风化状。节理发育两组：a.缓倾角节理;b.顺坡向卸荷节理。边坡岩体受节理、层理切割呈碎块状，岩体破碎。桩号0+155 m～下游侧边坡岩性以板岩为主，局部夹变质石英砂岩，岩体为强卸荷强风化状，同样受两组节理切割，岩体破碎，其中桩号0+173 m～0+184 m段岩体受构造影响，带宽30 cm～150 cm的错动带(缓倾角)。为保证边坡的整体稳定，对桩号0-010 m～0+046 m及0+155 m～下游侧边坡的框格梁节点采用锚筋束3φ28，长度为12 m，间、排距均为3 m，梅花形布置；节点锚筋桩外露坡面25 cm，同框格梁主筋焊牢。

3)▽1 323.80～▽1 338.80：该段边坡岩性为砂岩、板岩互层，岩层走向与边坡走向近垂直，边坡岩体无倾倒。上游侧边坡0+03.0 m～0+30.0 m段发育N55°E ⊥的节理，节理面平直粗糙，面铁锰质渲染，夹少量泥膜，岩体完整性差。全坡面素喷混凝土10 cm+系统锚杆φ25/φ28，长度6 m/9 m，外露5 cm，呈梅花形布置。局部破碎部位加强随机支护。

4 边坡安全监测

由于边坡的地质构造无法全部揭露清楚，因此采用仪器监测和人工现场巡视检查相结合的方式，对边坡实施安全监测。监测的主要内容有渗流、岩体变形、应力。根据监测数据及地质素描成果，及时进行反馈分析，一方面对开挖坡段进行锚固处理，同时预测下一坡段的结构面情况，对支护措施做出合理的调整和修改。

厂前边坡高差相对较小，地质条件较单一，表面变形测点和位移计的变形量一直都处于微小状态，表明边坡内部无滑动面变形。除局部锚杆应力计测值较大，大部分锚杆应力计读数均处于较低水平，且测值基本无变化，表明边坡内部应力变化不大。分析认为局部锚杆应力计测值较大，是因为锚杆所在部位岩体表层松散所导致，不会影响到边坡整体稳定，可根据实际情况局部给予适当加固处理。

5 坡面绿化设计

进场公路位于厂前区边坡坡脚，来往人员较多，应考虑边坡的视觉效果，对其进行合理的绿化设计。在马道和平台水平排水沟外侧设置混凝土花池，尺寸1 m×0.8 m(宽×深)，侧壁厚度0.2 m。侧壁及底板配置钢筋：侧壁竖向受力筋φ12@0.15 m，分布筋φ8@0.25 m；底板纵、横向均配置φ16@0.20 m钢筋。外侧壁预埋φ50 PVC排水管，间距0.5 m，排水管底高程同该处花池底高程。花池内种植黄花槐、小叶榕、三角梅、爬山虎等植株，爬山虎内侧上爬，外侧下挂，最后满布整个坡面。相较于框格梁内坡面植草，本方案具有种植方便、费用省等优点，对边坡同样具有良好的绿化效果。

6 结语

针对该水电站厂前区边坡的地质条件，采取喷射混凝土、钢筋混凝土框格梁、各类锚杆(锚筋桩)和钢筋网所组成的联合支护系统，这样的支护系统可以提高边坡岩体结构的强度和抗风化能力，增加边坡稳定性，也可以防止浅层滑坡等不良地质现象的发生。厂前区边坡已经正常运行3年多，各方面的监测数据表明边坡整体处于稳定状态，充分说明已采取的开挖、支护措施是可行、合理并且安全的。

[1] 程良奎，范景伦，韩 军，等.岩土锚固.第2版.北京：中国建筑工业出版社,2003.

[2] 程良奎.岩土锚固工程技术.北京：人民交通出版社,1998.

[3] GB 50086—2001,锚杆喷射混凝土支护技术规范.

On slope excavation support design at prozone of some hydropower station

Lin Xiaofang

(HuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou311122,China)

This paper analyzes the engineering and geological conditions of slopes at prozone of some hydropower station, introduces the design method for the slope excavation support from the drainage system design, lattice design for the reinforced concrete, and bracing support design, undertakes the safety monitoring of the slopes, and proves by the result that the slopes can keep the stability and meet the demands of the safety operation.

slope stability, support design, excavation design

2015-09-16

林小芳(1982- )，女，工程师

1009-6825(2015)33-0069-02

TU413.62

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