某核电站深基坑边坡综合支护技术应用

姚红权

（中国核工业二四建设有限公司，福建 漳州 363309）

0 引言

基坑边坡的稳定性是施工的重要安全屏障。GD管廊连接PX泵房、MX常规岛、CC虹吸井实现海水循环冷却的进、排水，设计年限为60年，基坑最低处为-26.0 m，边坡安全等级为一级，设计坡度为75°。结合深基坑边坡、地质差异性边坡、地表水丰富边坡、非永久性边坡等不同工况，采用了铁丝网（或钢筋网片）、锚杆、喷射混凝土、挡墙、安全网、地梁、地坑、排水沟等单一或组合式综合支护方式。同时，便于基坑边坡发生特殊情况（海水渗漏、孤石、冲刷、开裂、塌方等）或有特殊要求（坡顶布置重要管线、道路等）时立即选取有效的边坡支护选型，确保基坑安全。

1 工程概况

边坡防护工程量大，作业周期长，危险系数高，需要采取安全的技术措施为基坑内作业安全提供基本保障。福清核电“华龙一号”是我国完全自主知识产权的三代核电技术，基坑深度最大可达-26 m，总长度约2 km。其中，GD管廊埋深大、跨越范围广，地质不均衡，边坡情况复杂，存在微风化黑云母花岗岩、强风化砂岩、石渣素填土等，局部裂隙有丰富的地下水。施工5GD1西侧边坡在负挖阶段由于地质原因发生塌方，5GD2南侧边坡出现海水潮汐性倒灌，6GD西侧边坡裂隙水丰富严重制约主体和回填等施工。

2 重难点分析及解决技术思路

单一支护技术难以保障安全性，不同地质交界、强风化边坡需要采取更为经济的安全防护和边坡支护相结合的组合措施；爆破裂隙和危石边坡需初步清理危险石块，并对无法清除的块体进行安全分析和支护验算；倒坡位置存在较大的塌方风险，考虑基坑的时空效应，需要快速处理倒坡加固和塌方的边坡支护，加固问题需要结合主体施工设计要求、后期回填要求、边坡安全状态等综合考虑。

海水渗漏及裂隙水处理时，深基坑排水需要分阶段进行，设置固定的排水集水中转站，研究潮汐规律和裂隙水规律，结合规律确定处理时间窗口和具体技术方案。

3 边坡支护原则确定

根据各影响因素对边坡稳定性的敏感性大小，当工程场地有放坡条件且无不良地质作用时，宜优先采用坡率法放缓边坡坡度的原则处理，尤其是对于填方边坡安全设计和施工［1］。其余类型边坡总体上考虑安全、工期、质量和成本之间的关系，采取“安全第一、经济合理、便于操作”的原则，对不同类型的边坡支护形式进行分类设计和施工。

4 边坡支护形式设计

根据边坡结构分类和边坡安全等级，结合核电站址相对应的岩体边坡类型分类，设计边坡支护形式，对各类复杂地质边坡进行支护选型和实践应用（见表1）。

表1 复杂地质边坡支护形式设计

边坡设计应先确定边坡变形破坏类型、岩质边坡结构分类和边坡安全等级。安全等级划分参照《岩土锚杆与喷射混凝土工程技术规范》（GB 50086—2015）中的“表 8.1.2-1”和“表 8.1.2-2”确定［2］。当基坑土质边坡一面有相关物项时，采用喷射混凝土支护或喷锚支护，若无物项时，可采用坡率法施工。设计以喷锚为主，其余形式可结合选取响应构造，具体如图1所示。

图1 边坡设计

5 施工工艺流程

边坡施工首先要保证作业人员的安全，对边坡上的碎石进行检查清理，挂设钢丝网进行一次防护，以免落石伤人；其次要避免边坡施工时对已经移交的干净基岩造成污染，因此需要在钢丝网挂设完成后进行垫层填平补齐混凝土浇筑，并对即将施工的边坡脚手架地基进行找平；最后要安排分段流水施工完成全部边坡工程。

5.1 临边防护及安全通道布置

临边防护的高度不低于1.2 m，一般采用钢管刷红白油漆并设置夜间警示灯的方式，设置要稳固，也可采用定制围栏的方式。安全通道主要满足人员通行和应急撤离要求，宽度不小于2 m，尽量采用斜道式或踏步式，不可采用直爬梯。

5.2 边坡碎石清理及验收

边坡防护施工前必须进行全面的检查，对独立的、危险的石块采取人工清理方式，从上往下，严禁在坡底进行清理工作。清理后组织人员进行验收，确保无遗留掉落碎石危险。

5.3 坡顶修筑混凝土压顶

压顶主要用于固定钢丝网，距离基岩面不小于2.5 m且梁底地基承载力良好，若为土质边坡时，压梁内需要增加钢筋锚杆锚入土内。压梁截面尺寸不小于300 mm×300 mm，必要时需要经过承载力验算。现场有条件实施布置临时排水沟时，压梁可以和排水沟一起规划。

5.4 钢丝网挂设

钢丝网主要用于防护石块掉落，优选100 mm×100 mm ×3 mm菱形钢丝网片成品，两张网片绑扎搭接不小于200 mm。网片力学性符合《一般用途低碳钢丝》（YB/T 5294—2009）材质要求。钢丝网应采用低碳钢丝制成的勾花网。局部基岩不稳定块体需验算［2］，不满足验算要求时需采取加强措施，增加一层 6.5 mm的HPB300钢筋网片。对于孤岛或坡顶存在破碎明显、无发展延伸的裂缝，在钢丝网挂设时一并处理：先用砂浆灌缝，再覆盖防雨布，以免强降雨造成裂缝延伸或破碎坡顶滑落。

5.5 坡底修筑排水槽或集水坑

当边坡为土质边坡时，需要在坡底修筑排水槽；当边坡底部为岩石时，根据实际情况，可以利用基槽坡度排水，并在低洼处砌筑集水坑，采用潜水泵排水。排水槽应置于钢丝网底部收头之上。

基坑水丰富可能造成已浇筑的垫层上浮，以排水为主，以阻水为辅。因此，要采取必要的排水措施，当水量比较小时，可以采用堵漏等阻水措施。若出现垫层上浮，则需要在水源附近开凿混凝土，预埋导流管，铺设碎石后重新浇筑混凝土。

5.6 基坑底部平整并搭设脚手架

可以利用填平补齐作为脚手架基底。脚手架需沿支护边坡侧壁搭设，距边坡下口10 cm，脚手架底部尺寸为1.0 m×1.8 m×1.8 m，脚手架底部设置扫地杆。采用植筋胶将螺杆植入基岩中，植入角度与水平方向呈10°～15°夹角，植入深度为0.2 m。作为刚性连墙件，局部无法连墙，则需加设抛撑及揽风绳，抛撑与地面呈45°×60°的夹角。坐落于岩石上的立杆，必须对钢管与岩石的接触面进行平整处理，增加植筋锚固，其他构造措施按照规范要求设置。脚手架根据施工需要逐步搭设，并逐段进行验收，在台风雨季等不利季节施工时，应按照要求进行固定的检查，检查合格挂牌后方可使用。

5.7 挡墙施工

对于倒坡状岩石、强风化或爆破造成岩石碎裂严重的，则需要增加挡墙，结合图纸要求，调整施工工序。

施工工艺流程“5.6”与“5.7”无先后限制，可根据以下原则调整：若采用“挡墙+喷锚支护”，当边坡状态较好或工期压力不大时，可以先施工脚手架，目的是增加边坡的安全性，再施工挡墙；当边坡状态欠佳或工期紧张时，可以优先施工挡墙，为作业人员提供安全保障，再施工脚手架及进行后续工序。

5.8 锚杆钻孔、泄水孔安装

对于岩石边坡，锚杆安置孔采用气腿式手持风钻钻孔，钻孔偏差要求：孔深为0～50 mm，孔距为150 mm，垂直度为3%。泄水管采用 50 mm的PVC管，入岩部分端头采用无纺布包裹。泄水管间距为5～6 m，呈梅花桩布置。

5.9 灌浆、安装锚杆

用高压水将孔中岩粉冲洗干净，插入锚杆灌注M10水泥砂浆，使锚杆处于中心位置。锚杆外露长度为5～10 cm，向上留一个90°弯头，弯头直段约50 mm。锚杆设置的间距控制在2 m 左右，从底部位置1.2 m 位置开始。为防止钢筋棍滑出，需在垂直边坡面进行锚入。

5.10 喷射混凝土

C25喷射混凝土配合比如下：水泥与砂石的重量比宜为 1.0∶4.0～1.0∶4.5 ；水灰比宜为 0.40～0.45，喷射混凝土配合比见表2。

表2 喷射混凝土配合比

喷射混凝施工时应优先采用干喷法，同时注意采取减少集料回弹的措施，喷头与受喷面应尽量垂直，宜保持0.6～1 m的距离，偏角宜控制在20°以内。喷射完成后混凝土终凝2 h内洒水养护，养护时间不少于5 d。喷射混凝土要留取试块每500 m2不少于1组，每组3块，尺寸为450 mm×450 mm×120 mm。试验时钻芯法截取直径为100 mm、高度为100 mm的圆柱体进行试验。为控制有筋喷锚面层厚度，可以将钢筋或木棍固定在平缓的边坡，做好厚度标识，喷浆时刚好覆盖厚度控制标识为宜。岩石块体较大的凹面需要钻孔处理，增加小钢筋对钢丝网的紧固收拉，尽量减小凹凸面岩石夹角处钢丝网与基岩面的距离。

5.11 脚手架拆除及收尾

对于复杂的边坡地质，脚手架可以作为边防防护结构的一部分，与钢丝网共同承受节理面石块，此时需要加快坑内构筑物施工，坑内构筑物施工段形成一个独立的空间时或全部施工完毕后，可以拆除脚手架。边坡质量良好的脚手架，在边坡使用完毕后拆除保留部分，供坑内建构筑物施工时再次利用，最终随工程完工后一起拆除。

对于已完工的边坡工程，在基坑回填前，尽可能地将防护网拆除，拆除时应保证边坡石块基本稳固，回填时不会发生掉落，否则防护网应予以保留。

5.12 海水倒灌及边坡裂隙水后处理

根据海水潮汐及边坡裂隙水的线性走向的规律，以及季节性影响，可以采取先施工未干扰边坡，再对海水、边坡裂隙水采取有效的导流，最后根据实际情况选择合适的处理方法。

海水渗漏后要查明海水来源和地质构造，并观察其与潮汐的关系。根据岩土性质及海水处理经验，先在出水口围合形成指定的排水路线；等查明原因后，利用潮汐时差，在出水口设置集水池，根据测算的水流确定水池大小，将水泵排入雨水管网内；最后根据季节性规律，水流减小时，用红黏土将出水口封闭，并适当进行坑内局部回填工作。

边坡裂隙水后处理：在裂隙内埋入 50 mm的PVC排水管（长度约2.5 m），采用堵漏王对裂隙进行密封，使裂隙水沿PVC管排入临近水沟，然后进行边坡喷锚施工，喷射混凝土养护强度达到75%时，在边坡底部砌筑排水沟，并将排水管切短保留约30 cm，使裂隙水排入排水沟。

6 边坡监测及分析

6.1 监测项目

监测项目包括以下方面：喷锚面完好情况、开裂情况；基坑监测点高程变化情况，地下水及其他积水侵蚀情况；基坑周边场地稳定性、裂隙发展记录、脚手架整体监测、挂网区石块滑落及水土流失等。

6.2 检测周期

施工期间要每天进行监测，支护完工后要每周进行监测；当遇有暴雨及持续降雨、临近地层开挖、爆破震动及现场突变等情况时应加密监测频率。

6.3 分析与处理

变形控制为一级的监测报警值边坡顶部水平位移累计值小于30 mm且小于2 mm/d［3］；边坡顶部竖向位移累计值小于30 mm且小于2 mm/d；最大深层水平位移，累计值小于45 mm且小于2 mm/d；边坡周边地表竖向位移，累计值小于30 mm且小于2 mm/d。周边地表裂缝宽度为10～15 mm，持续发展。根据对监测结果的判断，可采取停止施工、及时清理、挂网修复、组织排水、及时回填等措施，也可根据工程经验编制边坡检查方案和应急预案。

7 结束语

深基坑边坡施工中，实践了挡墙支护与挂网防护相结合、排水与阻水相结合、喷锚支护与坡率法移除危险源相结合等多种综合防护技术，在确保安全的前提下，缩短工期、降低成本，解决了复杂地质情况下的边坡防护难题，可为类似工程提供参考。