清远抽水蓄能电站公路边坡治理措施浅析

2018-03-25黄宇飞

水电站机电技术 2018年4期

黄宇飞

（清远蓄能发电有限公司，广东清远 511853)

1 工程概况

清远抽水蓄能电站装机容量1280MW，位于广东省清远市清新区太平镇境内，处于珠三角西北部，距离广州直线距离75km，是广东省电力负荷中心的大后方，清远蓄能电站的建设对于优化广东电网的负荷能力和稳定运行具有重要意义。清蓄电站的枢纽工程由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群及开关站、永久公路等部分组成。

清蓄电站场区位于凤帽山背斜的南东翼，广宁花岗岩体的东北侧边缘，地层岩性较为简单，主要为寒武系八村群第三亚群石英砂岩、粉砂岩，泥盆系～中统桂头群石英砂岩及泥质砂岩，以及燕山三期中粗粒黑云母花岗岩。地表多为第四系坡积层所覆盖，在山坡上广泛分布，为黄红色粉土、粉质粘土、砂砾质粘土等，局部含较多强风化碎石块，厚度一般为0.2～1.0m，可塑。

因此，为防止边坡水土流失和边坡失稳，根据清蓄电站公路不同地质条件的边坡，分别进行喷播植草、喷混凝土护坡及混凝土挡墙护坡等治理措施，本文就此三类边坡治理措施进行浅要分析。

2 治理措施浅析

2.1 研究目的

根据清蓄电站公路不同地质条件的边坡，采取不同的治理措施，以达到水土保持的目标。

2.2 喷播植草

清蓄电站公路局部边坡坡度较缓，岩石较为完整，因此，可采取喷播植草的施工措施。

2.2.1 直接喷播植草施工

1）坡面整理

应整理基面上的杂物，并对坡面作简易修整。边坡特别是凸起的地方必须削掉，特别凹陷的地方必须用填补，使坡面大致平顺，另外坡顶和可视断面也应一并修整，以保持线条明畅。

2）客土加工

①客土采用一般种植土，粉碎呈粉细土状备用。

②客土干燥后运至加工处理场内，用粉碎机粉碎至粉碎细土状，并进行筛分以保证最大粒径小于10mm。

③加工处理后的客土，在使用前加强保管，避免雨淋，防止受潮。

3）客土铺设

①客土铺设采用干土覆盖法进行施工。

②客土铺设施工前，先对边坡浇水湿润坡面，以利填土与坡面结合紧密。

③采用干土覆盖法，将加工好呈粉末状的客土，敷设于基础上，干土覆盖后，淋水使其沉降，再敷下一层，直到设计厚度为止。

④客土铺设总厚度应满足设计要求。

⑤施工控制：在客土铺设施工时，在坡面上每100m2用钢筋设一谱图厚度标示桩标示喷土厚度，确保坡面表土铺设厚度和均匀性，完成表土铺设施工后，对铺土面层进行整形处理，保证平顺。

4）喷播施工

客土铺设完成后，采用喷播植草技术在施工坡面喷播植草，喷射厚度应大于3～5cm，主要使用喷射机喷射草种和客土化肥的混合物进行。

5）洒水养护

施工完成后，铺设无纺布，洒水养护。

2.2.2 挂三维网施工

1）清理坡面

清理、平整坡面，清除直径大于2cm的浮石、树根等杂物，以利于基材与岩石坡面的结合。如果坡面上的土太密实，应该在坡面5～7.5cm范围内采取松土措施，作为播种层；如果坡面岩石面积很大，应该在坡面上铺设厚5～7.5cm的细表土，轻轻压实，为草提供基本的生长环境；对于岩石节理发育，走向不一，清理坡面难度较大，应采取浆砌片石局部找平(谨慎使用，避免加大边坡负载造成失稳)，或者加大混合料固结物含量，局部适当加厚找平。

2）钉设网垫

三维土工网垫在坡上端各留有80cm，上端应埋入土、截水沟、坡顶平台中，下端应留成水平面；将网放在坡顶上，然后顺坡拉出网垫，自上而下至坡脚处。网与网之间搭接不小于10cm，并使网紧贴坡面无悬空褶折现象。

边坡坡顶，主轴钉选用U型钢钉，辅锚钉选用Ф6mm的U型钢钉，在坡顶、搭接处采用主锚钉固定，坡面其余部分采用辅锚钉固定。坡顶锚钉间距不大于50cm，坡面锚钉间距不大于100cm。锚钉规格符合设计图纸要求。固定时，网要拉紧，钉与网紧贴坡面。

3）客土铺设

三维土工网垫固定后，采用干土施工法进行回填土，把粘性土、复合肥或沤制肥充分搅拌均匀，准备工作完成后，并分2～3次利用喷射机将混合均匀的有机土壤喷射于固定的三维网坡面上，喷射时，水的用量是通过在喷枪上的开关进行人工控制的，用水量不宜多，亦不宜少，应适中，从而避免出现溢流和散落现象。喷射应尽可能从正面进行,凹凸及死角部分应喷射充分,保证形成的新土层全面覆盖三维土工网垫，不得出现网包外露现象。所选用的粘性土应颗粒均称，显粉末状，无石块与其他杂物存在。采用干土施工法具有施工操作简单，对路面不会造成污染等优点。

4）喷播草籽

采用客土喷混植生机喷播绿化，其原理及操作方法是应用机械动力，液压传送，将附有促种子萌发小苗木生长的种子附着剂、复合肥、保湿剂、草种子和一定量的清水，溶于喷播机内经过机械充分搅拌，形成均匀的混合液，而通过高压泵的作用，将混合液高速均匀喷射到已处理好的坡面上，附着在地表与土壤种子形成一个有机整体。

根据边坡的自然条件、立地条件、土壤类型等客观因素科学地进行草种配比，草种选用糖蜜草、狗牙根和百喜草混喷，草种比例为1：1：1，使其能在边坡坡面上良好生长，形成“自然、优美”的景观。使用的具体品种及用量视现场而定。

5）覆盖无纺布

根据施工期间气候情况及边坡的坡度，来确定在喷播表面层盖单层或多层无纺布，以减少因强降水量造成对种子的冲刷，同时也减少边坡表面水分的蒸发，从而进一步改善种子的发芽、生长环境。

6）养护管理

苗期注意浇水，确保种子发芽、生长所需的水分。前期喷灌水养护为60d，中期靠自然雨水养护，若遇干旱，每月喷水2～3次，后期养护每月喷水2次；适时揭开无纺布，保证草苗生长正常；适度施肥，一般使用复合肥，为植物生长提供所需养分。

2.2.3 挂铁丝网喷播植草

1）坡面整理：清除坡面杂物、杂草及松动岩块。对坡面转角处及坡顶部的棱角进行修整、凿除，使之呈弧壮，坡面要求达到基本平顺，以利于基材混合物与坡面紧密连接。

2）根据施工图进行放样。钻孔安装锚杆：钻孔埋设锚杆，根据岩面情况的不同，分别钻孔埋设f14的螺纹钢。长度为150～400mm，锚杆间距不大于2 m，锚杆正方形布置，纵横间距，要求与坡面成70～90°，锚杆采用YT-28手风钻打孔，孔位偏差不大于5cm，锚杆采用M30砂浆固定。

3）挂铁丝网（采用棱形镀锌铁丝网宽幅为2m，粗网网孔10cm×13cm，f=2.6mm）：网应拉紧，网间搭接宽度小于20cm，铁丝网与锚杆之间采用14～16号铁丝扣牢固连接，在铁丝网间每平方米打4～6个铆钉固定。铺设时与坡面间隙均匀一致且固定牢靠，需保证2/3喷射厚度的距离，否则必须安装相应的垫块以保证网与坡面的距离。

4）客土配制、机械吹附：将保水剂、粘合剂、抗蒸腾剂、黏结剂、植物纤维、泥炭土、腐殖土、缓释复合肥，少量当地优质土混合制成客土；按比例配置好的客土依次倒入搅拌机搅拌，搅拌时间不应小于1min；机械搅拌后均匀的吹附到挂在坡面被固定的铁丝网上，厚度为6～8cm；喷射应尽可能的从正面进行，避免仰喷，凹凸不平及死角部分要更注意；尽可能保持喷射面厚薄均匀；厚度必须达到2cm以上，严防漏喷；喷射施工后几个小时内如果降雨，必须采取防护措施，避免基材混合物流失。

5）铺设无纺布及浇水养护：根据施工期间气候情况及边坡的坡度，来确定在喷播表面层盖单层或多层无纺布，以减少因强降水量造成对种子的冲刷，同时也减少边坡表面水分的蒸发，从而进一步改善种子的发芽、生长环境。

用高压喷雾器使养护水成雾状均匀地湿润坡面基材混合物，注意控制好喷头与坡面地距离和移动速度，保证无高压水流冲击坡面，冲走基材混合物及种子；发芽期湿润深度控制在3～5cm；出芽期每天维护两次，早晚各一次持续养护时间应不少于45d；每隔15d采用广谱消毒剂喷洒杀菌防治植物病虫害的侵入，以达到绿化、美观的效果。

2.3 混凝土挡墙护坡

针对局部边坡发生滑坡或有潜在滑坡隐患的，采取混凝土挡墙护坡措施治理。

2.3.1 塌方松散体开挖

边坡塌方松散体开挖以清理至基岩面为准，施工主要采用PC200反铲挖掘机从上至下进行开挖，基岩面清理由人工搭设排架进行清理。为防止公路上边坡塌方部分因降雨发生二次坍塌，施工中遇降雨天时，边坡采取遮盖防雨彩条布的措施。

2.3.2 混凝土护坡挡墙

混凝土护坡挡土墙采用C25混凝土，坡比为1:0.5～1.2，并按间距1.5m×1.5m梅花型布设Φ50 mm排水孔。混凝土集中采用外购商品混凝土，从位于清新乐园管理区107国道旁的新正混凝土有限公司采购，混凝土运输采用10m3混凝土搅拌车运输至施工现场，运距25km。

边坡松散体开挖完成后自下而上分层分段进行混凝土施工。护坡混凝土分层高度按1.5～3m作为一分层，分段按10～15m设置一条结构缝分块施工。护坡混凝土施工工艺流程：测量放线→模板支架搭设→模板吊装、加固校正→排水管安装→混凝土浇筑、养护→下一循环。

1）模板及排水管安装

护坡挡墙混凝土模板主要采用1.5m×0.6m和0.3m×1.5m型标准钢模板，并辅以少量木模板人工安装，模板加固采用50×50mm方钢或Φ48 mm×3.5钢管做背楞并加斜撑(拉)固定。施工期随着边坡混凝土浇筑升层升高，在外侧搭设双排脚手架作为施工平台，进行模板安装及混凝土施工。模板施工完成后按照间距1.5m×1.5m梅花型的布孔间距，人工进行Φ50PVC排水孔安装，管口采用土工布包裹，确保排水通畅。

2）混凝土施工

①混凝土拌合及运输

混凝土浇筑前由技术员按照设计图纸要求的标号、等级开具混凝土开仓证及配合比配料单，由试验人员带到拌合系统全程跟踪操作。混凝土运输：水平运输采用10m3混凝土搅拌车运送；垂直输送采用SY型混凝土泵车(37～56m)输送。

②混凝土入仓浇筑

混凝土输送入仓：基础及坡脚压重混凝土直接采用10m3混凝土搅拌车运至现场卸料入仓人工平仓，坡面混凝土采用SY型混凝土泵车(37～56m)机送入仓。

混凝土的浇筑采取平铺分层浇筑，平仓分层厚度按30～50cm进行控制。振捣由人工采用Ф50mm插入式振捣器振捣，振捣混凝土操作遵循“快插、慢拔”的原则，并插入下层混凝土5cm左右。

③混凝土养护

混凝土浇筑后12～18h内对混凝土表面进行洒水养护，养护期为28d或下一层混凝土浇筑为止，养护期内保持混凝土表面始终处于湿润状态。

④模板拆除、成品保护

模板拆除，在混凝土强度达到其表面及棱角不因拆模而损伤或设计标号的50%进行控制。同时，及时清理混凝土表面污染物，以免影响混凝土表面效果。

2.3.3 砖砌排水沟、截水天沟

材料准备：砖采用当地采购的灰砂砖，砂采用当地北江河砂，水泥采用广英或海螺42.5R水泥。

1）排水沟马道离公路面约15m，将砌筑需要的砖、砂、水泥、水由人工挑运至工作。原有边坡面坡比为1:0.5左右，人工开挖施工便道，“之”字形布置。

2）粘土砖必须在砌筑前一天浇水湿润，一般以水浸入砖四边1.5cm为宜，含水率为10%～15%，常温施工不得用干砖上墙；雨季不得使用含水率达到饱和状态的砖砌墙。

3）砂浆采用人工搅拌，砂浆配合比采用重量比，水泥:砂为 1:1。

4）基础面清理干净，先铺砂浆3cm。

5）砌体一般采用一顺一丁（满丁满条）梅花丁或三顺一丁砌法。

6）选择砖的棱角整齐，无弯曲、裂纹、颜色均匀、规格基本一致的砖。

7）挂线：长墙使用一根通线，中间应设几个支线点，小线要拉紧，每层砖都要穿线看平，使水平缝均匀一致，平直通顺；砌一砖厚混水墙时宜采用外手挂线，可以照顾砖墙两面平整，为控制抹灰厚度奠定基础。

8）砌砖采用一铲灰、一块砖、一挤揉的“三一”砌砖法，即满铺满挤操作法。砌砖时砖要放平，砌砖一定要跟线，“上跟线、下跟棱，左右相邻要对平”。水平灰缝厚度和竖向灰缝宽度一般为10mm，但不应小于8mm也不应大于12mm。

2.4 喷混凝土护坡

针对局部石质陡峭边坡，采取喷混凝土护坡的治理措施。

2.4.1 边坡开挖

边坡开挖施工前先由测量放出设计开挖边线，并核实原始地形，确定开挖及清理范围，然后进行覆盖层开挖清理。

坡顶最大开挖厚度为1～10m左右，开挖高差为37m，以为坡面开挖高差大，上厚下薄，坡面无法布置临时施工道路，因此采用从上至下分层开挖，为了开挖施工安全，利用开挖的土料形成开挖平台。机械开挖层厚为约3m，对于土体覆盖层较薄，不能利用机械开挖的部位则由人工搭排架进行开挖清理，开挖的土料集中在坡脚处集中装运。20t自卸车运输出渣至2号弃渣场堆弃。

揭露坡面为为强风化岩石时，因炸药供应困难，采用液压破碎锤进行破碎，再利用反铲挖掘机进行清理挖装。

每开挖一层3m高，测量立即对坡面检查，利用反铲挖掘机对坡面进行修整，经检查坡面开挖规格符合设计图纸要求后再进行下一层的开挖施工。

人工清挖的边坡，局部有岩石凸起时，为了使坡面平顺，利用脚手架平台，采用风镐人工撬挖。人工坡面清挖脚手架平台与锚杆施工脚手架平台综合考虑。

2.4.2 边坡支护

边坡支护施工内容包括：土钉锚杆、网格梁、干砌石护坡及贴坡混凝土施工。

本防护范围边坡锚杆采用Φ28mm土钉锚杆，土钉锚杆施工主要采用人工搭设排架，ZSY90型套管锚固钻机钻孔，人工安插锚杆和注浆作业。

1）排架搭设

排架搭设前对现场边坡的稳定性进行观察，确定安全后再搭设。排架搭设钢管支架立柱必须置于坚硬稳定的地基上，不得置于浮渣上；排架搭设为双排施工排架，立杆间距1.2m，横杆间距1.5m，排距1.5m；搭设及管扣连接要牢固和稳定；施工平台与坡面之间利用锚杆连接，相邻钢架之间连接牢靠，排架及施工平台搭设必须满足相应承载能力和稳固条件要求，且经安监验收合格后施工，以确保施工安全。

2）锚杆施工

土钉锚杆钻孔采用ZSY90型套管锚固钻机钻孔，钻孔直径120mm，施工根据设计图纸布孔间距、坡面夹角、形式，按照设计要求进行施工，达到设计孔深，采用高压风清孔并验收合格后方可进行杆体安装及锚杆注浆作业。由于工期紧，边坡主要以含砾土质边坡为主，雨季施工锚杆钻孔易卡钻、塌孔，为确保锚杆钻孔施工进度及质量，采用套管钻进工艺，施工期钻孔成型后，要求及时安插锚杆和注浆作业施工。

锚杆制作时必须按照设计要求在外露端开7cm长螺牙，锚杆托架在钢筋厂集中焊接加工，成型后用10t平板车运至现场，再由人工配合50t汽车吊机吊运至作业面，人工在孔口安装。

施工中锚杆安装均采取先注浆后插锚杆方式，锚杆安装外露端头长度必须按照设计图纸要求执行，锚杆安装前在杆体上做好明显标记，确保锚杆杆体外露长度及与网格梁或贴坡混凝土连接。为使锚杆处于钻孔中心，在锚杆杆件上每间隔2m焊接锚杆托架。

砂浆采用立式制浆机，严格按要求进行拌制，首先制浆桶容量，按照配合比要求掺配水泥、砂、水，经搅拌均匀后存放在储浆桶，用GS20型螺杆泵注浆，通过送浆管将水泥砂浆泵至锚杆孔内。为了确保注浆饱满度，施工时将注浆管插入锚杆孔内离孔底约1.0cm处方可进行注浆，随砂浆的注入套管与注浆管同时缓慢匀速拔出，待孔口溢出砂浆可停止注浆，安插锚杆。如一次注不满或注浆后产生沉降，进行补充注浆，直至注满为止。注浆压力不小于0.4MPa，浆液水灰比0.45～0.5、灰砂比为1:1的M30水泥砂浆。

3）锚头施工

锚杆经检测符合要求后，先进行网格梁混凝土浇筑，再进行锚头施工。在网格梁混凝土浇筑时，必须采用牛皮纸包扎螺牙端，避免螺牙受污染或损坏。网格梁混凝土强度满足设计强度时，拆除保护锚杆外露端螺牙的牛皮纸，安装垫片，旋紧螺帽，施加5kN预紧力。测力扳手预紧力达到设计要求后再浇筑二期混凝土。

2.4.3 喷混凝土

锚杆埋设检测合格后，将坡面的松渣清理干净，经四方联合验收后方可进行喷射混凝土作业。

（1）喷射前准备

1）喷射前对坡面进行人工清理。

2）设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志，亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。

3）检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。

①选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求，压风进入喷射机前必须进行油水分离；

②输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能；

③保证作业区内具有良好通风和照明条件；

④喷射作业的环境温度不得低于5℃。

4）若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面，喷射前应按不同情况进行处理。

①大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土；

②小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土；

③大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。

（2）混凝土搅拌、运输

1）湿喷混凝土搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。喷射混凝土搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。

2）运输采用自卸式汽车，随运随拌。喷射混凝土时，采用两辆运输车应交替运料，以满足湿喷混凝土的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。

（3）喷射作业

1）喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

2）喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土；

②分片喷射要自下而上进行，从坡脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层；

③分两层喷射，第一次50mm，后铺设Φ12＠200×200钢筋网，再喷射50mm。后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。坡面喷射混凝土厚度控制在5cm，并保持喷层厚度均匀。

3）喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙 0.3～0.5MPa，拱部 0.4～0.65MPa。

4）喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度太小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。

（4）养护

喷射混凝土终凝2h后，应进行养护。石质隧道采用喷雾养护，养护时间不小于14d。当气温低于+5℃时，不得洒水养护。