浅谈浙江平阳农田水利工程边坡开挖及支护

曾青松

（温州江航建设有限公司，浙江 温州 325400）

水利水电工程边坡堤坝结构复杂，且形式多样，如基于时间区分的永久性边坡与临时性边坡，以及按照地层岩性不同划分的块状结构、层状结构以及顺向和反向等。水利水电工程项目建设中，为确保工程整体的施工质量及其安全可靠性，应当加强对边坡开挖和支护的施工质量管理和控制[1]。基于此，本文针对浙江省平阳县水门山塘和少垟山塘综合整治工程边坡的开挖及支护展开分析。

1 工程概况

浙江省平阳县2013年小型农田水利重点县建设实施方案水门山塘和少垟山塘综合整治工程是以农业灌溉为主的综合性工程。其大坝坝型为土质心墙坝，于1978年建成，坝顶高11.5 m，坝长37 m，正常情况下蓄水库容1.1万m3。受当时历史条件制约，筑坝土料取自附近山体，碾压质量较差，坝基未作地质勘探，目前尚未发现明显不良现象。溢洪道宽度过窄，无护砌、无消能，防洪标准不能得到保证。坝下涵管为素混凝土管，出口无引渠，直接冲刷坝脚，且有破裂现象。为保证下游30万亩农田用水，根据政府规划，进行边坡堤坝改造。

2 地质条件

沿海由于海岸长期下沉，造成众多岛屿与喇叭形海岸，海岸线蜿蜒曲折。平阳地质属于浙闽太平洋沿海基底隆起带，以火山形成地貌为主，其次为沉积地貌，故类型复杂，有中山、低山、丘陵、谷地、平原、江河、滩涂、岛礁。南雁荡山脉和鳌江水系贯穿全境，地势西高东低，西部四周高中间低。沿海由于海岸长期下沉，造成众多岛屿与喇叭形海岸，海岸线蜿蜒曲折，属里亚斯型沉降式海岸。

3 边坡作业

3.1 边坡开挖

3.1.1 土石方计算

（1）人工平整场地

（2）挖沟槽

1）垫层底部放坡

2）垫层表面放坡

（3）放坡

式中:S为人工平整面积，m2；L为外墙边线，m；V为挖土方体积，m3；H 为地坑深度，m；a为基础长度，m；b 为基础宽度，m；c为工作面宽度，m；K为坡度系数，1/3K2H3为三角锥体体积[2]。

放坡计算时，应对放坡系数进行精确选择，保证放坡计算更为准确。表1为常用放坡系数。图1为放坡系数计算公式图解，其中 m=b/H[3]。

图1 放坡系数计算公式图解

表1 放坡系数

3.1.2 边坡开挖

结合工程实际情况，爆破主要采用预裂孔、光爆孔和爆破孔三种形式[4]，石方爆破过程中采用手风钻、潜孔钻，钻孔操作时对钻孔位、角度以及孔深进行严格控制，偏差不超过10 cm，开孔误差小于15 cm。同时，要对孔内岩粉进行有效清理，对孔口采取相应的保护措施。布孔过程中，应当注意在开挖转角与预裂面安装至少1个导向孔，结合工况条件开挖石方。实践经验表明，采用这种方式不仅可以有效确保施工开挖面满足图纸要求，而且可以保证开挖操作后基岩的完整性和开挖面的平整度。工程土方明挖技术主要包括两种形式。

（1）明挖形式:明挖作业方式主要针对不设临时支撑的工况条件，利用上述土方材料对大断面地面采用液压挖掘机设备进行开挖。

（2）沟槽开挖方式:沟槽开挖过程中，应按照设计方案和技术规范，联合人工与机器两种方式对断面进行局部开挖；其中，机械开挖土方时要预留修坡部位，由人工修整，以此保证坡度达标。

通过全面实地调研工程边坡岩石的稳定性，对施工中可能存在的危险因素采取有效预防措施；较高部分边坡应当采用分梯段形式开挖作业，开挖深度较大边坡采用分层方式作业，垂直边坡梯段高度一般在10 m左右，应当在上层支护完成后再进行开挖作业。

3.2 边坡支护

工程岸坡测量为3.0 m，根据相关规定，当岸坡为2.5 m时，喷锚网施工方法就难见成效，此时应当利用脚手架作为施工平台，结合网喷混凝土方式进行施工。具体施工过程为坡面清理、测量—对锚杆孔位置予以明确—标记孔位，防止锚杆孔偏位—钻孔施工质量达标以后冲干净—插注浆管至孔底—锚杆孔内灌入水泥砂浆，注意应确保孔内溢出与注入砂浆比重保持一致。

初喷喷射采用“干式”[5]方法，利用搅拌机、空气压缩机等设备在边坡上喷涂规格为C20的混凝土，并采用移动电动空压机进行供风处理。喷层周围与未防护坡面街接处需封闭处理。喷射混凝土时若采用普通硅酸盐成分水泥，需养护10 d左右；若利用矿碴形、火山灰硅酸盐水泥，则应至少养护14 d。混凝土复喷钢筋网挂好以后，需对钢筋网喷射混凝土，采用分段式以及分片式自上而下进行喷射。混合料运输与存放过程中，应当尽可能避免雨淋或者防止大体积石混入其中，装进喷射机之前应当先过筛[6]。施工之前应当对机械设备进行严格检查，保证其各项性能指标处于正常状态。

工程采用土层锚杆支护技术:（1）确定基坑墙面，利用钻墙机械设备钻出符合深度要求的孔洞；（2）在深孔内打入土钉，并对土钉进行严格的拉拔实验，基于其结果对注浆量和力度进行适当调整；（3）测定土钉墙施工质量，以提高基坑的安全稳定性。

4 结果监测

本监测设备采用TPS1201+全站仪和锚杆应力计，为了使监测点位移有可比性，在影响范围之外稳定的地方设基准点构成基准网，分别在坡顶桩板墙顶、桩板墙墙脚、格构护坡的坡顶、毛石砼挡墙顶及墙脚累计设置监测点18个。边坡稳定性主要从三方面进行评价:（1）最大位移速率小于2 mm/d；（2）边坡开挖停止后位移速率呈收敛趋势；（3）坡面、坡顶有无开裂，裂缝的变化趋势。

经观测，边坡各观测点累计水平位移1.57 mm～2.03 mm，垂直位移-1.94 mm～-2.67 mm，水平及垂直沉降值均较小，锚杆应力计变化比较平稳，虽然其中几个高程的Rr1累计应力超过了150 MPa，但变化量并不大，且其他锚杆应力总量相对较小。整体而言，锚索测力计数值呈现出衰减之势，工程边坡趋于收敛，处于稳定状态。

5 结语

水利水电工程为我国水利事业的发展作出了巨大贡献，施工建设过程中应当立足实际，结合工况条件合理选择开挖支护技术手段和方法。边坡开挖支护技术是提高边坡稳定性的重要技术，对于工程的正常使用、确保居民生命财产安全具有非常重要的意义。实践中应根据施工条件及其他相关因素进行综合权衡，以便采用有效的边坡开挖支护方法防治边坡岩体或土层脱落，确保边坡开挖质量和安全。