风化岩质高边坡支护及稳定性分析

马贺权 田士开 赵瑾瑶

南水北调中线建管局河北分局 河北石家庄 050000

1 工程概况

南水北调中线工程永年段干渠总长17.262km，纵坡坡比为1/17000-1/28000，该段起点设计水位88.538m，终点设计水位87.487m，总水头1.051m。渠道梯形断面设计底宽16-25米，上口（一级马道处）宽55米，设计流量230m3/s，加大流量250m3/s。

在桩号71+436-73+300段为辉长岩，裂隙较发育且为高地下水段，桩号72+410处设计开挖深度最深达34米，地质资料揭露一级马道以上主要为全风化岩，原设计防护形式为六棱框格防护，但在开挖后岩石风化迅速，风化后岩石成砂状，遇水冲蚀严重，为减弱岩石后期风化对渠坡稳定影响，保证边坡的稳定性，必须对边坡进行加固处理。高边坡定义为是指对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于 100m 的边坡。故对此段进行了专门的加固设计。

2 影响边坡稳定因素及加固原则

自然界中的坡体形成是多种多样的，造成了坡体结构的多样性。不同的坡体结构是控制高边坡稳定性的主要内在因素，如土质或类土质边坡，不同成因、不同时期的堆积体，岩体的风化状态，岩性和产状等是影响岩体稳定性的重要因素；其次，不同性质的岩土体适应不同的挖方坡率，过缓则对坡体扰动较大，且增加工程量，过陡则可能造成坡体滑塌；再者，坡体地表水和地下水是影响坡体稳定性的主要因素，必须对岩土体中的水进行导、排，对边坡上部周边的积水进行抽排截留，防止渗水侵入裂隙，影响滑动面的稳定，因此有“治坡先治水”的说法。其他影响因素还有开挖速度、岩体爆破开挖方式、施工季节等等。

边坡治理原则包括治坡先治水；固脚、强腰、锁头；设置马道，分级加固；即时防护，即：高边坡开挖后即发生卸荷效应、风化效应、降雨入渗效应等负面作用。因此，高边坡应开挖一级、防护一级的原则，及时进行边坡防护，有效减弱或消灭恶化坡体的稳定性的不利因素[1]。

支护方式：

本段工程最大挖深34米，最终确定的支护方案为：预裂爆破分级开挖、分级支护、锚喷网联合支护、设置排水花管。具体支护方案如下：设置6级马道，1级马道为车辆通行道路，以下为过水断面，坡比为1:1，2-3级马道宽2米，坡比为1:1.5，3-6级坡比为1:1.75，各级马道高差均为6米。根据喷射混凝土支护工程技术规范“喷射混凝土支护的设计厚度不应小于50mm。含水岩层的喷射混凝土支护厚度不应小于80mm，钢筋网喷射混凝土支护设计厚度不应小于80mm。”本工程1级马道以下（过水断面）为混凝土浇筑，3级马道以上岩质边坡为5cm厚C20素喷混凝土，3级马道以下岩质边坡为8cm厚C20挂网喷射混凝土，钢筋网φ6@200，φ22锚杆长度2m，全长粘结型，间距3×2米（水平×竖向）。喷射混凝土设变形缝，纵向变形缝设在坡面中部，横向变形缝间距8m，变形缝宽1cm，采用闭孔塑料板充填。坡面设置Dn50UPVC排水花管，排水花管长3m，安装仰角10°，花管间距5×2.5m（水平×竖向），喷射混凝土前要清除坡面岩石碎块和风化砂，以保证坡面良好结合[2]。

3 安全监测数据分析

本渠段安全监测布置监测断面4个，共有仪器39支，其中测斜管18根、渗压计14支，温度计6支，测压管1根，影响边坡稳定的最直观数据是对测斜管数据的采集，该渠段测斜管布设在一级马道及以上边坡，管材为ABS测斜管，内径60mm，外径70mm，管长12m，采用活动式测斜仪进行观测，目前累计A向位移（垂直于渠道方向）位移最大值为3.94mm，出现在72+526断面测斜管CX6孔口位置，该测斜管位于1级马道。2020年5月72+526断面CX6孔累计A位移-深度监测数据曲线如下图所示，测值远小于安全限值0.2%H，呈现边坡稳定。

4 结语

此段风化岩质高边坡支护，遵循了“治坡先治水、固脚强腰、分级加固、即时支护”的原则，结合安全监测数据的分析，历经多年的通水运行，工程运行安全平稳，为类似工程提供了丰富的经验[3]。