铜锣峡储气库工程边坡支护设计方案比选

袁 媛，黄 丹，霍从顺

（1.重庆一三六地质队，重庆 401147；2.核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

边坡设计方案是否科学合理，对整个边坡工程的施工、运营安全性有直接的影响。假如边坡设计方案不合理，将会在很大程度上增加边坡工程事故发生的可能性。通常来说，边坡支护方案的设计需要结合岩土工程勘察的有关内容，科学合理地进行设计，从而为边坡工程的顺利施工打下良好的基础。

1 铜锣峡储气库工程概况

铜锣峡储气库运行压力为10 MPa～40 MPa，库容为14.8×108m3，垫底气量为4.6×108m3，工作气量为10.2×108m3，最大注气量为750×104m3/d，最大采气量为1600×104m3/d。储气库新建集注站1座，注采井场4座，新建注气采气同沟管道干线长7.9 km，注气采气同沟管道支线长0.5 km，新建集注站至渡两复线、渡旱线和卧旱线输气管道的距离均为1.1 km，新建T接阀室1座，维抢修用房1座，新建110 kV变电站1座，110 kV供电线路9.5 km，并新建其他相关配套设施。铜锣峡储气库建设工程集注站及维抢修用房用地总面积约79140 m2，合118.7亩。根据总图设计文件及初勘报告，现场整平后将在采石场东、南、西侧形成挖方边坡，整个边坡岩体均为薄至中厚层灰岩，坡顶上覆盖一层人工填土，坡顶无建筑物，边坡概况如表1所示。拟建储气库集注站厂区西侧邻近乡道，西北侧为李子坝，西南侧为伍家垭口，南侧和东侧均为山地，交通较为便利[1]。

表1 储气库集注主要高大环境边坡概况

2 边坡支护的重要意义

边坡支护主要是为了切实保证边坡的安全性，针对边坡采取科学合理的加固或保护措施，从而避免发生山体滑动与坍塌等事故。在工程施工期间，由于土方工程量相对来说比较大，且工程周边的地貌环境及地下管道具有一定的复杂性，在施工过程中极易影响周边自然环境，从而引发水文灾害或者其他安全事故。鉴于此，在工程施工期间，为了能够确保坡底建（构）筑物的安全，务必应用适宜的保护措施，切实提升环境安全系数，防止重大安全事故的发生，并提高边坡治理工程的施工质量[2]。

3 边坡支护工程技术的类型

工程护坡主要有支挡结构防护和坡面防护两类。

（1）支挡结构防护的类型较多，如重力式挡土墙、悬臂挡墙、锚杆挡墙、抗滑桩等，这些支挡结构既有防护作用，又有加固坡体的作用。①抗滑桩。抗滑桩桩插入滑面下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用平衡滑坡（边坡）推力，从而稳定滑坡（边坡）的一种结构物。除边坡加固及滑坡治理工程外，抗滑桩还可用于桥台、隧道等的加固工程。②重力式挡土墙。重力式挡土墙依靠自身重力来保持挡土墙在土压力作用下的稳定性，它是我国目前常用的一种边坡支护形式，目前在我国得到广泛的应用。③扶壁式（悬臂式）挡土墙。扶壁式（悬臂式）挡土墙是一种钢筋混凝土挡土墙，它是一种轻型结构物，主要依靠墙身的重量及底板以上填土的重量维持其自身平衡。④加筋土挡土墙。加筋土挡土墙是由填土、拉带和砌块组成的加筋土共同承受土体侧向压力的一种挡土墙。⑤锚杆挡土墙。锚杆（索）挡土墙支护结构一般由锚杆（索）、肋柱（格构梁或立柱）和挡板等组成，靠锚固于稳定土层中的锚杆提供的拉力承受结构物后面的土压力。⑥网箱挡土墙。由于工程建设的需要，随着技术的发展，越来越多新型挡土墙出现并得到广泛应用，带来了巨大的经济效益，如网箱挡墙就是其中之一。

（2）坡面防护常用的措施有灰浆或三合土等抹面、喷浆、喷混凝土、浆砌片石护墙、锚喷护坡、锚喷网护坡、植物防护等。①抹面法。抹面是在稳定的坡面上用灰浆或三合土等材料涂抹边坡表面的一种方法。②喷（灌）浆法。喷（灌）浆法可以有效防止进一步的风化、零星掉块和剥落，同时对地下水不发育、干燥的边坡亦可采用，对成岩作用较差的黏土岩边坡不宜采用。③浆砌片石护墙。多用于易风化的云母岩、千页岩、绿泥片岩及其他风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段，以防止岩石面的进一步风化，所防护的边坡本身必须是稳固的。④喷锚支护。喷锚支护指的是借助高压喷射水泥混凝土和打入岩层中金属锚杆的联合作用加固岩石边坡。⑤植物防护。通过在边坡上种草、铺草皮、植树等方法达到加固边坡的目的。

4 铜锣峡储气库工程边坡支护工程的设计

4.1 设计方案

4.1.1 方案一

根据勘察结论，由于土质边坡段（E-F边坡上覆土层，I-J、J-K、K-L段）覆土厚度较小，坡高5～10 m，边坡外为空地可采取重力式抗滑挡土墙+坡率法支护；岩质边坡处于稳定状态[仅有G-H段及H-I段沿裂隙面（84°）滑移]，仅存在风化掉块的可能，采取分级放坡（可清除G-H段及H-I段裂隙面）+锚喷防护，防止风化及掉块；其中D-E、E-F段岩质边坡原始坡率较陡，可采用分级放坡（1:0.3）+锚杆支护（防止岩体沿破裂面损坏）+锚喷护面[3]。边坡岩性顶部局部为全新统人工填土（Q4ml），中下部为强～中风化石灰岩，岩质边坡段（A-B段及F-I段）支护设计方案为削坡+锚喷护面+植草+排水，土质边坡（I-J段及JK段）支护设计方案为放坡+重力式抗滑挡土墙+回填反压+植草+排水，土质边坡（K-L及E-F边坡上覆土层段）支护设计方案为放坡+植草+排水，岩质边坡段（B-D段）支护设计方案为放坡+素喷+排水，岩质边坡段（D-E、E-F段）支护设计方案为削坡+锚杆支护+锚喷护面+植草+排水[4]。

根据上述支护思路，本次支护工程设计整体布置如下。

（1）对AB段分级放坡，分级高度为8 m，顶部回填土段按坡率1:2放坡，底部坡率为1:0.5，且应设置分级平台，平台宽2 m，向外坡率为3%，坡面采用锚喷护面，以单层钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（2）对BC段放坡，分级放坡，顶部坡率为1:1.5，底部坡率为1:1，每级8 m处设2 m宽马道，马道向外坡率为3%，坡顶处采用植草防护，其余分级放坡段采用素喷射混凝土面板封闭。

（3）对CD段分级放坡，顶部回填土段坡率按1:1.5放坡，底部坡率为1:1，缓坡坡面采用植草防护，坡率1:1处采用喷射混凝土面板支护。

（4）对DE段分级放坡，顶部坡率为1:0.75，底部坡率为1:0.3，每级8 m处设2 m宽马道，马道向外坡率为3%，坡脚缓坡处采用植草防护，其余分级放坡段采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（5）对EF段分级放坡，全段坡率均为1:0.3，每级8 m处设2 m宽马道，马道向外坡率为3%，坡脚缓坡处采用植草防护，其余分级放坡段采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（6）对FG段分级放坡，顶部坡率为1:1.5，底部坡率为1:0.5，每级8 m处设2 m宽马道，马道向外坡率为3%，坡顶及坡脚缓坡处采用植草防护，其余分级放坡段采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（7）对GH段分级放坡，顶部坡率为1:1.5，底部坡率为1:0.5，每级8 m处设2 m宽马道，马道向外坡率为3%，坡顶及坡脚缓坡处采用植草防护，其余分级放坡段采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（8）对HI段整体放坡，放坡坡率为1:1，坡面采用锚喷护面，单层钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（9）对IJ段整体放坡，放坡坡率为1:1.75，坡脚设置重力式抗滑挡土墙，坡面采用植草防护；

（10）对JK段整体放坡，放坡坡率为1:1.75，坡脚设置重力式抗滑挡土墙，坡面采用植草防护；

（11）对KL段整体放坡，放坡坡率为1:1.5，坡面采用植草防护。

4.1.2 方案二

根据勘察结论，由于土质边坡段（E-F边坡上覆土层、I-J、J-K、K-L段）覆土厚度较小，坡高5～10 m，边坡外为空地，可采取重力式抗滑挡土墙+坡率法支护；岩质边坡处于稳定状态，仅仅存在风化掉块的可能，采取人工清坡+锚喷支护+锚喷护面，以防止风化、掉块及沿破裂面破坏。边坡岩性局部顶部为全新统人工填土（Q4ml），中下部为强～中风化石灰岩，岩质边坡段（D-H段及A-B段）支护设计方案为人工清坡（清理表层松散破碎岩块至强风化界面）+锚杆支护+锚喷护面+植草+排水，岩质边坡段（H-I段）支护设计方案为放坡+锚喷护面+排水，岩质边坡段（B-D段）支护设计方案为放坡+素喷+排水，土质边坡（I-J段及J-K段）支护设计方案为放坡+重力式抗滑挡土墙+回填反压+植草+排水，土质边坡（K-L及E-F边坡上覆土层段）支护设计方案为放坡+植草+排水[5]。

根据上述支护思路，本次支护工程设计整体布置如下。

（1）对AB段顶部回填土及强风化基岩段坡率按1:2.5放坡，中间原始边坡部分按强风化界面人工清坡，底部坡率为1:0.5，坡面采用锚喷护面，单层钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（2）对BC段放坡，顶部回填土段坡率按1:1.5放坡，底部坡率为1:1，缓坡坡面采用植草防护，坡率1:1处采用喷射混凝土面板支护。

（3）对CD段分级放坡，顶部回填土段坡率按1:1.5放坡，底部坡率为1:1，缓坡坡面采用植草防护，坡率1:1处采用喷射混凝土面板支护。

（4）对DE段顶部及中间原始边坡部分进行强风化界面人工清坡后设置8 m的锚杆支护，底部坡率为1:0.5，采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（5）对EF段顶部及中间原始边坡部分进行强风化界面人工清坡后设置8～12 m的锚杆支护，底部坡率为1:0.5，采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（6）FG段顶部坡率为1:2，中间原始边坡部分按强风化界面人工清坡后采用8 m长锚杆支护，底部坡率为1:0.5，采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（7）GH段顶部坡率为1:2，中间原始边坡部分按强风化界面人工清坡后采用8 m长锚杆支护，底部坡率为1:2，采用单层100 mm钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（8）对HI段整体放坡，放坡坡率为1:1，坡面采用锚喷护面，以单层钢筋网喷射混凝土面板封闭。

（9）对IJ段整体放坡，放坡坡率为1:1.75，坡脚设置重力式抗滑挡土墙，坡面采用植草防护。

（10）对JK段整体放坡，放坡坡率为1:1.75，坡脚设置重力式抗滑挡土墙，坡面采用植草防护。

（11）对KL段整体放坡，放坡坡率为1:1.5，坡面采用植草防护。

4.2 防治方案比选

两个方案在技术上都是可行的，均能够有效达到支护效果，主要区别在于方案一为机械+静态爆破分级削坡，方案二为人工清坡；方案一挖方量较大，施工难度较大，征地较多，外运量较大；方案二施工的危险性大，采用人工清坡，工期长且造价比方案一略高；方案二最终支护后的外观没有方案一美观（方案一分级放坡，坡率固定，每8 m一个台阶，而方案二只是人工清理原始边坡强风化散落岩体，没有平台，边坡整体比较杂乱），因此将较为经济的、工期较短、施工危险性较小的，且支护后效果美观的方案一作为推荐方案。

5 结语

总而言之，随着我国经济社会不断发展与进步，工程建设的数量与规模不断增加，为切实提升工程施工质量，在施工过程中科学合理地应用边坡支护技术十分重要。相关部门应做好边坡支护工程方案的设计工作，选取最佳设计方案，并严格按照设计方案施工，从而确保边坡支护施工的安全性及边坡的稳定性。