【摘要】土釘支護(hù)是基于新奧法理論發(fā)展起來(lái)的邊坡支護(hù)技術(shù)，與傳統(tǒng)的砼貼坡?lián)鯄?、堆石護(hù)坡、削坡卸載、抗滑樁加固等支護(hù)方法相比較，具有經(jīng)濟(jì)可靠、結(jié)構(gòu)輕柔、施工設(shè)備簡(jiǎn)單、施工占用場(chǎng)地少、對(duì)周?chē)h(huán)境的干擾小等優(yōu)點(diǎn)，特別是持續(xù)、漸變的變形特點(diǎn)，使得土釘實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工，因而深受工程技術(shù)人員的喜愛(ài)。本文主要介紹土釘技術(shù)在深圳抽水蓄能電站工程中邊坡土釘設(shè)計(jì)的應(yīng)用情況和個(gè)人的體會(huì)。

【關(guān)鍵詞】下庫(kù)邊坡；支護(hù)；土釘

中圖分類(lèi)號(hào)：〔TV91〕 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、基本概況

深圳抽水蓄能電站下水庫(kù)是利用已建的銅鑼徑水庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)容改建。下水庫(kù)正常蓄水位為80.00m，死水位60.00m，調(diào)節(jié)庫(kù)容1625.24萬(wàn)m3，工作水頭20m，調(diào)節(jié)庫(kù)容1545萬(wàn)m3。下庫(kù)進(jìn)出水口位于銅鑼徑水庫(kù)庫(kù)尾，水流主要來(lái)自左側(cè)狹窄的過(guò)流斷面，為側(cè)式進(jìn)出水口。下庫(kù)進(jìn)出水口邊坡較高，高度達(dá)33.45m。該坡為土質(zhì)邊坡，受下庫(kù)進(jìn)出水口邊坡施工開(kāi)挖影響，邊坡地形較零亂，且處在水庫(kù)動(dòng)水區(qū)內(nèi)，自穩(wěn)能力差，根據(jù)抽水蓄能電站水庫(kù)水位變化頻繁、變幅較大的特點(diǎn)，同時(shí)由于下水庫(kù)消落深度（20m）較大，庫(kù)面較窄，庫(kù)岸邊坡較陡，在驟降工況易引起邊坡失穩(wěn)，局部覆蓋層較厚的部位可能會(huì)產(chǎn)生崩坍、淺層滑落等庫(kù)岸失穩(wěn)現(xiàn)象，需要驗(yàn)算不同工況條件下的邊坡穩(wěn)定。

2、地形地質(zhì)條件

深蓄下水庫(kù)利用銅鑼徑水庫(kù)擴(kuò)建而成，位于上水庫(kù)北面橫坪公路北側(cè)，距上水庫(kù)約4.3km，在三洲田水庫(kù)下游，響水河流入庫(kù)中。銅鑼徑水庫(kù)由三條呈“土”字型大沖溝組成，地形總體上呈東南高（山頂高程一般150～250m）、西北低（山頂高程一般100～150m）。庫(kù)周沖溝水匯集于庫(kù)盆經(jīng)西側(cè)主壩址流出庫(kù)外，庫(kù)周山坡坡度一般在20～25°，局部達(dá)30°，植被茂盛。

邊坡工程地質(zhì)推測(cè)如下：

（1）表層為第四系地層（Q）：坡面為坡積土（QDL）覆蓋，厚約1.6～2m，可塑狀；69m高程以下至坡腳57m高程，上部為1m～3m厚人工松散堆積層（QS），土質(zhì)松軟、邊坡面已見(jiàn)多處失穩(wěn)沖溝；坡腳（57m高程）以外為水庫(kù)底，表層為沖積（Qal）層，約0.5m～3m，少見(jiàn)淤泥，土質(zhì)軟塑狀。

（2）基巖為花崗巖：全風(fēng)化（Ⅴ）層分布廣泛，埋深約12m～14m，上部可塑、下部硬塑～堅(jiān)硬狀，但在57m高程庫(kù)底部位因長(zhǎng)期飽水一定深度內(nèi)呈軟塑狀。

（3）強(qiáng)～弱風(fēng)化基巖，埋深較深，分布廣泛，巖石堅(jiān)硬。

該坡為土質(zhì)邊坡，受橫坪公路、下庫(kù)進(jìn)出水口邊坡施工開(kāi)挖影響，邊坡地形較零亂，且處在水庫(kù)動(dòng)水區(qū)內(nèi)，自穩(wěn)能力差，應(yīng)作加回處理。

土樣室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，坡積層飽和快剪強(qiáng)度指標(biāo)平均值C=16.3kPa，φ=24.6°，三軸壓縮試驗(yàn)（固結(jié)不排水剪）總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)平均值Ccu=20.8kPa，φcu=22.8°，有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)平均值C′=17.8kPa，φ′=26.4°；全風(fēng)化帶飽和快剪強(qiáng)度指標(biāo)平均值C=15kPa，φ=27°，三軸壓縮試驗(yàn)（固結(jié)不排水剪）總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)平均值Ccu=27.6kPa，φcu=23.2°，有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)平均值C′=22.7kPa，φ′=28.3°。庫(kù)岸大部分范圍坡角大于土層內(nèi)摩擦角，存在庫(kù)水漲落時(shí)坡度較陡地段可能會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

3、邊坡土釘設(shè)計(jì)

3.1 土釘支護(hù)方案的確定

一般邊坡加固處理主要方法有：砼貼坡?lián)鯄?、堆石護(hù)坡、削坡卸載、抗滑樁加固、壓重護(hù)腳及錨桿土釘支護(hù)等方案。由于下水庫(kù)邊坡山體雄厚，庫(kù)岸山體較陡，用砼貼坡?lián)鯄蚨咽o(hù)坡則工程量較大，且堆石護(hù)坡坡度較緩，減少有效庫(kù)容；抗滑樁加固直接影響到進(jìn)出水口邊坡底下的隧洞，也不宜考慮；從地質(zhì)提供的土層穩(wěn)定的邊坡坡比為1：2，如果按照1：2的邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要挖除現(xiàn)狀的橫坪一級(jí)公路，也不現(xiàn)實(shí)。根據(jù)下水庫(kù)進(jìn)出水口地形地質(zhì)條件，初步設(shè)計(jì)方案為﹕54.25m～58.00m高程垂直開(kāi)挖，58.00m～80.00m高程1：1.3開(kāi)挖，80.00m～87.70m高程1：0.75開(kāi)挖，采用錨桿土釘面板護(hù)坡方案。

3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

支護(hù)設(shè)計(jì)的原則是安全可靠，并根據(jù)施工的過(guò)程中得到信息后改進(jìn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)步驟依次如下：

（1）按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定參數(shù)，初步計(jì)算土釘受力最大的拉力。

在使用狀態(tài)下每一土釘中的最大拉力T可用下式求出：

式中：：為孔壁抗拔力，d為鉆孔孔徑，為全風(fēng)化土體與錨固體極限摩阻力，為強(qiáng)風(fēng)化巖體與錨固體極限摩阻力，為土釘在全風(fēng)化土中的有效錨固長(zhǎng)度，為土釘在強(qiáng)風(fēng)化巖體中的有效錨固長(zhǎng)度，為釘材與砂漿界面有效錨固力，為鉆孔孔徑，為釘材與砂漿界面極限摩阻力，為土釘釘材抗拉力，為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

土釘?shù)脑O(shè)計(jì)長(zhǎng)度按保證孔壁抗拔力大于土釘釘材抗拉力考慮，則土釘?shù)氖芾休d力設(shè)計(jì)值

（4） 內(nèi)部整體穩(wěn)定分析。土釘支護(hù)內(nèi)部穩(wěn)定分析采用圓弧滑動(dòng)面條分法，輸入各層土的物理參數(shù)

、土釘參數(shù)等，臨界滑動(dòng)面位置由計(jì)算機(jī)確定。

計(jì)算程序：采用武漢大學(xué)SeepV3.0軟件計(jì)算滲流，采用陳祖煜編制的土石壩專(zhuān)用程序—“土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析（STAB2005）程序”進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算和理正巖土計(jì)算中邊坡穩(wěn)定分析進(jìn)行對(duì)比，采用土釘參數(shù)為：54.25m～58.00m高程采用3m的的20錨桿，間距1.5m，排距1.5m ；58.00m～80.00m高程邊坡采用長(zhǎng)6m的的32土釘，間距1.5m，排距1.5m 。采取上述開(kāi)挖及支護(hù)方式后邊坡穩(wěn)定滿(mǎn)足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

（5）噴混凝土面層設(shè)計(jì)。本工程支護(hù)面層采用噴50mm厚C25砼， 然后設(shè)置面板設(shè)置一層14鋼筋網(wǎng)，面板砼厚度250mm，每根土釘設(shè)置短鋼筋與土釘焊接，并包裹在噴砼層內(nèi)。

4、總結(jié)

（1） 對(duì)于抽水蓄能電站邊坡在水位驟降時(shí)，邊坡處于最危險(xiǎn)的狀態(tài)，即系正常蓄水位到死水位的驟降，土體處于飽和狀態(tài)，特別不滿(mǎn)足在地質(zhì)提出的穩(wěn)定邊坡，需要進(jìn)行各種水位驟降的反復(fù)驗(yàn)算，合理提出支護(hù)方案，同時(shí)加強(qiáng)高邊坡的巡視及觀測(cè)，做好安全防范措施，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（2） 土釘支護(hù)面板砼適當(dāng)設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)，防止面板砼由于溫度過(guò)高產(chǎn)生邊坡的裂縫，同時(shí)在土釘錨桿的頭部適當(dāng)預(yù)緊力，增強(qiáng)土體穩(wěn)定性。

（3） 在坡頂設(shè)置截水溝，減少雨水對(duì)坡面的直接沖刷；邊坡排水孔適當(dāng)增大，保持排水孔的通暢性，可以適當(dāng)增加塑料排水盲溝，形成排水系統(tǒng)管網(wǎng)。

（4） 從土釘計(jì)算公式來(lái)看，孔壁抗拔力是影響土釘?shù)氖芾休d力最關(guān)鍵的因數(shù)，土釘錨桿應(yīng)盡可能伸入強(qiáng)風(fēng)化巖體，提高土釘?shù)氖芾休d力。

（5） 從國(guó)內(nèi)外土釘支護(hù)的失敗例子來(lái)看，地表水、地下水的不利作用至關(guān)重要，所以應(yīng)作好地表水的攔截和坡面水、地下水的排水工作，并充分考慮地下水的作用對(duì)邊坡土的物理力學(xué)性能的不利影響。

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作者簡(jiǎn)介：鐘德培，男，工程師，本科，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。