中国散裂中子源工程边坡支护方案及施工技术措施

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　　摘要：通过对中国散裂中子源（下称：CSNS项目）边坡的地球物理勘探、地质灾害调查、岩土工程勘察等工作，详细掌握了边坡的岩土工程特征，在此基础上作出了边坡支护设计方案。文章还对边坡支护施工技术措施进行了论述。
　　关键词：边坡支护；设计方案；施工技术措施
　　
　　一、地理位置及工程概况
　　场地位于东莞市大朗镇水平村南约2.2km，距常虎高速公路100余米，北部边线走向与高速公路平行，长约593m，宽约450m，占地面积400亩（266，800㎡）。
　　建设用地南部边线长度约520m，因建设需要开挖，整平场地后几乎整个南部边线为山坡，按照规划坡脚标高在45～55m，形成边坡东西长度约395m，南部削坡形成的人工边坡高度大约10～60m，为土-岩质混合高边坡；而东部、西部和北部因填土，按照规划整平标高在35～45m形成大约5～15m高边坡，属填土高边坡，场地环境条件较复杂。
　　CSNS项目为国家重大科技基础设施建设项目，是作为发展中国家的第一台散裂中子源，进入世界四大散裂中子源行列，它的建设将提高我国的科学地位，该工程项目具有重要的社会、科学意义，选址在东莞大朗镇，为提升地方在全国乃至世界的知名度有着很重要的意义，建设项目工程重要性属一级工程。综合上述各因素，边坡安全等级为一级。
　　二、挖方区边坡支护方案
　　本边坡在目前未开挖的自然状态下，处于稳定～基本稳定状态。但在开挖后将形成人工边坡，坡高约为10～65m，为土～岩质混合高边坡，工程安全等级为一级，抗震设防烈度为6度。为了充分利用岩土的自承能力，美化环境，建议优先采用一定坡率下的格构式锚杆（锚索）挡墙支护，放坡坡率参数按表1取值。
　　土质边坡可采用植草护面；岩质边坡在施工前应将坡面松动岩块清理干净，采用喷射彩色混凝土护面，以防止其进一步风化。
　　关于地表水、地下水的处理，坡顶设置截水沟，平台及坡脚设计排水沟，坡体设置泄水管及迭水槽，以引导雨水及时排泄通畅，防止雨水下渗、冲刷而软化坡体。
　　合理设置放坡级数，坡形折线型，从东向西将坡面设置成梯状，每级平台设置排水明沟，在坡面间隔一定距离设置积水沟槽。在有顺坡向节理裂隙且倾角小于边坡坡度时，需结合裂隙闭合程度、倾角、边坡坡度等因素进行整体分析，边坡破坏可能滑动面为强风化与中风化带之间的不规则形状，建议采用折线滑动法计算边坡稳定性系数，采用传递系数方法验算边坡的整体稳定性。可根据实际情况采用放坡形式开挖边坡，必要时采取放坡与预应力锚索结合的方法进行。设计参数按表2取值。
　　（注：将表1填上岩土层名称，不要层序号）
　                                                                                          　表1边坡治理放坡坡率参考值
　                               
　　

　　注:当边坡高度大于表中所列数值或出现顺坡软弱结构面时，自然放坡坡率应通过计算确定。
　                                                                          　表2岩石锚杆设计参考值

                            
　　　　边坡安全保护措施：修建排水沟，拦截地表水，减少进入滑坡体的地表水量，并及时将滑坡体发育范围内的地表水排走，修建截水沟、排水渗管，拦截疏导地表水，以免直接冲刷坡面；崩塌防治措施消除危岩，部分削坡、排水防渗、加固斜坡、改善危岩岩土结构，提高斜坡稳定程度，坡脚设置挡石墙。
　　三、填方区边坡支护方案
　　根据边坡的定性和定量稳定性分析评价，在正常状态下（未降雨）计算填方区26—26’地质剖面（填方标高为42m，边坡放坡坡率为1：2）边坡稳定性系数Ks=1.983＞1.3，处于稳定状态；在连降暴雨的情况下，计算的26—26’地质剖面边坡稳定性系数Ks=0.656＜1，处于失稳状态，将产生滑动破坏，因此，必须对填方区边坡进行支护治理。具体措施为：
　　1、地下水位的控制：为防止地下裂隙水沿原沟（渠）排泄受阻，填土前可在原有沟渠处填砂砾石压实形成排水盲沟，保证因填土后地下水沿盲沟排出场区北部，控制地下水位不会因地下水渗流受阻升高软化填土层。
　　2、填土分层压实质量控制：在填方施工过程中应进行分层碾压夯实至设计标高，以提高土体的固结强度。填土质量控制可采用动力触探，密实度检测、压板试验等多手段加以控制。
　　3、支护方法及结构措施：对坡高小于5m边坡段，采用自然放坡结合格构梁，格构内植草护面兼作绿化，设置导水盲沟或坡面设置排水管；坡高大于5m的坡段可在填土过程增加边坡稳定措施，水平上设置土工织物或混凝土框梁，增加边坡土体抗剪强度，分级放坡结合格构梁支护型式，格构内植草护面兼作绿化。
　　本工程人工边坡坡顶及坡脚应设置排水沟，保证雨水顺利迅速排出，防止冲刷、浸泡软化坡体。对挡墙基底存在软弱地基土（淤泥质土，层序号2-3）区域，应进行地基加固处理。挡墙基底基础施工开挖时，注意做好验槽工作，防止地基土积水浸泡。
　　四、边坡施工监测方案
　　建议在坡顶设位移沉降及水平位移观测点和测斜管，在边坡施工过程中加强边坡变形监测工作，同时对地表裂缝、锚杆（索）拉力或锁定力应进行监测，边坡竣工后应继续进行变形监测，且监测时间不应小于2年。
　　场地东南部废弃采石场为高岩质边坡，未采取任何支护措施，施工期间对其变形及周边地下水情况进行监测。
　　在基岩裂隙发育且埋深大坡段设置地下水动态观测点，水位控制在中风化带以下，设置地下水位变化预警。施工期间对于地下水渗出位置、水量及渗水与降雨关系进行严格监测。
　　五、讨论
　　1、边坡南段近坡顶部分（ZK13号孔及ZK10号孔区域），为一土质边坡，自然边坡未见失稳现象，但其边坡较高且坡度过大（局部60～750），随着雨水的冲刷及重力作用，有失稳的可能。应予以后仰放坡处理或加固处理。
　　2、场地范围内边坡坡面主要以坡残积土覆盖，基岩出露范围很少，基岩产状调查大多以参考周边采石场开挖形成的出露面。场地进行开挖平整过程中，若发现出露基岩走向与边坡走向一致且倾角小于自然边坡坡角的节理应给予充分重视，并加以支护处理。
　　3、场地南侧边坡钻探过程中发现，基岩裂隙发育，张开明显，坡脚区域地下水溢出地表，进行开挖施工过程中，可能出现地下水沿基岩裂隙渗出现象，进行开挖平整后，应根据地下水的迳流、排泄循环条件改变的路径采取相应的排水措施。对该区域也可加强长期水文观测工作，掌握场地的水文地质特征。
　　4、场地内坡面及坡顶局部存在孤石及孤石群，锚杆施工或护坡处理设计、施工时应充分考虑可能由此带来的问题。
　　5、边坡开挖或平整场地过程中遇到中、微风化岩需爆破，爆破产生的次级振动会使得岩体裂隙加剧，加大裂隙宽度，为降低爆破对基岩层的影响，可采取适当减少药量、减少单次爆破深度或采用静力爆破等方式进行，以确保工程的质量与安全。
　　6、基岩结构面给出的设计参数是通过野外鉴定和类比法得出，应及时掌握施工现场的地质状况、施工情况和变形、应力监测的反馈信息，采用动态法设计。
　　7、填土区内局部存在软弱土层，由于填土厚度大，将来建（构）筑物基础将置于填土层之上，建议边坡支护体系、建（构）筑物地基与基础、填土层的分层碾压处理等项工作同时设计、同时施工，同步进行，避免造成不必要的浪费。

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