彭小勇，蘇曉亮，陳芳平，楊瑞娟，鄒啟民

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550001)

0 引 言

成都至遵義國家高速公路(貴州境)仁懷至遵義段是《國家公路網規(guī)劃》(2013年-2030年)中滬蓉高速G42的聯(lián)絡線G4215成都—遵義聯(lián)絡線的重要組成部分。團結特大橋采用410 m鋼管混凝土拱橋+預應力混凝土T梁，橫跨V型觀音寺河河谷，遵義岸拱座開挖山體腰部坡體。原設計方案為拱座處基坑開挖形成3級邊坡，邊坡最大高度約30 m，開挖坡率按1∶0.3，第一級坡面采取錨桿掛網噴混凝土，第二級、第三級坡面先采用錨桿掛網噴混凝土防護，然后再進行框架錨索防護(見圖1、圖2)。因連續(xù)降雨， 邊坡在開挖臨空過程中，雨水下滲軟化軟弱夾層，致使夾層及層間膠結物軟化，基坑邊坡開挖防護過程中發(fā)生了沿巖層層面蠕滑，山體頂部開裂等情況，為了確保邊坡穩(wěn)定和遵義岸拱座以及23#和24#墩的安全，進行防護工程方案研究。

圖1 原方案拱座基坑邊坡防護布置圖

圖2 原方案拱座基坑邊坡開挖防護斷面圖

本文以仁遵高速團結特大橋拱座基坑邊坡為例，在現場詳細調查的基礎上，分析其變形破壞機制，并對施工方案進行研究，可為工程建設的順利進行和降雨工況下可能的局部加固處理提供合理的依據，同時，也可為同類順層巖質高邊坡加固方案設計提供參考。

1 拱座邊坡基本特征

團結特大橋遵義岸坡體北東向為觀音寺河，該河谷為典型的“V”形谷，底寬約40～70 m。岸坡整體較陡，自然坡度角在40°～50°。橋區(qū)大部基巖裸露，植被發(fā)育，主要為樹林及灌木叢，整個坡體軸線地面高程在953.4～649.6 m之間，相對高差303.8 m。

圖3 孔內電視成像圖

團結拱座區(qū)域覆蓋層為粘土(Qel+dl)，呈黃褐色，可塑狀，局部含少量灰?guī)r碎石，厚0～2 m，場區(qū)零星分布。基巖為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T1 m)，薄～中厚層狀灰?guī)r夾薄層泥膜、泥質白云巖夾層?；?guī)r強風化層呈灰色，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖石較軟，巖芯呈柱狀、塊狀，鉆進平穩(wěn)、較快。臨河一側表層巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，完整性系數Kv<0.50，巖體基本質量級別為Ⅳ級；中～微風化層呈淺灰色、灰白色，薄～中厚層狀，節(jié)理不發(fā)育，巖體較完整，巖石較硬，巖芯以柱狀為主、少量短柱狀，鉆進平穩(wěn)、較慢。巖體較完整，完整性系數Kv=0.74，巖體基本質量級別為Ⅲ級。同時，根據孔內電視成像資料，灰?guī)r層間泥質薄膜，發(fā)育間距為10～50 cm，層厚為0.5～8 mm，吸水后易軟化，淺部結合程度差，深部呈閉合狀(見圖3)。角礫狀泥質白云巖夾層的強風化層呈灰色，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈柱狀、塊狀，鉆進平穩(wěn)、較快。完整性系數Kv<0.50，巖體基本質量級別為Ⅳ級；中～微風化層呈淺灰色、灰白色，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較硬，巖芯以柱狀為主、少量短柱狀，鉆進平穩(wěn)、較慢。巖體較完整，完整性系數Kv=0.74，巖體基本質量級別為Ⅲ級。

2 拱座邊坡變形破壞機制

根據現場開挖揭露情況，施工便道開挖已形成高約6 m的薄～中厚層狀灰?guī)r順層邊坡，巖質堅硬，巖層間分布多層泥質薄膜，其中基坑第三級臺階位置存在泥質白云巖軟弱夾層，巖層強風化層厚度約2～5 m，巖層產狀265°～267°∠45°～48°。一組平行于臨空面的節(jié)理J1，產狀為193°∠76°，性質為強風化卸荷裂隙。根據鉆孔電視資料，中風化層巖層較完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，主要結構面為巖層層面，層間夾泥質薄膜。層間泥質薄膜在巖層淺部結合程度差，深部呈閉合狀，發(fā)育間距為10～50 cm，層厚為0.5～8 mm，吸水后易軟化。拱座基坑邊坡巖體結構為硬質巖夾軟質巖，工程地質條件較差。同時，調查期間，巖層層間一直存在地下水滲出。

該邊坡巖體結構為硬質巖夾多層泥質薄膜和軟質巖的陡傾角順層邊坡，工程地質條件較差。一方面，邊坡在開挖過程中，降雨沿節(jié)理裂隙等結構面下滲，不斷軟化軟弱夾層，致使夾層及層間膠結物強度急劇降低。另一方面，基坑開挖后，導致邊坡巖層產生順層臨空，在重力作用下沿軟弱層面產生順層蠕滑變形，坡頂產生拉張裂縫。綜合各方面因素來看，邊坡工程地質條件差為基礎因素，降雨和工程活動是邊坡順層滑移的誘發(fā)因素，邊坡變形壞模式為蠕滑-拉裂型。同時，在進一步施工開挖過程影響下，邊坡將可能發(fā)生大規(guī)模沿層面順層滑移失穩(wěn)破壞。

3 邊坡防護方案施工方案研究

3.1 施工方案選擇

根據勘察資料中場區(qū)的工程地質條件與水文地質條件，結合穩(wěn)定性分析成果以及現場開裂垮塌情況，經過充分技術經濟論證，提出了抗滑樁、清方減載、錨索防護組合方案，具體設計防護措施：第一級邊坡采取錨拉樁，樁截面尺寸2 m×3 m，樁長30 m，錨索沿樁身從上往下布置3排，抗滑樁樁頂設置冠梁，樁與拱座基礎間澆筑C30混凝土回填；抗滑樁樁頂以上坡體沿層面進行順層清方減載，減載后邊坡坡面采用豎梁錨索和框架錨索加固，錨索排數為3排；在左24#墩、右23#墩處坡面采用豎梁錨索和框架錨索加固，錨索排數為3排，并且左幅24#墩、右幅23#墩采用高承臺設計，樁基進行加長。

3.2 邊坡防護施工方案的實施

團結特大橋遵義岸拱座基坑開挖處于陡傾順層坡體，地面橫坡較陡，為確保施工作業(yè)安全，施工前必須先建立施工單位監(jiān)測系統(tǒng)和第三方監(jiān)測系統(tǒng)。

團結特大橋遵義岸拱座基坑邊坡防護工程分為以下幾個部分：錨拉樁、豎梁錨索、框架錨索、監(jiān)測工程，施工期間做好施工地質工作。

根據工程特點，其施工總順序為：首先進行邊坡監(jiān)測及截排水系統(tǒng)，然后進行豎梁錨索、框架錨索工程，其次再進行錨拉樁工程施工。

具體施工順序：

(1)施工前，按截排水設計作好場地內的地表排水系統(tǒng)，修筑截排水溝，并減少雨水的下滲；

(2)為加強施工期的邊坡安全穩(wěn)定，邊坡開挖及防護施工過程中，應進行變形和穩(wěn)定監(jiān)測；

(3)施工前，對坡面張拉裂縫和卸荷裂隙進行封填，材料采用C10水泥砂漿以及修筑防落石擋墻；

(4)對抗滑樁樁頂以上巖層采取沿層面順層清方減載，并及時采取豎梁錨索、框架錨索防護；

(5)實施錨拉樁以及樁頂冠梁；

(6)對拱座基礎和抗滑樁間澆筑混凝土回填；

(7)拱座基坑邊坡及橋墩防護完成后，在監(jiān)測正常穩(wěn)定條件才能繼續(xù)進行拱座澆筑和上部橋墩施工。

(1)錨拉樁施工

錨拉樁中抗滑樁沿拱座開挖面布置7根抗滑樁，抗滑樁軸向朝巖層傾向，即抗滑樁截面長邊朝向巖層傾向，抗滑樁布置定位坐標見下表，抗滑樁截面尺寸2 m×3 m、中對中間距6 m，樁長均為30 m。所有樁的樁身采用C30混凝土，抗滑樁鋼筋采用HRB500、HRB400鋼筋，雙面搭接焊，箍筋為四肢，從樁頂到樁底，間距0.3 m。錨拉樁中沿樁身中心線布置從上至下設置3排錨索，第一排錨索距樁頂距離為1 m，第一排、第二排、第三排間距為2.5 m。施工應滿足。

①樁身開挖：抗滑樁樁身開挖按《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30-2004)、《公路路基施工技術規(guī)范》(JTGF10-2006)執(zhí)行；抗滑樁施工采用跳樁開挖，如先開挖1、3、5、7號樁，樁身混凝土澆注完畢達到設計強度后，再開挖2、4、6號樁；按由淺至深、由兩側向中間的順序施工。

②鎖口與護壁：為保證施工安全，每根樁口部均施作鎖口，鎖口設計為C20鋼筋混凝土，鎖口澆注完畢后開始樁身開挖，處于土層及破碎巖層中的樁身開挖面須施作護壁，樁護壁施工從地面到樁底，厚30 cm，護臂采用C30號混凝土現澆，一次現澆深度不得大于100 cm。

③2.0 m×3.0 m、3.0 m×4.0 m抗滑樁4個角各埋一根聲測管；因各地質檢部門對聲測管的檢測設備不同，因此，在埋置聲測管之前，請咨詢當地質檢部門，遵循當地習慣，以方便檢測。

(2)錨索施工

豎梁和框架梁截面尺寸采用0.5 m×0.6 m矩形梁，梁嵌入坡面30 cm，梁均采用C30混凝土現澆，錨索選用高強度、低松弛預應力鋼絞線，其技術標準為270級，采用6股φ15.24 mm鋼絞線，鋼絞線標準強度不小于1 860 MPa，每孔設計噸位750 KN，對應錨具采用性能和規(guī)格滿足設計要求的。錨固段長度8 m，鉆孔孔徑φ130 mm，錨索自由段采用防護油及塑料管隔離。施工應滿足。

①豎梁錨索和框架錨索的施工包括施工準備、測量放樣、豎梁或框架梁鑿槽、豎梁或框架梁鋼筋制作安裝、豎梁或框架梁澆筑、成孔、錨索制作與安裝、注漿、張拉鎖定和封錨頭等主要工序。

②錨索須按照設計要求進行基本試驗和驗收試驗，基本試驗為破壞性試驗，確定錨索可承受的最大張拉力和錨固工程的安全度，檢驗錨索設計能否滿足工程要求，基本數量不少于3根。驗收試驗在錨索施工后做，選擇有代表性的工作錨索進行非破壞性試驗。

③錨索鉆孔：應根據錨固地層的類型、鉆孔直徑、鉆孔工地的場地條件等來選取鉆孔設備，在巖層破碎或松軟等易于塌縮孔地層中應采用跟套管的鉆進技術。采用無水鉆進，禁止開水鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質條件和保證孔壁的粘結性能。鉆孔方向與水平面和豎直面的夾角不得與設計角度偏差±1°，鉆進過程中應對每個孔的地層變化、鉆進狀態(tài)(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況做現場記錄。鉆孔孔壁不得有粘士或粉砂滯留，必須清洗干凈，清洗方法采用高壓空氣吹干，以免降低水泥砂漿與巖體的粘結強度，防止錨索不能下到預定深度。

④錨索體的材料必須嚴格按照設計要求的材料選用，所采用的材料必須要有國家法定單位或部門的合格證書及試驗檢測報告。

⑤錨索體的制作：鋼絞線必須從盤絲上按計算長度采用機械切割，嚴禁電弧切割，不得采用焊接，不能有銹蝕、損壞的現象。將鋼絞線在編索平臺上拉直，每根錨索的鋼絞線數目不得少于設計要求。

⑥注漿材料：一般為水泥砂漿或純水泥漿，水灰比為0.4～0.45，灰砂比為1∶1，漿體強度≥35 MPa。水泥砂漿中水泥采用425#以上普通硅酸鹽水泥，砂用平均粒徑0.3～0.5 mm中砂，含泥量不大于3%。錨索孔內自孔底一次性壓滿M35水泥砂漿，注漿壓力0.5～0.8 MPa，砂漿灌注必須飽滿密實。

⑦張拉：待錨索錨固段的漿體強度達到設計要求后，方可進行預應力張拉。錨具底座頂面與鉆孔軸線應垂直，確保錨索張拉時千斤頂張拉力與錨索在同一軸線上。正式張拉前必須進行預張拉，使錨索體完全平直。在施加預應力完畢后，錨索最后鎖定施加預應力為設計拉力的110%，穩(wěn)定時間不少于5 min。預應力錨索張拉鎖定后，錨頭部分應涂防腐劑，再用C30混凝土封閉。

(3)清方減載

清方區(qū)域巖體采用控制爆破，邊坡開挖爆破施工前，應做好爆破設計，減少爆破開挖對清方區(qū)域以外巖體的擾動。清方完成后及時進行坡面豎梁錨索和錨桿框架防護。

(4)防落石擋墻

防落石擋墻作為臨時性防治清方過程中落石滾落進入下方的觀音寺河，防落石擋墻采用M7.5漿砌片石，墻高3 m。施工應滿足：

①擋墻施工前應在順層清方減載之前完成。

②采用的石料、砂漿材料必須復核施工規(guī)范規(guī)定，嚴格按照設計要求的材料選用。

③擋墻基槽開挖施工宜采取先兩端后中間、分段、跳槽、馬口開挖，跳槽開挖的長度8～12 m，開挖作業(yè)嚴禁爆破開挖。開挖一段后，應及時修筑和回填一段，不應冒進或中途停止施工。開挖施工期間應對坡體進行監(jiān)測。基礎底面嚴禁做成順坡，其反坡應嚴格按設計要求施工。擋墻基槽達到設計要求后應清除基礎表面的雜物，排干積水，及時驗槽。

4 結 語

(1)仁遵團結特大橋遵義岸拱座所在山體地形較陡，地面高差大，覆蓋層為粘土，下伏基巖為薄～中厚層狀灰?guī)r夾薄層泥膜、泥質白云巖夾層。該邊坡巖體結構為硬質巖夾多層泥質薄膜和軟質巖的陡傾角順層邊坡。

(2)仁遵團結特大橋拱座基坑邊坡工程地質條件差為基礎因素，降雨和工程活動是邊坡順層滑移的誘發(fā)因素，邊坡變形壞模式為蠕滑-拉裂型。

(3)仁遵團結特大橋拱座基坑邊坡防護采取開挖減載、錨拉樁、坡面豎梁錨索、獨立錨索防護等綜合治理措施。