羅凌云

(粵水電建筑安裝建設(shè)有限公司，廣東 廣州 511300)

1 概述

近年來隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，很多原有內(nèi)河航道無法達(dá)到貨運(yùn)量的規(guī)劃要求，通過在內(nèi)河上新建大型船閘，開發(fā)新的更高規(guī)格航道以提升航道運(yùn)行能力，滿足水路運(yùn)輸需求，適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。在航道開挖過程中會面臨地質(zhì)條件復(fù)雜、邊坡滑塌等風(fēng)險，本文針對實際工程中滑坡問題，根據(jù)地質(zhì)勘探資料查出滑坡原因，并提出多種處理方案，經(jīng)過充分對比后采用上卸下壓和地下連續(xù)墻綜合處理技術(shù)，解決了航道施工難題。

2 工程概況

某樞紐原有航道等級為500 t級，由于整個航道需要擴(kuò)能升級，新建1座1 000 t級雙線船閘。新船閘采用對稱式布置，運(yùn)行方式為直線進(jìn)閘、曲線出閘，單線船閘閘室長度為220 m，寬度為34 m，門檻水深為4.5 m[1]。下游引航道全長約為2.3 km，設(shè)計底寬為120 m，穿過大壩下游農(nóng)田和河漫灘，最后與原主航道匯合，整體地勢平坦[2]。原地面高程范圍為10～17 m，下游引航道平均開挖深度約為12 m，總體土方開挖量約為500萬m3，引航道兩側(cè)岸坡采用放坡開挖，并按4級堤防標(biāo)準(zhǔn)填筑開挖粘性土高約7 m的防洪堤(如圖1所示)。

圖1 航道土堤標(biāo)準(zhǔn)斷面示意(單位：尺寸mm，高程m)

下游引航道設(shè)計邊坡為1:2.5，土方開挖后坡面基本穩(wěn)定，但在右岸30 m范圍(下1+330～下1+360段)填筑岸坡土堤時，地面高程17.00 m以下坡面發(fā)生鼓脹，并產(chǎn)生變形位移，上部填筑土堤產(chǎn)生裂縫。隨即對該處進(jìn)行沉降位移觀測，發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)值并不穩(wěn)定，沉降位移觀測數(shù)據(jù)累計不斷增長，最終土堤及引航道坡面滑塌。

3 滑坡原因分析

查閱相關(guān)地勘資料發(fā)現(xiàn)，原地質(zhì)鉆勘孔位分部均勻，間距約為50 m。下游引航道土層以花斑粘土、沖擊粘土和粉質(zhì)粘土為主，部分含有粉砂、中粗砂等，整體地質(zhì)條件較好。發(fā)生滑坡位置剛好在下游兩個地質(zhì)鉆勘孔位之間，現(xiàn)場地質(zhì)條件實際與鄰近地質(zhì)鉆勘結(jié)果不符。

經(jīng)過對該地段進(jìn)行的補(bǔ)充地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，滑坡處存在淤泥質(zhì)土層，以軟塑為主，基本呈灰黑、灰綠色且有一定的腥臭味，最大深度達(dá)到12 m，層底標(biāo)高為4.30 m(見圖2)，比航道開挖設(shè)計底高程6.17 m還要低1.87 m。

圖2 鉆孔地質(zhì)柱狀示意

為進(jìn)一步確定土類性質(zhì)及各項指標(biāo)，對鉆勘處淤泥質(zhì)土取樣進(jìn)行土工試驗，試驗報告顯示的該土質(zhì)最大天然含水率達(dá)到40.2%，內(nèi)摩擦角數(shù)值偏低,有機(jī)質(zhì)含量4.5%～5.8%(見表1)。

表1 土工試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

公路軟土地基相關(guān)規(guī)范中明確規(guī)定淤泥質(zhì)土天然含水率高于35%，天然孔隙比均大于1.0且直剪內(nèi)摩擦角小于5°為軟土[3]，淤泥質(zhì)土土工試驗報告顯示，天然含水率、天然孔隙比等各項指標(biāo)滿足規(guī)范中對軟土鑒別指標(biāo)要求。因此判斷該處淤泥質(zhì)土為軟土，而軟土又具有多項不利于工程施工的特性如：擾動性大、固結(jié)系數(shù)低、承載能力低、靈敏度大等。

經(jīng)過綜合分析，該滑坡處在原地質(zhì)鉆勘布孔中間位置，地質(zhì)條件發(fā)生變化，導(dǎo)致與原地質(zhì)勘探結(jié)果不相符。且淤泥質(zhì)土，屬軟土，深度比航道設(shè)計底高程更深。航道開挖完成后岸坡又填筑高度約7 m的土堤，增加了下部淤泥質(zhì)土層的壓力，最終導(dǎo)致坡腳鼓脹，土堤及坡面發(fā)生位移變形后失穩(wěn)滑塌。

4 處理方案選擇

通過上述原因分析，計劃采用軟土地基處理和支護(hù)處理兩種方式去解決航道滑坡問題，其中軟土地基處理主要是增加淤泥質(zhì)土層承載力，防止上部填筑土堤引起航道滑坡。支護(hù)處理主要是采用傳統(tǒng)抗滑支護(hù)的方案解決上部增加的填筑土堤壓力的問題。

4.1 軟土地基處理

軟土地基在工程施工中較為常見，處理方案成熟也有多種方式，如進(jìn)行挖除換填、化學(xué)加固、排水固結(jié)、爆破擠淤、復(fù)合地基處理等[4]。由于現(xiàn)場條件限制和淤泥質(zhì)土層厚度不適宜采用強(qiáng)夯法、換填法和爆破擠淤法進(jìn)行處理。而排水固結(jié)法一般采用塑料排水板施工，需要進(jìn)行后期超載預(yù)壓，工期較長，至少需要90 d左右的堆載或真空預(yù)壓期[5]，滿足不了項目總體施工工期計劃要求。

復(fù)合地基處理在軟土地基上應(yīng)用廣泛，主要有碎石樁、水泥攪拌樁等，但本航道工程不僅需要提高地基承載力，還要考慮航道邊坡穩(wěn)定性，碎石樁并不適用。滿堂深層攪拌樁一般情況下較為合適，但本航道淤泥質(zhì)土層中有一定量的有機(jī)質(zhì)，含量為4.5%～5.8%，查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，土層中的有機(jī)質(zhì)可與水泥礦物發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，阻礙水泥水化產(chǎn)物的晶體增長，不利于水泥土強(qiáng)度增長，導(dǎo)致水泥土結(jié)構(gòu)松散，局部水泥結(jié)塊，樁強(qiáng)度很低。并且有機(jī)質(zhì)含量越大，水泥攪拌樁加固軟土的力學(xué)性能越差[6]，直接影響成樁效果，因此，復(fù)合地基處理方案也不適用該段滑坡處理。

4.2 支護(hù)處理

邊坡支護(hù)成熟方案較多，如漿砌石擋墻、混凝土擋墻、三軸攪拌樁、抗滑樁、高壓旋噴樁、地下連續(xù)墻等。

該滑坡段淤泥質(zhì)土層比航道設(shè)計底高程還低，如施工漿砌石或混凝土擋墻須對基礎(chǔ)再進(jìn)行加固處理，整體施工時間長，施工費用大，且與航道1:2.5的邊坡整體不協(xié)調(diào)，影響航道的觀感。三軸攪拌樁同理受土層有機(jī)質(zhì)含量影響不適用。

鋼筋混凝土抗滑樁是可以滿足抗滑要求，但是抗滑樁需逐樁鉆孔灌注，再通過鋼筋混凝土冠梁連成整體，施工時間長，整體費用大不適用于該處滑坡處理。高壓旋噴樁即使插入型鋼但整體剛度仍然較小，無法支撐上部7m高度填筑土堤的壓力。

地下連續(xù)墻技術(shù)成熟，在基坑支護(hù)、地下防滲等施工中都有應(yīng)用[7]。采用先進(jìn)的成槽機(jī)械設(shè)備，具有施工速度快、經(jīng)濟(jì)效益高、剛度大、承壓力強(qiáng)等特點。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，決定采用上卸下壓聯(lián)合地下連續(xù)墻綜合處理技術(shù)治理該段滑坡。其原理主要是卸載上部土堤，航道下部先進(jìn)行壓坡處理，保持坡面穩(wěn)定。施工地下連續(xù)墻主要用于承載后期上部填筑土堤壓力，最后新填筑上部防洪土堤，挖除航道坡面多余土方。

經(jīng)設(shè)計單位復(fù)核計算，在航道斜坡面中間位置高程13.00 m設(shè)置1地下連續(xù)墻，可有效承載上部土堤重量，使坡腳及坡面不發(fā)生位移變化(如圖3所示)。

圖3 航道地下連續(xù)墻施工斷面示意(單位：尺寸mm，高程m)

5 滑坡處理技術(shù)

5.1 滑坡處理施工流程

初步清理→卸載上部填筑土堤→卸載土堤運(yùn)至航道坡面壓坡→地下連續(xù)墻施工→填筑上部土堤→挖除航道壓坡及施工平臺→坡面雷諾護(hù)墊施工。

5.2 初步清理和卸載

對滑坡段進(jìn)行初步清理，填筑施工道路。挖除航道內(nèi)多余的淤泥質(zhì)土運(yùn)至棄渣場，保留防洪堤填筑土料。卸載上部填筑土堤至原地高程，將土堤土料運(yùn)至航道內(nèi)進(jìn)行壓坡。

5.3 航道坡面壓坡

先平整場地，卸載土料采用壓路機(jī)分層進(jìn)行碾壓，分層厚度約為60 cm，壓實度為90%。結(jié)合地下連續(xù)墻施工平臺控制壓坡的頂高程為13.00 m，頂面寬度為 8 m，邊坡坡度為1:2。須預(yù)留1 m厚度用來填筑塊石和硬化處理以便施工機(jī)械行走。

5.4 地下連續(xù)墻支護(hù)

采用混凝土強(qiáng)度等級C30的地下連續(xù)墻，為確保處理效果，連續(xù)墻設(shè)置長度為滑坡體兩端各增加15 m，總計60 m，墻體厚度為800 mm，每幅寬度為 6 m，有效墻頂高程為13.00 m，設(shè)計深度為22 m，即墻底高程為-9.00 m同時進(jìn)入中風(fēng)化巖層1.6 m。并在距離滑坡位置50 m外布置鋼筋加工場。采用雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行成槽施工，不具備硬化條件的施工槽段邊可采用塊石填筑，平整碾壓后鋪設(shè)鋼板以便機(jī)械行走，其他與作業(yè)無關(guān)的大型機(jī)械設(shè)備不得靠近，周邊也不能布置大量材料的堆放區(qū)域[8]。相鄰兩幅地下連續(xù)墻之間接頭采用焊接H型鋼(H×B為684 mm×300 mm)。

導(dǎo)墻為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，高出地面設(shè)置，混凝土強(qiáng)度等級為C20，必須對稱澆筑。內(nèi)外導(dǎo)墻間凈距比設(shè)計地連墻厚度大50 mm。在拆除模板后進(jìn)行支撐[9]，根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)條件確定支撐層數(shù)為1層，間距為1 m。對槽內(nèi)泥漿液位進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保護(hù)壁泥漿高程在導(dǎo)墻頂面以下0.2 m，并高出現(xiàn)場地下水位0.6 m以上并及時補(bǔ)充，防止槽壁坍塌。準(zhǔn)備好堵漏材料，緊急情況下可以進(jìn)行堵漏處理[10]。在槽段開挖至設(shè)計標(biāo)高后應(yīng)進(jìn)行驗收，安放鋼筋籠和接頭前須及時清底，清除槽底淤泥和沉渣[11]。地下連續(xù)墻混凝土使用兩個管徑250 mm導(dǎo)管同時澆筑，均衡上升，采用自制龍門架進(jìn)行吊拆，可以確保施工安全。要保證墻體完整性和墻頂高程不超出后期坡面雷諾護(hù)墊防護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻混凝土澆筑頂面高程控制在13.30 m，后期再清除墻頂浮漿，保證連續(xù)墻體的完整性[12]。

地下連續(xù)墻設(shè)計底高程為-9.00 m同時應(yīng)滿足開槽嵌入中風(fēng)化巖1.6 m為墻底最終高程。施工時，如某槽段底已達(dá)高程-9.00 m，尚未進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖，則需繼續(xù)開槽進(jìn)入中風(fēng)化巖1.6 m；如某槽段未達(dá)高程-9.00 m前即已進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖層，則開槽嵌入中風(fēng)化巖1.6 m為墻底最終高程。遇到特殊情況需進(jìn)行超前鉆探，并會同設(shè)計、監(jiān)理綜合分析確定。施工時應(yīng)滿足建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程和相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)行不小于同條件下總槽段20%數(shù)量的槽壁垂直度檢測，同時采用聲波透射法對墻體混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測，檢測墻段數(shù)量不少于同條件下總墻段數(shù)的20%，每個檢測墻段的預(yù)埋超聲波管數(shù)不少于4個，且布置在墻身截面的4邊中點處，當(dāng)根據(jù)聲波透射法判定的墻身質(zhì)量不合格時，采用鉆芯法進(jìn)行驗證[13]。

5.5 填筑土堤

待地下連續(xù)墻強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求并按規(guī)范檢測合格后，進(jìn)行上部土堤的分層填筑，壓實度不低于0.91。整體原方施工按案要求進(jìn)行，此時不能拆除航道坡面的壓坡體。

土堤填筑時應(yīng)嚴(yán)格控制上升速度，填筑上升速度不應(yīng)大于1.5 m/d，同時對引航道邊坡和填筑體進(jìn)行整體位移變形觀測。

5.6 挖除航道壓坡體

填筑土堤完成且整體穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行沉降位移觀測3 d，沒有發(fā)生明顯變化時方可挖除航道壓坡體和施工平臺，同時按1:2.5坡度修整航道坡面。挖除時按2 m/層的原則分層進(jìn)行開挖，同時進(jìn)行沉降位移觀測，發(fā)現(xiàn)變化應(yīng)立即停止并分析原因。

5.7 雷諾護(hù)墊施工

雷諾護(hù)墊施工應(yīng)遵循從下到上的原則，先施工航道底部的灌砌塊石壓腳再往上鋪設(shè)雷諾護(hù)墊。施工時要主要保護(hù)沉降位移觀測點，保證觀測的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的真實性。

5.8 處理效果

下游引航道右岸60 m范圍(下1+315～下1+375段)通過采用上卸下壓聯(lián)合地下連續(xù)墻綜合處理技術(shù)進(jìn)行治理，完成后對土堤及邊坡連續(xù)進(jìn)行沉降位移觀測20 d，未發(fā)生明顯沉降及位移，觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，證明該段滑坡處理成功，具備航道驗收條件。

6 結(jié)語

需要注意的是在處理此類航道滑坡問題時應(yīng)對土層進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探調(diào)查，掌握地質(zhì)情況和各土層土工試驗數(shù)據(jù)為采取的解決方案提供決策依據(jù)。當(dāng)采用地下連續(xù)墻進(jìn)行處理時要確保墻體嵌入巖體深度，保證墻體剛度和穩(wěn)定性。本工程按照設(shè)計圖紙施工時高程13.00 m以下坡面淤泥質(zhì)土被施工擾動，局部破壞產(chǎn)生滑坡，工程量較小，直接采取挖除換填處理，再后續(xù)施工坡面雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)。

采用上部卸載下部壓坡結(jié)合地下連續(xù)墻施工技術(shù)，成功的處理了該段滑坡問題。同時針對下游引航道左右岸進(jìn)行更詳細(xì)的地質(zhì)補(bǔ)充勘探，采用本技術(shù)對存在類似地層的邊坡(長度約為900 m)進(jìn)行了處理。航道驗收通航后整體運(yùn)行情況良好，后續(xù)的監(jiān)測也沒有發(fā)現(xiàn)沉降位移現(xiàn)象。在今后類似項目施工中，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場地質(zhì)情況與初期地勘資料不相符時，應(yīng)引起足夠重視，及時進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)充勘察，盡早防治。