大藤峽船閘上引航道右側(cè)邊坡拉裂縫支護(hù)設(shè)計(jì)

周榮磊，龍菲菲，杜澤鵬

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 概況

上游引航道分兩期開挖，一期開挖至54.00 m高程，二期開挖至38.20 m高程。54.00 m以上邊坡開挖形成后，施工現(xiàn)場遭遇連續(xù)強(qiáng)降雨，航上0+710.00～0+800.00 m段未支護(hù)，邊坡坡面出現(xiàn)拉裂縫。

2 工程地質(zhì)

上游引航道出露的基巖為泥盆系下統(tǒng)那高嶺組和蓮花山組，巖性由細(xì)砂巖、含泥細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等碎屑巖組成。軟弱夾層發(fā)育，夾層產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致，成因以構(gòu)造為主，存在少量風(fēng)化夾層。構(gòu)造夾層厚度多為1～3 mm，組成物為碎屑夾泥；風(fēng)化夾層厚度較大，一般10～50 cm，組成物為灰黃色泥或碎塊夾泥。巖層層理與巖層產(chǎn)狀相同，與上游引航道軸線近平行或斜交，右側(cè)巖質(zhì)邊坡層間順坡向緩傾角軟弱夾層發(fā)育，傾角11°～18°，邊坡穩(wěn)定性較差。

3 裂縫成因分析

上游引航道航上0+710.00～0+800.00 m段開挖兩個(gè)月后，在施工現(xiàn)場連續(xù)強(qiáng)降雨影響下，未支護(hù)邊坡坡面出現(xiàn)拉裂裂隙，裂隙在坡面上呈傾斜走勢，裂隙起點(diǎn)(航上0+710.00 m)處高程約為58.00 m，終點(diǎn)(航上0+800.00 m)處高程約為67.10 m，裂隙寬2～5 cm，裂隙面呈陡傾角發(fā)育，傾角近似垂直。

上游引航道右側(cè)開挖邊坡多為順向坡，層間軟弱夾層發(fā)育，性狀差。開挖后局部段地質(zhì)條件變差，軟弱夾層傾角變陡。邊坡產(chǎn)生裂縫前沒有進(jìn)行錨噴支護(hù)，排水孔及坡頂截排水系統(tǒng)未形成。連續(xù)降雨沖刷坡面，地表水沿裂隙滲入，惡化地質(zhì)條件。構(gòu)成以軟弱夾層為底滑面，與邊坡平行的節(jié)理為后緣拉裂面，以斷層及節(jié)理為側(cè)向切割面的不穩(wěn)定體?？紤]到產(chǎn)生裂縫邊坡已經(jīng)張裂并有滑動(dòng)跡象，為防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，確保工程安全，結(jié)合臨時(shí)支護(hù)與永久支護(hù)措施，以期達(dá)到以較小規(guī)模的施工保證該邊坡穩(wěn)定的設(shè)計(jì)目的。

4 支護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)

上游引航道右側(cè)巖質(zhì)開挖邊坡以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，天然條件下極易風(fēng)化，不宜暴露時(shí)間過長，在坡面開挖形成后立即噴一層5 cm厚的C20混凝土進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)，永久支護(hù)采用淺層支護(hù)與深層錨固相結(jié)合的形式。淺表層支護(hù)為系統(tǒng)錨桿加25 cm厚混凝土面板，深層錨固采用200 t級(jí)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索，錨索之間通過框格梁相連以增強(qiáng)整體性。

4.2 邊坡穩(wěn)定復(fù)核

4.2.1 巖質(zhì)邊坡滑面分析

結(jié)合現(xiàn)場揭露的節(jié)理產(chǎn)狀，選取不利節(jié)理組合進(jìn)行巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定計(jì)算與分析。邊坡軟弱夾層與陡傾角節(jié)理結(jié)構(gòu)面相切割，形成了不利邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面組合，如滑動(dòng)體后緣形成拉裂面，將對邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生更不利影響。計(jì)算采用后緣現(xiàn)場出現(xiàn)的拉裂縫，滑動(dòng)體不計(jì)入側(cè)向弱風(fēng)化巖體約束力，以單位寬度為計(jì)算單元。

4.2.2 計(jì)算參數(shù)

4）加強(qiáng)輿論宣傳。要利用廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、宣傳欄和標(biāo)語等多種方式廣泛宣傳，使4類重點(diǎn)對象農(nóng)村危房改造政策深入人心，引導(dǎo)社會(huì)各界積極參與、大力支持農(nóng)村危房改造工作，形成良好的社會(huì)氛圍。

在上游引航道右側(cè)邊坡中，巖質(zhì)邊坡層間順坡向緩傾角軟弱夾層發(fā)育，構(gòu)成了邊坡可能產(chǎn)生滑動(dòng)的底滑面。軟弱夾層物理力學(xué)參數(shù)見表1，傾角采用施工現(xiàn)場揭露的實(shí)際角度。選取該段邊坡中航上0+765.00 m剖面作為典型計(jì)算剖面。

表1 結(jié)構(gòu)面層面參數(shù)建議值

4.2.3 計(jì)算工況及結(jié)果

1）非常運(yùn)用條件Ⅰ（施工期工況）

主要荷載：自重+地下水壓力，坡外無水，地下水位為施工期邊坡出露地下水位。

一期開挖完成后邊坡無支護(hù)，邊坡出露地下水位約為56.00 m，后緣拉裂面內(nèi)無雨水灌入時(shí)，邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見圖1（a），安全系數(shù)K=1.485；施工期遇暴雨，后緣拉裂面內(nèi)灌入雨水（因一期地下水位線較高，計(jì)算考慮雨水灌入至地下水位線以上6.00 m，即高程62.00 m）時(shí)，邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見圖1（b），安全系統(tǒng)K=1.010。

圖1 一期無支護(hù)施工期邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

一期臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)后，施工期遇暴雨，后緣拉裂面內(nèi)灌入雨（計(jì)算考慮雨水灌入至地下水位線以上6.00 m，即高程62.00 m）時(shí)，邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見圖2，臨時(shí)支護(hù)安全系統(tǒng)K=1.238，永久支護(hù)安全系統(tǒng)K=1.348。

圖2 一期支護(hù)后施工期遇暴雨工況邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

二期開挖完成永久支護(hù)后，施工期遇暴雨，后緣拉裂面內(nèi)灌入雨（二期開挖完成后地下水位下降，計(jì)算考慮后緣拉裂面內(nèi)雨水灌入至地下水位線以上8.00 m，即高程49.00 m）時(shí)，邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見圖3，安全系統(tǒng)K=1.274。

圖3 二期永久支護(hù)后施工期遇暴雨工況邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

2）正常運(yùn)用條件

正常蓄水位降落至汛期最低水位工況下，主要荷載：自重+地下水壓力，坡外水位為汛期最低運(yùn)行水位44.00 m，考慮到地下水位下降速度低于外水，取地下水位高于外水位3.00 m，即47.00 m。邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見圖4，安全系數(shù)K=1.370。

圖4 正常運(yùn)用條件水位降落工況邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

正常蓄水位工況下，主要荷載：自重+地下水壓力，正常蓄水位61.00 m。邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見圖5，安全系數(shù)K=2.331。

圖5 正常運(yùn)用條件正常蓄水位工況邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

非常運(yùn)用條件Ⅰ（施工期工況）與正常運(yùn)用條件下，抗滑穩(wěn)定系數(shù)K規(guī)范允許值分別為1.15～1.10，1.20～1.15。計(jì)算結(jié)果表明，上游引航道右岸邊坡抗滑穩(wěn)定的控制工況為施工期遇暴雨工況，邊坡后緣拉裂面內(nèi)積水對邊坡穩(wěn)定極為不利。施工期遇暴雨時(shí)，如噴錨、排水等支護(hù)措施不及時(shí)，邊坡后緣節(jié)理（拉裂縫）內(nèi)積水水位超過一定高程，邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)小于規(guī)范允許值，邊坡可能會(huì)發(fā)生塌滑。

4.3 邊坡處理措施

考慮到該段邊坡已經(jīng)張裂并有滑動(dòng)跡象，為防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，對該段邊坡采取了臨時(shí)應(yīng)急加固措施：1）采用水泥砂漿對拉裂縫進(jìn)行回填封閉，對于已噴混凝土坡面，應(yīng)先對裂隙附近的混凝土進(jìn)行清理，然后再回填砂漿。砂漿回填施工完成后，采用防水塑料布對裂隙頂口進(jìn)行覆蓋。2）新增2排直徑32 mm的錨桿加強(qiáng)支護(hù)，上排錨桿長9.0 m，入巖8.5 m，下排錨桿長6.0 m，入巖5.5 m，間、排距為3.0 m，錨桿傾角垂直于開挖坡面。3）坡面高程60.00 m處增設(shè)1排8.0 m深排水孔，孔徑100 mm，排水孔軸線與水平線傾角為3°。

根據(jù)邊坡穩(wěn)定復(fù)核，采用永久加強(qiáng)支護(hù)措施：增設(shè)2排預(yù)應(yīng)力錨索，上排錨索噸位為1 000 kN，長45.0 m，下排錨索噸位為2 000 kN，長45.0 m，間距均為4.0 m，傾角15°。

5 結(jié)語

船閘上游引航道右側(cè)邊坡多為順向坡，層間軟弱夾層發(fā)育，性狀差、具有連續(xù)性。雨季施工，邊坡開挖后噴護(hù)遲滯，排水孔未及時(shí)形成，坡頂、坡面截排水系統(tǒng)不順暢是導(dǎo)致邊坡開裂及塌滑的主要原因。受雨季頻繁降雨影響，軟弱夾層飽水后強(qiáng)度降低，坡面排水不暢，平行坡面的節(jié)理面灌水后形成水壓力，最終導(dǎo)致邊坡拉裂、失穩(wěn)。

計(jì)算結(jié)果表明，船閘上游引航道右岸邊坡抗滑穩(wěn)定的控制條件為施工期遇暴雨工況，邊坡的飽和度是邊坡穩(wěn)定的重要條件，施工期如支護(hù)不及時(shí)，邊坡可能再次發(fā)生塌滑。對出現(xiàn)裂縫、塌滑的邊坡，分別采取臨時(shí)應(yīng)急加固、永久加強(qiáng)支護(hù)措施及開挖等方法進(jìn)行處理。通過邊坡穩(wěn)定計(jì)算復(fù)核，采取措施后裂縫、塌滑段邊坡整體抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)范要求。

引航道開挖及支護(hù)應(yīng)分層分段進(jìn)行，施工期間需要注意邊坡開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封閉、錨固、排水等支護(hù)措施。支護(hù)完成后才能向下開挖，避免泥巖長期暴露風(fēng)化崩解，防止軟弱夾層、裂隙進(jìn)一步發(fā)育導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。