王彥奇

（1.太原理工大學(xué) 山西太原 030024；2.山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 山西太原 030002）

1 工程概述

南水北調(diào)中線一期總干渠（漳河北至古運(yùn)河南段）施工SG10標(biāo)段工程，樁號(hào)145+580～153+574，起點(diǎn)自內(nèi)丘縣西邵明村，終點(diǎn)止臨城縣黑沙村，總長(zhǎng)7.994 km，其中渠道長(zhǎng)7.536 km，建筑物長(zhǎng)0.458 km。建筑物包括：大型輸水建筑物1座，退水閘、排水閘各1座，左岸排水交叉建筑物6座。設(shè)計(jì)流量220 m3/s，加大流量240 m3/s。

2 渠道塌方段地質(zhì)和原設(shè)計(jì)情況

2.1 塌方段地質(zhì)情況

SG10標(biāo)渠道工程146+700-147+500段左坡發(fā)生了兩次塌方，第一次塌方樁號(hào)為146+870-147+500，第二次為146+700～147+460。根據(jù)前期勘探及招標(biāo)文件描述的地質(zhì)情況為，樁號(hào)145+580-148+601渠道挖深大，巖質(zhì)渠坡整體穩(wěn)定性差或左渠坡穩(wěn)定性差，地下水位高于渠底，基巖透水性強(qiáng)，地層巖性自上而下分別為黃土狀壤土、砂巖。實(shí)際開挖揭露146+870-147+500段的地質(zhì)情況為：渠道左坡地層巖性為泥巖、砂巖，巖體破碎，存在軟弱結(jié)構(gòu)面，受風(fēng)化影響表層成散體狀，受降水影響節(jié)理面軟化。開挖揭露146+700-146+870段地層總體為上黃土狀壤土，下全-弱風(fēng)化砂巖或泥巖，屬于土巖雙層結(jié)構(gòu)，以泥巖為主，巖層多傾向渠內(nèi)或下游，揭露F1、F2、F3斷層，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，易風(fēng)化，強(qiáng)度較低。

2.2 渠道原設(shè)計(jì)情況

樁號(hào)146+700～147+500段，梯形斷面，設(shè)計(jì)渠底寬22 m。地面高程109.64～101.82 m，渠底高程76.00～75.85 m，最大挖深33.64 m，共設(shè)五級(jí)馬道，一級(jí)馬道以下過(guò)水?dāng)嗝娴讓?2 m，邊坡1∶1，一～二級(jí)馬道邊坡1∶1.25～1∶1，二～三級(jí)馬道邊坡 1∶1.75～1∶1.25，三～四級(jí)馬道邊坡 1∶2，四～五級(jí)馬道邊坡 1∶2.5～1∶2，頂部開口寬192.917～145.969 m，分別采用襯砌、掛網(wǎng)噴混凝土、混凝土框格等措施進(jìn)行支護(hù)。

3 塌方情況

3.1 第一次塌方情況

樁號(hào)146+870-147+500渠道左坡于2010年8月開始施工至2011年11月開挖成型（開挖過(guò)程中自上而下開挖）。施工中巖石采用預(yù)裂爆破，巖石受到風(fēng)化、降水等影響，指標(biāo)降低。2011年5月，渠道左坡開始陸續(xù)出現(xiàn)裂縫，并發(fā)展擴(kuò)大，2011年9月，渠道146+870～147+500段左坡出現(xiàn)塌方。

中線局建議過(guò)水?dāng)嗝娌蛔?，要求邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)暫停施工。2012年6月，經(jīng)中線局批準(zhǔn)，施工單位開始對(duì)146+870～147+500渠道左側(cè)進(jìn)行邊坡卸載及在一級(jí)馬道砌筑漿砌石擋墻加固處理。

3.2 第二次塌方情況

2012年8月24日，渠道146+700～147+200左岸邊坡四~五級(jí)馬道之間，出現(xiàn)較大范圍滑坡。為消除不穩(wěn)定因素，保證工程安全運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)擬定將原馬道坡比 1∶1.25、1∶1.75、1∶2、1∶2.5 統(tǒng)一調(diào)整為 1∶2 坡比。按照現(xiàn)場(chǎng)擬定初步措施進(jìn)行坡面卸載后，樁號(hào)146+700～147+200段于2012年11月19日發(fā)現(xiàn)裂縫仍繼續(xù)擴(kuò)大。

2012年12月4日，147+380～147+460段左坡發(fā)生滑坡，146+700～147+200段裂縫擴(kuò)展進(jìn)一步加大。出于安全考慮，現(xiàn)場(chǎng)安排該段進(jìn)行安全防護(hù)，暫停施工。

截止滑坡時(shí)，該段五~六級(jí)馬道間邊坡已經(jīng)進(jìn)行了六角框格鋪設(shè)、錨筋孔鉆孔。

2013年4月7日上午，發(fā)現(xiàn)塌方處出現(xiàn)新的裂縫，原開挖面風(fēng)化速度很快，對(duì)下部實(shí)施擋土墻基礎(chǔ)開挖及砌筑施工的人員形成了安全隱患。2013年4月24日，要求三級(jí)馬道寬度調(diào)整為5 m。2013年4月29日、5月4日、5月17日分別要求146+700-148+380左坡采取臨時(shí)防護(hù)措施及減載。

2013年6月3日，樁號(hào)146+870～147+500左坡重新開始邊坡卸載，截至2013年10月，邊坡卸載開挖大部分已經(jīng)完成。147+380～147+460段邊坡卸荷及擋墻砌筑已基本完成，147+380-147+500段已完成混凝土噴護(hù)，147+200-147+380段已完成2 cm厚臨時(shí)噴護(hù)。

4 加固處理方案及流程

4.1 加固處理方案

2013年10月最終確定了146+700～147+500渠道左坡變更加固處理方案。變更內(nèi)容主要包括：一、二、三、四、五級(jí)馬道寬度分別為16m、4m、2m、2m、2m、左岸渠坡的C30抗滑樁、C25W4F150框格梁、C30連系梁、PVC排水管、C20F150噴射混凝土、Φ32砂漿錨桿等變更內(nèi)容。樁號(hào)146+700~147+500左岸渠段坡比1∶2，三級(jí)馬道以上巖質(zhì)邊坡護(hù)砌仍采用100 mm厚掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)砌。

1）一級(jí)馬道抗滑樁

樁號(hào)146+700~146+800左側(cè)一級(jí)馬道二級(jí)坡腳布置一排混凝土抗滑樁，樁徑Φ1 800 mm，樁長(zhǎng)22 m，順渠道軸線方向布置（樁距4.5 m）；樁號(hào)146+800~147+000左側(cè)布置兩排抗滑樁，樁徑Φ1 800 mm，樁長(zhǎng)25m，等邊三角形布置，間距4.5 m；樁號(hào)147+000~147+350左側(cè)布置一排抗滑樁，樁徑Φ1 800 mm，樁長(zhǎng)25 m，樁距4.5 m；抗滑樁采用兩臺(tái)徐工XR360型旋挖鉆機(jī)鉆孔，首先是通過(guò)底部帶有活門的桶式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度?？够瑯俄斣O(shè)連系梁（一排抗滑樁段寬2.8 m、高1.1 m，兩排抗滑樁段寬 6.8 m、高 1.1 m）。詳見圖 1、圖 2。

2）二級(jí)馬道抗滑樁

為固定三級(jí)邊坡坡面框格梁，樁號(hào)146+700~147+500在二級(jí)馬道邊坡坡腳處布置一排抗滑微型樁，采用SL500A型風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)鉆孔，樁徑Φ400 mm，樁長(zhǎng)10 m，間距2.5 m，樁頂布置寬800 mm、高800 mm連系梁。詳見圖3、圖4。

圖1 樁號(hào)146+700~147+350一級(jí)馬道抗滑樁平面及剖面圖

圖2 徐工XR360型旋挖鉆機(jī)

圖3 樁號(hào)146+700~147+500二級(jí)馬道抗滑樁平面及剖面圖

圖4 SL500A型風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)

3）渠道防護(hù)

二、三級(jí)巖質(zhì)邊坡新增錨桿混凝土框格梁防護(hù)，錨桿長(zhǎng)分別為5 m、11 m。錨桿采用HRB400直徑32 mm，全長(zhǎng)粘結(jié)型，間距1.6 m×3.0 m（沿渠道軸線方向×豎向），坡面采用100 mm厚掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)砌封閉，每一錨桿頂部采用混凝土框格梁連接，且坡面豎向框格梁與抗滑樁頂部的連系梁垂直緊密銜接。詳見圖5。

圖5 坡面框格梁

4）渠道排水

一級(jí)~二級(jí)、二級(jí)~三級(jí)馬道巖質(zhì)坡面分別增加DN50PVC-U排水管（管長(zhǎng)5 m），DN90PVC-U排水管（管長(zhǎng) 20 m），仰角 5°，間距 1.6 m×3.0 m（坡面水平×坡面豎向），間隔布置，噴射面原泄水管遇排水管及錨桿時(shí)避讓調(diào)整。

4.2 工序流程

測(cè)量放樣→邊坡卸載→邊坡修整清理→一級(jí)馬道抗滑樁、連系梁→二級(jí)馬道微型樁、連系梁→二、三級(jí)坡面排水管、噴射混凝土→二、三級(jí)框格梁刻槽、坡面錨桿、坡面掛網(wǎng)、框格梁澆筑→四~五級(jí)巖質(zhì)坡面錨桿、排水管、掛網(wǎng)噴護(hù)→五~六級(jí)坡面混凝土框格護(hù)坡。

5 主要加固處理質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）抗滑樁先導(dǎo)孔

抗滑樁施工前，先進(jìn)行導(dǎo)孔鉆設(shè)，對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行復(fù)勘，以復(fù)勘孔資料為依據(jù)繪制地質(zhì)剖面圖，作為灌注樁施工重要依據(jù)。一級(jí)馬道抗滑樁先導(dǎo)孔按照每4樁設(shè)置1孔，孔深按30 m、12 m間隔布置。

（1）XY-Ⅱ型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔采用干鉆，回轉(zhuǎn)鉆探，開孔孔徑Ф91，終孔孔徑Ф75，鉆探回次進(jìn)尺在2 m以內(nèi)；鉆進(jìn)過(guò)程中準(zhǔn)確記錄遇塊石情況、基巖的具體深度，自覆蓋層開始取芯。

（2）封孔。終孔回填要求基巖部分采用水泥砂漿封孔，覆蓋層部分采用黏土球回填并搗實(shí)。

2）抗滑樁鉆設(shè)

（1）埋鋼護(hù)筒

為使孔口土層不因泥漿沖刷造成坍塌而設(shè)置護(hù)筒（高1 m，鋼板厚16 mm）。先挖后埋，樁中線軸線偏差滿足規(guī)范要求，然后用黏土在護(hù)筒周圍均勻、對(duì)稱回填夯實(shí)。

（2）泥漿鉆孔

鉆孔孔內(nèi)存有較多積水，不能干樁成孔，施工時(shí)擬采用泥漿護(hù)壁。選好黏土，滿足孔內(nèi)泥漿頂部標(biāo)高不低于地下水位20 cm，泥漿壓力大于靜水壓力，防止孔壁塌陷。

泥漿在造孔中，會(huì)受到各種因素污染而降低質(zhì)量，為確保泥漿的壁效應(yīng)，對(duì)新配的泥漿及循環(huán)使用的泥漿進(jìn)行檢測(cè)，回收利用的可分離處理，滿足標(biāo)準(zhǔn)后再次使用。

（3）鉆孔

根據(jù)本工程地質(zhì)特點(diǎn)，采用旋挖鉆成孔的施工方法。成孔時(shí)在一級(jí)馬道現(xiàn)狀原地進(jìn)行鉆孔，待灌注樁混凝土澆筑完成后再進(jìn)行連系梁基礎(chǔ)開挖。特殊需要時(shí)，可使用泥漿，并保持在不溢出時(shí)停止。

（4）旋挖鉆孔時(shí)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)等情況嚴(yán)格控制平均速度。

3）一級(jí)馬道抗滑樁鋼筋籠及聲測(cè)管吊裝

（1）鋼筋籠骨架在制作場(chǎng)內(nèi)采用胎具成型法一次性制作。按抗滑樁圓周長(zhǎng)每間距30 mm設(shè)Φ25mm平行主筋，主筋之間按每隔2 m焊接加勁環(huán)（將Φ20 mm鋼筋首尾連接成直徑為Φ1 800 mm的環(huán)），鋼筋籠焊接采用搭接單面焊。最后主筋外面采用Φ10 mm箍筋按間距1.5 m纏繞綁扎成為鋼筋籠。鋼筋籠長(zhǎng)度最長(zhǎng)為26.017 m（包括上部伸入連系梁內(nèi)50 cm的鋼筋及底部彎筋）。詳見圖6。

圖6 Φ1800鋼筋籠

（2）一級(jí)馬道抗滑樁較長(zhǎng)，鋼筋籠采用分節(jié)吊裝、過(guò)程中焊接。首節(jié)鋼筋籠放入孔內(nèi)，外露部分采用槽鋼架設(shè)在護(hù)筒上，25 t吊車起吊并固定鋼筋籠第二節(jié)，焊接人員對(duì)鋼筋籠主筋采用厚搭接雙面焊焊接。

（3）聲測(cè)管采用Φ57無(wú)縫鋼管，要求全封閉（下端采用3 mm鋼板焊接封閉、上端加蓋橡膠保護(hù)蓋），管內(nèi)無(wú)異物，混凝土施工時(shí)嚴(yán)禁漏漿進(jìn)管內(nèi)。聲測(cè)管與鋼筋籠采用綁扎連接，確保在清孔后及時(shí)一起吊放，聲測(cè)管管間采用套管絲扣連接，管口高出設(shè)計(jì)樁頂20 cm，每個(gè)聲測(cè)管高度保持一致。

4）抗滑樁水下混凝土灌注

按照《地基與基礎(chǔ)灌注樁施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定，采用水下直升導(dǎo)管、自密實(shí)灌注混凝土法施工。

（1）吊裝前對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行試拼裝，水密性試驗(yàn)壓力大于或等于1.5倍的孔口底部靜水壓力。導(dǎo)管的接口部位牢固，嚴(yán)密封閉，開始封水試驗(yàn)。拼裝導(dǎo)管的長(zhǎng)度依據(jù)孔深確定，升降吊裝試驗(yàn)在澆筑前進(jìn)行。

（2）清孔后連續(xù)灌注混凝土，及時(shí)計(jì)算確保導(dǎo)管埋設(shè)深度40 cm；嚴(yán)禁中途停灌，盡量縮短拆導(dǎo)管的間斷時(shí)間，避免造成堵管或埋管。

（3）水下混凝土灌注會(huì)產(chǎn)生很厚的浮漿，終灌時(shí)保持實(shí)灌樁頂混凝土面高于設(shè)計(jì)樁頂0.5 m。

（4）每根樁制作混凝土試塊并及時(shí)養(yǎng)護(hù)。及時(shí)清理場(chǎng)地，處理泥漿排放。

5）抗滑樁樁基檢測(cè)

抗滑樁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，即可進(jìn)行樁頭處理，人工用風(fēng)鎬鑿除樁頭。

樁頭處理完畢后，嚴(yán)格執(zhí)行《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行檢測(cè)。一級(jí)馬道抗滑樁采用聲波透射法逐根檢測(cè)樁身完整性；第一排樁各選1根采用鉆芯法檢測(cè)，一級(jí)馬道第二排抗滑樁選10根采用鉆芯法檢測(cè)，鉆芯法共計(jì)檢測(cè)13根，檢測(cè)樁身完整性、樁身強(qiáng)度及沉渣厚度，均應(yīng)滿足要求。

6）連系梁

（1）土石方開挖

樁基檢測(cè)合格后，對(duì)于原塌方段過(guò)水面漿砌石擋墻墻后回填一級(jí)馬道后，采用CAT330挖掘機(jī)開挖；對(duì)于一級(jí)馬道開挖原狀基面，采用液壓破碎錘開挖。

（2）鋼筋制安

鋼筋選用HPB235及HRB400，大于16 mm的鋼筋接頭全部采用手工電弧單面焊。

（3）混凝土澆筑

a由營(yíng)地拌合站集中拌制，9 m3罐車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，一級(jí)馬道連系梁采用混凝土罐車輔以手推車直接入料；二級(jí)馬道連系梁采用混凝土泵車垂直入倉(cāng)，泵車布置在一級(jí)馬道。采用重復(fù)振搗法防止漏振。

b澆筑時(shí)不允許間歇，如遇到特殊情況時(shí)，間歇時(shí)間小于240 min。澆筑混凝土?xí)r，嚴(yán)禁在倉(cāng)內(nèi)加水。如發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差，采取加強(qiáng)振搗等措施，以保證質(zhì)量。

c混凝土澆筑完成后，及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。

7）框格梁

二、三級(jí)邊坡坡面框格梁與坡腳連系梁通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)垂直緊密銜接。

（1）刻槽開挖

坡面框格梁斷面尺寸為：（寬）50 cm×（高）40 cm，采用人工開挖（手持電鎬），配合小型挖掘機(jī)?？滩酆?，槽底采用30 mm水泥砂漿調(diào)平，局部架空部位用M7.5漿砌石嵌補(bǔ)。

（2）鋼筋制安、混凝土填充等工藝同連系梁施工。

6 結(jié)語(yǔ)

本次南水北調(diào)中線一期總干渠漳古段施工SG10標(biāo)渠道邊坡塌方段（樁號(hào)146+700-147+500）加固處理圓滿完成，并經(jīng)質(zhì)量評(píng)定合格，資料齊全完整。自2014年7月試通水以來(lái)，經(jīng)受了供水及汛期等嚴(yán)峻考驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行觀察，渠道工程運(yùn)行良好，左坡面沒(méi)有出現(xiàn)裂縫、塌方等現(xiàn)象。

綜上所述，邊坡加固處理是關(guān)系到大型渠道工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，為了保證工程的質(zhì)量要求、安全性，根據(jù)在工程中對(duì)邊坡加固處理的應(yīng)用，筆者認(rèn)為在進(jìn)行渠道工程的邊坡加固處理時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：1）初步設(shè)計(jì)時(shí)，地質(zhì)勘探在大型渠道工程中很難一次性客觀地反映出工程地質(zhì)條件，在實(shí)際勘探時(shí)盡可能在相關(guān)規(guī)范基礎(chǔ)上加大勘探密度及深度，全面分析，力爭(zhēng)得出較為客觀的地質(zhì)結(jié)論，盡量避免或減少設(shè)計(jì)變更的發(fā)生。2）坡面掛網(wǎng)噴護(hù)混凝土在普通邊坡加固中經(jīng)常運(yùn)用，噴護(hù)時(shí)要注意在鋼筋網(wǎng)底面與先噴射底層混凝土表面留有0.3~0.5 cm間隙，待下一步噴射時(shí)由砂漿填補(bǔ)。若鋼筋網(wǎng)底面與底層混凝土表面緊貼無(wú)間隙，則因砂漿不能擠入而造成鋼筋與底層混凝土間不能固結(jié)。而間隙過(guò)大，噴射時(shí)難以填滿，也會(huì)留下隱患。3）抗滑樁運(yùn)用在特殊地質(zhì)邊坡加固中，鉆孔時(shí)必須加大頻次觀測(cè)孔內(nèi)巖性變化，遇到軟弱夾層并伴有滲水，出現(xiàn)局部塌孔時(shí)，停止鉆設(shè)，采用黏性土將地質(zhì)破碎帶回填掩埋，然后重新鉆孔，通過(guò)旋挖鉆頭的擠壓力形成護(hù)壁。4）混凝土水下澆注時(shí)，根據(jù)樁直徑、灌混凝土的速度，計(jì)算拔出管道的時(shí)間，經(jīng)常量測(cè)混凝土表面的埋深，管道埋深計(jì)算準(zhǔn)確后進(jìn)一步確定是否拔管。