復(fù)雜地形條件懸索橋超埋深錨碇基坑開挖施工

張 偉，楊 博，朱占發(fā)

（中交二公局第二工程有限公司，陜西西安 710119）

0 引言

錨碇作為懸索橋最主要的受力結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量將直接影響到整個(gè)橋梁的成敗。錨碇基坑開挖和防護(hù)施工又是錨碇工程施工的基礎(chǔ)，了解錨碇基坑開挖施工的施工工藝是做好錨碇施工的關(guān)鍵。闡述山區(qū)復(fù)雜地形條件下的懸索橋超埋深錨碇基坑開挖施工。

1 工程概況

陽寶山特大橋位于貴州省黔南州貴定縣新巴州和德新鎮(zhèn)境內(nèi)，大橋橫跨獨(dú)木河大峽谷，是貴黃高速控制性工程之一。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，陽寶山特大橋主跨為650 m單跨鋼桁梁懸索橋，主纜邊跨分別為170 m，210 m；主纜中跨650 m，垂跨比1/10。主橋中心樁號(hào)K40+626，全橋長1112 m。

陽寶山特大橋兩側(cè)錨碇均采用U形重力式鑲嵌錨碇、明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式。錨碇全長58 m、寬54 m、高42 m，底面設(shè)置兩級(jí)平臺(tái)，中間10 m范圍內(nèi)設(shè)置斜坡。貴陽側(cè)錨碇基坑底部標(biāo)高為+1118.963 m，基坑開挖方量約553 500 m3，貴陽側(cè)錨碇基坑左側(cè)和右側(cè)最大邊坡分別為72 m和99 m；黃平側(cè)錨碇基坑底部標(biāo)高為+1119.963 m，基坑開挖方量約417 900 m3，黃平側(cè)錨碇基坑左側(cè)和右側(cè)最大邊坡高度分別為48 m和70 m。

2 錨碇基坑開挖的難點(diǎn)分析

（1）由于陽寶山特大橋主橋位于山區(qū)，地勢陡峭，施工便道難以修至錨碇處，導(dǎo)致施工機(jī)械無法進(jìn)入基坑施工區(qū)域。

（2）貴陽側(cè)錨碇位于險(xiǎn)峻的山脊上，出渣通道難以修建，嚴(yán)重影響錨碇基坑開挖進(jìn)度和施工組織。

（3）錨碇處巖石強(qiáng)度較大，普通施工工藝無法進(jìn)行開挖，全部需要采用爆破施工，對于基坑開挖施工進(jìn)度和成本控制產(chǎn)生一定的影響。

3 施工工藝

3.1 施工流程

圖1所示為錨碇基坑工程施工工藝流程。

3.2 開挖工藝

陽寶山特大橋錨碇基坑開挖采用爆破施工+機(jī)械開挖。錨碇基坑采用機(jī)械開挖時(shí)，采取反鏟挖掘機(jī)和推土機(jī)直接從最高點(diǎn)向下削峰的方法進(jìn)行。挖掘機(jī)和推土機(jī)均為履帶式，爬坡能力較強(qiáng)，當(dāng)坡度太大不能直接爬坡時(shí)，可采用蛇行道路迂回上升。當(dāng)基巖強(qiáng)度較大時(shí)，也可根據(jù)實(shí)際情況采取小規(guī)模松動(dòng)爆破開挖。爆破方式主要為松動(dòng)爆破，一般情況下不得采用大爆破施工；臨近路塹設(shè)計(jì)邊坡時(shí)，如需爆破，應(yīng)采用控制爆破或光面爆破方法。對深路塹及順層路塹邊坡開挖，尤其是一些特殊路段施工時(shí)，應(yīng)對預(yù)裂爆破、光面爆破、小型排炮微差爆破等控制爆破技術(shù)進(jìn)行綜合比較，盡可能優(yōu)化爆破技術(shù)，減小因爆破對原地層性能的破壞；靠近邊坡坡面的兩列炮孔，特別是靠順層邊坡的一列炮孔，宜采用減弱松動(dòng)爆破，嚴(yán)禁采用大爆破及掏底法施工[1]。

圖1 錨碇基坑工程施工工藝流程

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，為避免錨碇基坑坑壁、坑底基巖長時(shí)裸露、風(fēng)化，基坑底層第一次只開挖到距基坑底標(biāo)高1 m處，采用機(jī)械開挖至基坑底標(biāo)高，不得采用爆破方式開挖，以免影響基礎(chǔ)密實(shí)度，從而影響基坑基底承載力，并盡快清除基底，快速進(jìn)行混凝土的澆筑。

3.3 錨碇基坑開挖出渣方案

陽寶山特大橋貴陽側(cè)錨碇基坑設(shè)計(jì)總方量為549 500 m3，黃平側(cè)錨碇基坑設(shè)計(jì)總方量為417 900 m3，方量較大，能否快速將基坑內(nèi)的石渣運(yùn)出基坑內(nèi)，是制約錨碇基坑開挖施工周期的關(guān)鍵。

黃平側(cè)錨碇處地勢較為平坦，采用直接拉槽放坡修筑施工便道，施工便道延伸至基坑內(nèi)部。黃平側(cè)錨碇基坑共修建2個(gè)出渣通道，錨碇開挖在（1150～+1193.203）m時(shí)，從出渣通道2運(yùn)出，當(dāng)在（1119.963～+1150）m時(shí)可從出渣通道1出渣，如圖2所示。

貴陽側(cè)錨碇位于山脊上，與貴陽側(cè)主便道之間存在較大的高差，前期挖掘機(jī)修建一條簡易施工便道，進(jìn)入錨碇基坑施工區(qū)域，但簡易施工便道縱向坡度較大，渣土車無法通過簡易施工便道進(jìn)入錨碇基坑施工區(qū)域，嚴(yán)重影響基坑開挖施工進(jìn)度。因此項(xiàng)目主要管理人員對地形認(rèn)真研究和實(shí)地勘察，擬定貴陽側(cè)錨碇基坑出渣方案：由于前期施工便道未打通，渣土車無法通過施工便道進(jìn)入錨碇基坑施工區(qū)域。因此錨碇基坑開挖石渣直接通過小樁號(hào)側(cè)山坡上直接往下進(jìn)行棄土，將該區(qū)域填高，待該處填至一定高度后，在其上方修建一條出渣通道深入至基坑施工區(qū)域內(nèi)，出渣通道標(biāo)高隨基坑開挖深度不斷調(diào)整，能滿足錨碇基坑石渣運(yùn)輸?shù)男枨?。此外，還在主便道外修建一條支便道作為后期材料運(yùn)輸通道直達(dá)錨碇[2]。

圖2 出渣通道

3.4 錨碇基坑邊坡防護(hù)

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，陽寶山特大橋錨碇基坑邊坡巖層傾向與邊坡坡向小角度相交，屬不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行加固防護(hù)。且局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較為破碎，開挖過程中易產(chǎn)生坍塌、掉塊等不良地質(zhì)現(xiàn)象。邊坡防護(hù)采用錨桿框梁和灌木護(hù)坡綠化（T形植生板）2種防護(hù)形式。

錨碇基坑施工要做好土石方開挖與支擋加固工程施工的有機(jī)結(jié)合和進(jìn)度協(xié)調(diào)，嚴(yán)格按照“分級(jí)開挖、分級(jí)支護(hù)”的防護(hù)方案進(jìn)行施工，自上而下，開挖一級(jí)，加固防護(hù)一級(jí)，工序銜接緊湊，嚴(yán)禁采用一挖到底或超前開挖（1～2）級(jí)加固防護(hù)的施工工藝。

3.5 錨碇基坑邊坡排水

場區(qū)屬長江流域?yàn)踅?，地表徑流不發(fā)育，雨水以坡面流形式向東南方向排出場區(qū)。邊坡位于已山脊上，為區(qū)域分水嶺，地表水不發(fā)育。為確保基坑邊坡的穩(wěn)定，施工中可采取2個(gè)措施。

（1）開挖基坑前，應(yīng)在基坑坡頂周邊適當(dāng)范圍挖截水溝和澆筑擋墻，以防止地表水匯入基坑。坡頂?shù)慕厮疁峡v坡充分利用地形自然成坡，截水溝位置及其出水口設(shè)置應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行不斷調(diào)整，但溝底縱坡需≥0.5%。

（2）錨碇基坑開挖完成后，在基坑底部適當(dāng)位置設(shè)置一定數(shù)量的集水井和匯水溝，以便在不良天氣能夠及時(shí)的排除錨碇基坑內(nèi)的積水，防止錨碇基礎(chǔ)因長時(shí)間受水浸泡，影響其基底承載力。

3.6 錨碇基坑安全監(jiān)控

錨碇基坑開挖深度接近100 m，邊坡級(jí)數(shù)多，且邊坡級(jí)別較高，因此在開挖過程中需采取一定的監(jiān)控措施，以便能及時(shí)了解基坑開挖對周邊結(jié)構(gòu)物的影響以及錨碇基坑邊坡自身穩(wěn)定性。

（1）位移、沉降測試。錨碇基坑邊坡施工期間，應(yīng)組織相關(guān)人員定期觀察固定樁位移，如遇特殊天氣，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整觀察周期，以保證邊坡安全性。

（2）裂縫、變形。主要觀測邊坡有無新裂縫、塌陷發(fā)生，既有裂縫是否繼續(xù)擴(kuò)大、延伸，錨碇基坑邊坡坡腳位置是否存在鼓包或涌起現(xiàn)象，局部楔體有無滑動(dòng)現(xiàn)象。

（3）爆破施工后邊坡巖體卸荷松動(dòng)情況.對邊坡因爆破施工而產(chǎn)生的裂縫數(shù)量、深度及長度等數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄，以備后期查閱；同時(shí)還需根據(jù)裂縫的產(chǎn)狀及深度判斷巖體是否屬于危巖，以便及時(shí)采取工程處理措施[3]。

（4）檢查邊坡滲水情況。進(jìn)行該項(xiàng)工作的目的主要是了解邊坡地表水的滲透路徑或地下水的分布狀態(tài)，從而可以有針對性的布置排水管或及時(shí)調(diào)整排水管的位置，以利邊坡排水，有利于邊坡的穩(wěn)定。不定期檢查是否出現(xiàn)新的滲水點(diǎn)，原有滲水點(diǎn)的流量和水質(zhì)情況是否有變化。

（5）除完成常規(guī)邊坡監(jiān)控內(nèi)容外，還需安排專項(xiàng)監(jiān)控內(nèi)容。邊坡深部位移、地下水位、支擋結(jié)構(gòu)物變形及應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力錨桿體的工作狀態(tài)的測量并據(jù)此做出邊坡安全性的分析和評價(jià)。且每次巡視檢查應(yīng)有記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包含時(shí)間、人員、檢查項(xiàng)目、檢查中發(fā)現(xiàn)的問題以及針對問題擬采取的防治措施。記錄方式主要采用文字記錄，必要時(shí)可以留存一定的影像資料作為輔助資料。

4 結(jié)束語

對于山區(qū)復(fù)雜地形條件下，錨碇基坑開挖出渣通道設(shè)置應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行設(shè)置，盡可能優(yōu)化出渣通道的布置。對于水穩(wěn)定性較差的巖質(zhì)，必須做好臨時(shí)排水，并在邊坡開挖后盡快防護(hù)?；舆吰率┕み^程中，必須采取相關(guān)監(jiān)控措施對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。錨碇基坑開挖完成后，需及時(shí)對基底承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，盡快組織錨碇錨體施工，防止基底巖質(zhì)性能因長期暴露，承載力降低。