摘要:龍場渡槽是黔中水利樞紐工程總干渠C3標控制建筑物，渡槽總長340m，主拱凈跨200m，是世界第一大跨拱式渡槽，工程采用纜索吊裝結合斜拉扣掛的施工方法，為保證施工安全，施工單位編制了臨時專項施工方案。根據地錨系統的專項設計，地質按現場地形、地質條件，對地錨系統采用鉆探、物探、室內及現場錨桿抗拔試驗等專項地質勘察，結合地錨系統設計、施工期地基處理、變形監測等，對渡槽出口側主纜地錨系統勘察、設計、施工全過程進行綜合分析對比總結，可為巖溶地基地錨系統的勘察設計、施工提供參考。

　　關鍵詞:龍場渡槽;地錨系統;巖溶地基;地基處理;變形監測;綜合分析

　　0引言

　　混凝土拱式結構渡槽能充分發揮混凝土的受壓性能，為水利輸配水工程跨越深大溝谷的重要結構形式。借鑒于拱式橋梁的施工方式，混凝土拱式結構渡槽也可根據場地地質條件、結構特征、施工控制等因素采用有支架現澆法、轉體施工法、懸臂拼裝法等方法。文章針對施工中主纜試拉過程中地錨局部錨索出現破壞現象的實際情況，找原因、系統分析、結合工程實例介紹出口岸巖溶地段地錨系統的布置，地錨系統設計、施工期地基處理、變形監測等工作進行總結，供同行參考。

　　1工程概況

　　龍場渡槽為貴州省黔中水利樞紐一期工程總干渠C3標中過水建筑物之一，是世界第一大跨拱式渡槽，總長340m。上游接大水井隧洞、下游接明渠。渡槽為拱式渡槽，拱圈軸為懸鏈線，拱箱為變截面拱箱，拱高3.5m，拱寬由12m漸變為5m，主拱凈跨200m，離地面最大高度120m，世界上單跨最大的混凝土拱式渡槽。原設計為現澆混凝土，因渡槽所處的地形特點，考慮到安全、工期、成本等方面問題，渡槽主拱圈改為預制吊裝法施工。

　　主拱圈除0#現澆段19.6m外，其他截斷均采用整體分段預制和懸臂安裝方案，縱向分為26段進行預制吊裝。但由于起吊重量特大，且在主纜試吊時，地錨的局部錨索出現破壞現象，故需要地錨系統進行詳細的勘察設計及地基處理，為設計提供可靠的保障[1]。

　　2工程地質條件

　　龍場渡槽橫跨龍場小河，小河為不對稱的"V"型斜向河谷，谷底寬15m，谷底沖洪積砂卵礫石層厚2-3m。出口岸(右岸)地形坡度均勻，約40°左右，基巖裸露，為硬質巖構成的斜向坡，自然邊坡穩定，出口岸(右岸)坡頂高程為1362.2m，相對高差約200m。出口岸的覆蓋層為殘坡積、沖洪積物，成分黏土夾碎石以及砂卵礫石層，厚0-5.7m;下伏基巖有白堊系(K):塊狀角礫巖，礫石成份以灰巖、泥質灰巖為主，礫石粒徑2-10cm，分選性差，磨圓度差，礫石含量約占70%，為紫紅色泥砂質膠結，厚度小于148m。主要分布在出口側主纜索重力錨處。

　　三疊系下統夜郎組第二段(T1y2):中厚至厚層灰巖，頂部夾厚約3m泥巖，厚度約80m，分布于扣掛背索的錨碇及錨索基礎處;巖體強風化層下限深度3-5m(法向)，弱風化層深15-20m(法向)。建筑物基礎總體多布置在T1y2灰巖的強巖溶地層上，地表巖溶形態主要表現為溶溝、溶槽、溶洞等較發育。其中溶洞K4分布于渡槽出口側，ZKS11號鉆孔旁，溶洞口呈橢圓型，長軸長約10m，短軸寬約6m，深度約10余m，底部被黏土及塊石充填，經勘探，并通過電磁波CT實測。

　　3出口岸地錨

　　3.1錨碇及錨索、隧洞內錨固墻的布置

　　出口側的地錨采用了3個混凝土錨碇和1個隧洞內錨固墻。出口側背索錨碇布置在EL1256.5m以上，從下至上分別為1#、2#、3#錨碇，錨碇緊貼坡面并采用預應力錨索與坡體連接，其中1#錨碇有57束錨索，2#錨碇有28束錨索，3#錨碇有25束錨索，錨索采用8根1860級直徑為15.24mm的鋼絞線，錨索長度約38-44m，錨固段長度10m，每束錨索張拉至1100kN。

　　0#-4#背索通過預埋件錨固在1#錨碇上，5#-6#背索錨固在2#錨碇上，7-8#背索錨固在3#錨碇上。出口側臨時錨碇采隧洞內加錨固墻的形式，隧洞深25m，錨碇尺寸長8m，后側高6.5m，厚4m。嵌固在山體巖石中≥4.0m。9#-13#背索錨固在錨固墻上。

　　3.2地錨工程地質條件及評價

　　對于錨碇地基，根據錨索的鉆孔記錄，均出現不同程度的掉鉆現象、裂隙漏風、塌孔等現象，根據記錄:1#錨碇鉆孔多在深度為20-28m之間出現掉鉆現象，掉鉆深度多為2-3m;2#錨碇多在深度為25-30m之間出現掉鉆現象，掉鉆深度多為3-5m;3#錨碇多在深度為20-40m之間出現掉鉆現象，掉鉆深度多為3-5m，且掉鉆部位較多。

　　對于隧洞內錨固墻，根據鉆孔ZKS8揭露地質條件，結合ZKS1與ZKS11號孔的電磁波CT資料，進行綜合分析，下游錨碇范圍巖體溶蝕破碎嚴重，局部發育有溶洞，對錨碇穩定性有較大影響。根據勘探鉆孔和物探資料，結合錨索鉆孔施工情況及勘察分析的巖溶發育情況，勾畫出溶洞分布的大致范圍，并劃出巖體溶蝕破碎區域。

　　3.3地基處理

　　根據鉆探及物探揭露，錨碇錨索布置的位置，受力巖體均位于T1y2中厚層灰巖中，巖層傾向龍場小河下游，傾角35°-40°其巖溶發育、巖體破碎，錨索方位角與巖層走向夾角約30°，即錨索孔小角度穿過巖層面，在錨索拉力的作用下，巖體側向受剪切力，而非垂直于層面受剪，這對巖體整體穩定性有利。

　　4地錨結構設計成果

　　根據勘探取樣常規試驗和直剪試驗、現場錨桿張拉試驗的黏結強度，結合規范和工程類比確定地質參數，計算錨索力和錨碇面積，錨索張拉后，1#錨碇、2#錨碇和3#錨碇的基底應力為362kPa、253kPa和299kPa，均小于中風化巖石地基承載力特征值。

　　根據背索索力和錨索的承載力對比，1#錨碇、2#錨碇和3#錨碇的安全系數均在3.0左右;另外，按現場錨桿試驗，單根預應力錨索錨固段按8m計算，其穩定性系數約2.7。由于有明顯的三維特征，項目設計還采用Flca3D三維差分法進行分析，錨固墻按懸臂考慮。錨索采用錨單元模擬，拉力F直接作用在錨單元端部節點上，本構模型采用莫爾庫侖模型。根據地質提供參數及設計分析成果錨索及錨固墻變形和應力滿足規范要求。

　　5現場監測

　　龍場渡槽邊坡的監測項目主要有兩岸邊坡表面變形監測、邊坡深部位移監測以及巡視檢查等。對比數值分析和監測資料，位移變化均在毫米級，差異不大。主纜地錨系統變形在設計控制范圍內，施工過程安全、平穩。說明龍場渡槽出口岸岸坡地錨系統布置范圍存在巖溶洞穴、溶蝕風化破碎巖體，完整性較差的情況下，查明了地質條件，提供地質參數可信。經針對性工程處理后，項目安全獲得保證。

　　6結論

　　1)本工程前期主纜試拉過程中地錨局部錨索出現破壞現象的原因是現場巖溶地基地質條件復雜，施工對臨時工程的重視程度不夠，也可能存在操作問題。因此，對這種重要建筑物及重大施工方案進行專項勘察設計是必要的。2)龍場渡槽出口岸岸坡巖溶強發育，受現場地形、地質條件限制沒有采用隧道錨和樁錨。經勘探證明，地錨系范圍存在較大規模巖溶洞穴、溶蝕風化破碎巖體。對地錨系統布置影響大，在無法避開不良地質條件的情況下，本工程通過對受力巖體內存在的溶蝕洞穴予以充填、溶蝕風化破碎帶和錨固墻周邊破碎巖體進行專門固結灌漿處理方式是成功的。

　　3)該渡槽施工專項方案根據地形和地質條件采用錨索與坡體相連的貼坡錨碇及洞內錨固墻的結構形式，便于施工和監測，在實際施工中，除了通過對單根錨索施工質量控制外，還通過地表及地下監測來控制錨碇的整體受力。4)施工過程中根據監測成果看，對比數值分析和監測資料，位移變化均在毫米級，差異不大。主纜地錨系統變形在設計控制范圍內，施工過程安全、平穩。

　　5)巖體的完整性是地錨系統建設的重要條件，為了使整個工程安全可靠，應避免將地錨設置在巖體節理發育或有較多泥化夾層及卸荷帶等地質缺陷的地帶，而是要選擇在巖體強度高、剛度大、風化少的地段。由于地錨系統中錨索抗拉黏結強度受地質條件影響大，對操作人員要求高，同時還可能產生群錨效應。因此，在條件許可的前提下，優先采用隧道錨和樁錨。

　　參考文獻:

　　[1]貴州省水利水電勘測設計研究院.黔中水利樞紐一期工程總干渠龍場渡槽施工纜索地基及扣掛背索地基工程地質勘察報告[R]，貴陽:貴州省水利水電勘測設計研究院，2014.

　　勘探方向評職知識：地質勘探員發表論文

　　地質勘探員在評定職稱時可以發表的論文方向有：地質調查、國內外其他地區基礎地質、礦產地質、水文/工程/環境地質、城市地質、物化遙地質、境外地質、油氣地質、生態地質、旅游地質、實驗測試、地質信息、各類地質項目進展及動態等內容，具體需要結合大家的實際工作，論文內容與專業越相符，投稿的成功率就越高，如果沒有思路的可以聯系該站的在線老師，他們也會給您提供指導。