摘要:龍場渡槽是黔中水利樞紐工程總干渠C3標(biāo)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(jié)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(jù)地錨系統(tǒng)的專項設(shè)計，地質(zhì)按現(xiàn)場地形、地質(zhì)條件，對地錨系統(tǒng)采用鉆探、物探、室內(nèi)及現(xiàn)場錨桿抗拔試驗等專項地質(zhì)勘察，結(jié)合地錨系統(tǒng)設(shè)計、施工期地基處理、變形監(jiān)測等，對渡槽出口側(cè)主纜地錨系統(tǒng)勘察、設(shè)計、施工全過程進行綜合分析對比總結(jié)，可為巖溶地基地錨系統(tǒng)的勘察設(shè)計、施工提供參考。

　　關(guān)鍵詞:龍場渡槽;地錨系統(tǒng);巖溶地基;地基處理;變形監(jiān)測;綜合分析

　　0引言

　　混凝土拱式結(jié)構(gòu)渡槽能充分發(fā)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(jié)構(gòu)形式。借鑒于拱式橋梁的施工方式，混凝土拱式結(jié)構(gòu)渡槽也可根據(jù)場地地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特征、施工控制等因素采用有支架現(xiàn)澆法、轉(zhuǎn)體施工法、懸臂拼裝法等方法。文章針對施工中主纜試?yán)�過程中地錨局部錨索出現(xiàn)破壞現(xiàn)象的實際情況，找原因、系統(tǒng)分析、結(jié)合工程實例介紹出口岸巖溶地段地錨系統(tǒng)的布置，地錨系統(tǒng)設(shè)計、施工期地基處理、變形監(jiān)測等工作進行總結(jié)，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(biāo)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?yōu)?m，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(shè)計為現(xiàn)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(yù)制吊裝法施工。

　　主拱圈除0#現(xiàn)澆段19.6m外，其他截斷均采用整體分段預(yù)制和懸臂安裝方案，縱向分為26段進行預(yù)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(xiàn)破壞現(xiàn)象，故需要地錨系統(tǒng)進行詳細的勘察設(shè)計及地基處理，為設(shè)計提供可靠的保障[1]。

　　2工程地質(zhì)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(zhì)巖構(gòu)成的斜向坡，自然邊坡穩(wěn)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?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r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(zhì)膠結(jié)，厚度小于148m。主要分布在出口側(cè)主纜索重力錨處。

　　三疊系下統(tǒng)夜郎組第二段(T1y2):中厚至厚層灰?guī)r，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(chǔ)處;巖體強風(fēng)化層下限深度3-5m(法向)，弱風(fēng)化層深15-20m(法向)。建筑物基礎(chǔ)總體多布置在T1y2灰?guī)r的強巖溶地層上，地表巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為溶溝、溶槽、溶洞等較發(fā)育。其中溶洞K4分布于渡槽出口側(cè)，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(jīng)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(nèi)錨固墻的布置

　　出口側(cè)的地錨采用了3個混凝土錨碇和1個隧洞內(nèi)錨固墻。出口側(cè)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(yù)應(yīng)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(yù)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(cè)臨時錨碇采隧洞內(nèi)加錨固墻的形式，隧洞深25m，錨碇尺寸長8m，后側(cè)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(zhì)條件及評價

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

　　對于隧洞內(nèi)錨固墻，根據(jù)鉆孔ZKS8揭露地質(zhì)條件，結(jié)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(yán)重，局部發(fā)育有溶洞，對錨碇穩(wěn)定性有較大影響。根據(jù)勘探鉆孔和物探資料，結(jié)合錨索鉆孔施工情況及勘察分析的巖溶發(fā)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(qū)域。

　　3.3地基處理

　　根據(jù)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?guī)r中，巖層傾向龍場小河下游，傾角35°-40°其巖溶發(fā)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(cè)向受剪切力，而非垂直于層面受剪，這對巖體整體穩(wěn)定性有利。

　　4地錨結(jié)構(gòu)設(shè)計成果

　　根據(jù)勘探取樣常規(guī)試驗和直剪試驗、現(xiàn)場錨桿張拉試驗的黏結(jié)強度，結(jié)合規(guī)范和工程類比確定地質(zhì)參數(shù)，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(yīng)力為362kPa、253kPa和299kPa，均小于中風(fēng)化巖石地基承載力特征值。

　　根據(jù)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(shù)均在3.0左右;另外，按現(xiàn)場錨桿試驗，單根預(yù)應(yīng)力錨索錨固段按8m計算，其穩(wěn)定性系數(shù)約2.7。由于有明顯的三維特征，項目設(shè)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(jié)點上，本構(gòu)模型采用莫爾庫侖模型。根據(jù)地質(zhì)提供參數(shù)及設(shè)計分析成果錨索及錨固墻變形和應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

　　5現(xiàn)場監(jiān)測

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

　　6結(jié)論

　　1)本工程前期主纜試?yán)�過程中地錨局部錨索出現(xiàn)破壞現(xiàn)象的原因是現(xiàn)場巖溶地基地質(zhì)條件復(fù)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(shè)計是必要的。2)龍場渡槽出口岸岸坡巖溶強發(fā)育，受現(xiàn)場地形、地質(zhì)條件限制沒有采用隧道錨和樁錨。經(jīng)勘探證明，地錨系范圍存在較大規(guī)模巖溶洞穴、溶蝕風(fēng)化破碎巖體。對地錨系統(tǒng)布置影響大，在無法避開不良地質(zhì)條件的情況下，本工程通過對受力巖體內(nèi)存在的溶蝕洞穴予以充填、溶蝕風(fēng)化破碎帶和錨固墻周邊破碎巖體進行專門固結(jié)灌漿處理方式是成功的。

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

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

　　參考文獻:

　　[1]貴州省水利水電勘測設(shè)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(zhì)勘察報告[R]，貴陽:貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，2014.

　　勘探方向評職知識：地質(zhì)勘探員發(fā)表論文

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