大藤峡船闸上引航道右侧边坡拉裂缝支护设计

周荣磊，龙菲菲，杜泽鹏

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

上游引航道分两期开挖，一期开挖至54.00 m高程，二期开挖至38.20 m高程。54.00 m以上边坡开挖形成后，施工现场遭遇连续强降雨，航上0+710.00～0+800.00 m段未支护，边坡坡面出现拉裂缝。

上游引航道出露的基岩为泥盆系下统那高岭组和莲花山组，岩性由细砂岩、含泥细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩等碎屑岩组成。软弱夹层发育，夹层产状与岩层产状一致，成因以构造为主，存在少量风化夹层。构造夹层厚度多为1～3 mm，组成物为碎屑夹泥；
风化夹层厚度较大，一般10～50 cm，组成物为灰黄色泥或碎块夹泥。岩层层理与岩层产状相同，与上游引航道轴线近平行或斜交，右侧岩质边坡层间顺坡向缓倾角软弱夹层发育，倾角11°～18°，边坡稳定性较差。

上游引航道航上0+710.00～0+800.00 m段开挖两个月后，在施工现场连续强降雨影响下，未支护边坡坡面出现拉裂裂隙，裂隙在坡面上呈倾斜走势，裂隙起点(航上0+710.00 m)处高程约为58.00 m，终点(航上0+800.00 m)处高程约为67.10 m，裂隙宽2～5 cm，裂隙面呈陡倾角发育，倾角近似垂直。

上游引航道右侧开挖边坡多为顺向坡，层间软弱夹层发育，性状差。开挖后局部段地质条件变差，软弱夹层倾角变陡。边坡产生裂缝前没有进行锚喷支护，排水孔及坡顶截排水系统未形成。连续降雨冲刷坡面，地表水沿裂隙渗入，恶化地质条件。构成以软弱夹层为底滑面，与边坡平行的节理为后缘拉裂面，以断层及节理为侧向切割面的不稳定体。考虑到产生裂缝边坡已经张裂并有滑动迹象，为防止裂缝进一步发展，确保工程安全，结合临时支护与永久支护措施，以期达到以较小规模的施工保证该边坡稳定的设计目的。

4.1 边坡支护设计

上游引航道右侧岩质开挖边坡以泥岩、泥质粉砂岩为主，天然条件下极易风化，不宜暴露时间过长，在坡面开挖形成后立即喷一层5 cm厚的C20混凝土进行临时防护，永久支护采用浅层支护与深层锚固相结合的形式。浅表层支护为系统锚杆加25 cm厚混凝土面板，深层锚固采用200 t级压力分散型预应力锚索，锚索之间通过框格梁相连以增强整体性。

4.2 边坡稳定复核

4.2.1 岩质边坡滑面分析

结合现场揭露的节理产状，选取不利节理组合进行岩质边坡稳定计算与分析。边坡软弱夹层与陡倾角节理结构面相切割，形成了不利边坡稳定的结构面组合，如滑动体后缘形成拉裂面，将对边坡稳定产生更不利影响。计算采用后缘现场出现的拉裂缝，滑动体不计入侧向弱风化岩体约束力，以单位宽度为计算单元。

4.2.2 计算参数

4）加强舆论宣传。要利用广播、电视、网络、宣传栏和标语等多种方式广泛宣传，使4类重点对象农村危房改造政策深入人心，引导社会各界积极参与、大力支持农村危房改造工作，形成良好的社会氛围。

在上游引航道右侧边坡中，岩质边坡层间顺坡向缓倾角软弱夹层发育，构成了边坡可能产生滑动的底滑面。软弱夹层物理力学参数见表1，倾角采用施工现场揭露的实际角度。选取该段边坡中航上0+765.00 m剖面作为典型计算剖面。

表1 结构面层面参数建议值

4.2.3 计算工况及结果

1）非常运用条件Ⅰ（施工期工况）

主要荷载：自重+地下水压力，坡外无水，地下水位为施工期边坡出露地下水位。

一期开挖完成后边坡无支护，边坡出露地下水位约为56.00 m，后缘拉裂面内无雨水灌入时，边坡抗滑稳定计算结果见图1（a），安全系数K=1.485；
施工期遇暴雨，后缘拉裂面内灌入雨水（因一期地下水位线较高，计算考虑雨水灌入至地下水位线以上6.00 m，即高程62.00 m）时，边坡抗滑稳定计算结果见图1（b），安全系统K=1.010。

图1 一期无支护施工期边坡抗滑稳定计算图

一期临时支护、永久支护后，施工期遇暴雨，后缘拉裂面内灌入雨（计算考虑雨水灌入至地下水位线以上6.00 m，即高程62.00 m）时，边坡抗滑稳定计算结果见图2，临时支护安全系统K=1.238，永久支护安全系统K=1.348。

图2 一期支护后施工期遇暴雨工况边坡抗滑稳定计算图

二期开挖完成永久支护后，施工期遇暴雨，后缘拉裂面内灌入雨（二期开挖完成后地下水位下降，计算考虑后缘拉裂面内雨水灌入至地下水位线以上8.00 m，即高程49.00 m）时，边坡抗滑稳定计算结果见图3，安全系统K=1.274。

图3 二期永久支护后施工期遇暴雨工况边坡抗滑稳定计算图

2）正常运用条件

正常蓄水位降落至汛期最低水位工况下，主要荷载：自重+地下水压力，坡外水位为汛期最低运行水位44.00 m，考虑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。边坡抗滑稳定计算结果见图4，安全系数K=1.370。

图4 正常运用条件水位降落工况边坡抗滑稳定计算图

正常蓄水位工况下，主要荷载：自重+地下水压力，正常蓄水位61.00 m。边坡抗滑稳定计算结果见图5，安全系数K=2.331。

图5 正常运用条件正常蓄水位工况边坡抗滑稳定计算图

非常运用条件Ⅰ（施工期工况）与正常运用条件下，抗滑稳定系数K规范允许值分别为1.15～1.10，1.20～1.15。计算结果表明，上游引航道右岸边坡抗滑稳定的控制工况为施工期遇暴雨工况，边坡后缘拉裂面内积水对边坡稳定极为不利。施工期遇暴雨时，如喷锚、排水等支护措施不及时，边坡后缘节理（拉裂缝）内积水水位超过一定高程，边坡抗滑稳定安全系数小于规范允许值，边坡可能会发生塌滑。

4.3 边坡处理措施

考虑到该段边坡已经张裂并有滑动迹象，为防止裂缝进一步发展，对该段边坡采取了临时应急加固措施：1）采用水泥砂浆对拉裂缝进行回填封闭，对于已喷混凝土坡面，应先对裂隙附近的混凝土进行清理，然后再回填砂浆。砂浆回填施工完成后，采用防水塑料布对裂隙顶口进行覆盖。2）新增2排直径32 mm的锚杆加强支护，上排锚杆长9.0 m，入岩8.5 m，下排锚杆长6.0 m，入岩5.5 m，间、排距为3.0 m，锚杆倾角垂直于开挖坡面。3）坡面高程60.00 m处增设1排8.0 m深排水孔，孔径100 mm，排水孔轴线与水平线倾角为3°。

根据边坡稳定复核，采用永久加强支护措施：增设2排预应力锚索，上排锚索吨位为1 000 kN，长45.0 m，下排锚索吨位为2 000 kN，长45.0 m，间距均为4.0 m，倾角15°。

船闸上游引航道右侧边坡多为顺向坡，层间软弱夹层发育，性状差、具有连续性。雨季施工，边坡开挖后喷护迟滞，排水孔未及时形成，坡顶、坡面截排水系统不顺畅是导致边坡开裂及塌滑的主要原因。受雨季频繁降雨影响，软弱夹层饱水后强度降低，坡面排水不畅，平行坡面的节理面灌水后形成水压力，最终导致边坡拉裂、失稳。

计算结果表明，船闸上游引航道右岸边坡抗滑稳定的控制条件为施工期遇暴雨工况，边坡的饱和度是边坡稳定的重要条件，施工期如支护不及时，边坡可能再次发生塌滑。对出现裂缝、塌滑的边坡，分别采取临时应急加固、永久加强支护措施及开挖等方法进行处理。通过边坡稳定计算复核，采取措施后裂缝、塌滑段边坡整体抗滑稳定系数满足规范要求。

引航道开挖及支护应分层分段进行，施工期间需要注意边坡开挖后应及时进行封闭、锚固、排水等支护措施。支护完成后才能向下开挖，避免泥岩长期暴露风化崩解，防止软弱夹层、裂隙进一步发育导致边坡失稳。