复杂地形条件悬索桥超埋深锚碇基坑开挖施工

张 伟，杨 博，朱占发

（中交二公局第二工程有限公司，陕西西安 710119）

0 引言

锚碇作为悬索桥最主要的受力结构，其施工质量将直接影响到整个桥梁的成败。锚碇基坑开挖和防护施工又是锚碇工程施工的基础，了解锚碇基坑开挖施工的施工工艺是做好锚碇施工的关键。阐述山区复杂地形条件下的悬索桥超埋深锚碇基坑开挖施工。

1 工程概况

阳宝山特大桥位于贵州省黔南州贵定县新巴州和德新镇境内，大桥横跨独木河大峡谷，是贵黄高速控制性工程之一。根据设计图纸，阳宝山特大桥主跨为650 m单跨钢桁梁悬索桥，主缆边跨分别为170 m，210 m；主缆中跨650 m，垂跨比1/10。主桥中心桩号K40+626，全桥长1112 m。

阳宝山特大桥两侧锚碇均采用U形重力式镶嵌锚碇、明挖扩大基础的结构形式。锚碇全长58 m、宽54 m、高42 m，底面设置两级平台，中间10 m范围内设置斜坡。贵阳侧锚碇基坑底部标高为+1118.963 m，基坑开挖方量约553 500 m3，贵阳侧锚碇基坑左侧和右侧最大边坡分别为72 m和99 m；黄平侧锚碇基坑底部标高为+1119.963 m，基坑开挖方量约417 900 m3，黄平侧锚碇基坑左侧和右侧最大边坡高度分别为48 m和70 m。

2 锚碇基坑开挖的难点分析

（1）由于阳宝山特大桥主桥位于山区，地势陡峭，施工便道难以修至锚碇处，导致施工机械无法进入基坑施工区域。

（2）贵阳侧锚碇位于险峻的山脊上，出渣通道难以修建，严重影响锚碇基坑开挖进度和施工组织。

（3）锚碇处岩石强度较大，普通施工工艺无法进行开挖，全部需要采用爆破施工，对于基坑开挖施工进度和成本控制产生一定的影响。

3 施工工艺

3.1 施工流程

图1所示为锚碇基坑工程施工工艺流程。

3.2 开挖工艺

阳宝山特大桥锚碇基坑开挖采用爆破施工+机械开挖。锚碇基坑采用机械开挖时，采取反铲挖掘机和推土机直接从最高点向下削峰的方法进行。挖掘机和推土机均为履带式，爬坡能力较强，当坡度太大不能直接爬坡时，可采用蛇行道路迂回上升。当基岩强度较大时，也可根据实际情况采取小规模松动爆破开挖。爆破方式主要为松动爆破，一般情况下不得采用大爆破施工；临近路堑设计边坡时，如需爆破，应采用控制爆破或光面爆破方法。对深路堑及顺层路堑边坡开挖，尤其是一些特殊路段施工时，应对预裂爆破、光面爆破、小型排炮微差爆破等控制爆破技术进行综合比较，尽可能优化爆破技术，减小因爆破对原地层性能的破坏；靠近边坡坡面的两列炮孔，特别是靠顺层边坡的一列炮孔，宜采用减弱松动爆破，严禁采用大爆破及掏底法施工[1]。

图1 锚碇基坑工程施工工艺流程

根据设计图纸，为避免锚碇基坑坑壁、坑底基岩长时裸露、风化，基坑底层第一次只开挖到距基坑底标高1 m处，采用机械开挖至基坑底标高，不得采用爆破方式开挖，以免影响基础密实度，从而影响基坑基底承载力，并尽快清除基底，快速进行混凝土的浇筑。

3.3 锚碇基坑开挖出渣方案

阳宝山特大桥贵阳侧锚碇基坑设计总方量为549 500 m3，黄平侧锚碇基坑设计总方量为417 900 m3，方量较大，能否快速将基坑内的石渣运出基坑内，是制约锚碇基坑开挖施工周期的关键。

黄平侧锚碇处地势较为平坦，采用直接拉槽放坡修筑施工便道，施工便道延伸至基坑内部。黄平侧锚碇基坑共修建2个出渣通道，锚碇开挖在（1150～+1193.203）m时，从出渣通道2运出，当在（1119.963～+1150）m时可从出渣通道1出渣，如图2所示。

贵阳侧锚碇位于山脊上，与贵阳侧主便道之间存在较大的高差，前期挖掘机修建一条简易施工便道，进入锚碇基坑施工区域，但简易施工便道纵向坡度较大，渣土车无法通过简易施工便道进入锚碇基坑施工区域，严重影响基坑开挖施工进度。因此项目主要管理人员对地形认真研究和实地勘察，拟定贵阳侧锚碇基坑出渣方案：由于前期施工便道未打通，渣土车无法通过施工便道进入锚碇基坑施工区域。因此锚碇基坑开挖石渣直接通过小桩号侧山坡上直接往下进行弃土，将该区域填高，待该处填至一定高度后，在其上方修建一条出渣通道深入至基坑施工区域内，出渣通道标高随基坑开挖深度不断调整，能满足锚碇基坑石渣运输的需求。此外，还在主便道外修建一条支便道作为后期材料运输通道直达锚碇[2]。

图2 出渣通道

3.4 锚碇基坑边坡防护

根据地质勘探报告，阳宝山特大桥锚碇基坑边坡岩层倾向与边坡坡向小角度相交，属不稳定结构，需进行加固防护。且局部节理裂隙较发育，岩体较为破碎，开挖过程中易产生坍塌、掉块等不良地质现象。边坡防护采用锚杆框梁和灌木护坡绿化（T形植生板）2种防护形式。

锚碇基坑施工要做好土石方开挖与支挡加固工程施工的有机结合和进度协调，严格按照“分级开挖、分级支护”的防护方案进行施工，自上而下，开挖一级，加固防护一级，工序衔接紧凑，严禁采用一挖到底或超前开挖（1～2）级加固防护的施工工艺。

3.5 锚碇基坑边坡排水

场区属长江流域乌江水系，地表径流不发育，雨水以坡面流形式向东南方向排出场区。边坡位于已山脊上，为区域分水岭，地表水不发育。为确保基坑边坡的稳定，施工中可采取2个措施。

（1）开挖基坑前，应在基坑坡顶周边适当范围挖截水沟和浇筑挡墙，以防止地表水汇入基坑。坡顶的截水沟纵坡充分利用地形自然成坡，截水沟位置及其出水口设置应根据实际地形进行不断调整，但沟底纵坡需≥0.5%。

（2）锚碇基坑开挖完成后，在基坑底部适当位置设置一定数量的集水井和汇水沟，以便在不良天气能够及时的排除锚碇基坑内的积水，防止锚碇基础因长时间受水浸泡，影响其基底承载力。

3.6 锚碇基坑安全监控

锚碇基坑开挖深度接近100 m，边坡级数多，且边坡级别较高，因此在开挖过程中需采取一定的监控措施，以便能及时了解基坑开挖对周边结构物的影响以及锚碇基坑边坡自身稳定性。

（1）位移、沉降测试。锚碇基坑边坡施工期间，应组织相关人员定期观察固定桩位移，如遇特殊天气，应适当调整观察周期，以保证边坡安全性。

（2）裂缝、变形。主要观测边坡有无新裂缝、塌陷发生，既有裂缝是否继续扩大、延伸，锚碇基坑边坡坡脚位置是否存在鼓包或涌起现象，局部楔体有无滑动现象。

（3）爆破施工后边坡岩体卸荷松动情况.对边坡因爆破施工而产生的裂缝数量、深度及长度等数据进行详细的记录，以备后期查阅；同时还需根据裂缝的产状及深度判断岩体是否属于危岩，以便及时采取工程处理措施[3]。

（4）检查边坡渗水情况。进行该项工作的目的主要是了解边坡地表水的渗透路径或地下水的分布状态，从而可以有针对性的布置排水管或及时调整排水管的位置，以利边坡排水，有利于边坡的稳定。不定期检查是否出现新的渗水点，原有渗水点的流量和水质情况是否有变化。

（5）除完成常规边坡监控内容外，还需安排专项监控内容。边坡深部位移、地下水位、支挡结构物变形及应力、预应力锚杆体的工作状态的测量并据此做出边坡安全性的分析和评价。且每次巡视检查应有记录，记录内容应包含时间、人员、检查项目、检查中发现的问题以及针对问题拟采取的防治措施。记录方式主要采用文字记录，必要时可以留存一定的影像资料作为辅助资料。

4 结束语

对于山区复杂地形条件下，锚碇基坑开挖出渣通道设置应根据实际地形进行设置，尽可能优化出渣通道的布置。对于水稳定性较差的岩质，必须做好临时排水，并在边坡开挖后尽快防护。基坑边坡施工过程中，必须采取相关监控措施对边坡稳定性进行实时监控。锚碇基坑开挖完成后，需及时对基底承载力进行检验，尽快组织锚碇锚体施工，防止基底岩质性能因长期暴露，承载力降低。