赵燕

摘 要：龙门石窟展示中心项目规模较大，边坡施工技术复杂，既要考虑基坑围护，又要兼顾地下裂隙水和山体滑坡险情治理，综合考虑诸多自然环境地质因素，加之项目工期长达4年，预应力锚索制安对边坡土体滑塌综治是一个严峻考验。

关键词：基坑;围护;滑塌;锚索

展示中心项目位于龙门石窟西北部500米，是龙门石窟管理局为加强风景名胜和文物资源保护研究，充分展示佛教文化内涵，进行科普和爱国教育建设的基础服务设施，建筑面积13000平方米。主体建筑为独立基础，框架结构，地上地下各两层，地面高度12米，建筑物一面紧邻山体，三面开阔，需要挖掘地下基坑深度13米，长度100米，宽度80米，邻近山体一面将形成高达30米的直立陡崖边坡。项目建设面临基坑挖掘围护和边坡加固相关的地下水综治、碎屑岩土预应力锚索等诸多技术难题和挑战。

1 岩土地质

据《岩土工程勘察钻探地质报告》，施工地段一侧邻近山体，位于古伊河冲积滩地，开挖地段地势比较平坦，勘探深度岩土地层自上而下主要为松散的人工填土层、河流冲积层、坡积黏土层、砂卵石层和石灰岩钙质风化结核碎砾层。其中填土层2米，河流冲积层4米，坡积黏土层5米，风化碎砾层11米。地下水位4米，水系属孔隙裂隙承压潜水①，主要分布于地势较低处，含水率较高，主要接受上部覆盖层孔隙水的渗滤和石灰岩层间裂隙水侧向补给。

2 设计依据

展示中心建设规模较大，主要设计依据为项目总平面图及地下室结构图、《岩土工程勘察钻探地质报告》②、《文物钻探报告》、《建筑基坑支护技术规程》（J0036-2000）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）、《水泥灌浆材料应用技术规范》（GBT50448-2008）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）、《中华人民共和国水污染防治法》《河南省建设施工现场环境保护规范》和文明施工管理相关规定。

3 基坑围护技术

根据施工地质条件特征，展示中心基坑开挖地段邻近山体和伊河，松散黏土层10米左右，地下水位较浅，需要对基坑土体稳定性充分预判，做出多套预案。既要设计基坑围护施工方案，又必须考虑地下裂隙水综合治理和山体滑坡。施工方案要求分段開挖基坑土方，做好基坑围护土钉墙支护，确保防水注浆和坡面混凝土处置48小时后方可开挖下部土层。

对土钉围护结构进行间隔开挖，挖深为锚管下30～50厘米，其中第一层通挖，第二层以分段长度不超过2米标准分层开挖，第三层以分段长度不超过4米标准分层开挖。每层作业面采用支护结构，上层土钉注浆后，间隔1天方可进行下层土体开挖。

3.1 基坑围护喷锚

经分析研究综合考虑多方因素，基坑围护技术采用土钉墙、金属锚固和挂网喷浆措施。

3.1.1 土钉墙

土钉施工按《建筑基坑工程技术规范》（YB 9258-97）和《基坑土钉支护技术规程》（CECS96-97）执行。土钉采用直径25毫米螺纹钢或直径48毫米钢管，土钉墙骨架钢筋采用直径14毫米螺纹钢。

3.1.2 喷锚挂网

喷锚挂网钢筋采用直径5.5毫米、网距250毫米×250毫米圆钢，呈梅花形布置，与挂网骨架钢筋、网片牢固焊接。挂网砂浆材料应采用素水泥浆，水泥浆中所用的水泥为325#普通硅酸盐水泥。水泥、石子、砂混合重量比为1∶2∶2，石子粒径为5～10毫米，水泥浆应搅拌均匀，随搅随用，一次拌和的水泥浆在初凝前用完。钉墙面层砂浆混凝土厚度100毫米，强度相当于20兆帕。

3.2 地下渗水防治

施工地段地下水主要为大气降水和地层上部空隙滞水，水位埋藏较浅，必须采取有效排水综治措施。工程采用井点降水、明沟和集水井等措施进行排水综治。对基坑上部压顶做斜坡处理，结合明沟进行排水。坑底依次铺设混凝土垫层和块石，并在坡脚处设置明沟排水至地下室集水井。通过潜水泵对集水井进行定期排水作业。针对石灰岩风化碎砾层的裂隙水，采用水泥水玻璃注浆防治措施。主要利用水泥砂浆和水玻璃化学浆液的可注性好、凝结时间短、强度高和无污染等特点，封堵含水层出水点，浆液材料选用和配比参数详见表1，主要施工工艺分述如下。

3.2.1 导水

在基坑周边垂直打排水孔，孔深1.5～2.0米，插六分水管排水，钢管周围用水不漏和水泥封。针对渗水严重的裂隙，沿其发育方向，采用1.5米孔深，以2.5米环向间距为标准进行钻孔处理，钻孔尽量穿透节理裂隙结构面，随后对裂隙和节理进行表面封堵，安设引排管，最后进行注浆。

3.2.2 钻孔

采用风动28型钻机钻孔，孔径5.5厘米，孔深0.6～1.5米，注浆孔交错排布，并用高压风对孔进行清洗。具体布置根据现场浆液的扩散性能使注浆孔之间的裂隙渗水被堵为原则，现场灵活调整。

3.2.3 封口

插入6厘米无缝钢管，用水泥加速凝剂和补漏剂进行封孔，一般24小时以后，封口材料即可达到强度要求。

3.2.4 制备浆液

浆液按比例配制（表1），配制好的浆液经0.5的筛网过滤后方可实施注浆，过滤的目的主要是控制水泥、水玻璃浆液胶凝时间及浆液扩散半径，使其达到良好的注浆封堵效果，浆液可根据现场注浆速度和凝固速度适当调整。

3.2.5 压力注浆

采用“分级升压法”进行注浆压力控制，开始注浆时，不宜将压力升至过高，而应由低到高逐渐提高，注浆压力一般控制在出水点压力的2～3倍范围内。由低速向高速匀速提升，注浆方式采用全孔一次性压入或间歇式压入进行。一次注浆达到4小时以后可以进行二次补浆，注浆压力1.3兆帕。

3.2.6 调配先进设备

科学调配机械设备能够缩短工期，改善施工质量和环境。本工程优先调配先进机械设备，根据施工安排合理规划各设备进场和作业，并安排具备相应资格操作人员。工程主要有4.5和13立方空压机各1台、28型风动凿岩机2台、水泥浆搅拌机1台、挤压注浆机1台、切割机1台和电焊机1台等。

3.2.7 技术措施

注浆前向注浆孔內压入高锰酸钾颜色水做压水试验，观察并记录注浆孔附近的串（冒）浆点，并用棉絮进行及时封堵。开始注浆时应及时测定出水压力，以便确定注浆压力。注浆过程中应随时观察出水点及周边节理裂隙的渗漏水情况，如出现串浆、漏浆等现象，应采取表面封堵、间歇注浆、加浓浆液等技术措施及时进行处理。注浆时若采用间歇注浆方式，间歇时间应视浆液的胶凝时间而定，稍短于浆液胶凝时间。

3.3 安全环保

3.3.1 三通一平

详细了解地质勘测报告和文物钻探报告，掌握地下各种埋设物，做好通水、通电、通路“三通一平”和施工现场防洪排水工作，临时设置截水排水沟，确保施工现场排水畅通不积水。

3.3.2 建立安全责任制

开展安全教育，施工人员上岗时必须正确戴好安全帽，穿绝缘胶鞋。不准酒后上班。进场前和施工中实时进行安全检查，发现问题及时处理，严禁违章作业。做好日常安全交班，每天开展一次检查活动。施工场地禁止烟火，施工用电要求全部通过合格的配电箱再接至用电设备，配电箱内设三相五线漏电保护器，电路均有保护零线与工作零线保护装置，保证电路安全，工地设有专职电工，负责工地用电设备操作安全。关键工种必须持证上岗，如电工、电焊工等。

3.3.3 防止坑壁滑坍

在坑顶两边1.5米内不得堆土，距坑边1.5米处设置颜色鲜明的防护栏，立柱间距不大于2米，高度不小于1.8米，夜间设红色警戒灯，并有醒目的警告标记，避免人员坠坑。基坑侧壁边6米范围内允堆荷载15千牛/平方米，严禁超载，不得堆放水泥、钢材、大型机具等重物。坑壁应做有斜率的边坡，或做临时支撑措施，现场基坑放坡比为1∶0.33。

3.3.4 环境保护

为防止施工现场粉尘飞扬，需要提前一天浇水湿润现场开挖部位表面土质。现场道路用草袋铺设不少于20米，以防车轮将黏泥土带出工地。车辆进出工地环境卫生随时清理，设专人冲刷车轮泥土，工地围挡四周安装24小时水雾喷淋系统，降尘防霾。

4 边坡锚索工艺

4.1 土体开裂险情

在地面基坑正常挖掘围护深度约5米，挖土方约15000立方米时，由于施工地段邻近山体一侧边坡太陡，土体高度达11米，暴露时间较长，加之持续小雨入渗，边坡土体变得比较松软，在卸荷应力作用下，土体抗剪强度降低，导致山体地表产生长度30～35米，宽度3～10厘米，深度5～8米的不规则裂缝，约12000立方米土体出现塌方前兆，险情严峻。

4.2 综治措施

针对土体开裂状况，现场紧急采取四项措施：

①在塌方土体中心部位下方，使用钢轨、板材紧急筑建三排斜撑支柱，形成50米长度护板支挡墙。②适度削坡刷坡，减缓边坡卸荷应力。③对边坡上部20米以内的地表土体，采用锚杆挂钢筋网喷混凝土覆盖加固，防止地表径流水持续下渗。④紧急制安预应力锚索，彻底加固11米高的边坡土体，确保后期施工不受影响。

4.3 预应力锚索加固

预应力锚索是靠锚头通过岩体软弱结构面的孔锚入岩体内的，把滑体与稳固岩层联在一起，从而改变边坡岩体的应力状态，加固边坡不稳定岩体的整体性和强度。预应力锚索是一种较复杂的锚固工程，需要专业人员制安。基本施工流程为索孔定位→钻孔→制安→注浆→静置养护→锚索张拉锁定①，工艺分述如下：

①为了长期安全施工和基坑边坡稳定，针对主体建筑邻近山体一面将来可能形成高达30米的直立风化黏土陡崖的实际情况，设计预应力锚索间距3米和排距2.5米，锚索33束，锚孔倾角15～20度，锚索长度10米，锚索孔呈梅花型布置。②锚索设计荷载580千牛，材料采用直径15.24毫米、强度1860兆帕绞线，要求是高强度低松弛预应力的钢排，并要达到无损伤、无死弯。③锚固段必须除锈、除油污，按设计要求绑扎分线环。自由段除锈后，抹黄油并立即外套波纹管，两头铁丝扎紧，并用电工胶布缠封。④锚索下料要求采用砂轮机切割，避免电焊切割。考虑到锚索张拉工艺实施规范要求，实际锚索长度要求比设计长度多留2米。⑤锚索孔定位力求准确，偏差不得超过正负0.5米，钻孔倾角允许偏差正负2度;考虑沉降影响，为确保锚索深度，实际钻孔深度要大于设计深度1米。⑥锚索孔直径为150毫米，在进行钻孔操作时，对于一些特殊情况需要做出现场记录，如地层地质的变化、进尺的深度以及地下水情况等。如果遇到塌孔，要第一时间停钻，并进行固壁灌浆操作，在注浆36小时后再重新钻进。随后，为避免水泥浆和孔壁岩体的黏结强度降低，需使用高压空气将孔中岩石粉末或者地下水全部排出到孔外。⑦锚索孔内灌注水泥浆，水灰比0.4～0.5，浆体强度不低于30兆帕，采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不小于0.25兆帕。⑧最后使用水泥砂浆喷护3遍，使边坡土体、锚索形成一个牢固整体，避免险情进一步发展。

5 持续施工技术要求

在地面基坑正常挖掘深度达5米时，已经进入深基坑土方开挖阶段，地质条件和周围岩体稳定环境将变得比较复杂，严格按照预定的基坑围护设计方案和地下水防治措施，做好定位放线、基坑围护以及边坡降水设备布设工作。按照基坑围护图纸要求，沿基坑开挖面放好开挖边线，临基坑围护线放坡，放坡系数，针对渗水量状况，预抽水1～2天，分南段和北段交叉轮番下挖作业。土方开挖由专人指挥，采取分层分段对称开挖，每层开挖长度不超过20米。下层土在上层土支护施工完毕一天后，才可继续开挖，并严格遵循“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则。当挖至标高接近基础底板标高时，边抄平边配合人工清槽，防止超挖，并按围护结构要求及时修整边坡及放坡，确保工程桩不歪斜、不断裂和支护结构安全性，防止土方坍塌。

6 结语

2014年展示中心项目竣工，经实践检验基坑挖掘和围护以及滑坡险情处置措施非常科学，坚固持久。施工前对基坑土体稳定性深入了解，做出多套预案非常重要。防治边坡险情始终要求查明边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件，力求综治，不留后患。