萬州城區跨長江橋庫岸工程地質特征及穩定性分析

謝 波/中交路橋華南工程有限公司

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萬州城區跨長江橋庫岸工程地質特征及穩定性分析

謝 波/中交路橋華南工程有限公司

【摘 要】以系統的野外勘測和室內巖土力學實驗為基礎，通過對工程區區域構造、地層巖性、水文地質及不良地質現象的分析，探討了工程區庫岸的穩定性、地質結構及其破壞方式，進而對庫岸穩定性進行了分段評價。

【關鍵詞】工程地質條件；庫岸；穩定性分析；分段評價

1.項目概況

萬州長江三橋位于重慶市東部，地處長江中上游結合部、三峽庫區腹心地帶，東接云陽，南與石柱和湖北利川毗鄰，西與忠縣、梁平接壤，北連開江和開縣。萬州長江三橋工程地質勘察起始于2010年10月，在初步設計階段勘察基礎上，對選定橋型方案進行工程地質勘察，查明橋墩、橋位區及兩岸互通工程地質條件，為編制施工圖設計文件提供工程地質依據。現完成的主要工作量見表1。

2.工程地質條件

2.1.地貌及地質構造

工程區位于長江三峽庫區，地貌類型主要為構造剝蝕低山、丘陵，周邊區域內最高處地面高程約621m，橋位區地面高程小于250m，最低處高程78m。長江順直，江水流向NNW。工程區長江北岸（左岸）地表陡緩相間，呈臺階狀，其中受沖溝（如大河溝）切割，“臺階”（緩坡平臺）連續性較差。

區域構造上，工程區位于川東褶皺束萬縣復向斜北東段近軸部，北臨鐵鋒山背斜，南臨方斗山背斜，褶皺走向北東，褶皺形態為梳狀高背斜和寬闊平緩向斜相間排列，構成隔檔式構造。總體上，工程近場區25km范圍內地質構造較為簡單，構造部位為寬緩的向斜軸部，地層變形微弱，產狀近水平，未發現較大斷層和活動斷裂。未見Ms≥6級的地震記錄。

2.2 地層巖性

根據地表出露及鉆孔揭露，工程區內分布有第四系和侏羅系中統上沙溪廟組地層，第四系地層主要有人工填土、殘坡積層、崩坡積層及滑坡堆積層。人工填土由粉質粘土夾碎塊石、碎塊石等物質組成，最大厚度約40m，主要分布于長江北岸大河溝下游溝內及長江南岸無名溝溝口。殘坡積層主要為黃褐色粉質粘土夾碎塊石。該土層厚度不一，一般厚數米，兩岸分布較廣泛。崩坡積層主要為粉質粘土夾碎塊石，厚度數米～十余米，兩岸零星分布。滑坡堆積層主要為褐黃色粉質粘土夾碎塊石。該層厚數米～二十余米，分布于老層巖滑坡和老層巖下滑坡。

侏羅系中統上沙溪廟組上部為厚層～巨厚層褐紅色、暗紫紅色泥質粉砂巖夾紫紅色、淺紫紅色泥巖、夾薄層灰黃色、紫灰色長石砂巖，厚度約50m～55m。其下為中厚層～巨厚層暗紫紅色、褐紅色泥質粉砂巖和淺紫紅色、紫紅色泥巖，中部夾厚層～巨厚層（極少量薄層）灰黃色、紫灰色長石砂巖，極少量的砂礫，厚142m。底部為厚層～巨厚層暗紫紅色、紫褐色泥質粉砂巖夾厚層～巨厚層灰黃色、紫灰色長石砂巖和青灰色、灰白色細砂巖。全層厚約90m。

2.3氣象水文條件

工程區屬亞熱帶季風氣候區，氣候四季分明。冬暖，夏熱，秋長，陰雨綿綿。本區日照充足，雨量充沛，天氣溫和，無霜期長，霜雪稀少。境內多年平均氣溫17.7℃，最高年平均氣溫19.0℃，最低平均氣溫17.6℃（1974年）。區內多年平均降雨量為1191.3mm，降雨集中在夏秋兩季，其中4～9月占全年降雨的90%。夏季大雨、暴雨頻繁，最大日降雨量175mm。

工程區地表水系主要為長江和長江兩岸的沖溝。長江水面為工程區地表水排泄的最低基準面，地表水通過沖溝匯入長江。

區內地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于第四系殘坡積層、崩坡積層、沖積層和大河溝下游溝內及無名溝溝口人工回填區中的人工填土中，主要受大氣降雨及庫水補給，水量較豐富。兩岸陸域地表第四系殘坡積層和崩坡積層中地下水類型主要為上層滯水，其水位埋深約0.5m，水量較貧乏。基巖裂隙水主要賦存于侏羅系中統上沙溪廟組砂巖中，水量較貧乏，主要受大氣降水補給。

2.4 不良地質現象

工程區主要不良地質現象為人工填土不均勻沉降變形。區內長江北岸大河溝下游溝內和長江南岸無名溝溝口均分布有人工填土，部分構筑物布置于人工填土區。據鉆孔揭露，無名溝溝口人工填土最大厚度為40.7m，大河溝下游溝內人工填土最大厚度為40.5m。無名溝內人工填土固結時間長，自重固結基本完成，可以預測其在受壓下產生的沉降變形程度較輕；大河溝內人工填土為隨意回填，未經碾壓，其成分復雜，結構不均一，厚度不一，自重固結時間短，在自重應力及附加應力作用下易產生不均勻沉降變形。通過現場調查，大河溝人工回填區內多處出現沉降變形，變形裂縫張開度一般為1cm～3cm。

3.穩定性分析與評價

3.1 穩定性分析

長江南側庫岸坡度較緩，坡度約10°～25°，僅局部為陡崖。岸坡主要為巖質邊坡，表部局部分布第四系松散堆積層，庫岸總體較穩定，但局部由于受到庫水的浪蝕、快速消落、軟化等不良作用，可能會產生小規模的塌岸現象。根據現場勘查，局部臨水土體岸坡出現了與岸坡走向近平行的變形裂縫，裂縫張開度2～12cm，裂縫距岸肩最遠距離約為11m。長江北側庫岸較陡，總體坡度約17°～55°，岸坡為巖質邊坡；以下基本為堅硬、耐風化、抗浪蝕能力較強的長石砂巖及細砂巖，該部位邊坡穩定性較好；高程約149m～155m之間為較軟弱、易風化、抗浪蝕能力差的泥質粉砂巖，該巖層位于庫水變幅帶內，當庫水長期對其進行軟化、侵蝕、掏刷后，將使其上的厚約27m的巖（土）層（主要為有一定卸荷作用的長石砂巖）懸空，巖層失去支撐后必然會產生崩塌。

3.2岸坡地質結構

根據區內工程地質條件，按巖土體組合形式將岸坡劃分為兩大類：（1）岸坡主要由基巖組成，為巖質岸坡和（2）岸坡上部為覆蓋層，下部為基巖，為土巖組合岸坡［2］。前者主要由砂巖（長石砂巖及細砂巖）夾泥巖、泥質粉砂巖組成，表部局部可能分布少量土層（圖1a）；后者表部為土層，下部為基巖（圖1b）。

圖1　 巖質岸坡（a）和土巖組合岸坡（b）剖面示意圖

3.3 庫岸破壞方式

依據區內工程地質分析，可分為土體崩塌或滑移和巖體崩塌。土體崩塌或滑移表現為土體變形破壞主要出現在南岸，南岸岸坡地質結構類型為土巖組合類型，上部土層局部較陡?，F場勘查發現，南岸上游180m的庫岸段岸邊土層表面已產生了數條變形裂縫，變形裂縫發育于離岸肩約20m的范圍內，其與岸坡走向近平行，張開度約2cm～12cm，延伸長度5m～30m。變形裂縫產生的主要原因為：（1）岸坡較陡；（2）庫水的不良作用。當岸坡變形不斷地發展，勢必會產生土體失穩。

巖體崩塌主要出現在北岸，北岸岸坡地質結構類型為巖質岸坡，岸坡較陡（坡度約17°～55°），多處為陡崖。岸坡主要由堅硬、耐風化、抗浪蝕能力較強的砂巖組成，在高程149m～155m之間為泥質粉砂巖、泥巖，泥質粉砂巖和泥巖具有較軟弱、易風化、抗浪蝕能力差的特征，該巖層位于庫水變幅帶內，當庫水長期對其進行軟化、侵蝕、掏刷后，將使其上的厚約27m的巖（土）層（主要為有一定卸荷作用的長石砂巖）懸空，巖層失去支撐后必然會產生崩塌。

4.庫岸穩定性分段評價

根據岸坡的地形地貌、地質結構、巖土特性等工程地質條件及岸坡的穩定性，對工程所涉及的南、北庫岸進行了分段評價，結果見表2。

表2　 庫岸穩定性分段評價一覽表

上述分析可知，岸坡坡度總體較緩，有利于邊坡整體穩定；岸坡巖層平緩，巖體完整，未發現不利邊坡穩定的結構面。通過綜合分析，庫岸整體穩定。庫岸塌岸輕微，庫岸再造作用微弱，對工程無影響。

參考文獻：

［1］國家質量監督局和中華人民共和國建設部，《工程巖體試驗方法標準》（GB/T50266-2013），2013

［2］中華人民共和國建設部和國家質量監督檢驗檢疫總局，《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013），2013