湖北滬蓉西魏家洲特大橋橋基邊坡防護(hù)

曹康建 普加富

（1.云南公投建設(shè)集團(tuán)有限公司 2.云南第二公路橋梁工程有限公司 云南昆明 650000）

湖北滬蓉西魏家洲特大橋橋基邊坡防護(hù)

曹康建1普加富2

（1.云南公投建設(shè)集團(tuán)有限公司 2.云南第二公路橋梁工程有限公司 云南昆明 650000）

本文對(duì)湖北滬蓉西高速公路魏家洲特大橋宜昌岸橋基工程地質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，認(rèn)為宜昌岸0號(hào)臺(tái)、1號(hào)墩、2墩均位于暫時(shí)處于靜止的滑坡體上，但由于工程的施工，勢必破壞原有的相對(duì)平衡，一旦失穩(wěn)，給橋梁帶來嚴(yán)重的安全隱患，必須采取合理的工程措施，達(dá)到一次根治、不留后患的目的。

滬蓉西；魏家洲特大橋；橋基邊坡防護(hù)

1 引言

滬蓉西高速公路是國家“7918”高速公路網(wǎng)上海至成都公路的重要組成部分，是湖北省“六縱五橫一環(huán)”高等級(jí)公路規(guī)劃的重要路段，也是我國東西中部地區(qū)連接重慶、成都等西南大城市的重要快速通道。湖北宜昌至恩施的鄂西武陵山區(qū)，曾經(jīng)被地質(zhì)學(xué)界視為工程“禁區(qū)”，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人類征服了這片“禁區(qū)”，滬蓉西高速公路就是其中之一。而魏家洲特大橋是滬蓉西高速公路宜昌至恩施的第1座特大型橋梁，位于長陽高家堰境內(nèi)，主橋?yàn)?10m+200m+110m的連續(xù)鋼構(gòu)，橋梁墩高達(dá)108m，橋面至谷底高度達(dá)350m。橋梁0號(hào)臺(tái)、1號(hào)墩、2號(hào)墩位于宜昌岸順層斜坡上，橋梁兩端與隧道相接。橋址區(qū)節(jié)理裂隙較發(fā)育，根據(jù)工程地質(zhì)類比和經(jīng)驗(yàn)判斷，宜昌岸斜坡是潛在不穩(wěn)定斜坡，不穩(wěn)定潛在滑動(dòng)體厚度15～20m，雖然目前暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，但其穩(wěn)定系數(shù)較低，估計(jì)在1.05左右，一旦條件具備，比如發(fā)生地震或人類工程開挖形成臨空面，則將極易產(chǎn)生不對(duì)稱楔形體順層滑坡，從而對(duì)工程造成嚴(yán)重危害。

為保證魏家洲特大橋施工期間及建成后運(yùn)行期間的安全性、耐久性和可靠度，在橋梁施工前期，對(duì)斜坡潛在滑動(dòng)體采用預(yù)應(yīng)力錨索加固及水泥注漿固結(jié)節(jié)理、裂隙發(fā)育巖體的綜合治理措施，達(dá)到一次根治，不留后患的目的。

滑坡治理工程于2006年7月完工，滬蓉西高速公路于2009年建成通車，期間經(jīng)歷了2008年5月12日汶川7.8級(jí)大地震，2014年3月7日秭歸4.3級(jí)地震及近10年時(shí)間的自然災(zāi)害的考驗(yàn)。

2 工程地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

由于原有自然斜坡的坡度較陡，宜昌岸橋基斜坡存在一個(gè)明顯的卸荷裂隙破碎帶，卸荷帶內(nèi)巖體破碎，裂隙發(fā)育。根據(jù)勘探和以往經(jīng)驗(yàn)，卸荷帶深度約為15～20m。卸荷帶內(nèi)除原生結(jié)構(gòu)面（層面）和構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（節(jié)理）外，還發(fā)育大量的卸荷裂隙，卸荷裂隙大多雜亂無章，延展性也較差。卸荷帶內(nèi)的節(jié)理裂隙大多呈張開狀態(tài)，絕大多數(shù)節(jié)理裂隙充填粘土夾碎石，這極大地惡化了卸荷帶內(nèi)巖體的強(qiáng)度和變形特性，斜坡上潛在不穩(wěn)定體更容易在卸荷帶內(nèi)發(fā)生。宜昌岸橋基斜坡上已發(fā)生的幾處不對(duì)稱楔形體滑動(dòng)基本上發(fā)生在斜坡淺層卸荷帶巖體內(nèi)。

魏家洲特大橋0號(hào)橋臺(tái)、1號(hào)橋墩、2號(hào)橋墩均位于宜昌岸斜坡上，其施工平臺(tái)的開挖將在斜坡上形成三個(gè)人工邊坡，這三個(gè)橋墩施工平臺(tái)的開挖將嚴(yán)重破壞淺層巖體的完整性，打破斜坡原有的平衡狀態(tài)，使斜坡淺層巖體的穩(wěn)定性更加惡化。橋墩施工平臺(tái)的開挖將形成多個(gè)人工開挖臨空面，再加上斜坡中已存在的節(jié)理切割面和沿層面的滑動(dòng)面，將極有可能形成多個(gè)不對(duì)稱楔形體滑動(dòng)破壞。這種楔形體滑動(dòng)破壞將嚴(yán)重危及施工人員安全和施工工期，危及橋基安全，從而危及魏家洲特大橋施工期間及建成后運(yùn)行期間的安全性、耐久性和可靠度。

3 工程防護(hù)可行性分析

3.1 計(jì)算荷載

魏家洲特大橋橋面為分離式，分左幅和右幅，左幅橋全長492m，右幅全長529.66m，橋梁最大高度為214m，設(shè)計(jì)橋面凈寬11.5m，與丹水交角90°，上部構(gòu)造為連續(xù)箱形鋼構(gòu)。位于宜昌岸的下部構(gòu)造分別為：0號(hào)臺(tái)為U形臺(tái)，1號(hào)墩為雙柱墩，2號(hào)墩為空心墩，都為擴(kuò)大基礎(chǔ)。0號(hào)橋臺(tái)沿路線方向長9.35m、寬14.5m，設(shè)計(jì)荷載為1200T，則0號(hào)橋臺(tái)所承受的壓力為88.51kPa；1號(hào)墩臺(tái)沿路線長7.3m、寬14.3m，設(shè)計(jì)荷載為4000T，則1號(hào)墩臺(tái)所承受的壓力為383.18kPa；2號(hào)墩臺(tái)沿路線長19.6m、寬14.5m，設(shè)計(jì)荷載為25000T，則2號(hào)墩臺(tái)所承受的壓力為884.17kPa。開挖1、2號(hào)橋墩施工平臺(tái)所形成的邊坡坡比為1：0.25，坡高20m左右。

3.2 參數(shù)選取及穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)、節(jié)理面、層理面的中型直剪試驗(yàn)、應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程試驗(yàn)等試驗(yàn)結(jié)果，力學(xué)指標(biāo)反分析結(jié)果和參考有關(guān)研究項(xiàng)目中的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)調(diào)查，提出下列宜昌岸橋基斜坡穩(wěn)定性分析和非線性有限元計(jì)算分析用巖土和混凝土主要物理力學(xué)指標(biāo)（見表1）。

表1 斜坡巖土和混凝土主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值

通過剛體極限平衡法和“邊坡穩(wěn)定分析（stab）”專用計(jì)算程序?qū)σ瞬稑蚧逼鹿こ痰刭|(zhì)剖面（Ⅰ-Ⅰ′）在天然狀態(tài)、地震、隧道口及0號(hào)橋臺(tái)開挖、1、2號(hào)橋墩開挖等不同組合工況下的大量穩(wěn)定性計(jì)算分析，得出宜昌岸橋基斜坡穩(wěn)定性分析及加固計(jì)算結(jié)果（表2、表3）。

表2 宜昌岸橋基斜坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

表3 Ⅰ-Ⅰ′剖面橋基斜坡各個(gè)滑帶加固設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果

3.3 安全系數(shù)

根據(jù)當(dāng)時(shí)的現(xiàn)行規(guī)范《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013-95），將該斜坡正常情況下的安全系數(shù)確定為1.25，地震等特殊工況下安全系數(shù)取1.15。

4 斜坡加固工程設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）錨索位置：沿Ⅰ-Ⅰ′剖面線從左線隧道口上方50m到丹水河床施工便道，Ⅲ—Ⅲ′剖面西南方向以外19m，平行右線走向以外11m從右線隧道口至丹水河床施工便道范圍內(nèi)布置錨索。加固范圍根據(jù)墩臺(tái)位置不同分為A-J共10個(gè)加固區(qū)間。

（2）鉆孔孔徑 準(zhǔn)130mm，錨孔長19～41m，錨孔下傾 20°，按照優(yōu)先加固深部最危險(xiǎn)滑帶的原則取其加固密度為 A、B、C區(qū)：3m×6m，D、E、F區(qū)：3m×5m，G、H 區(qū)：3m×4.5m，I、J區(qū)：3m×5m。考慮到工程錨索錨固地層為弱～微風(fēng)化巖層，采用壓力分散型錨索。錨索采用6準(zhǔn)15.24mm，抗拉強(qiáng)度1860MPa的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線編束，預(yù)應(yīng)力大小為750kN，錨固段長度為8m。錨索方向原則上與坡面傾向一致，共設(shè)置1767束錨索。

（3）在錨索加固的同時(shí)，對(duì)所有巖層破碎、風(fēng)化、結(jié)理裂隙發(fā)育的巖層進(jìn)行水泥注漿固結(jié)，使之與地下完整穩(wěn)定的基巖形成完整體。

（2）根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果，對(duì)于正常情況下斜坡典型剖面中穩(wěn)定系數(shù)小于1.25的各個(gè)滑帶進(jìn)行加固后穩(wěn)定系數(shù)校驗(yàn)，以使加固后斜坡中各個(gè)滑帶的穩(wěn)定系數(shù)大于等于設(shè)計(jì)所需的安全系數(shù)1.25，在地震等特殊工況下取1.15，加固設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見表3。

5 結(jié)語

根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，此防護(hù)措施完全滿足工程要求，經(jīng)建設(shè)單位湖北滬蓉西高速公路建設(shè)指揮部、設(shè)計(jì)單位湖北省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院等單位批準(zhǔn)后，按此方案施工實(shí)施?；轮卫砉こ逃?006年7月完工，滬蓉西高速公路于2009年建成通車，在施工期間設(shè)置了監(jiān)控監(jiān)測點(diǎn)，按排專人不定期進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控，通車運(yùn)營后，此項(xiàng)工作移交鄂西管理處進(jìn)行，到目為止，經(jīng)歷了2008年5月12日汶川7.8級(jí)大地震，2014年3月7日秭歸4.3級(jí)地震及近10年時(shí)間的自然災(zāi)害的考驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)任何異常情況，工程按之前的預(yù)定目標(biāo)，健康、穩(wěn)定為我們服務(wù)。

[1]《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013-95）.

[2]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-94）.

[3]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ10-89）.

[4]《水工預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL212-98）.

[5]《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（CECS22：90）.

[6]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）.

[7]李勇，張世雄，郭克誠.滬蓉高速路魏家洲大橋邊坡維護(hù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)分析[J].西部探礦工程，2007，03：212～214.

[8]趙克烈.巖質(zhì)高邊坡施工期監(jiān)測及其穩(wěn)定性研究[D].武漢理工大學(xué)，2006.

[9]撰稿記者：陳劍文，周芳，翟志清.通訊員：汪勇.穿山越壑滬蓉西[N].湖北日?qǐng)?bào)，2006，04.

[10]任高峰.露井聯(lián)合開采作用邊坡?lián)p害機(jī)理及控制研究[D].武漢理工大學(xué)，2010.

U412.22

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1004-7344（2016）12-0144-02

2016-4-3