湖北滬蓉西魏家洲特大橋橋基邊坡防護

曹康建 普加富

（1.云南公投建設集團有限公司 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

曹康建1普加富2

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

本文對湖北滬蓉西高速公路魏家洲特大橋宜昌岸橋基工程地質進行了詳細的分析，認為宜昌岸0號臺、1號墩、2墩均位于暫時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平衡，一旦失穩，給橋梁帶來嚴重的安全隱患，必須采取合理的工程措施，達到一次根治、不留后患的目的。

滬蓉西；魏家洲特大橋；橋基邊坡防護

1 引言

滬蓉西高速公路是國家“7918”高速公路網上海至成都公路的重要組成部分，是湖北省“六縱五橫一環”高等級公路規劃的重要路段，也是我國東西中部地區連接重慶、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，曾經被地質學界視為工程“禁區”，但隨著科學技術的進步和經濟的迅速發展，人類征服了這片“禁區”，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，主橋為110m+200m+110m的連續鋼構，橋梁墩高達108m，橋面至谷底高度達350m。橋梁0號臺、1號墩、2號墩位于宜昌岸順層斜坡上，橋梁兩端與隧道相接。橋址區節理裂隙較發育，根據工程地質類比和經驗判斷，宜昌岸斜坡是潛在不穩定斜坡，不穩定潛在滑動體厚度15～20m，雖然目前暫時處于穩定狀態，但其穩定系數較低，估計在1.05左右，一旦條件具備，比如發生地震或人類工程開挖形成臨空面，則將極易產生不對稱楔形體順層滑坡，從而對工程造成嚴重危害。

為保證魏家洲特大橋施工期間及建成后運行期間的安全性、耐久性和可靠度，在橋梁施工前期，對斜坡潛在滑動體采用預應力錨索加固及水泥注漿固結節理、裂隙發育巖體的綜合治理措施，達到一次根治，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，期間經歷了2008年5月12日汶川7.8級大地震，2014年3月7日秭歸4.3級地震及近10年時間的自然災害的考驗。

2 工程地質穩定性評價

由于原有自然斜坡的坡度較陡，宜昌岸橋基斜坡存在一個明顯的卸荷裂隙破碎帶，卸荷帶內巖體破碎，裂隙發育。根據勘探和以往經驗，卸荷帶深度約為15～20m。卸荷帶內除原生結構面（層面）和構造結構面（節理）外，還發育大量的卸荷裂隙，卸荷裂隙大多雜亂無章，延展性也較差。卸荷帶內的節理裂隙大多呈張開狀態，絕大多數節理裂隙充填粘土夾碎石，這極大地惡化了卸荷帶內巖體的強度和變形特性，斜坡上潛在不穩定體更容易在卸荷帶內發生。宜昌岸橋基斜坡上已發生的幾處不對稱楔形體滑動基本上發生在斜坡淺層卸荷帶巖體內。

魏家洲特大橋0號橋臺、1號橋墩、2號橋墩均位于宜昌岸斜坡上，其施工平臺的開挖將在斜坡上形成三個人工邊坡，這三個橋墩施工平臺的開挖將嚴重破壞淺層巖體的完整性，打破斜坡原有的平衡狀態，使斜坡淺層巖體的穩定性更加惡化。橋墩施工平臺的開挖將形成多個人工開挖臨空面，再加上斜坡中已存在的節理切割面和沿層面的滑動面，將極有可能形成多個不對稱楔形體滑動破壞。這種楔形體滑動破壞將嚴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行期間的安全性、耐久性和可靠度。

3 工程防護可行性分析

3.1 計算荷載

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，設計橋面凈寬11.5m，與丹水交角90°，上部構造為連續箱形鋼構。位于宜昌岸的下部構造分別為：0號臺為U形臺，1號墩為雙柱墩，2號墩為空心墩，都為擴大基礎。0號橋臺沿路線方向長9.35m、寬14.5m，設計荷載為1200T，則0號橋臺所承受的壓力為88.51kPa；1號墩臺沿路線長7.3m、寬14.3m，設計荷載為4000T，則1號墩臺所承受的壓力為383.18kPa；2號墩臺沿路線長19.6m、寬14.5m，設計荷載為25000T，則2號墩臺所承受的壓力為884.17kPa。開挖1、2號橋墩施工平臺所形成的邊坡坡比為1：0.25，坡高20m左右。

3.2 參數選取及穩定性計算

根據室內常規土工試驗、節理面、層理面的中型直剪試驗、應力應變全過程試驗等試驗結果，力學指標反分析結果和參考有關研究項目中的試驗結果，結合經驗調查，提出下列宜昌岸橋基斜坡穩定性分析和非線性有限元計算分析用巖土和混凝土主要物理力學指標（見表1）。

表1 斜坡巖土和混凝土主要物理力學指標建議值

通過剛體極限平衡法和“邊坡穩定分析（stab）”專用計算程序對宜昌岸橋基斜坡工程地質剖面（Ⅰ-Ⅰ′）在天然狀態、地震、隧道口及0號橋臺開挖、1、2號橋墩開挖等不同組合工況下的大量穩定性計算分析，得出宜昌岸橋基斜坡穩定性分析及加固計算結果（表2、表3）。

表2 宜昌岸橋基斜坡穩定性計算結果

表3 Ⅰ-Ⅰ′剖面橋基斜坡各個滑帶加固設計計算結果

3.3 安全系數

根據當時的現行規范《公路路基設計規范》（JTJ013-95），將該斜坡正常情況下的安全系數確定為1.25，地震等特殊工況下安全系數取1.15。

4 斜坡加固工程設計計算

（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布置錨索。加固范圍根據墩臺位置不同分為A-J共10個加固區間。

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

（3）在錨索加固的同時，對所有巖層破碎、風化、結理裂隙發育的巖層進行水泥注漿固結，使之與地下完整穩定的基巖形成完整體。

（2）根據穩定性分析結果，對于正常情況下斜坡典型剖面中穩定系數小于1.25的各個滑帶進行加固后穩定系數校驗，以使加固后斜坡中各個滑帶的穩定系數大于等于設計所需的安全系數1.25，在地震等特殊工況下取1.15，加固設計計算結果見表3。

5 結語

根據驗算結果，此防護措施完全滿足工程要求，經建設單位湖北滬蓉西高速公路建設指揮部、設計單位湖北省公路規劃勘察設計研究院等單位批準后，按此方案施工實施。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，在施工期間設置了監控監測點，按排專人不定期進行監測監控，通車運營后，此項工作移交鄂西管理處進行，到目為止，經歷了2008年5月12日汶川7.8級大地震，2014年3月7日秭歸4.3級地震及近10年時間的自然災害的考驗，沒有發現任何異常情況，工程按之前的預定目標，健康、穩定為我們服務。

[1]《公路路基設計規范》（JTJ013-95）.

[2]《巖土工程勘察規范》（GB50021-94）.

[3]《混凝土結構設計規范》（GBJ10-89）.

[4]《水工預應力錨固設計規范》（SL212-98）.

[5]《土層錨桿設計與施工規范》（CECS22：90）.

[6]《建筑邊坡工程技術規范》（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環境影響評價分析[J].西部探礦工程，2007，03：212～214.

[8]趙克烈.巖質高邊坡施工期監測及其穩定性研究[D].武漢理工大學，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].湖北日報，2006，04.

[10]任高峰.露井聯合開采作用邊坡損害機理及控制研究[D].武漢理工大學，2010.

U412.22

A

1004-7344（2016）12-0144-02

2016-4-3