某高速公路大橋處坡體滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及處治

曹欣宇，鄒 彪

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550018）

0 引言

高速公路大橋坡體很容易因?yàn)榻邓约暗刂返脑虺霈F(xiàn)滑坡的災(zāi)害，其不僅會(huì)危害過往行人與行車的安全性，還會(huì)對(duì)周邊居住的居民造成一定的不良影響，造成道路經(jīng)濟(jì)損失。本文結(jié)合某高速公路大橋坡體滑坡的案例對(duì)危險(xiǎn)性及治理情況進(jìn)行分析，改進(jìn)高速公路大橋坡體滑坡的質(zhì)量。

1 工程概況

1.1 道路情況

工程所在地為興仁縣潘家莊鎮(zhèn)王家寨鄉(xiāng)北西面，其主體為馬路大橋，馬路大橋位于興仁縣潘家莊鎮(zhèn)王家寨鄉(xiāng)北西面6.50km，為分幅橋。左幅設(shè)計(jì)起訖樁 號(hào) 為 ZK181 +662.321—ZK182 +077.448， 全 長(zhǎng)415.127m。上部結(jié)構(gòu)為10m×40m 先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁。右幅起訖設(shè)計(jì)樁號(hào)為YK181+716.748—YK182+163.704，全長(zhǎng)446.956m。上部結(jié)構(gòu)為11m×40m 先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁。下部構(gòu)造為橋臺(tái)采用U 臺(tái)，橋墩采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。

1.2 水文

該工程的水文條件所屬區(qū)位于珠江流域北盤江水系，橋區(qū)橫穿越2 條溪溝，除了依據(jù)2 條溪溝補(bǔ)充自身的水量之外，其還靠大氣降水進(jìn)行補(bǔ)給。該2 條溪溝位于分別位于2#橋墩、9#橋墩處，為常年溪流，常流量為2~5L/s，雨季為暫時(shí)性洪流[1]。

1.3 地層、巖性

在該工程中，其大橋地層構(gòu)造由上至下最先包括塊石土，其主要顏色為灰色，成分為砂巖，塊徑30~40cm，在工程中含量80%，余為黏土充填，稍密、稍濕，場(chǎng)區(qū)零星分布。下一層中主要包含碎石黏土，該層中的主要石頭顏色為灰黃、灰黑色，含30~40%砂、泥巖碎石，可塑狀，土質(zhì)不均勻，場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度3.5~9.3m，含碎石黏土為該滑坡的滑體物質(zhì)。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的顏色為灰黃、灰綠色，薄中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀、塊狀，厚度3.6~7.6m，橋區(qū)均有分布。中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖顏色為灰黑、深灰色，薄中厚層狀，節(jié)理不發(fā)育，巖體較完整，巖質(zhì)較軟，巖芯呈柱狀，其具體巖層情況如表1 所示。

表1 巖土情況

2 高速公路大橋處滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與防治方案

2.1 滑坡情況

2.1.1 滑坡特征

該滑坡位于納興高速公路馬路大橋左側(cè)。據(jù)調(diào)繪，坡體植被較發(fā)育，主要為雜草及少量灌木，自然坡度角約 20°～32°。滑坡后緣位于馬路大橋左幅 4#～5#。滑坡區(qū)地形北東高南西低，分布高程1294～1380m，前后緣高差86m，長(zhǎng)約220m，寬約130m，滑體平均厚度11m，滑體體積3.15×105m3，根據(jù)地面變形裂隙調(diào)查判定，滑坡主滑方向?yàn)?14°，該滑坡為大型中層土質(zhì)滑坡[2]，如圖1所示。

圖1 滑坡范圍

滑坡總體形態(tài)大致呈撮箕狀，滑坡后緣位于第四系含碎石粉質(zhì)黏土之中，平面形態(tài)呈弧形，位于馬路大橋左側(cè)；中部受滑坡滑動(dòng)的影響，坡面裂縫密集；在前緣形成剪出口。滑坡體后緣錯(cuò)臺(tái)高約5cm，后緣裂縫最大延伸長(zhǎng)度約54m，最大縫寬約0.3m，可見深度約0.5～5m；滑動(dòng)方式為牽引式滑動(dòng)。

2.1.2 滑動(dòng)面特征及滑坡物質(zhì)組成

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探成果，滑坡體成分為含碎石黏土，據(jù)BZK2 深層位移監(jiān)測(cè)成果，滑動(dòng)面位于含碎石粉質(zhì)黏土與強(qiáng)風(fēng)化層交界處，滑動(dòng)面埋深為9.5m。現(xiàn)滑體處于飽水狀態(tài)。

2.1.3 滑坡機(jī)制

滑坡區(qū)自然坡度角約20°～32°，覆蓋層較厚，約3.5～9.3m，為含碎石黏土、塊石土，下伏基巖為二疊系龍?zhí)睹合档貙樱瑸楦羲畮r組，在該大橋工程中，由于當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣候降水量較大，且有兩條溪溝進(jìn)行降水補(bǔ)給，導(dǎo)致高速公路大導(dǎo)致高速公路大橋的土體長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)，導(dǎo)致整體土層的剪應(yīng)力出現(xiàn)失衡狀態(tài)，造成滑坡的災(zāi)害發(fā)生。現(xiàn)坡體處于滑動(dòng)變形階段，為牽引式土質(zhì)滑坡[3]。

2.1.4 穩(wěn)定性分析

該滑坡為牽引式土質(zhì)滑坡，根據(jù)其破壞模式，滑坡滑動(dòng)面為含碎石黏土與強(qiáng)風(fēng)化層接觸面，總體呈折線型如（圖 3），取含碎石黏土參數(shù) γ=17.9kN/m3，c=33kPa，φ=8.8°，采用簡(jiǎn)化Bishop 法計(jì)算，計(jì)算得安全系數(shù)K=0.97，為不穩(wěn)定狀態(tài)，處于滑動(dòng)變形階段。

2.2 滑坡防治方案建議

2.2.1 滑坡防治的緊迫性與必要性

該滑坡位于馬路大橋左側(cè)，滑坡后緣緊貼橋墩，目前滑坡處于蠕滑變形階段，若不及時(shí)對(duì)滑坡進(jìn)行加固處治，滑坡將進(jìn)一步發(fā)展向橋位牽引，嚴(yán)重威脅納興高速公路運(yùn)營(yíng)安全及馬路大橋橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2.2 滑坡防治工程方案建議

通過對(duì)滑坡的穩(wěn)定性分析及計(jì)算，目前滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)K=0.952，處于滑動(dòng)變形階段，未達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求K=1.3 的安全標(biāo)準(zhǔn)。須對(duì)滑坡進(jìn)行抗滑支擋加固處治，由于該滑坡規(guī)模較大，滑坡坡體上及前緣均無村民居住點(diǎn)及道路，若對(duì)整個(gè)滑坡采取綜合治理，其工程處治費(fèi)用極大。且橋位位于滑坡后緣，建議本次加固處治范圍僅為橋區(qū)，對(duì)滑坡后緣進(jìn)行支擋加固處治，確保橋位安全[4]。具體建議措施如下。

（1）4#、5#橋墩左側(cè)設(shè)置抗滑樁，將滑坡與橋梁基礎(chǔ)隔離。

（2）滑坡后緣外設(shè)置截水溝，將地表水引排出場(chǎng)區(qū)，避免地表水下滲后浸泡、軟化土體。

（3）在治理前、治理期間及治理后，對(duì)滑坡體進(jìn)行地表、橋梁及深部位移監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解滑坡動(dòng)態(tài)，以便及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處治，避免滑坡活動(dòng)造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。

3 高速公路大橋處滑坡災(zāi)害處治措施及質(zhì)量管理

本次設(shè)計(jì)主要對(duì)橋墩進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，未考慮整個(gè)滑坡體，滑坡體計(jì)算范圍為滑坡后緣裂縫到擬支護(hù)位置，選取最不利斷面進(jìn)行圓弧滑動(dòng)和折線滑動(dòng)計(jì)算。同時(shí)，滑坡體后緣橋墩為重要構(gòu)筑物，為確保橋墩的安全穩(wěn)定，側(cè)向巖土壓力計(jì)算采用靜止土壓力。計(jì)算得出各斷面剩余下滑力、側(cè)向巖土壓力如表2 所示，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取最大值進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)支護(hù)設(shè)計(jì)[5]。

表2 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表2 計(jì)算結(jié)果，選取兩者最大值即剩余下滑力731.05kN/m 作為邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。為防止后緣裂縫的進(jìn)一步往后遷移，在滑坡后緣采用隔斷措施進(jìn)行治理，從而保證馬路大橋墩的穩(wěn)定，確保大橋的高速公路營(yíng)運(yùn)安全。主要采用抗滑樁進(jìn)行處治，抗滑樁采用圓形樁（本次為應(yīng)急搶險(xiǎn)工程，若采用方樁，其成孔為人工挖孔，工期慢，且該地層含有煤系地層，存在瓦斯、有毒氣體等安全危險(xiǎn)）。同時(shí)，為了防止裂縫后緣坡體及橋面雨水流入坡體中進(jìn)一步軟化巖土層，采用截水溝措施進(jìn)行引排。綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)、安全及工期要求，針對(duì)病害特點(diǎn)，采用“抗滑樁+截水溝+封閉裂縫”綜合支護(hù)設(shè)計(jì)措施[6]。

3.1 抗滑樁

對(duì)馬路大橋左幅4#及5#橋墩位置采用抗滑樁支擋，抗滑樁距橋墩邊線為6m，抗滑樁采用圓形樁。抗滑樁樁徑為2m，樁間距均為4m，抗滑樁共計(jì)15 根/313m。抗滑樁樁頂采用冠梁連接，冠梁寬2m，高1.5m，總長(zhǎng)58m。

3.2 截水溝

于坡頂后緣裂縫外5m 處設(shè)置截水溝，溝底面保證0.5%的縱坡坡率，且截水溝位置應(yīng)確保右幅橋面排下的雨水通過截水溝引排到溪溝中，施工過程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行調(diào)整。

3.3 封閉裂縫

對(duì)左幅4#、5#橋墩處的后緣裂縫采用黏土封閉，約30m3。

3.4 安全管理

在施工過程中嚴(yán)格按照《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30—2015）對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)的安全布控的規(guī)范要求，建立完善的預(yù)警系統(tǒng)，通過監(jiān)測(cè)來分析橋梁的變形和位移情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁發(fā)生滑坡的跡象，并通過工程措施減少橋梁滑坡對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)可能造成的破壞影響。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)來分析各種工況下的最大安全荷載，將這些信息反饋到橋梁結(jié)構(gòu)上，以避免由于荷載導(dǎo)致梁體發(fā)生破壞或變形，從而降低滑坡對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)帶來的影響。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)來分析在不同工況下對(duì)梁體產(chǎn)生最大荷載的影響，以便根據(jù)實(shí)際情況來合理地選擇橋梁荷載組合。此外，還應(yīng)將滑坡預(yù)警系統(tǒng)與養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)相結(jié)合。基于此，為確保工程質(zhì)量以及工程建設(shè)期間不發(fā)生滑坡災(zāi)害事故，應(yīng)加強(qiáng)安全管理工作。同時(shí)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，使其能夠樹立起安全意識(shí)，特種人員需要具備專業(yè)證書與資質(zhì)，并且在安全監(jiān)管局備案登記，進(jìn)而保障在施工過程中的穩(wěn)定質(zhì)量[7]。

3.5 質(zhì)量規(guī)范控制

質(zhì)量控制過程中需要依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來進(jìn)行，比如，混凝土標(biāo)準(zhǔn)需要依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204—2015），進(jìn)行控制。水泥砂漿需要依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204—2015）。在單項(xiàng)工程驗(yàn)收的過程中，驗(yàn)收人員需要根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610—2019）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）這部分規(guī)范來對(duì)整體工程情況進(jìn)行驗(yàn)收，以保證整體工程的質(zhì)量。嚴(yán)格控制漿液水灰比，采用立式攪拌機(jī)拌漿，并在攪拌筒中標(biāo)示水位標(biāo)尺，以嚴(yán)格控制用水加入量。在必要的情況下，適當(dāng)加入減水劑，并減小水灰比，注漿時(shí)應(yīng)連續(xù)灌注，停泵時(shí)間不大于3min。而且在施工過程中也需要控制好相對(duì)應(yīng)的施工手段技術(shù)，在施工之前，將相應(yīng)的材料按照每20m3混凝土抽制一組試件送驗(yàn)，提供混凝土配合比試驗(yàn)報(bào)告及混凝土試件抗壓檢驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)過過檢測(cè)合格之后方可進(jìn)行使用。

4 結(jié)語

橋梁滑坡是高速公路橋梁常見的病害之一，嚴(yán)重威脅著人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)橋體進(jìn)行有效治理和預(yù)防非常重要。通過采取預(yù)防措施及工程技術(shù)措施，可提高橋體受力性能，提升橋梁結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，從而有效防止了滑坡災(zāi)害，確保了公路行車安全。同時(shí)，采用先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和手段能夠有效控制大橋滑坡，并提高了大橋建設(shè)施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)管理水平。