茅草灣大橋地質災害處理方法探討

文 / 貴州橋梁建設集團有限責任公司 梁康

為解決茅草灣大橋的地質災害問題，找出大橋主要的地質工程問題，本文對茅草灣大橋地址災害的處理方法進行了探討，提出相應的解決方案，以此確保茅草灣大橋的安全，創造更大的效益，以期為相關的工作人員提供參考。

茅草灣大橋平面分別位于圓曲線（起始樁號：K27+525.96,終點樁號：K28+020.965，半徑1500m，左偏）、緩和曲線（起始樁號：K28+020.965,終 點 樁 號：K28+230.965，參 數A561.249，左偏）和直線（起始樁號：K28+230.965,終點樁號：K28+258.04）上，縱斷面縱坡2%；墩臺徑向布置。上部構造左右幅均采用（18×40m）預應力混凝土先簡支后結構連續T梁。本橋跨域一斜坡、谷地，左側地形橫坡較陡，右側為新站服務區。根據貴州省桐梓縣氣象臺統計，2020年汛期以來，項目所在地從6月11日20時至7月7日20時累計降雨量為607.4毫米，處于歷史第1位，其中6月30日、7月1日、7月5日、7月6日均達到暴雨等級。7月8日，項目組織地質災害隱患排查，發現茅草灣大橋橋位上部3號墩位置處護欄發生錯位，距離約10cm， 左幅3#墩支座發生變形及錯位。橋下地面出現裂縫現象。本文針對此現象對地質災害的處理方法進行研究。

工程概況

地形地貌

項目區地處黔北高原北部，屬桐梓縣新站鎮所轄。場區地形起伏變化大，兩岸為中緩坡地形，植被較發育。場區海拔669.0～773.5m，相對高差104.5；地貌類型為侵蝕-構造中低山地貌。

地質構造

場區上覆第四系殘坡積層（Qel+dl）粉質粘土，崩塌堆積層（Qc）塊石土。下伏基巖為侏羅系中統上沙溪廟組（J2s）薄至中厚層狀砂巖與泥巖互層；侏羅系中統下沙溪廟組（J2x）薄至中厚層狀泥巖夾砂巖。

氣候及水文條件

場區屬炎熱帶季風氣候區，年均氣溫14.7℃，極端最高36.6℃，極端最低-6.9℃；多年平均降水量1037.3mm，年最大降雨量1374mm，最大日降水量173.3mm。根據貴州省桐梓縣氣象臺統計，2020.6.11～7.7，桐梓縣新站鎮降雨量506.7.較往年比較，降雨量大、持續時間長。

降水大部分以坡面流形式從橋位右側較高處向左側低洼處排出場區，一部分下滲形成地下水沿巖體節理裂隙及巖層層面向地勢低洼處排泄。地下水受季節影響大，雨季基巖裂隙水較豐富，水量較大；枯水期補給差，水量相對較小。

1～3#墩勘察階段及橋位孔樁開挖階段，均未見地下水位。災害發生后，在勘察鉆孔施工及深層位移鉆孔監測中，其地下水位較淺，位于場坪區地下12m-15m處。地下水大部分沿深部運移，少量從橋位左側擋墻范圍排泄。

茅草灣大橋地質災害特征及成因

地質災害類型

茅草灣大橋橋位區為侏羅系中統上沙溪廟組（J2s）薄至中厚層狀強風化泥巖、含少量砂巖。其中強風化巖體破碎～極破碎，鉆探呈砂狀、碎塊狀，巖質極軟，泥巖遇水后易軟化，強度降低。強降雨是誘發地質災害滑坡的主要原因，滑坡后緣邊界在橋梁1～3#墩之間，前緣位于橋梁右側地形陡坡處。該滑坡沿橋梁走向方向長81米，寬51米，滑坡面積約2900m2。滑坡總體形態呈橢圓形，后緣裂縫高程727m左右，前緣高程在709m 左右，橋面下部地形相對較緩，橋面外側下部地形相抵較陡。滑動面深約5m～9m，平均厚度7米，滑坡體積約20300m3，為小型滑坡。

滑坡特征

根據勘察結果，其滑動面在強風化層泥巖內滑動，強風化層泥巖由于巖體破碎，力學性質差，為類土質邊坡，因此其滑動面為圓弧形滑動。

滑坡體滑動面位于強風化層破碎泥巖及覆蓋層范圍內，其滑床為下部中風化巖體，其中中風化層巖體較破碎～較完整，巖層產狀為逆向坡，發生深層位移滑動的可能性小。

滑坡后緣地表裂縫位于橋位軸線 K27+560～K27+660 附近（橋梁 1#～3#墩之間），裂縫長約 100m， 裂縫寬 2m～10cm，可見深度 0.5 米，其中 2#墩～3#墩之間裂縫貫通，1#墩～2#墩之間裂縫呈間斷式，由于坡體自發現開裂后，采取緊急處治措施，其滑動面未形成，因此滑坡前緣未見變形及鼓脹。

滑坡引起橋梁變形，左幅 1#墩地系梁出現輕微開裂；左幅 2#墩2-1墩柱發生輕微橫向裂縫；左幅 1、2#墩蓋梁內側擋塊與梁體緊貼；橋位上部 3 號墩位置處護欄發生錯位，距離約10cm， 左幅 3#墩支座發生變形及錯位。

滑坡成因

2020年6月初至2020 年7月初，桐梓縣一直處于暴雨連續階段，自2020.6.11～2020.7.11 其降雨量為 506.7mm，降雨量與往年比較，降雨量大、持續時間長。橋位 1#～6#墩由于改變原有的地形條件，地表水由原來的地表徑流排泄轉化為地下水徑流排泄，其排泄區位于橋位左側附近溝谷。橋位1#墩～3#墩表層 0～10m范圍均以強風化層泥巖為主，節理裂隙發育，大氣降雨及地表徑流易沿節理裂隙下滲，強風化泥巖遇水軟化，抗剪強度急劇降低。 1#～3#墩右側橫坡較陡，自然坡度在 25～35°，為坡體的滑動提供相應的臨空面。

滑坡治理措施

應急處治

針對上述現場裂縫調查情況，場區分布一條主要貫通裂縫，零星分布多條裂縫。鑒于近期仍有連續強降雨，需及時采用水泥砂漿封閉地表裂縫，結合清方工序情況，分區攤鋪防水膜，減少雨水下滲。

根據現場調查情況，無反壓條件，先采用清方減載措施，對1～3#墩橋區土體進行清方放緩。1#～2#墩間清方坡比1:1.5，2#～3#墩間清方坡比1:1.5～1:1.7。后期將根據地質勘察成果和設計圖紙，確定后續處治方案。

對場坪局部積水區設置樹枝狀臨時排水溝，引入D匝道邊溝；場站區域排水增設臨時排水溝，往K27+700處自然沖溝排放，禁止往橋位區域排放；橋面排水匯集于3#墩伸縮縫處集中排水，引入橋梁外側排水溝。橋區根據清方后邊坡及地形情況，設置截排水溝，禁止沖刷坡面。

深層泄水孔施工

在1#墩至3#墩間設置9個30m長泄水孔，泄水孔間距5m，孔徑130mm，采用φ108鋼花管外包濾水土工布，深孔設12～17%排水橫坡。

采用傳統的錨索套管跟進鉆孔施工技術附加錨索套管管外增設大直徑套管的施工方法相結合，雙管齊下，管管相扣。錨索套管管外增設Φ150mm直徑的鋼套管，這種增設的鋼套管與錨索鉆孔同步跟進，主要起到防止孔道坍塌和安裝排水孔預埋件的作用，這種工法已經余凱高速邊坡治理工程成功實施，可以在巖層惡劣的地質環境中進行；另外增設的鋼套管可以為后續安裝排水管提供便利。成孔結束后，拔出錨索套管及鉆頭，增設的大直徑鋼套管暫時保留在孔內，立即安裝排水管，安裝完畢后再拔出增設的大直徑鋼套管，這樣一個仰斜式排水孔施工完畢。

滑坡體清方及擋墻拆除

按照地質勘察及《茅草灣大橋 1～3#墩偏位治理滑坡處治設計階段性工作圖》，本次滑坡處治清方3643方，拆除擋墻199方；其中應急處治過程中已清方1167方。

按照處治方案，對清方開挖邊線放樣，布設監控量測控制點，后期施工過程中，整個山體及橋梁變化情況，保證施工安全。因橋下空間有限，凈空為2-8米，為加強對橋梁結構物的成品保護，擬采用小型挖掘機（三一75型）直接開挖，對局部次堅石、堅石采取冷開工藝，嚴禁采取爆破、大型挖掘設備等擾動較大工藝施工。

抗滑樁施工

距1#墩外側5m采用3根1.8m×2.4m抗滑樁支擋，樁凈間距4m，單根樁長22m；2#墩外側5m采用4根1.8m×2.4m抗滑樁支擋，樁凈間距4m，單根樁長22m；按照設計圖紙，抗滑樁分2批次開挖，開挖澆筑 1#、3#、5#、7#抗滑樁→開挖澆筑2#、4#、6#抗滑樁，同批次相鄰樁孔掘進步距差距不小于5m。

采用人工挖孔或水磨鉆開挖，除應經常檢查孔內的氣體情況外， 并應遵守下列規定：挖孔人員下孔作業前，首先進行班前教育，由現場技術人員對當班工作任務、質量要求及安全防護措施進行詳細交底；其次由技術員、安全員組織對工點隱患排查，特別是對監控點的復核檢查，無任何隱患后，方可開工；最后用鼓風機將孔內空氣排出更換；二氧化碳含量超過0.3%時，應采取通風措施。

做好技術保證

首先，實行圖紙會審制度，認真審核圖紙。其次，由項目總工程師全面負責該項目的施工技術管理，負責制定施工方案，編制施工工藝，及時解決施工中出現的問題，以方案指導施工。再次，周密組織，精心施工。在對工程及其所在地情況進行詳細調查，充分掌握實際情況的基礎上，編制科學合理的施工組織計劃，在施工中認真實施，并根據工程進展情況及時調整，保證施工工序按照既定計劃有序進行。最后，要做好嚴把質量、安全關，切實保證各項質量、安全管理制度的有效執行。

結語

地質災害的類型較多，每一種都會對橋梁產生損害，對地質災害的作用模式進行科學的分析，探討有效的防治手段，不僅僅能夠保證交通的順暢，促進經濟的發展，還能夠避免人民的生命財產蒙受災害的侵擾。對于橋梁地質災害的研究任重而道遠，仍需繼續探索不同地區、不同類型地質災害的有效處理方式。