G85橋位區(qū)巖堆穩(wěn)定性評價

趙華宏

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，安徽 合肥 230088）

1 工程概況

云南G85麻柳灣至昭通高速公路項目巖堆廣泛發(fā)育、穩(wěn)定性差、地質(zhì)勘察難度大、任務(wù)時間緊。初期勘察階段通過地質(zhì)選線、地質(zhì)勘察對大型巖堆進(jìn)行勘察穩(wěn)定性評價，總體設(shè)計采取一定的避讓措施，但由于天然地質(zhì)條件限制，還有大量橋梁從巖堆體斜坡上通過。天然狀態(tài)斜坡處于基本穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)，但對于工程建設(shè)有擾動影響，特別是橋梁建設(shè)、路基開挖，以及后期運營過程中在遇到地震、連續(xù)降雨或持續(xù)暴雨、坡腳長期沖刷侵蝕等不利條件時，巖堆體有可能發(fā)生滑坡災(zāi)害，危及道路橋梁工程安全。施工圖設(shè)計階段，結(jié)合橋梁工程地質(zhì)勘察，對橋位區(qū)巖堆進(jìn)一步采用物探、鉆探、試驗等綜合勘察，進(jìn)行穩(wěn)定性分析評價，并聯(lián)合合肥工業(yè)大學(xué)知名巖土工程專家朱大勇教授作了進(jìn)一步穩(wěn)定性復(fù)核。

根據(jù)巖堆體上道路結(jié)構(gòu)物設(shè)置類型，分別選取巖堆體上橋梁墩臺穩(wěn)定性、巖堆體路塹邊坡穩(wěn)定性、隧道洞口邊仰坡穩(wěn)定性及巖堆體上填方路堤穩(wěn)定性四個指標(biāo)進(jìn)行穩(wěn)定性評價復(fù)核，不僅評價巖堆體自身穩(wěn)定性、工程施工對巖堆體造成的擾動，還要對各種情況下的巖堆體穩(wěn)定性進(jìn)行合理評價，具體內(nèi)容包括：

（1） 采用嚴(yán)格極限平衡法和二維數(shù)值方法對巖堆路塹高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評價，復(fù)核設(shè)計加固方案。

（2）采用嚴(yán)格極限平衡法和二維數(shù)值法對巖堆上路基填方的整體穩(wěn)定性進(jìn)行評價，復(fù)核設(shè)計加固方案。

（3）采用嚴(yán)格極限平衡法和三維數(shù)值法對洗馬溪大橋和泡桐灣特大橋橋臺及橋墩邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評價，評價橋墩施工對原有邊坡穩(wěn)定性的影響。

（4）采用嚴(yán)格極限平衡法和三維數(shù)值法對堰溝隧道洞口邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評價，評價隧道開挖對原有邊坡穩(wěn)定性的影響。

（5）采用嚴(yán)格極限平衡法分析12個大橋區(qū)域的橋臺及橋墩邊坡穩(wěn)定性。

路線基本以路塹、路堤、橋梁及隧道4種形式跨越巖堆體，結(jié)合道路設(shè)計及巖堆分布狀況，共選出18處工點進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核，具體工作量見表1。

表1 穩(wěn)定性復(fù)核工作量一覽表

2 穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)

因巖堆體物質(zhì)組成的復(fù)雜性、不均勻性等，巖堆穩(wěn)定性評價參數(shù)取值、方法、標(biāo)準(zhǔn)等在我國各行業(yè)有關(guān)規(guī)范中尚不一致。根據(jù)我國公路路基規(guī)范規(guī)定，巖堆穩(wěn)定性評價采用滑坡勘察評價方法。關(guān)于滑坡穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)，我國建筑、公路、水利、鐵路、國土等部門行業(yè)規(guī)范規(guī)定也不同。鑒于相關(guān)規(guī)范和文獻(xiàn)的規(guī)定，考慮到各種方法計算所得安全系數(shù)差異(約5%)，綜合確定本次天然邊坡穩(wěn)定性分類的評價標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示，工程邊坡應(yīng)達(dá)到相關(guān)規(guī)范的設(shè)計安全系數(shù)要求。

表2 巖堆穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)

3 穩(wěn)定性復(fù)核

3.1 穩(wěn)定性調(diào)查

橋位區(qū)巖堆物質(zhì)成分為殘坡積、崩積成因（Qpc）的粉質(zhì)粘土、碎石、塊石，下伏基巖為志留系泥質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、泥灰?guī)r。地下水主要為孔隙水及基巖裂隙水。孔隙水主要賦存于角礫、碎石及塊石層中。裂隙水賦存于泥質(zhì)灰?guī)r及砂質(zhì)灰?guī)r的節(jié)理裂隙中，主要靠大氣降水及地表水下滲補(bǔ)給，以沿裂隙滲流形式或受地形切割排出地表。巖堆體形態(tài)呈單面坡型，厚度一般為10.0～44.6m，最大揭露厚度為51.5m。巖堆體植被不發(fā)育，大部分已被人工改造成耕地，堆積物塊石、碎石含量約占80%，粒徑為20～1000mm，地表出露最大塊石直徑可達(dá)5.0m，母巖成分主要為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等，充填物為角礫、粉質(zhì)粘土等，覆蓋層主要為粉質(zhì)粘土，厚度一般為1.0～3.6m。堆積物塊體間孔隙度大，局部結(jié)構(gòu)較松散。

根據(jù)現(xiàn)場邊坡調(diào)查可知：

（1）平均坡度介于30°～39°之間的巖堆邊坡處于基本穩(wěn)定，飽水和“地震+飽水工況”下臨滑狀態(tài)。

（2）平均坡度介于39°～45°之間的巖堆邊坡處于臨滑狀態(tài)，飽水和“地震+飽水工況”下欠穩(wěn)定。

（3）平均坡度大于45°的巖堆邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，其他工況下不穩(wěn)定。

（4）平均坡度小于30°的巖堆邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

結(jié)合該區(qū)已有邊坡（公路、鐵路建設(shè)）調(diào)查及滑坡災(zāi)害調(diào)查，綜合分析判斷，自然巖堆體在不受工程擾動的情況下，現(xiàn)有巖堆體整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，不排除在工程開挖、連續(xù)降水、地震等極端不利條件下失穩(wěn)的可能。

3.2 穩(wěn)定性計算

根據(jù)初步調(diào)查，自然巖堆體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，該區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)，為潛在滑坡體。由于堆積體成分復(fù)雜，且存在不均勻性、變異性等問題，其滑動破壞范圍及破壞形式在不同誘發(fā)條件下，都有可能不同，為了盡可能分析多種破壞滑面，本次穩(wěn)定性計算采用臨界滑動場技術(shù)自主搜索滑動面，綜合分析確定最危險滑動區(qū)及滑動面。分析計算方法采用國際通行的嚴(yán)格M-P法，對復(fù)雜工點還進(jìn)行三維分析計算。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，本項目共考慮3種計算工況：

（1）天然工況；

（2）飽水工況；

（3）地震+飽水工況。

其中工況（2）考慮到巖堆體透水性較好且坡面較陡，由于水位線不便準(zhǔn)確確定，采用通過折減滑面參數(shù)和飽和重度的簡化計算方法；工況（3）中的地震力依據(jù)《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》取值。

計算參數(shù)依據(jù)勘察資料結(jié)合反算確定。根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》和其他邊坡、滑坡規(guī)范，在反算邊坡強(qiáng)度參數(shù)時，要求：

（1）對于基本穩(wěn)定邊坡，安全系數(shù)應(yīng)該高于1.05～1.10；

（2）對于臨滑狀態(tài)的邊坡，取安全系數(shù)為0.95～1.05；

（3）對于欠穩(wěn)定的邊坡，安全系數(shù)為0.90～0.95；

（4）對于不穩(wěn)定的邊坡，安全系數(shù)低于0.90。

泡桐灣特大橋穩(wěn)定性計算強(qiáng)度參數(shù)反演及穩(wěn)定性計算部分成果分別見表3及圖1、圖2。

表3 巖堆強(qiáng)度參數(shù)反演值

圖1 K14+820～K14+950段邊坡穩(wěn)定性M-P計算結(jié)果

圖2 K14+820～K14+950段邊坡穩(wěn)定性三維數(shù)值計算結(jié)果

3.3 穩(wěn)定性綜合評價

根據(jù)多斷面、多種方法穩(wěn)定性綜合分析成果，1座橋梁穩(wěn)定，1座隧道洞口邊坡及2段路塹邊坡加固處理后也達(dá)到設(shè)計安全系數(shù)要求，對剩余11座需加固處理橋梁，根據(jù)邊坡失穩(wěn)變形破壞范圍、方向、滑動面深度規(guī)模、危害程度等幾方面，對其明確分類，具體見表4。

表4 G85巖堆穩(wěn)定性復(fù)核成果表

表4 （續(xù)）

從表4可以看出，順橋向邊坡潛在滑動面深度一般為中層，范圍體積不大，且橋梁勘察報告順橋向地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)明確，可進(jìn)行相關(guān)設(shè)計調(diào)整及處治設(shè)計。還有一類，滑動破壞方向為橫橋向，巖堆體范圍大，潛在滑動面深層，深度一般都在25～30m范圍，有的甚至大于40m，勘察對橋梁以上、以下巖堆體分布不清楚，主要因為堆積體厚度、基巖面形態(tài)都不明確，這一類巖堆體分布范圍大、規(guī)模大，一旦變形，對橋梁危害巨大，建議進(jìn)行必要的補(bǔ)充勘察后再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

4 處治建議

（1）對于第一類4座變形觀測橋梁，施工階段先進(jìn)行變形觀測，進(jìn)一步跟蹤服務(wù)，也可根據(jù)場地條件、施工狀況等采取反壓護(hù)腳、鋪砌、截排水綜合措施，防護(hù)、減緩或阻止邊坡破壞變形。

（2）對于第一類需加固設(shè)計的7座橋梁，順橋向地質(zhì)地層結(jié)構(gòu)控制明確的，應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果補(bǔ)充加固設(shè)計，加固處理寬度建議在橋梁最外側(cè)邊沿樁基以外不小于10m范圍，至少6倍樁徑范圍以外。加固措施建議優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力錨索（桿）框架。

（3）對于第二類橋梁，勘察基礎(chǔ)資料不滿足邊坡治理設(shè)計需要，建議適當(dāng)補(bǔ)充勘察后再進(jìn)行治理設(shè)計。

（4）鑒于本項目區(qū)巖堆不良地質(zhì)普遍發(fā)育，滑坡頻發(fā)，對工程建設(shè)及運營安全危害性大，而徹底治理費用高昂，建議重視滑坡變形監(jiān)測工作，不僅在施工階段對重要路段進(jìn)行觀測，還要在工程建成運營養(yǎng)護(hù)期間，對特殊路段采用GPS遠(yuǎn)程測量技術(shù)結(jié)合養(yǎng)護(hù)巡查，對橋梁下部邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)控。

（5）開挖施工擾動對邊坡穩(wěn)定性影響大，要對特殊路段施工工序及工藝要求做出明確交待說明，并做必要的風(fēng)險提醒，對必要的開挖應(yīng)及時予以加固，防止工程開挖誘發(fā)大面積工程滑坡。

（6）加強(qiáng)地表截排水措施，減少降水下滲。

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