平羅高速公路大小井鋼管混凝土拱特大橋拱座邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

周洺漢

(貴州路橋集團(tuán)，貴州貴陽510000)

平羅高速公路大小井鋼管混凝土拱特大橋拱座邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

周洺漢

(貴州路橋集團(tuán)，貴州貴陽510000)

考慮拱座邊坡穩(wěn)定對橋梁安全運(yùn)營及壽命的重要性，鑒于定值模型難以得到符合實(shí)際的復(fù)雜邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，基于模糊綜合的方法，評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明:邊坡處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，但也不可忽視強(qiáng)降雨條件下坡面溜坍等水害，據(jù)此做出加強(qiáng)坡面截水及綠化的建議。可為類似邊坡的優(yōu)化設(shè)計(jì)、災(zāi)害防治提供依據(jù)。

高速公路;拱座邊坡;穩(wěn)定性;模糊綜合評價(jià)

1 工程概況

平羅高速公路(平塘至羅甸)是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“6橫7縱8聯(lián)”中第6橫(余慶至安龍高速公路)重要的一段，大小井特大橋是平羅高速公路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和品質(zhì)工程，橋址位于羅甸縣境內(nèi)，主橋中心樁號K70+655.0，采用鋼管混凝土拱的結(jié)構(gòu)型式，橋跨450 m;兩岸地形切割強(qiáng)烈，坡度30度，拱座處坡高約30 m;地表水系發(fā)達(dá)，雨量充沛;根據(jù)地址調(diào)繪及鉆探資料，橋址區(qū)分布底層覆蓋層為第四系(Q)殘坡積、崩坡積層粘性土、碎石土，厚度0～8.3 m，下伏底層為三疊系中統(tǒng)邊陽組T2b灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r夾泥巖等;地質(zhì)特征如下:

(1)(Q4)碎石土:褐黃、灰褐色，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均勻，厚度0.5～8.3 m，分布不均，但總體厚度較小;

(2)(T2b)粉質(zhì)粘土:灰褐、鉆紅色，干強(qiáng)度較大，可塑～硬塑，厚度0.8～7 m，厚度變化較大，工程特性較差;

(3)(T2b)強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r:黃褐、深灰色，中薄層狀結(jié)構(gòu)，含泥質(zhì)粉砂巖，巖體破碎，埋深一般小于7 m，厚度1.5～10.2 m，分布較廣;

(4)(T2b)中風(fēng)化泥灰?guī)r:青灰、深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中薄層局部厚層，巖體破碎，厚度0.7～30.2 m，分布較廣;

(5)(T2b)中風(fēng)化砂質(zhì)灰?guī)r:青灰色，中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體較破碎，厚度1.8～19.7 m，呈夾層或互層狀產(chǎn)出，工程地質(zhì)相對較好;

(6)(T2b)中風(fēng)化灰?guī)r:青灰色，中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體較破碎，厚度0～32 m，屬較硬巖，工程地質(zhì)很好。

2 邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

2.1 評價(jià)方法及指標(biāo)選取

評價(jià)方法不同，結(jié)果會有一定的差異。目前，評價(jià)的方法很多，總體上看，有定性、定量以及兩者相結(jié)合的方法。理論上，定性分析具有極強(qiáng)的主觀性，而主觀的因人而異難免使結(jié)果具有不唯一性，甚至產(chǎn)生很大的差異，定量分析更具有科學(xué)性，結(jié)果也更有說服力，但結(jié)合邊坡工程的實(shí)際來看，評價(jià)中的許多因子難以進(jìn)行量化分析，因此，定性與定量分析的評價(jià)方法具有廣泛的適用性和使用上的客觀必要性。基于此，本文選擇模糊綜合評價(jià)的方法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。

依據(jù)邊坡動態(tài)、隨機(jī)性等特點(diǎn)，評價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)結(jié)合具體邊坡自身實(shí)際情況及其它影響邊坡穩(wěn)定的外部環(huán)境條件，對此，有如梁桂蘭等選取邊坡巖性、坡度、坡體結(jié)構(gòu)、地震烈度和降雨等8個(gè)因素作為評價(jià)指標(biāo);彭振斌等在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定穩(wěn)定性評價(jià)時(shí)選取了地形、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)、巖體完整性、風(fēng)化程度和坡角等10個(gè)因素作為評價(jià)指標(biāo);薛新華等選取巖土體重度、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、邊坡坡角、邊坡高度及水壓力比等6個(gè)指標(biāo)。

根據(jù)本文所依托的拱座邊坡工程的地質(zhì)條件及外部環(huán)境條件，結(jié)合文獻(xiàn)中80個(gè)邊坡評價(jià)因子，本文將影響邊坡穩(wěn)定的因素提煉為邊坡本體及降雨兩個(gè)一級因子(代號C)，并將這兩個(gè)一級因子分為坡角、坡高等十個(gè)二級因子(代號D):

邊坡本體因子(C1):由六個(gè)二級因子組成:坡角(D1)、坡高(D2)、坡體巖性和結(jié)構(gòu)(D3)、粘聚力c(D4)、內(nèi)摩擦角φ(D5)、風(fēng)化程度(D6)。

降雨因子(C2):由四個(gè)二級因子組成:降雨強(qiáng)度(D7)、累計(jì)降雨量(D8)、年均降雨量(D9)、降雨形式(D10)。

具體指標(biāo)分級如表1:

表1 評價(jià)指標(biāo)等級劃分

2.2 構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)上面的分析，建立評價(jià)指標(biāo)體系:目標(biāo)層、類指標(biāo)層、基礎(chǔ)指標(biāo)層，其中目標(biāo)層為邊坡穩(wěn)定等級，是整個(gè)評價(jià)的最終目的;類指標(biāo)層是指邊坡本體因子和降雨因子;基礎(chǔ)指標(biāo)層則是指坡角等10個(gè)因子。評價(jià)體系如圖1。

圖1 評價(jià)指標(biāo)體系

2.3 評價(jià)因子權(quán)重的確定

確定了評價(jià)因子，還應(yīng)該知道各個(gè)評價(jià)因子在評價(jià)中的重要性，即指標(biāo)權(quán)重的問題。根據(jù)T L Saaty建議采用的標(biāo)度方法，取評價(jià)因子中任意兩個(gè)因素之比，標(biāo)度的大小表示兩者之間相對的重要性，全部的比較結(jié)果用矩陣表示。

同等重要rij=3表示兩個(gè)因素相比，因素Xi比因素Xj稍微重要rij=5表示兩個(gè)因素相比，因素Xi比因素Xj較為重要rij=7表示兩個(gè)因素相比，因素Xi比因素Xj更為重要rij=9表示兩個(gè)因素相比，因素Xi比因素Xj極為重要2;4;6;8上述兩相鄰判斷之中值;表示重要性判斷之間的過渡標(biāo)度值含義rij=1表示兩個(gè)因素相比，因素Xi比因素Xj倒數(shù)因素Xi與因素Xj比較得到判斷Xij;則因素Xj與因素Xi比較得到判斷1/Xij

由表2可知，取評價(jià)因子中任意兩個(gè)因素之比，表示為:aij=Ci/Cj，標(biāo)度的大小表示兩者之間相對的重要性，全部的比較結(jié)果用矩陣表示為A= (aij)n×n，由此形成一級評判矩陣矩陣:

判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn):

式中:λmax為最大特征值;C1為一致性檢驗(yàn)指標(biāo);CR為一致性比率;n為判斷矩陣的階數(shù);R1為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

在計(jì)算矩陣滿足隨機(jī)一致性的情況下，得到層次C－D指標(biāo)權(quán)重集W如表3:

表3 層次C－D指標(biāo)權(quán)重表

2.4 指標(biāo)隸屬度的確定

影響邊坡穩(wěn)定性的因素眾多，采用四值邏輯分區(qū):I區(qū)對應(yīng)穩(wěn)定，II區(qū)較穩(wěn)定，III區(qū)對應(yīng)不穩(wěn)定，IV區(qū)對應(yīng)極不穩(wěn)定。對于相應(yīng)的影響因子與評價(jià)集的關(guān)系，可用表4表示每一指標(biāo)的隸屬程度:

表4 指標(biāo)定量表述確定表

填筑施工開始前，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況切實(shí)做好清理，對場地上的樹木、垃圾與土石等進(jìn)行徹底的清理。和在平原地區(qū)的填土路基施工相比，山區(qū)路基施工自身存在很大限制性，容易受到外界環(huán)境等因素的影響，使得施工延誤等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，對此，必須在了解填石路基施工技術(shù)自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，做好工藝流程設(shè)計(jì)。

2.3 施工勘察

鑒于填石路基施工環(huán)境較為復(fù)雜的特征，在開始施工以前，需切實(shí)做好勘察工作。一方面要在綜合分析工程圖紙的基礎(chǔ)上，得到設(shè)計(jì)與技術(shù)人員大力協(xié)助，深入審核原料、人員及設(shè)備等的配置情況，驗(yàn)證其是否滿足工程設(shè)計(jì)需求;另一方面，要在準(zhǔn)備充足的基礎(chǔ)上，編制應(yīng)急預(yù)案。此外，施工方還要和工程建設(shè)方配合完成表土清理等工作，表土實(shí)際厚度不得低于30 cm，在實(shí)施填筑以前，壓實(shí)度不得低于90%;在放線測量時(shí)，應(yīng)按20 cm間隔布置掛線。

2.4 攤鋪與整平

路基施工完成卸料以后即可進(jìn)行攤鋪與整平，從填石路基角度分析，在初步環(huán)節(jié)中應(yīng)對流程進(jìn)行正確安排，以便推動后續(xù)施工。先使用推土機(jī)進(jìn)行粗平作業(yè)，然后由施工人員進(jìn)行精細(xì)作用，重點(diǎn)處理路基空隙，除了要設(shè)置路拱，還需對填筑層的實(shí)際厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，通常不能低于50 cm。

3 結(jié)束語

填石路基施工技術(shù)在山區(qū)、丘陵等復(fù)雜地區(qū)的公路施工中有著十分廣泛的應(yīng)用，它能有效提升路基自身承載能力，避免沉降等問題的發(fā)生。在技術(shù)應(yīng)用過程中，不僅要按照相應(yīng)規(guī)范，還要結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行有效創(chuàng)新，以此進(jìn)一步完善技術(shù)體系。

［1］謝裕.芻議填石路基施工技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2013，11(31):39－41.

［2］王朝江，李天飛.淺析公路施工中填石路基施工技術(shù)［J］.黑龍江交通科技，2014，10(1):68－70.

［3］楊曉宇.公路施工中填石路基施工技術(shù)的應(yīng)用探究［J］.科技與企業(yè)，2014，11(5):207－208.

U416.1+4

C

1008－3383(2017)04－0081－02

2016－08－05

周洺漢(1990－)，男，貴州納雍人，碩士，從事道路與鐵道方向研究。