湖北沪蓉西魏家洲特大桥桥基边坡防护

曹康建 普加富

（1.云南公投建设集团有限公司 2.云南第二公路桥梁工程有限公司 云南昆明 650000）

湖北沪蓉西魏家洲特大桥桥基边坡防护

曹康建1普加富2

（1.云南公投建设集团有限公司 2.云南第二公路桥梁工程有限公司 云南昆明 650000）

本文对湖北沪蓉西高速公路魏家洲特大桥宜昌岸桥基工程地质进行了详细的分析，认为宜昌岸0号台、1号墩、2墩均位于暂时处于静止的滑坡体上，但由于工程的施工，势必破坏原有的相对平衡，一旦失稳，给桥梁带来严重的安全隐患，必须采取合理的工程措施，达到一次根治、不留后患的目的。

沪蓉西；魏家洲特大桥；桥基边坡防护

1 引言

沪蓉西高速公路是国家“7918”高速公路网上海至成都公路的重要组成部分，是湖北省“六纵五横一环”高等级公路规划的重要路段，也是我国东西中部地区连接重庆、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区，曾经被地质学界视为工程“禁区”，但随着科学技术的进步和经济的迅速发展，人类征服了这片“禁区”，沪蓉西高速公路就是其中之一。而魏家洲特大桥是沪蓉西高速公路宜昌至恩施的第1座特大型桥梁，位于长阳高家堰境内，主桥为110m+200m+110m的连续钢构，桥梁墩高达108m，桥面至谷底高度达350m。桥梁0号台、1号墩、2号墩位于宜昌岸顺层斜坡上，桥梁两端与隧道相接。桥址区节理裂隙较发育，根据工程地质类比和经验判断，宜昌岸斜坡是潜在不稳定斜坡，不稳定潜在滑动体厚度15～20m，虽然目前暂时处于稳定状态，但其稳定系数较低，估计在1.05左右，一旦条件具备，比如发生地震或人类工程开挖形成临空面，则将极易产生不对称楔形体顺层滑坡，从而对工程造成严重危害。

为保证魏家洲特大桥施工期间及建成后运行期间的安全性、耐久性和可靠度，在桥梁施工前期，对斜坡潜在滑动体采用预应力锚索加固及水泥注浆固结节理、裂隙发育岩体的综合治理措施，达到一次根治，不留后患的目的。

滑坡治理工程于2006年7月完工，沪蓉西高速公路于2009年建成通车，期间经历了2008年5月12日汶川7.8级大地震，2014年3月7日秭归4.3级地震及近10年时间的自然灾害的考验。

2 工程地质稳定性评价

由于原有自然斜坡的坡度较陡，宜昌岸桥基斜坡存在一个明显的卸荷裂隙破碎带，卸荷带内岩体破碎，裂隙发育。根据勘探和以往经验，卸荷带深度约为15～20m。卸荷带内除原生结构面（层面）和构造结构面（节理）外，还发育大量的卸荷裂隙，卸荷裂隙大多杂乱无章，延展性也较差。卸荷带内的节理裂隙大多呈张开状态，绝大多数节理裂隙充填粘土夹碎石，这极大地恶化了卸荷带内岩体的强度和变形特性，斜坡上潜在不稳定体更容易在卸荷带内发生。宜昌岸桥基斜坡上已发生的几处不对称楔形体滑动基本上发生在斜坡浅层卸荷带岩体内。

魏家洲特大桥0号桥台、1号桥墩、2号桥墩均位于宜昌岸斜坡上，其施工平台的开挖将在斜坡上形成三个人工边坡，这三个桥墩施工平台的开挖将严重破坏浅层岩体的完整性，打破斜坡原有的平衡状态，使斜坡浅层岩体的稳定性更加恶化。桥墩施工平台的开挖将形成多个人工开挖临空面，再加上斜坡中已存在的节理切割面和沿层面的滑动面，将极有可能形成多个不对称楔形体滑动破坏。这种楔形体滑动破坏将严重危及施工人员安全和施工工期，危及桥基安全，从而危及魏家洲特大桥施工期间及建成后运行期间的安全性、耐久性和可靠度。

3 工程防护可行性分析

3.1 计算荷载

魏家洲特大桥桥面为分离式，分左幅和右幅，左幅桥全长492m，右幅全长529.66m，桥梁最大高度为214m，设计桥面净宽11.5m，与丹水交角90°，上部构造为连续箱形钢构。位于宜昌岸的下部构造分别为：0号台为U形台，1号墩为双柱墩，2号墩为空心墩，都为扩大基础。0号桥台沿路线方向长9.35m、宽14.5m，设计荷载为1200T，则0号桥台所承受的压力为88.51kPa；1号墩台沿路线长7.3m、宽14.3m，设计荷载为4000T，则1号墩台所承受的压力为383.18kPa；2号墩台沿路线长19.6m、宽14.5m，设计荷载为25000T，则2号墩台所承受的压力为884.17kPa。开挖1、2号桥墩施工平台所形成的边坡坡比为1：0.25，坡高20m左右。

3.2 参数选取及稳定性计算

根据室内常规土工试验、节理面、层理面的中型直剪试验、应力应变全过程试验等试验结果，力学指标反分析结果和参考有关研究项目中的试验结果，结合经验调查，提出下列宜昌岸桥基斜坡稳定性分析和非线性有限元计算分析用岩土和混凝土主要物理力学指标（见表1）。

表1 斜坡岩土和混凝土主要物理力学指标建议值

通过刚体极限平衡法和“边坡稳定分析（stab）”专用计算程序对宜昌岸桥基斜坡工程地质剖面（Ⅰ-Ⅰ′）在天然状态、地震、隧道口及0号桥台开挖、1、2号桥墩开挖等不同组合工况下的大量稳定性计算分析，得出宜昌岸桥基斜坡稳定性分析及加固计算结果（表2、表3）。

表2 宜昌岸桥基斜坡稳定性计算结果

表3 Ⅰ-Ⅰ′剖面桥基斜坡各个滑带加固设计计算结果

3.3 安全系数

根据当时的现行规范《公路路基设计规范》（JTJ013-95），将该斜坡正常情况下的安全系数确定为1.25，地震等特殊工况下安全系数取1.15。

4 斜坡加固工程设计计算

（1）锚索位置：沿Ⅰ-Ⅰ′剖面线从左线隧道口上方50m到丹水河床施工便道，Ⅲ—Ⅲ′剖面西南方向以外19m，平行右线走向以外11m从右线隧道口至丹水河床施工便道范围内布置锚索。加固范围根据墩台位置不同分为A-J共10个加固区间。

（2）钻孔孔径 准130mm，锚孔长19～41m，锚孔下倾 20°，按照优先加固深部最危险滑带的原则取其加固密度为 A、B、C区：3m×6m，D、E、F区：3m×5m，G、H 区：3m×4.5m，I、J区：3m×5m。考虑到工程锚索锚固地层为弱～微风化岩层，采用压力分散型锚索。锚索采用6准15.24mm，抗拉强度1860MPa的无粘结预应力钢绞线编束，预应力大小为750kN，锚固段长度为8m。锚索方向原则上与坡面倾向一致，共设置1767束锚索。

（3）在锚索加固的同时，对所有岩层破碎、风化、结理裂隙发育的岩层进行水泥注浆固结，使之与地下完整稳定的基岩形成完整体。

（2）根据稳定性分析结果，对于正常情况下斜坡典型剖面中稳定系数小于1.25的各个滑带进行加固后稳定系数校验，以使加固后斜坡中各个滑带的稳定系数大于等于设计所需的安全系数1.25，在地震等特殊工况下取1.15，加固设计计算结果见表3。

5 结语

根据验算结果，此防护措施完全满足工程要求，经建设单位湖北沪蓉西高速公路建设指挥部、设计单位湖北省公路规划勘察设计研究院等单位批准后，按此方案施工实施。滑坡治理工程于2006年7月完工，沪蓉西高速公路于2009年建成通车，在施工期间设置了监控监测点，按排专人不定期进行监测监控，通车运营后，此项工作移交鄂西管理处进行，到目为止，经历了2008年5月12日汶川7.8级大地震，2014年3月7日秭归4.3级地震及近10年时间的自然灾害的考验，没有发现任何异常情况，工程按之前的预定目标，健康、稳定为我们服务。

[1]《公路路基设计规范》（JTJ013-95）.

[2]《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）.

[3]《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）.

[4]《水工预应力锚固设计规范》（SL212-98）.

[5]《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：90）.

[6]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）.

[7]李勇，张世雄，郭克诚.沪蓉高速路魏家洲大桥边坡维护环境影响评价分析[J].西部探矿工程，2007，03：212～214.

[8]赵克烈.岩质高边坡施工期监测及其稳定性研究[D].武汉理工大学，2006.

[9]撰稿记者：陈剑文，周芳，翟志清.通讯员：汪勇.穿山越壑沪蓉西[N].湖北日报，2006，04.

[10]任高峰.露井联合开采作用边坡损害机理及控制研究[D].武汉理工大学，2010.

U412.22

A

1004-7344（2016）12-0144-02

2016-4-3